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基于深度卷积GRU的转子系统故障诊断
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作者 刘自然 王煜轩 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2023年第1期101-104,108,共5页
针对转子系统早期故障特征微弱难以提取的问题,结合门控循环单元网络(GRU)提出一种深度卷积门控循环单元(DCGRU)故障诊断方法。该方法采用卷积操作提取转子系统振动信号的高维特征,基于GRU网络处理其中的深层时序特征,利用Softmax层进... 针对转子系统早期故障特征微弱难以提取的问题,结合门控循环单元网络(GRU)提出一种深度卷积门控循环单元(DCGRU)故障诊断方法。该方法采用卷积操作提取转子系统振动信号的高维特征,基于GRU网络处理其中的深层时序特征,利用Softmax层进行特征分类识别实现故障诊断。该方法通过卷积拟合样本的非线性特征,从而提高了GRU网络的时序特征提取能力,优化了传统GRU网络训练过程中存在的梯度消失和梯度爆炸现象。转子系统故障诊断实验结果表明,DCGRU方法能精确表征转子系统振动信号的隐含时序特征,进而得到更高的故障诊断精度。 展开更多
关键词 门控循环单元 深度学习 转子系统 故障诊断
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基于ISSA-VMD的滚动轴承早期故障诊断方法 被引量:2
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作者 玉明 刘自然 王鹏博 《机电工程》 CAS 北大核心 2023年第9期1426-1432,共7页
针对滚动轴承早期信号微弱导致故障特征难以提取和故障诊断准确率不高的问题,提出了一种基于改进麻雀搜索算法-变分模态分解(ISSA-VMD)和样本熵(SE)的滚动轴承早期故障特征提取方法。首先,在轴承早期故障诊断过程中,模态分解个数和惩罚... 针对滚动轴承早期信号微弱导致故障特征难以提取和故障诊断准确率不高的问题,提出了一种基于改进麻雀搜索算法-变分模态分解(ISSA-VMD)和样本熵(SE)的滚动轴承早期故障特征提取方法。首先,在轴承早期故障诊断过程中,模态分解个数和惩罚因子的选择对变分模态分解(VMD)的分解效果有着很大的影响,为消除人为选择参数的影响,将麻雀搜索算法(SSA)优化为改进麻雀搜索算法(ISSA),利用ISSA参数优化后的VMD方法对信号进行了分解;然后,计算了敏感固有模态函数(IMF)分量的样本熵,构成了特征向量;最后,将特征向量作为支持向量机(SVM)的输入,进行了滚动轴承早期故障类型的识别。研究结果表明:ISSA-VMD+样本熵特征提取模型的故障诊断准确率为98.3%,与SSA-VMD+样本熵、灰狼优化算法(GWO)-VMD+样本熵、鲸鱼优化算法(WOA)-VMD+样本熵、传统VMD+样本熵、经验模态分解(EMD)+样本熵等特征提取模型相比,故障诊断准确率分别提高了3.3%、6.6%、5%、3.3%、5%;该模型可以准确地提取故障特征,提高故障诊断准确率。 展开更多
关键词 轴承早期故障 故障特征提取 改进麻雀搜索算法-变分模态分解 样本熵 支持向量机 经验模态分解
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基于交叉小波变换与改进变分模态分解的联合去噪方法 被引量:1
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作者 王鹏博 刘自然 +1 位作者 玉明 吕振礼 《机电工程》 CAS 北大核心 2023年第2期292-298,共7页
