[发明专利]基于长短时记忆循环神经网络的轴承早期故障识别方法有效

专利信息
申请号: 201711273124.7 申请日: 2017-12-06
公开(公告)号: CN108303253B 公开(公告)日: 2019-10-18
发明(设计)人: 张斌;李巍华 申请(专利权)人: 华南理工大学
主分类号: G01M13/045 分类号: G01M13/045;G06N3/04
代理公司: 广州粤高专利商标代理有限公司 44102 代理人: 何淑珍
地址: 511458 广东省广州市*** 国省代码: 广东;44
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摘要: 发明公开了一种基于长短时记忆循环神经网络的轴承早期故障识别方法,包括步骤:对轴承全寿命振动信号进行采集后提取常用的时域特征;构建波形熵特征,并利用平方解调方法验证波形熵的有效性;利用时域特征和熵特征构建特征数据集,选取正常数据集和深度故障数据集;将正常数据集和深度故障数据集作为训练样本对LSTM循环神经网络进行训练;将在线轴承振动信号进行时域特征和熵特征提取后输入训练好的LSTM循环神经网络对故障发生时刻进行识别。本发明将振动信号的传统特征和熵特征进行结合,在保证振动特征量物理意义的情况下,准确反映轴承当前状态。所采用的循环神经网络能有效运用退化历史数据,从而对轴承故障发生时刻进行有效识别。
搜索关键词: 循环神经网络 熵特征 轴承 时域特征 故障数据 早期故障 振动信号 正常数据 构建 故障发生时刻 轴承振动信号 传统特征 发生时刻 历史数据 特征数据 物理意义 训练样本 有效识别 有效运用 振动特征 轴承故障 后提取 解调 退化 验证 采集 保证
【主权项】:
1.一种基于长短时记忆循环神经网络的轴承早期故障识别方法,其特征在于,包括以下步骤:对轴承全寿命振动信号进行采集,振动信号预处理后提取常用的时域特征;选取时域特征中的波形因子构建波形熵特征,并利用频谱分析中的平方解调方法验证波形熵的有效性;利用时域特征和波形熵特征构建特征数据集,通过时域信号和频谱分析的判断,选取正常数据集和深度故障数据集;将正常数据集和深度故障数据集作为训练样本对LSTM循环神经网络进行训练,网络主要参数通过粒子群算法进行优化;将在线轴承振动信号进行时域特征和波形熵特征提取后输入训练好的LSTM循环神经网络对故障发生时刻进行识别;所述波形熵特征的构建具体是采用了基于无量纲时域指标波形因子构建波形熵特征,其具体构建方式为:其中,WEt为当前时刻的波形熵,Wt‑i为t‑i时刻的波形因子,M为计算波形熵的时间步长。
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  • 2019-01-08 - 2019-10-01 - G01M13/045
  • 一种电梯曳引轮外齿轴承试验机,包括机架、用于套装外齿轴承的内圈的空心定轴、用于卡设并带动外齿轴承的外圈转动的悬臂转轴、用于沿径向挤压空心定轴的外圆周的径向加载装置、用于沿轴向挤压空心定轴远离悬臂转轴一侧的端面的轴向加载装置、以及用于测量并传递外齿轴承运转数据的测量装置,空心定轴和悬臂转轴均为水平设置且轴线重合,悬臂转轴靠近空心定轴的一端设有用于卡设外齿轴承外圈的内齿环套,悬臂转轴远离空心定轴的一端套装有皮带轮,用于供电机通过带传动以驱动悬臂转轴转动,从而能够在带动外齿轴承转动的同时对外齿轴承施加轴向载荷和径向载荷,并检测外齿轴承的运转数据,从而对外齿轴承进行快速、实时且准确的检测。
  • 一种圆柱滚子轴承振动测量仪-201920228806.4
  • 高松 - 瓦房店工业轴承制造有限公司
  • 2019-02-13 - 2019-10-01 - G01M13/045
  • 本实用新型提供一种圆柱滚子轴承振动测量仪,包括安装座,所述安装板的顶部固定连接有顶板,所述顶板底部的中部固定连接有调节管,所述安装套的底部安装有传感器,所述带动杆的底端固定连接有稳定板,所述带动杆与安装套之间固定连接有收缩弹簧,所述固定板与活动板之间安装有紧固螺栓,所述固定板与活动板之间设置有轴承,且调节气管底部的左侧通过导气管与调节管左侧的顶部相连通,所述调节气管的内腔安装有活塞。通过调节机构的使用,使得轴承在进行振动测量时,调节机构能够方便控制稳定板与轴承之间的接触效果,从而能够防止轴承的振动会影响到传感器的接触效果,并且调节机构通过气动调节,让我稳定板在与轴承接触是能够更加稳定。
  • 一种汽车悬架轴承振动试验装置-201920229006.4
  • 高松 - 瓦房店工业轴承制造有限公司
  • 2019-02-13 - 2019-10-01 - G01M13/045
  • 本实用新型提供一种汽车悬架轴承振动试验装置,包括底座,所述底座顶部的两侧均固定连接有支撑板,所述转轴的外侧套设有传动板,所述传动板的表面开设有滑动槽,所述滑动槽的内侧滑动连接有滑块,所述底座顶部的中部固定连接有套管,所述套管外侧的顶部套设有顶盘,所述顶盘的底部与底座之间连接有支撑弹簧,所述套管的顶部贯穿连接有导杆,且导杆的顶部固定连接有带动板。通过传动板、滑动槽、滑块和传动杆的配合使用,使得传动杆在带动滑块在传动板的滑动槽内进行移动时,传动板能够通过来回的移动让带动板对轴承起到振动效果,从而方便通过传动杆传动的速率对轴承振动时的频率进行调节。
  • 监测电机轴承健康度的方法及装置-201910711583.1
  • 周永欣;孙大南;张昊;胡贵;冯铁球;赵春朋 - 中车株洲电机有限公司
  • 2019-08-02 - 2019-09-27 - G01M13/045
  • 本发明提供的一种监测电机轴承健康度的方法及装置,该方法包括:通过获取电机轴承的振动数据;并根据所述电机轴承的振动数据,分析出所述电机轴承的当前健康状态;再根据所述电机轴承的当前健康状态,在预设的电机轴承的健康状态和解决方法的对应关系中,确定出所述电机轴承的当前健康状态对应的解决方法;最后,向用户展示所述电机轴承的当前健康状态和所述电机轴承的当前健康状态对应的解决方法。达到了实时监测电机轴承的健康度,对电机轴承的当前健康度进行分析,并及时告知相关人员的目的。
  • 一种滚动轴承早期故障诊断方法-201810276729.X
  • 李曦;高威威;陈雨 - 华中科技大学;武汉华中数控股份有限公司
  • 2018-03-30 - 2019-09-27 - G01M13/045
  • 本发明属于故障诊断方法领域,并公开了一种滚动轴承早期故障诊断方法,包括:采集到的故障信号预处理;提取预处理后的故障信号特征频率;将提取到的特征频率与已知故障特征频率相比较,识别故障类型。其中,预处理包括两个方面:降噪和减少干扰振动分量;在特征提取步骤中,首先将预处理后的故障信号作分段处理,再将预处理后的分段故障信号与无故障轴承信号作相关性分析,根据互相关系数的大小选取包含故障信息较多的信号段用于频率特征提取。本发明能够提高滚动轴承早期故障诊断的准确性和有效性,为解决滚动轴承早期故障这段提供一种新的途径,可广泛应用于化工、冶金、机械加工、航空等领域的复杂机械系统故障诊断中。
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