基于CYCBD和参数自适应DMD的滚动轴承微弱故障诊断

1

作者 夏天赐 党章 +1 位作者 吕勇 余震 《武汉科技大学学报》 CAS 北大核心 2024年第3期200-211,共12页

在旋转机械故障诊断中,传感器采集到的滚动轴承振动信号容易受到多个激励源的耦合影响,特别是微弱故障特征往往淹没在背景噪声中,给故障诊断带来挑战。为了抑制无关激励源并增强故障特征,本文提出一种基于最大二阶循环平稳盲解卷积(CYC... 在旋转机械故障诊断中,传感器采集到的滚动轴承振动信号容易受到多个激励源的耦合影响,特别是微弱故障特征往往淹没在背景噪声中,给故障诊断带来挑战。为了抑制无关激励源并增强故障特征,本文提出一种基于最大二阶循环平稳盲解卷积(CYCBD)和参数自适应动态模式分解(DMD)的滚动轴承微弱故障诊断方法。首先根据包络谐波乘积谱(EHPS)估计CYCBD算法的关键参数循环频率α,将原始信号经CYCBD处理使故障特征得到增强;然后将CYCBD处理后的信号通过参数自适应DMD进一步消除残余噪声,其中DMD的最优截断秩参数r通过遗传算法自适应确定;最后通过包络谱分析来提取故障特征频率及倍频。仿真和试验结果证明了本方法的有效性。 展开更多

关键词 滚动轴承 故障诊断 最大二阶循环平稳盲解卷积 动态模式分解 遗传算法 参数自适应

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基于FWECS-CYCBD的轴承故障特征提取研究

2

作者 褚惟 刘韬 刘畅 《振动．测试与诊断》 EI CSCD 北大核心 2024年第5期928-935,1038,共9页

针对最大二阶循环平稳盲解卷积(maximum second-order cyclostationary blind deconvolution,简称CYCBD)特征提取中循环频率和滤波带宽难确定的问题,引入频率加权能量相关谱(frequency weighted energy correlation spectrum,简称FWECS... 针对最大二阶循环平稳盲解卷积(maximum second-order cyclostationary blind deconvolution,简称CYCBD)特征提取中循环频率和滤波带宽难确定的问题,引入频率加权能量相关谱(frequency weighted energy correlation spectrum,简称FWECS)来改进CYCBD,实现了低信噪比条件下的滚动轴承故障特征提取。首先,通过FWECS获取周期冲击频率,构造循环频率集;其次,利用最大加权谐波显著性指标设计了一种等步长搜索策略,自适应选取滤波器长度;最后,基于优选的循环频率和滤波带宽进行CYCBD解卷积。轴承仿真和实验数据表明:在循环频率等先验信息未知的情况下,FWECS-CYCBD对故障信号中的微弱冲击特征更敏感;与最小熵解卷积、改进最大相关峭度解卷积和自适应最大二阶循环平稳盲解卷积等方法相比,所提方法在低信噪比条件下能较好地提取轴承故障特征频率信息。 展开更多

关键词 滚动轴承 故障诊断 特征提取 最大二阶循环平稳盲解卷积 频率加权能量相关谱 加权谐波显著性指数

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基于参数自适应的RSSD-CYCBD及在轴承外圈故障特征提取中的应用

3

作者 刘晖 姚德臣 +1 位作者 杨建伟 魏明辉 《机电工程》 CAS 北大核心 2024年第5期836-844,共9页

针对滚动轴承工作环境复杂、故障特征信号易被高强度噪声掩盖的问题,提出了基于参数自适应的共振稀疏分解(RSSD)和最大二阶循环平稳盲解卷积(CYCBD)的滚动轴承故障诊断方法。首先,利用人工大猩猩部队优化算法(GTO),结合相关系数与相关... 针对滚动轴承工作环境复杂、故障特征信号易被高强度噪声掩盖的问题,提出了基于参数自适应的共振稀疏分解(RSSD)和最大二阶循环平稳盲解卷积(CYCBD)的滚动轴承故障诊断方法。首先,利用人工大猩猩部队优化算法(GTO),结合相关系数与相关峭度的融合指标,自适应选择RSSD分解参数,得到了仿真信号的最优低共振分量;然后,利用GTO结合包络熵,自适应选择CYCBD的循环频率和滤波器长度,对最优低共振分量进行了解卷积运算,从包络谱中获得了信号的故障特征频率;最后,利用美国凯斯西储大学试验台和MFS-MG机械故障综合模拟试验台数据,综合验证了该方法的有效性,并将试验结果与RSSD-MCKD方法的结果进行了对比。研究结果表明,该方法能够准确地得到仿真信号的故障频率为20 Hz、美国凯斯西储大学试验台近似故障频率为107.5 Hz、MFS-MG试验台近似故障频率为87.6 Hz。自适应RSSD-CYCBD方法能够有效地识别出故障特征频率及其倍频,实现滚动轴承故障诊断的目的。 展开更多