轴承早期的故障信号容易被噪声所淹没,导致其故障特征难以被提取,为此,提出了一种基于交叉小波变换(XWT)与改进变分模态分解(IVMD)联合去噪的信号处理方法。首先,对双通道的原始信号进行了XWT处理,得到了小波相干谱,通过包络谱曲线确定... 轴承早期的故障信号容易被噪声所淹没,导致其故障特征难以被提取,为此,提出了一种基于交叉小波变换(XWT)与改进变分模态分解(IVMD)联合去噪的信号处理方法。首先,对双通道的原始信号进行了XWT处理,得到了小波相干谱,通过包络谱曲线确定了最佳模态数K;将传统VMD优化为IVMD,利用IVMD将两个通道中峭度值较大的信号分解成为多个固有模态分量(IMFs),再对每个IMF与峭度值较大的信号进行XWT处理;然后,将得到的小波相干谱图与双通道原始信号的小波相干谱图进行了比较,从原始信号中去除了识别出的噪声分量,实现了降噪和故障特征增强的目的;最后,利用K邻近(KNN)算法进行了滚动轴承故障分类,其故障识别率达到了97.51%,与IVMD、VMD-XWT方法相比,该方法故障识别率分别提高了10.83%、4.62%。研究结果表明:该方法可以明显降低噪声干扰,能更好地提取轴承早期的故障信息。 展开更多
关键词 滚动轴承故障诊断 故障特征提取 降噪 故障特征增强 交叉小波变换 改进变分模态分解 K邻近算法 固有模态分量
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基于TDMS的海量振动数据快速存储和查询虚拟系统 被引量:12
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作者 刘自然 甄守乐 +2 位作者 颜丙生 余玉西 何园园 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2013年第9期88-91,共4页
为了适应工程中多通道振动数据的快速存储和准确查询。基于LabVIEW的TDMS(technical data management streaming)数据逻辑方式,设计实现了一套完整的某试车台振动数据存储查询虚拟仪器系统。该系统可以通过手动存储和报警自动触发存储... 为了适应工程中多通道振动数据的快速存储和准确查询。基于LabVIEW的TDMS(technical data management streaming)数据逻辑方式,设计实现了一套完整的某试车台振动数据存储查询虚拟仪器系统。该系统可以通过手动存储和报警自动触发存储两种方式对多通道、多类型海量数据进行快速存储。同时,还具有对指定通道指定类型数据的准确查询、导出以及打印功能等。在某型号试车台背景下开发出来的这套性能和操控界面兼备的监测系统,对于类似工程实践具有一定的借鉴意义。 展开更多
关键词 TDMS 多通道 数据存储
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基于EWT和包络谱分析的轴承故障诊断研究 被引量:9
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作者 刘自然 陈仁权 +1 位作者 颜丙生 黄金来 《中国测试》 CAS 北大核心 2018年第2期98-102,共5页
针对轴承故障早期信号非常微弱难以提取的特点,提出一种经验小波变换(EWT)和包络谱分析相结合的故障诊断方法。该方法应用EWT对信号进行自适应的分解处理,通过选取表征轴承故障的模态分量进行包络谱分析,对轴承故障进行判断,并在LabVIE... 针对轴承故障早期信号非常微弱难以提取的特点,提出一种经验小波变换(EWT)和包络谱分析相结合的故障诊断方法。该方法应用EWT对信号进行自适应的分解处理,通过选取表征轴承故障的模态分量进行包络谱分析,对轴承故障进行判断,并在LabVIEW开发环境下实现,有效拓宽其适用环境。其中EWT是通过结合小波变换和经验模态分解各自的优点,建立自适应的小波滤波器来提取信号的模态函数。通过仿真信号和轴承故障实验信号的研究结果表明,LabVIEW开发环境下的EWT能够有效地对信号进行自适应分解,在与包络谱分析相结合后能够更为有效地提取并识别轴承故障类型。 展开更多
关键词 故障诊断 经验小波变换 包络谱分析 LABVIEW 轴承
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基于机器视觉的机床对刀自动测量系统 被引量:10
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作者 刘自然 程晓辉 +1 位作者 颜丙生 陈仁权 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2017年第9期99-102,共4页
