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基于 EEMD 形态谱和 KFCM 聚类集成的滚动轴承故障诊断方法研究
  • ISSN号:1004-4523
  • 期刊名称:《振动工程学报》
  • 时间:0
  • 分类:TH165.3[机械工程—机械制造及自动化] TP277[自动化与计算机技术—控制科学与工程;自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
  • 作者机构:[1]燕山大学河北省重型机械流体动力传输与控制重点实验室,河北秦皇岛066004, [2]燕山大学先进锻压成形技术与科学教育部重点实验室,河北秦皇岛066004
  • 相关基金:国家重点基础研究发展计划(973计划)资助项目(2014CB046405);国家自然科学基金资助项目(51475405,51075349);河北省自然科学基金资助项目(E2013203161)
中文摘要:

针对滚动轴承的故障诊断问题,提出了一种基于集总经验模态分解(EEMD)、形态谱特征提取和核模糊 C 均值聚类(KFCMC)集成的故障诊断新方法。首先,对实测的滚动轴承振动信号进行 EEMD 分解,得到若干个代表不同振动模态的内禀模态函数(IMF);其次,基于峭度、能量和均方差三个评价指标,从分解得到的若干个 IMF 分量中选出含有故障特征信息最丰富的3个 IMF 分量作为诊断用的数据源;然后在选定尺度范围内提取每个 IMF分量的形态谱平均值,将三个形态谱平均值构成一个三维特征向量,作为一个样本,形成样本集;最后,利用 KFC-MC 完成对滚动轴承不同故障的分类识别。此外,为了对比说明该方法的识别效果,还将振动信号用经验模态分解(EMD)方法进行分解,用模糊 C 均值聚类(FCMC)进行分类识别,结果表明所提方法的识别效果要优于 EMD 形态谱和 FCMC 相结合的方法。通过对实测的滚动轴承振动信号的实验验证,表明该方法可以实现对滚动轴承故障的有效诊断。

英文摘要:

Aiming at the fault diagnosis of rolling bearings,a fusion method based on ensemble empirical mode decomposition (EEMD),morphological spectrum and kernel fuzzy C-means clustering (KFCMC)clustering is proposed.Firstly,a vibration signal is decomposed by EEMD to get several intrinsic mode functions (IMFs)which have physical meanings.Secondly,with a fusion evaluation method based on kurtosis,power and standard deviation,the three IMFs which are rich in fault features are selected as data source,the mean values of morphological spectrums in some scales of the three IMFs are extracted,and then the three values constitute a sample,thus sample set can be got.Lastly,all the samples of different working conditions are clustered by the KFCMC to diagnose the rolling bearing faults.In addition,the signals are also decomposed by empirical mode decomposition (EMD),and the samples are also clustered by fuzzy C-means clustering (FCMC),and the results show that the proposed method performs better than EMD and FCMC.The signals of the rolling bearings are tested and verified,and the conclusion is that the fusion method of EEMD and KFCMC is superior to that of EMD and FCMC.The proposed method can diagnosis the faults of rolling bearings efficiently.

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期刊信息
  • 《振动工程学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:中国振动工程学会
  • 主编:刘人怀
  • 地址:南京市御道街29号
  • 邮编:210016
  • 邮箱:zdxb@nuaa.edu.cn
  • 电话:025-84895885
  • 国际标准刊号:ISSN:1004-4523
  • 国内统一刊号:ISSN:32-1349/TB
  • 邮发代号:28-249
  • 获奖情况:
  • 1995年江苏省首届期刊质评一级期刊,1997年获中国科协优秀期刊,1999年获国家自然科学基金委经费资助
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,美国应用力学评论,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:12831