关键词 滚动轴承 故障诊断 共振稀疏分解 最大二阶循环平稳盲反卷积 人工大猩猩部队优化算法 包络熵 高强度噪声

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基于自适应CYCBD和DARTS的滚动轴承故障诊断方法

4

作者 李可 陈方健 +2 位作者 顾杰斐 宿磊 薛志钢 《噪声与振动控制》 CSCD 北大核心 2024年第4期188-193,235,共7页

针对强噪声导致滚动轴承振动信号故障特征不明显的问题,提出一种结合自适应最大2阶循环平稳盲解卷积(Maximum Second-order Cyclostationary Blind Deconvolution,CYCBD)与可微架构自搜索(Differentiable Architecture Search,DARTS)的... 针对强噪声导致滚动轴承振动信号故障特征不明显的问题,提出一种结合自适应最大2阶循环平稳盲解卷积(Maximum Second-order Cyclostationary Blind Deconvolution,CYCBD)与可微架构自搜索(Differentiable Architecture Search,DARTS)的故障诊断方法。首先将模糊熵作为鲸鱼优化算法的适应度函数进行CYCBD滤波器长度寻优,并以峭度-包络谱峰值为综合指标对循环频率进行步长寻优,从而实现自适应CYCBD降噪;然后引入DARTS算法实现滚动轴承故障识别模型的自构建;最后通过滚动轴承公开数据与实验数据验证多域强噪声环境下自适应CYCBD-DARTS故障诊断方法的有效性。 展开更多

关键词 故障诊断 最大2阶循环平稳解卷积 可微架构自搜索 自适应 滚动轴承

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基于连续交叉小波相干分析和自适应CYCBD的轴承故障诊断 被引量：2

5

作者 杨岗 秦礼目 +1 位作者 吕琨 李恒奎 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2023年第21期17-28,共12页

最大二阶循环平稳指标盲解卷积(maximum second-order cyclostationarity blind deconvolution,CYCBD)能从强背景噪声信号中恢复周期脉冲,是轴承故障诊断的有效方法。故障特征频率是CYCBD的关键参数,由于滚动轴承存在制造误差、滚子滑... 最大二阶循环平稳指标盲解卷积(maximum second-order cyclostationarity blind deconvolution,CYCBD)能从强背景噪声信号中恢复周期脉冲,是轴承故障诊断的有效方法。故障特征频率是CYCBD的关键参数,由于滚动轴承存在制造误差、滚子滑移等现象,导致真实的故障特征频率与理论值存在偏差,降低了CYCBD的有效性。同时,故障轴承测试信号中含有大量噪声和谐波干扰,也降低了CYCBD的故障特征提取能力。对此,提出了一种基于连续交叉小波相干分析和自适应CYCBD的轴承故障诊断方法,首先,利用正常轴承、故障轴承测试信号的交叉小波相干分析获取轴承故障共振频带。其次,基于3种归一化的周期检测指标提出一种新的周期检测技术以获取真实的轴承故障特征频率。最后,基于轴承故障共振频带信号和真实轴承故障特征频率进行CYCBD滤波,并针对滤波信号进行Teager能量算子解调分析得到能量频谱,从而进行轴承故障诊断。仿真信号和高速列车牵引电机轴承试验信号的分析结果表明,该方法能够有效识别轴承故障特征,且优于传统的CYCBD方法。 展开更多

关键词 最大二阶循环平稳指标盲解卷积方法(cycbd) 连续交叉小波相干分析 轴承故障周期检测技术 高速列车牵引电机轴承 故障诊断

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基于CYCBD和CPAD的螺旋桨空化噪声特征提取方法

6

作者 李阳 崔立林 +1 位作者 陈景兵 余文晶 《海军工程大学学报》 CAS 北大核心 2023年第5期74-79,共6页

为实现对螺旋桨空化起始的有效检测,设计了一种基于最大二阶循环平稳盲解卷积(maximum second-order cyclic stationary blind deconvolution,CYCBD)和空化脉冲检测器(cavitation pulse activity detector,CPAD)的螺旋桨空化特征提取方... 为实现对螺旋桨空化起始的有效检测,设计了一种基于最大二阶循环平稳盲解卷积(maximum second-order cyclic stationary blind deconvolution,CYCBD)和空化脉冲检测器(cavitation pulse activity detector,CPAD)的螺旋桨空化特征提取方法。首先,利用CYCBD方法对螺旋桨噪声信号进行预处理,提取信号中的周期性脉冲成分;然后,构建基于局部能量密度检测和Hilbert边际谱质心(Hilbert marginal spectral centroid,HMSC)判别串联结构的检测器,提取信号中的高频脉冲;最后,根据一定旋转周期内的高频脉冲数目,对空化状态进行区分。试验结果表明:所提出的方法可有效提取螺旋桨空化噪声特征,为螺旋桨空化状态检测提供依据。 展开更多