针对机床加工制造业中传统人工测量作业进行对刀操作中具有的不足,设计了一套基于机器视觉的机床对刀自动测量系统。该系统借助于Lab VIEW视觉开发函数库完成相机标定工作、图像采集、图像处理以及边缘检测,针对Hough变换的不足进行优... 针对机床加工制造业中传统人工测量作业进行对刀操作中具有的不足,设计了一套基于机器视觉的机床对刀自动测量系统。该系统借助于Lab VIEW视觉开发函数库完成相机标定工作、图像采集、图像处理以及边缘检测,针对Hough变换的不足进行优化计算处理完成对刀点坐标的提取。利用实际待加工工件进行自动测量试验,试验结果表明自动测量系统具有比人工测量更高的精度和速度,证明了自动测量的有效性和可行性,为机床工业自动化的进一步发展提出了更多的技术思路。 展开更多
关键词 对刀操作 机器视觉 自动测量 HOUGH变换
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小波阈值降噪技术在齿轮箱振动信号处理中的应用研究 被引量:13
7
作者 刘自然 文金选 何涛 《现代制造工程》 CSCD 北大核心 2010年第4期75-78,127,共5页
阐述一维信号的小波降噪原理及小波阈值降噪方法,用MATLAB软件对齿轮箱振动信号进行降噪处理。利用图像和计算数据说明不同小波函数和不同阈值规则的消噪效果,得出Stein无偏似然估计阈值(Rigrsure阈值)方法对强噪声复杂的齿轮箱振动信... 阐述一维信号的小波降噪原理及小波阈值降噪方法,用MATLAB软件对齿轮箱振动信号进行降噪处理。利用图像和计算数据说明不同小波函数和不同阈值规则的消噪效果,得出Stein无偏似然估计阈值(Rigrsure阈值)方法对强噪声复杂的齿轮箱振动信号降噪效果最佳。 展开更多
关键词 小波 振动信号 噪声 阈值降噪
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辊式磨粉机磨辊的受力计算和强度分析 被引量:14
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作者 刘自然 李东梁 武文斌 《粮食与饲料工业》 CAS 北大核心 2009年第12期7-10,共4页
针对目前磨粉机的设计大多根据经验进行,缺乏工作状态的基础设计数据的状况,通过研究辊式磨粉机磨辊动力传递的规律,分析计算了磨辊的受力情况;运用有限元分析软件ANSYS建立了磨辊的物理分析模型,并进行了强度计算分析,结果显示了磨辊... 针对目前磨粉机的设计大多根据经验进行,缺乏工作状态的基础设计数据的状况,通过研究辊式磨粉机磨辊动力传递的规律,分析计算了磨辊的受力情况;运用有限元分析软件ANSYS建立了磨辊的物理分析模型,并进行了强度计算分析,结果显示了磨辊在稳态工作状态下的应力应变情况。 展开更多
关键词 磨粉机 磨辊 动力传递 有限元分析
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EMD方法和倒频谱在齿轮箱故障诊断中的应用 被引量:11
9
作者 刘自然 熊伟 +2 位作者 颜丙生 甄守乐 王律强 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2014年第9期102-104,共3页
将经验模态分解(Empirical Mode Decomposition,简称EMD)和倒频谱结合,利用EMD分解齿轮箱的振动信号,得到具有不同频率的固有模态函数(IMF)。从得到的基本模态函数可以发现齿轮箱振动信号具有明显的调幅特性,证明EMD方法可以有效地提取... 将经验模态分解(Empirical Mode Decomposition,简称EMD)和倒频谱结合,利用EMD分解齿轮箱的振动信号,得到具有不同频率的固有模态函数(IMF)。从得到的基本模态函数可以发现齿轮箱振动信号具有明显的调幅特性,证明EMD方法可以有效地提取齿轮箱故障信息。将固有模态函数进行包络谱分析,运用倒频谱的方法对这些信号进行进一步提取和分离。试验表明,倒频谱和EMD方法相结合,能够准确提取振动特征。 展开更多
