基于深度学习的电机轴承故障诊断方法研究

来源 :东北大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:oldbuck
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
电机是当前应用最广泛的供电设备和驱动装置,很多大型厂区都要用到电机。由于长时间高强度的运转,电机不可避免的要发生一些故障。工业生产过程中,电机出现故障的频率相对较高,作为一种由轴承、定子、转子等组成的综合电气设备,造成其故障的原因及类型多样,其中,轴承故障最为常见,因此,对于电机轴承的故障诊断具有良好的理论和实际意义。传统的轴承故障诊断依靠技术人员的技术和经验积累,但存在很多无法处理和及时判断的情况将会消耗较长时间和人力,随着人工智能的发展,目前基于深度学习的故障诊断技术依靠强大的特征提取能力和海量数据处理能力取得了较好的效果。本文以鞍钢工业现场电机作为研究背景,选择西储大学轴承数据集以及鞍钢轴承数据集作为实验数据。首先,对轴承振动信号使用小波变换进行数据分析和处理,利用传统机器学习方法支持向量机进行轴承故障诊断,其次,针对传统方法存在的弊端,选择基于卷积神经网络(CNN)的轴承故障诊断方法,为解决神经网络完全随机化的初始值会导致收敛缓慢、学习性能较差的问题,引入蚁群算法进行模型参数优化,通过对比分析验证基于蚁群算法优化的卷积神经网络具有更好的收敛和学习性能。最后,将卷积神经网络应用于轴承故障诊断,实验结果表明引入蚁群算法提升了卷积神经网络的收敛速度和诊断精度。针对有监督学习的卷积神经网络无法解决实际生产中存在故障数据不足及样本标记等问题,提出基于生成式对抗网络(GAN)的电机轴承故障诊断方法,为解决训练稳定性和生成识别效果不理想的问题,将蚁群算法优化的卷积神经网络作为判别器模型;为解决训练过程中生成样本的数据分布具有随机性和不确定性的问题,在生成器中引入条件模型,并以故障种类作为条件变量进行连接;为解决样本标记问题,本文引入半监督学习方式,优化生成器和判别器损失函数,通过测试验证了 CSGAN具有更好的生成效果和分类精度。最后将生成式对抗网络应用于轴承故障诊断,实验结果表明改进后的模型解决了样本不足和样本标记问题,提高了生成样本质量和诊断精度。
其他文献
目标跟踪技术是计算机视觉的一个新兴研究方向,在现实世界中有着广泛的应用,可应用人机交互、智能监控和军事等领域,因此,目标跟踪技术受到了大量研究者的关注。本文的主要目的是进行目标跟踪方法研究,在现实生活中,跟踪的目标不可避免的会受到遮挡和光照等复杂因素的干扰,从而导致跟踪的准确率和成功率降低。为了解决遮挡和光照等复杂场景下对目标跟踪算法的干扰,本文从以下三个方面进行了深入的研究,主要研究内容和贡献如
学位
现代工业系统正朝着复杂化,大型化发展,系统的安全运行和可靠性越来越重要。在系统越来越复杂的同时,系统出现故障的可能性也在增加,因此容错控制在现实生产生活中的重要性不言而喻。工业系统中一般都含有非线性部件,因此非线性系统具有较高的研究价值。实际工程系统中通常含有随机噪声,因此针对随机系统的研究也取得了较大的进步。本文在国内外关于严格反馈非线性系统的研究基础上,采用容错控制技术,解耦backstepp
学位
随着科学技术的发展,现代工业系统的规模和复杂程度也日益增加。气垫炉设备在退火过程占据着十分重要的地位,气垫炉的运行状态对产品质量产生了直接的影响。因此,对气垫炉的运行状态监测方法的研究就变得十分重要。近年来基于数据驱动的故障检测与诊断引起了广泛的关注,并成为过程监控领域重要的方向。多元统计的方法是目前较为常用的过程监测方法,其主要是通过对工业过程数据进行分析建模来实现对生产过程的在线监测。慢特征分
学位
在岩石录井工程中,通过岩石实物样品确定地层岩性、流体性质以及岩层位置,进而确定油气田的储藏情况;在地球环境演化过程中,岩石矿物也会随之产生变异或者转变以适应地球环境的变化;另外,加强对地球上的地质构造、岩性条件等影响地质灾害的重要因素研究有利于提高对地质灾害进行预测的能力。因此,岩石岩性识别在油气田探测开发、研究地球成因及演化发展、地质灾害分析预测等众多方面起着不可替代的导向作用,岩石的识别分类对
学位
视网膜血管的形态和结构的变化与人体中的糖尿病、高血压等疾病的发展有着密切的关系,而视网膜血管本身也具有便于观察的特点。因此视网膜图像中血管的自动分割问题对于医学领域具有重要的意义。近些年来,深度学习方法在该问题上应用已经非常广泛,经过几年的发展已经有了很多成果。因此,本文以视网膜图像血管分割为目标任务,深入研究了深度学习和迁移学习在血管分割上的应用。主要工作如下:(1)对视网膜图像血管分割的研究现
学位
随着经济的快速发展,越来越多的企业开始采用自动化设备代替人工进行生产流水线上的工作。DELTA并联机器人作为自动化设备机器人的代表以其速度快、精度高、结构紧凑、负载能力大等特点被广泛应用在食品、药品等行业。对于生产流水线工作,DELTA并联机器人的轨迹规划和抓取策略是其核心所在。因此,本文以DELTA并联机器人为研究对象,针对目标物体在传送带上摆放密集程度不同的问题,给出基于位置预测的多目标动态抓
学位
目的 探讨血清甘油三酯(TG)及总胆固醇(TC)检测在诊断非酒精性脂肪肝(NAFLD)中的应用价值。方法 选取南阳市中心医院2018年10月至2021年10月收治的30例非酒精性脂肪肝患者设为NAFLD组,31例酒精性脂肪肝患者设为AFLD组,另选取同时间段内来本院健康体检者30例作为对照组,收集各组患者的血液样本,检测血清TC及TG水平,分析其对NAFLD的诊断效能。结果 NAFLD组与AFLD
期刊
钢包精炼炉是实现钢水精炼的重要工艺设备。合金化控制是钢包精炼炉的一项工艺任务。然而长久以来,现有的合金添加优化模型在实际应用中并没有取得良好的效果,人们依赖于人工经验来给出合金投料设定值,这样不能合理地优化合金加料方案,不利于对钢水进行窄成分控制,甚至会影响钢材的质量。为此,本文对精炼炉合金添加优化模型进行了深入研究。在分析现有合金添加优化方法的基础上,以合金成本最低为目标,基于物料守恒,建立了基
学位
随着我国城镇人口剧增,人均土地占有面积急剧减少,停车难已成为很现实的问题,立体车库可以大幅节约车位用地面积,在相同面积下提供更多的车位。其中,垂直循环式立体车库具有停车密度高、布置灵活、运行经济等特点,研究垂直循环立体车库运作优化的问题具有很好的理论与应用价值。在本文中,针对垂直循环立体车库中的存车和取车用户等待时间较长、车库能耗较高等问题,对这种新型的立体车库的运作方式进行建模,根据模型特点选取
学位
电磁层析成像(Electromagnetic Tomography,EMT)技术作为一种新型的电学层析成像(Electrical Tomography,ET)技术,具有非接触,非介入,成本低等优势,因其对电导性和磁导性的物质比较敏感,所以,在工业生产测量过程、生物医学以及无损检测等领域,都有很大的应用前景。EMT技术是以电磁感应原理为基础,对电磁线圈施加交流电流激励,交变的电场会产生电磁场,在产生
学位