关键词 螺旋桨 空化噪声 特征提取 cycbd 脉冲检测

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基于FIF-CYCBD的滚动轴承故障特征提取方法研究 被引量：1

7

作者 刘洋 李凌均 +2 位作者 王宇 王钧铄 曹亚磊 《郑州大学学报（工学版）》 CAS 北大核心 2022年第4期35-40,共6页

针对滚动轴承所处工况复杂、提取故障特征困难的问题,提出了一种基于快速迭代滤波分解(FIF)和最大二阶循环平稳盲解卷积(CYCBD)的故障特征提取方法。首先,通过利用FIF方法对源信号进行自适应分解,得到一系列本征模态分量;其次,依据相关... 针对滚动轴承所处工况复杂、提取故障特征困难的问题,提出了一种基于快速迭代滤波分解(FIF)和最大二阶循环平稳盲解卷积(CYCBD)的故障特征提取方法。首先,通过利用FIF方法对源信号进行自适应分解,得到一系列本征模态分量;其次,依据相关系数准则对和源信号相关系数大于0.6的分量进行重构,并根据FIF得到的分解结果设置合适的循环频率采集器;最后,利用CYCBD方法对重构后的信号进行解混去噪,对处理后的信号进行包络解调分析。仿真实验以及相关实验数据表明,所提方法具有良好的信噪分离效果,相较于信号中突出的噪声分量,处理得到的故障特征频率幅值高于噪声幅值,可以有效实现轴承故障频率及其倍频特征的提取。 展开更多

关键词 快速迭代滤波分解(FIF) 最大二阶循环平稳盲解卷积(cycbd) 滚动轴承 特征提取 循环频率

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Infogram和参数优化CYCBD在滚动轴承复合故障特征分离中的应用 被引量：1

8

作者 刘桂敏 吴建德 +1 位作者 李卓睿 李祥 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2022年第10期55-65,共11页

针对滚动轴承复合故障特征难以分离的问题,提出了一种基于Infogram和参数优化最大二阶循环平稳盲解卷积(maximum second-order cyclostationarity blind deconvolution,CYCBD)的复合故障特征分离方法。首先,采用Infogram方法分析故障信... 针对滚动轴承复合故障特征难以分离的问题,提出了一种基于Infogram和参数优化最大二阶循环平稳盲解卷积(maximum second-order cyclostationarity blind deconvolution,CYCBD)的复合故障特征分离方法。首先,采用Infogram方法分析故障信号,选取最优带通滤波器,获得冲击性和循环平稳性最强的频带信号;其次,根据理论故障频率,设定CYCBD的循环频率集,并以包络谱稀疏度为依据,自适应选择CYCBD的滤波器长度;再次,对获得的频带信号进行解卷积运算,提取不同频率的故障冲击成分,实现故障分离;最后,对分离出的各故障成分进行包络解调分析,根据故障特征频率,识别故障类型。通过对仿真信号、西安交大-昇阳科技联合实验室(Xi’an Jiaotong University-Changxing Sumyoung Technology,XJTU-SY)的轴承试验数据分析,证明了所提方法可以有效实现故障特征分离。在此基础上,通过自制试验平台实测数据,进一步论证了该方法的可行性。 展开更多

关键词 复合故障 Infogram 最大二阶循环平稳盲解卷积(cycbd) 包络谱稀疏度

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基于CYCBD和麻雀搜索算法的滚动轴承故障特征提取方法 被引量：1

