小波和神经网络在柴油机故障诊断中的应用

柴油机以其良好的动力性、可靠性、经济性在运输车辆和农用机械中广泛应用,但对其施行及时的不解体故障诊断却并非易事.为此,以配气机构故障为例,提出将小波包分解与神经网络结合的故障诊断方法.先对振动信号应用小波阀值法降噪,再进行小波包分解,构造小波包特征向量作为故障样本,并用训练好的BP神经网络进行故障识别,试验结果证明了该方法的有效性.     

基于提升小波包变换的滚动轴承包络分析诊断方法

提出了一种基于提升小波包变换提取滚动轴承损伤特征的方法.在提升模式的框架下,根据小波包变换的思想,对细节信号进一步采用提升模式进行分解,实现了提升小波包变换.为了有效地获取滚动轴承的损伤特征,选择合适的小波包基函数,把振动信号按给定的尺度分解,以该尺度信号能量最大的小波包信号分解频带作为最佳小波包,再用解调分析法提取特征频率.并采用仿真和实验信号对该方法进行了验证.采用该方法对无损伤和含有损伤的滚动轴承进行分析,取得了较好的诊断效果.     

基于RBF神经网络的农用柴油机故障诊断研究

柴油机以其良好的动力性、可靠性、经济性在农用机械中广泛应用,但对农用柴油机施行及时的不解体故障诊断却并非易事。为此,以配气机构故障为例,提出了将小波包分解与RBF神经网络结合的故障诊断方法,对降噪后的气缸盖振动信号进行小波包分解,构造故障特征向量作为故障样本,并用训练好的RBF神经网络进行模式识别。试验结果证明,该方法具有良好的诊断效果和广泛的工程应用前景。     

交-交变频调速系统特征提取方法的研究

针对交-交变频调速系统中传统故障诊断方法难以准确判断隐性故障类型的问题,本文提出了一种基于db1小波包和db24小波包变换近似熵的特征能量提取方法:首先用db1小波包分解并提取采样信号的低频重构信号,用db24小波包分解并提取采样信号的高频重构信号:而后提取各个频带段的近似熵,根据具体的判断规则确定电机运行的隐性故障特征信号.实验和仿真证明,该方法弥补了传统方法提取微弱特征的不足,能够很好用于隐性故障诊断的检测,表明该方法的可行性和有效性.     

基于形态非抽样小波分解的滚动轴承故障特征提取

针对滚动轴承故障特征信息往往被强背景噪声淹没的问题,提出采用基于多尺度差值形态滤波的形态非抽样小波分解方法提取故障特征.形态非抽样小波分解具有形态学的形态滤波特性与小波分解的多分辨率特性,通过非抽样方式对信号进行分解,克服了传统形态小波分解信息丢失的问题.结合差值形态滤波能够提取信号冲击成分的特点,构造了一种基于多尺度差值形态滤波的形态非抽样小波分解方法,并将其应用于滚动轴承故障特征的提取.仿真与实例证明,该方法可有效提取信号中的故障特征,比传统小波包分解效果更好.形态非抽样小波分解算法只包含加减和极大、极小运算,具有计算简单、快速等优点,适用于滚动轴承的在线监测与故障诊断.     

基于小波包分解的频带局部能量特征提取方法

提出了一种基于小波包分解的频带局部能量特征提取方法。在小波包分解的理论基础上 ,引入了频带局部能量的概念 ,用以表征信号在某个频带的某个时间段的能量大小 ,反映了信号频率的时变性。并以仿真信号为例 ,说明基于小波包分解的频带局部能量特征提取方法的有效性。     

基于小波包分析的水泵机组振动信号去噪

阐述了小波包的基本原理,介绍了利用小波包给信号去噪的一般工作原理,结合南水北调东线工程某泵站水泵机组的现场振动测试数据,利用小波包理论对被噪声污染的水泵机组的振动测试信号进行去噪分析,从中提取出无污染的振动信号,进一步对机组的故障做出诊断分析．选用db4小波对原始信号进行3层小波包分解,选用启发式SURE阈值,跟据最低层的小波包分解系数和经过量化处理系数,进行小波包重构．结果表明,利用小波包去噪的相关理论,对信号进行去噪处理有效地消除了噪声污染,使消噪后的信号与原始信号保持相似性．     