关键词 经验模态分解 倒频谱 齿轮箱
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改进Apriori算法对试车台监测数据的关联挖掘 被引量:5
10
作者 刘自然 王律强 +4 位作者 李爱民 张跃春 颜丙生 甄守乐 熊伟 《中国测试》 CAS 北大核心 2015年第4期106-109,共4页
为发现某试车台中流量、压力等数据之间的关联关系,引入关联规则对监测数据进行挖掘,得到对提高试车安全监测性能具有较高的置信度和支持度的关联规则。提出改进的Apriori算法,对某型航空部件试车台试车过程的数据进行挖掘,与原方法相比... 为发现某试车台中流量、压力等数据之间的关联关系,引入关联规则对监测数据进行挖掘,得到对提高试车安全监测性能具有较高的置信度和支持度的关联规则。提出改进的Apriori算法,对某型航空部件试车台试车过程的数据进行挖掘,与原方法相比,该方法效率高,在置信度和支持度相同的情况下,可以有效降低运算时间。 展开更多
关键词 计算机应用 关联规则 数据挖掘 试车台
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模块化多层次实验教学体系的探索与实践 被引量:14
11
作者 刘自然 孟逵 +1 位作者 朱红瑜 李永祥 《河南工业大学学报(社会科学版)》 2010年第3期147-149,共3页
实验教学是高等教育人才培养的重要环节,是培养学生创新精神和工程实践能力的主要手段之一。在教学实践中应坚持服务于行业与地方经济建设,转变工程教育思想,更新工程教育观念,以实验教学内容更新为突破口,构建模块化多层次实验教学体... 实验教学是高等教育人才培养的重要环节,是培养学生创新精神和工程实践能力的主要手段之一。在教学实践中应坚持服务于行业与地方经济建设,转变工程教育思想,更新工程教育观念,以实验教学内容更新为突破口,构建模块化多层次实验教学体系。该体系强调理论教学与实践教学的有机结合,突出对先进制造技术的应用,贯彻创新精神,强化工程实践能力培养。 展开更多
关键词 创新 实验 教学 层次 模块
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封闭差动减速器齿数比的优化分配 被引量:3
12
作者 刘自然 余玉西 +2 位作者 张跃春 张在军 李敏 《现代制造工程》 CSCD 北大核心 2012年第10期136-138,共3页
基于等接触强度分配封闭差动行星轮系两级齿数比的设计准则,综合考虑行星轮个数、不均载系数及齿宽系数等影响因素;以其体积最优和径向尺寸最优为加权目标,编制相关程序进行了优化,并通过实例对齿数比进行验证。研究结果表明,在综合考... 基于等接触强度分配封闭差动行星轮系两级齿数比的设计准则,综合考虑行星轮个数、不均载系数及齿宽系数等影响因素;以其体积最优和径向尺寸最优为加权目标,编制相关程序进行了优化,并通过实例对齿数比进行验证。研究结果表明,在综合考虑行星轮个数、不均载系数及齿宽系数等影响因素的基础上,以体积与径向尺寸最优为目标的按照等接触强度进行齿数比的分配方法是可行有效的,工程实用性较强。 展开更多
关键词 封闭差动 等接触强度 不均载系数 齿数比
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遗传BP神经网络试车台振动趋势预测 被引量:2
13
作者 刘自然 王律强 +3 位作者 李爱民 颜丙生 甄守乐 熊伟 《中国测试》 CAS 北大核心 2015年第8期118-121,共4页
为解决航空发动机附件试车台主要监测参数振幅与流量、压力等其他参数之间的关系难以用线性模型来预测的问题,建立具有7-8-1结构并经遗传算法(genetic algorithm,GA)优化过阈值和权值的遗传反向误差传播(back propagation,BP)神经网络... 为解决航空发动机附件试车台主要监测参数振幅与流量、压力等其他参数之间的关系难以用线性模型来预测的问题,建立具有7-8-1结构并经遗传算法(genetic algorithm,GA)优化过阈值和权值的遗传反向误差传播(back propagation,BP)神经网络。以输出转速、增压泵入口流量、增压泵入口温度、增压泵入口压力、增压级出口流量、增压级出口温度和增压级出口压力为网络输入,附件的径向振幅为网络输出建立预测模型。将训练后的网络用于某型航空发动机附件振动趋势的预测,得到的预测值符合要求。 展开更多