9

作者 丛晓 李根 《装备环境工程》 CAS 2022年第8期36-41,共6页

目的解决在较强的噪声环境下最大二阶循环平稳盲解卷积(MaximumSecond OrderCyclostationary Blind Deconvolution,CYCBD)算法在滚动轴承故障特征提取时效果欠佳的问题,为滚转尾翼导弹的尾翼滚动轴承故障诊断提供方法参考。方法提出一... 目的解决在较强的噪声环境下最大二阶循环平稳盲解卷积(MaximumSecond OrderCyclostationary Blind Deconvolution,CYCBD)算法在滚动轴承故障特征提取时效果欠佳的问题,为滚转尾翼导弹的尾翼滚动轴承故障诊断提供方法参考。方法提出一种利用麻雀搜索算法(SparrowSearchAlgorithm,SSA)优化CYCBD算法的方法,将CYCBD算法解卷积的包络谱熵作为SSA寻优的适应度函数,利用SSA高效地寻找出合适的循环频率以及滤波器长度,选择自适应参数后,再使用CYCBD算法有效解卷得到周期脉冲特征。结果同时对比SSA优化CYCBD前后进行故障特征提取的包络谱图,CYCBD的噪声幅值不超过0.13 m/s^(2),峰值不超过0.29 m/s^(2),用SSA优化CYCBD的噪声幅值不超过0.08 m/s^(2),峰值不超过0.32 m/s^(2),故障频率成分更加突显,无论是噪声幅度,还是峰值幅度特性,均较CYCBD有了较大改善。结论仿真实验验证了SSA优化CYCBD方法能够更加清晰地辨识到故障特征频率及其倍频成分,其具有良好的工程应用前景。 展开更多

关键词 滚动轴承 故障特征提取 麻雀搜索算法 cycbd 滚转尾翼导弹 强噪声

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基于自适应CYCBD和1.5维谱的滚动轴承故障特征提取方法 被引量：1

10

作者 朱战伟 何怡刚 +1 位作者 宁暑光 王涛 《机电工程》 CAS 北大核心 2022年第9期1185-1193,共9页

在强背景噪声环境下,滚动轴承的故障特征信号难以得到分离,针对这一问题,提出了一种基于自适应最大二阶循环平稳盲卷积(CYCBD)和1.5维谱的滚动轴承故障特征提取方法。首先,对滚动轴承故障振动信号进行了傅里叶变换,得到了其信号的频谱结... 在强背景噪声环境下,滚动轴承的故障特征信号难以得到分离,针对这一问题,提出了一种基于自适应最大二阶循环平稳盲卷积(CYCBD)和1.5维谱的滚动轴承故障特征提取方法。首先,对滚动轴承故障振动信号进行了傅里叶变换,得到了其信号的频谱结构,再以加权谐波和为优化指标,将信号频谱范围内的所有频率作为候选频率进行了搜索,确定加权谐波和最大处的频率为最优循环频率;然后,使用经过参数优化后的CYCBD对信号进行了滤波,并结合1.5维谱方法对滤波信号进行了处理;最后,为了进一步验证该方法在提取轴承故障特征方面的有效性,采用包络分析方法对实测信号进行了分析,获得了滤波信号的频谱特征。研究结果表明:经基于自适应CYCBD和1.5维谱方法滤波后,信号的香农熵为0.094,显著低于CYCBD和经验模态分解(EMD)方法;而且在信号的包络谱中,出现了清晰的故障特征频率及其倍频谱线,说明该方法具有较好的噪声抑制能力,并且能够有效地提取轴承振动信号中的故障脉冲成分。 展开更多

关键词 最大二阶循环平稳盲卷积 谐波加权和 循环频率 包络分析方法 频谱特征 经验模态分解 信号滤波

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CYCBD和CEEMDAN相结合的滚动轴承微小故障特征提取 被引量：3

11

作者 梁士通 马洁 《机床与液压》 北大核心 2022年第2期172-177,共6页

针对强噪声下微小故障信号容易被噪声淹没的问题,提出基于最大二阶循环平稳盲解卷积(CYCBD)和自适应噪声完全集合经验模态分解(CEEMDAN)的轴承微小故障诊断方法。根据故障频率公式求出振动信号的故障频率,并根据故障频率设置对应的循环... 针对强噪声下微小故障信号容易被噪声淹没的问题,提出基于最大二阶循环平稳盲解卷积(CYCBD)和自适应噪声完全集合经验模态分解(CEEMDAN)的轴承微小故障诊断方法。根据故障频率公式求出振动信号的故障频率,并根据故障频率设置对应的循环频率集,用CYCBD对原信号进行滤波,使信号中的周期冲击成分更加突出,从而达到提高信噪比的目的;对处理后的信号进行CEEMDAN,得到一系列模态分量,再求各模态分量的峭度值,从中选取峭度值高的即含有较多故障特征的若干分量进行重构;对重构后的信号求其Hilbert包络谱,从中提取故障频率。采用仿真信号与西储大学轴承数据集进行仿真与实验研究,验证所提方法的有效性。 展开更多

关键词 微小故障 最大二阶循环平稳盲解卷积 自适应噪声完全集合经验模态分解 特征提取

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参数优化最大二阶循环平稳盲解卷积行星轮轴承故障提取 被引量：3