基于卷积型小波包变换的信号降噪研究

提出了一种基于卷积型小波包变换的多尺度降噪方法。采用卷积型小波包变换,克服了传统小波包变换数据点数随分解尺度的增加而呈指数减小的问题;改进了噪声方差估计方法,较好地保留了信号的主要细节;采用了新的阈值函数,其表达式简单易于计算,同Donoho软阈值函数具有相同的连续性,且克服了软阈值函数中估计小波系数与分解小波系数之间存在着恒定偏差的问题。仿真结果表明,新的降噪方法有效抑制了在信号奇异点附近产生的Pseudo-Gibbs现象,在降噪精度上优于传统的小波包降噪方法。     

单品种淡水活鱼数量的被动声学估计

针对单品种淡水活鱼数量估计问题,以鲫鱼和鳊鱼为研究对象,采用不同数量淡水鱼的被动水声信号作为样本,通过4~6层小波包分解算法,对比分析了样本的若干特征提取方案,明确了鲫鱼水声信号特征的提取方案为短时平均过零率+6层小波包分解频段能量,而鳊鱼只需提取6层小波包分解频段能量作为其信号特征。根据不同样本集划分方法比较结果,确定了鲫鱼样本集划分方法为Rank-SPXY(m=10),鳊鱼为Rank-SPXY(m=5)。利用竞争自适应重加权采样,筛选出样本的关键特征,并使用多元线性回归和偏最小二乘回归建立了若干淡水活鱼的数量估计模型,结果表明:多元线性回归模型的性能较好,鲫鱼和鳊鱼数量估计模型的复相关系数分别为0.835和0.893,相对分析误差分别为1.79和2.01。     

基于小波包和样本熵的水泵机组振动特征提取

目前大部分大型水泵机组安装有状态监测系统,但如何从海量的状态监测数据中提取出机组故障特征仍是水泵机组故障诊断的一大难点和热点。提出了一种基于小波包和样本熵的水泵机组振动特征提取方法,该方法首先通过小波包变换对水泵机组振动信号进行分层分解,得到小波包频带系数,再结合样本熵算法对小波包频带系数进行重构,得到以各频带信号样本熵值为元素的反映机组故障信息的特征向量,最后采用LVQ神经网络对试验振动信号进行分类,验证结果表明:基于小波包变换与样本熵相结合的特征提取方法对水泵机组不同振动状态具有较好的区分度,是一种合适的水泵机组故障特征提取方法。     

基于小波包能量法的滚动轴承故障诊断

阐述了故障轴承振动与信号的关系,小波包的原理以及BP神经网络的工作原理和实现过程,并以滚动轴承故障诊断为例,提取了小波包节点能量作为振动信号特征参数,并训练BP神经网络,对故障模式进行识别。结果表明,如果神经网络设计合理,训练适当,则具有很强的故障识别能力。说明利用小波包能量法和BP神经网络进行滚动轴承振动诊断是可行、有效的。     

电子鼻漂移阈值构建及其在白酒鉴别中的应用

为了有效去除电子鼻漂移,提出了一种基于空载条件小波包分解的漂移去除方法。对电子鼻空载数据进行小波包分解,获得小波包分解的逼近系数集;在对其进行离散度分析之后,构建了空载条件下的一种阈值函数。在此阈值函数基础上,扩展成为样本(有载)条件下的去漂移阈值函数,进而发展成有载样本的漂移剔除方法。为了检验该方法的有效性及实用性,将其应用于4种白酒的鉴别中。对4种白酒电子鼻数据按测试时间顺序生成训练集和测试集,线性的Fisher判别分析结果表明,训练集、测试集数据处理后的鉴别正确率均得到了提高,最低提高值为23.65%。表明此方法能够提升电子鼻的检测能力。同时,为了进一步检验该漂移去除方法的性能,采用非线性的BP神经网络进行鉴别分析,结果显示:训练集的鉴别正确率从处理前的65.5%提高到处理后的100%,处理后的测试集鉴别正确率也达到了97.5%。这不仅说明了4种白酒的鉴别属较复杂的非线性分类问题,还充分说明了该漂移去除方法的有效性。     