关键词 附件试车台 遗传算法 BP神经网络 振动预测
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基于经验小波变换和流形学习的滚动轴承故障诊断研究 被引量:8
14
作者 刘自然 李谦 +2 位作者 颜丙生 胡毅伟 尚坤 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2020年第5期58-62,共5页
针对振动信号的非线性、非平稳性和早期故障特征信号难以提取的特点,提出一种基于经验小波变换(EWT)和流形学习约简的故障特征提取方法。首先利用EWT将振动信号分解成不同特征时间尺度的单分量固有模态函数(IMF),然后从包含故障信息的I... 针对振动信号的非线性、非平稳性和早期故障特征信号难以提取的特点,提出一种基于经验小波变换(EWT)和流形学习约简的故障特征提取方法。首先利用EWT将振动信号分解成不同特征时间尺度的单分量固有模态函数(IMF),然后从包含故障信息的IMFs中提取滚动轴承的时域统计特征、频域统计特征、AR模型自回归系数和功率谱熵,构造高维特征集;再利用线性局部切空间排列(LLTSA)流形学习算法将构造的高维特征集约简为故障区分度更好的低维特征集;最后利用支持向量机(SVM)对提取特征进行故障识别。实验结果表明该特征提取方法对滚动轴承故障诊断准确率更高。 展开更多
关键词 经验小波变换 故障诊断 特征提取 支持向量机
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基于实时高频率分辨率的附件机匣振动测试系统 被引量:3
15
作者 刘自然 朱亚娜 +2 位作者 颜丙生 王律强 熊伟 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2015年第8期86-89,共4页
针对航空发动机振动数据高速实时监测频谱要求较高的问题,通过提高频谱线数进而提高频谱分辨率开发了一套12通道的具备信号采集、信号监测、频谱分析、数据存储、数据查询和生成报表等功能的航空附件传动机匣振动测试系统。该系统即能... 针对航空发动机振动数据高速实时监测频谱要求较高的问题,通过提高频谱线数进而提高频谱分辨率开发了一套12通道的具备信号采集、信号监测、频谱分析、数据存储、数据查询和生成报表等功能的航空附件传动机匣振动测试系统。该系统即能进行实时高速频谱分析,又能实时查询振动烈度趋势。保证显示器频谱刷新速度的基础上系统软件的实时频谱分析的线数至少为6400线。对提高故障诊断的实时性与精确性具有重要意义。 展开更多
关键词 高频率分辨率 附件机匣 振动测试
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基于改进经验小波变换的滚动轴承故障特征提取方法研究 被引量:22
16
作者 刘自然 胡毅伟 +2 位作者 石璞 李谦 尚坤 《中国测试》 CAS 北大核心 2019年第10期10-15,共6页
针对振动信号的非线性、非平稳性和早期故障特征信号难以提取的特点,提出一种基于改进经验小波变换的故障特征提取方法。通过包络分析和对包络曲线进行阈值分割修整的方法来确定经验小波变换分解的模态数和频率边界,解决传统经验小波变... 针对振动信号的非线性、非平稳性和早期故障特征信号难以提取的特点,提出一种基于改进经验小波变换的故障特征提取方法。通过包络分析和对包络曲线进行阈值分割修整的方法来确定经验小波变换分解的模态数和频率边界,解决传统经验小波变换需要预先设置分解模态数和难以对信号频谱进行适当分割问题,以实现对振动信号故障信息更准确的描述。实验表明,该频谱分割方法能够有效检测信号最佳模态分解数,使得信号的频谱分割更为容易、可靠。相比传统EWT和EMD,改进经验小波变换的滚动轴承内圈、外圈Hilbert变换时频图对振动信号的故障相关特征描述更为清晰,在滚动轴承故障特征提取方面表现更为优越。 展开更多