12

作者 林云 郭瑜 陈鑫 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2023年第2期321-328,共8页

在行星齿轮箱振动中,齿轮相关振动分量通常具有较大的能量,同时轴承滑移会造成行星轮轴承故障对应振动分量的特征频率获取困难。为此,提出一种基于参数优化最大二阶循环平稳盲解卷积(cyclostationary blind deconvolution, CYCBD)的行... 在行星齿轮箱振动中,齿轮相关振动分量通常具有较大的能量,同时轴承滑移会造成行星轮轴承故障对应振动分量的特征频率获取困难。为此,提出一种基于参数优化最大二阶循环平稳盲解卷积(cyclostationary blind deconvolution, CYCBD)的行星轮轴承故障提取方法。该方法针对CYCBD技术在轴承滑移条件下难以获取循环频率和滤波器长度的问题,以改进的包络谱故障特征比(improved envelope spectrum fault feature ratio, IFFR)指标作为粒子群算法的适应度函数,自动获取CYCBD算法中实际的循环频率和优化滤波器长度,利用参数自适应的CYCBD算法增强了轴承故障冲击。通过解卷积结果的平方包络谱反映轴承故障特征,达到准确提取故障特征的目的。故障仿真和试验研究结果表明,该方法可以有效提取行星轮轴承故障特征。 展开更多

关键词 最大二阶循环平稳盲解卷积(cycbd) 行星齿轮箱 轴承故障诊断 故障特征比

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基于改进二阶循环平稳解卷积的轴承故障检测方法 被引量：12

13

作者 罗忠 徐迪 +1 位作者 李雷 马辉 《东北大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第5期673-678,共6页

针对涡轴发动机主轴轴承故障特征难以提取,背景噪声干扰大的问题,提出了改进二阶循环平稳解卷积(PSO-CYCBD)方法,用于提取强噪声背景下的故障特征频率.该方法采用粒子群优化(PSO)算法对二阶循环平稳解卷积(CYCBD)方法中的滤波器长度参... 针对涡轴发动机主轴轴承故障特征难以提取,背景噪声干扰大的问题,提出了改进二阶循环平稳解卷积(PSO-CYCBD)方法,用于提取强噪声背景下的故障特征频率.该方法采用粒子群优化(PSO)算法对二阶循环平稳解卷积(CYCBD)方法中的滤波器长度参数进行寻优.首先,基于故障轴承振动特点建立信号模型,然后用PSO算法对包络谱故障特征比(FFR)进行最大化处理,将得到的最优滤波器长度参数输入到CYCBD方法中,对滤波后的信号进行包络谱分析,提取故障特征频率.最后,将提出的方法应用于实测信号中,与传统包络谱分析相比提高了故障特征提取的效率和准确性,从而验证了该方法的有效性. 展开更多

关键词 故障诊断 涡轴发动机主轴轴承 粒子群优化 二阶循环平稳解卷积

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一种基于增强型最大二阶循环平稳盲解卷积的齿轮箱复合故障诊断 被引量：3

14

作者 齐咏生 单成成 +2 位作者 贾舜宇 刘利强 董朝轶 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第24期2927-2941,2952,共16页

针对齿轮箱复合故障振动信号易受到背景噪声干扰,使得传统方法对复合故障冲击特征难以准确分离的问题,提出一种自适应最大二阶循环平稳盲解卷积(ACYCBD)与1.5维导数增强谱相结合的复合故障诊断方法。首先,利用循环谱分析检测复合故障振... 针对齿轮箱复合故障振动信号易受到背景噪声干扰,使得传统方法对复合故障冲击特征难以准确分离的问题,提出一种自适应最大二阶循环平稳盲解卷积(ACYCBD)与1.5维导数增强谱相结合的复合故障诊断方法。首先,利用循环谱分析检测复合故障振动信号中与故障特征相关的循环频率成分,构建不同目标类型的循环频率集;之后,根据不同类型的循环频率集,提出一种以三阶累积量稀疏度(TCS)为指标,自适应地选取最大二阶循环平稳盲解卷积(CYCBD)的最优滤波器长度的改进算法,从而更好地获得包含不同故障冲击成分的CYCBD最优滤波信号;最后,提出一种新的1.5维导数谱进行特征增强,提高信噪比,并分析谱图中突出的故障特征频率进而判别故障类型。通过仿真信号与故障实验平台数据对算法进行验证,结果表明该方法能够实现齿轮箱复合故障的准确分离与诊断。 展开更多

关键词 齿轮箱 复合故障 循环谱分析 最大二阶循环平稳盲解卷积 1.5维导数谱

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