基于三维小波变换的农机CAD模型特征提取与评价方法

为提高三维CAD模型特征提取准确度,满足农业机械制造领域CAD模型智能化检索需求,提出一种三维CAD模型的特征提取与评价方法。首先对农业机械模型库中三维模型进行平移归一化、旋转归一化、尺度归一化处理,规范化后的CAD模型进行三维离散小波变换,CAD模型经过单层三维小波变换后被表示为8个维度的频域系数子空间;然后对低频子空间LxLyLz进行二次小波变换,二层级小波变换后单个CAD模型被分解为15个特征量,采用AHP层次分析法确定不同频域空间特征量权重,以距离度量法定义含有权重系数的相似性度量值,完成不同模型间特征提取及相似性比较,计算并建立三维CAD模型频域特征索引表;最后以VS2010与Matlab 2016b为开发环境,以Open Cascade为几何造型平台,使用ESB通用模型库及农业机械零部件参数化模型库验证算法有效性。在ESB模型库中T型零件检索结果表明,在保持相同查准率条件下,本文小波变换算法排序误差更小。拨禾轮CAD模型检索结果显示,相似性评价度量方法不仅考虑模型的形态相似性,同时兼顾了应用领域语义相似性,算法实用性高。农机装配体检索实例应用结果表明,借助本文检索算法,可从海量模型库中检索出所需模型,根据实际设计要求对检索出的相似模型进行编辑和修改,可快速完成零部件模块化设计。三维小波变换检索算法查准率受小波函数性质影响,coif类小波函数具有较强的检索适用性,层次分析法能有效区分不同分解层权重,二层级小波变换能够达到现阶段机械零件模型检索精度要求。小波变换设计重用检索算法可满足模型检索设计需求,拓宽设计者设计思路,促进智能化设计。     

有机磷农药气敏传感阵列检测信号小波包降噪方法

针对有机磷农药气敏传感阵列测试信号含有噪声,严重影响测试结果准确性与可靠性这一问题,选择辛硫磷和乙酰甲胺磷农药残留为研究对象,采用基于小波包分解与重构的气体传感阵列信号降噪方法,并借助主成分分析（PCA）和Fisher判别分析（FDA）,分别研究了信号降噪前后两种农药不同质量比的鉴别情况。结果表明：传感阵列信号降噪后两种农药的不同残留样品均能被鉴别区分。小波包降噪可有效地提高气敏传感阵列对蔬菜农药残留的鉴别效果。     

汽车车外噪声声源特性分析与识别

汽车车外噪声信号是非平稳信号,快速、准确地对其声源加以识别比较困难。提出了一种适用于非平稳信号的声源识别方法,利用二进正交小波包将信号无冗余、无疏漏、正交地分解到独立频带内,对车外噪声各声源信号进行特征提取,并应用多维线性方程组求解方法得到各声源对标准测点处噪声的贡献度。研究表明,该方法可揭示噪声信号在时频空间能量的细微变化,定量给出各声源贡献度。     

分形与谐波小波相结合的车辆振动信号分析

介绍了机械振动信号分析中应用的分形方法，并对模拟信号进行了分形分析。结合谐波小波分析技术，对实际车辆的复杂振动信号进行了分形研究，得出可以把多重分形的较高维数作为判断信号复杂程度和是否存在故障的依据的结论。研究了车辆复杂振动信号的混沌特征，发现具有梳状谐波共振谱峰的信号难以进行分形分析，且具有明显的混沌特征。     

小波包分解与神经网络相结合的变速箱齿轮故障识别

提出了一种识别变速箱齿轮故障的新方法，通过对小波包分解的分析研究，将基于小波包能量的小波包分解特征提取方法用于提取齿轮运行状态的特征向量，并以此作为BP神经网络的输入对神经网络进行训练，建立了基于BP神经网络的齿轮运行状态分类器，用以识别齿轮的运行状态，, 变速箱齿轮故障识别为例，用文中所述方法对变相齿轮的正常状态，磨损状态，断齿状态进行识别验证，验证结果表明该方法的效果良好。