基于
BP
神经网络的滚动轴承故障诊?/p>
刘元是,陈建?/p>
(西南交通大学牵引动力国家重点实验室,成?/p>
610000
?
摘要针对滚动轴承的故障损伤难以智能诊断的问题?/p>
提出了一种基?/p>
Alpha
稳定分布参数估计和神经网络的滚动轴承
故障诊断方法。首先,对各个状态振动信号进?/p>
稳定分布?/p>
4
参数估计,选取敏感性及稳定性最好的二种参数?/p>
成二维故障特征量;然后,可将该二维故障特征量作为
BP
神经网络的输入参数来识别滚动轴承的故障类型;然后?/p>
通过台架试验数据验证了该方法的有效性,并与
4
个常用的无量纲时域特征参数作?/p>
BP
神经网络的输入参数的方法
的诊断结果进行比较?/p>
结果表明?/p>
基于
Alpha
稳定分布参数估计方法可实现对滚动轴承故障位置及的智能诊断?/p>
与时
域特征参数的方法相比,在更少的参数下实现了更准确更有效的故障识别;最后,应用工程实测数据对该模型进行
了验证,结果表明在小样本,低转速条件下该模型也能对滚动轴承不同状态故障进行有效的检测,有望在实际工?/p>
中得到应用?/p>
关键词:滚动轴承;故障诊断;
稳定分布?/p>
BP
神经网络
Rolling bearing fault diagnosis based on BP neural network
Liuyuanshi,Chenjianzheng
(Traction Power State Key Laboratory of Southwest Jiaot Tong University,Chengdu 610000,China)
Abstract:
In this paper, rolling bearing fault intelligent diagnosis of damage difficult problem proposed rolling bearing fault
diagnosis method based on Alpha stable distribution parameter estimation and neural networks. First, each state vibration
signal
stable
distribution
four-parameter
estimation,
select
the
best
sensitivity
and
stability
of
two-dimensional
composition
fault
characteristic
parameters;
then,
the
fault
may
be
the
two-dimensional
feature
amount
as
input
parameters BP neural network failure to identify the type of rolling bearings; diagnosis and then by bench test data to
verify the effectiveness of the method, and with the four common dimensionless time domain characteristic parameters as
input parameters BP neural network method were compared. The results show that: based on Alpha stable distribution
parameter estimation method can be realized on Rolling intelligent diagnostics and fault location, compared with the time
domain
method
of
characteristic
parameters
in
fewer
parameters
to
achieve
a
more
accurate
and
efficient
fault
identification; Finally, engineering test data to validate the model results show that in small samples, low-speed conditions
of
the
rolling
bearing
a
different
model
can
effectively
detect
the
fault
state,
it
is
expected
to
be
applied
in
practical
engineering.
Keywords:
Rolling; fault diagnosis; stable distribution; BP neural network
引言
滚动轴承在机械工业设备中应用非常普遍,但又是非常容易损坏。滚动轴承的运行状态能直接影响整个机器设备?/p>
状态。大约有三分之一的旋转机械设备故障是由轴承损坏引起的。传统的诊断方法如包络检波和共振解调法虽然实
现了诊断精度的极大提高,但是人工辅助诊断依然不可缺少,对于复杂环境下滚动轴承精确诊断任然难以实现。因
此,很有必要使用智能的方法对滚动轴承进行状态检测和故障诊断?/p>
从本质上来说,滚动轴承的故障诊断就是对于各种模式的识别过程?/p>
BP
神经网络拥有比较好的自学习自适应能力?/p>
非线性映射能力,容错能力以及泛化能力,能够在滚动轴承的故障诊断中发挥很好的作用?/p>
但是,在滚动轴承中故障特征参数的提取方法在很大的程度上决定了诊断的准确性。运用常用的无量纲的时域特征
参数作为故障特征参数?/p>
可以比较好的对滚动轴承进行故障识别,
但也存在着需要参数过多以及准确率不高等问题?/p>
稳定分布是一种非常重要的非高斯分布,
在描述尖峰脉冲状和有严重拖尾特性的非高斯信号的方面有优良的鲁棒
性?/p>
稳定分布方法原本主要应用于语音信号处理、生物医学信号处理、通信识别等领域,近些年来也被逐渐运用
到旋转机械的故障诊断当中?/p>
但是?/p>
稳定分布方法与神经网络分类方法结合,
从而建立起智能的滚动轴承故障诊
断模型的研究还十分少见?/p>
文章?/p>
稳定分布四类参数进行对比研究分析?/p>
并选取了其中敏感性和稳定性都非常优异的两类参数作为二?/p>
故障特征量与
BP
神经网络相结合,建立了一种滚动轴承的故障智能诊断模型,并与常用的无量纲时域特征参数作
为故障特征参数进行对比研究。试验分析表明,此方法可实现滚动轴承不同的故障位置(正常、外圈、内圈、滚?/p>
体)的智能诊断,且基?/p>
稳定分布的方法能够实现使用较少参数并得到更高的诊断准确率,有望在工程实际中得
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