关键词 滚动轴承 经验小波变换 频谱划分 特征提取
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堆叠稀疏自编码深度神经网络算法及其在滚动轴承故障诊断中的应用 被引量:5
17
作者 刘自然 李谦 +1 位作者 颜丙生 尚坤 《机床与液压》 北大核心 2020年第23期208-213,共6页
针对目前机械设备故障数据量大、多样性且主要采用监督式学习提取故障特征的现状,提出一种堆叠稀疏自编码深度神经网络,实现无监督学习提取振动信号内在特征,并用于滚动轴承故障诊断。将频谱包络线作为低层输入逐层训练网络,获取故障特... 针对目前机械设备故障数据量大、多样性且主要采用监督式学习提取故障特征的现状,提出一种堆叠稀疏自编码深度神经网络,实现无监督学习提取振动信号内在特征,并用于滚动轴承故障诊断。将频谱包络线作为低层输入逐层训练网络,获取故障特征表达,输入Softmax分类器实现故障分类;通过优化算法对整个深度神经网络进行微调,提高分类精度。滚动轴承故障诊断实验结果表明:所提出的深度神经网络能更准确地实现故障诊断,且在保证准确率的同时将频谱包络线作为低层输入,能够提高计算效率。 展开更多
关键词 堆叠稀疏自编码 深度神经网络 滚动轴承 故障诊断
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鼓形齿联轴器主要参数探讨及应用研究 被引量:9
18
作者 刘自然 何园园 +2 位作者 张跃春 李荣满 《机械工程师》 2012年第8期75-76,共2页
通过对鼓形齿啮合传动基本原理的研究,确定了鼓形齿基本几何参数,计算出鼓形齿啮合需要的侧隙值,以满足正常啮合传动。
关键词 减速器 鼓形齿 浮动 侧隙 切向位移量
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基于VMD和流形学习的滚动轴承故障诊断研究 被引量:2
19
作者 刘自然 柴志豪 +2 位作者 尚坤 邓丽婷 李谦 《机床与液压》 北大核心 2021年第7期183-187,共5页
针对轴承早期故障信号非线性、非平稳和故障特征难以提取的问题,提出一种变分模态分解(VMD)与流形学习相结合的特征提取方法。该方法应用VMD将信号分解成包含不同故障信息的固有模态分量,然后从中提取特征并构建高维的混合域特征集。最... 针对轴承早期故障信号非线性、非平稳和故障特征难以提取的问题,提出一种变分模态分解(VMD)与流形学习相结合的特征提取方法。该方法应用VMD将信号分解成包含不同故障信息的固有模态分量,然后从中提取特征并构建高维的混合域特征集。最后,应用流形学习等度规映射算法将高维的特征集约简为故障区分度更好的低维混合域特征集,并利用支持向量机实现故障分类识别。滚动轴承实验结果表明该方法能准确清晰地提取故障特征信息,与传统方法相比诊断准确率更高。 展开更多
关键词 故障诊断 变分模态分解 流形学习 特征提取
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插座爬电距离与电气间隙自动化测量系统研究 被引量:1
20
作者 刘自然 李谦 +1 位作者 荣耀 颜丙生 《计算机与数字工程》 2018年第10期1999-2003,共5页
爬电距离与电气间隙是插座重要的安全检测参数,针对目前对其自动化检测程度不高的问题,研究开发了一套基于机器视觉的插座爬电距离与电气间隙自动化测量系统,提出了几何相似法将高度距离转化为平面距离。解决了高度计算不准,测量效率较... 爬电距离与电气间隙是插座重要的安全检测参数,针对目前对其自动化检测程度不高的问题,研究开发了一套基于机器视觉的插座爬电距离与电气间隙自动化测量系统,提出了几何相似法将高度距离转化为平面距离。解决了高度计算不准,测量效率较低的问题。该系统采用图像处理的方法进行特征点提取并计算。通过对该系统的实际测试,结果表明该测试系统可以实现自动化快速测量,测量误差小于4%,满足国标要求。此系统可用于常见插座的爬电距离与电气间隙检测。 展开更多
关键词 插座 爬电距离 电气间隙 机器视觉 图像处理 几何相似法
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