[發(fā)明專利]一種基于概率神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的軸承健康狀態(tài)識(shí)別方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310278309.2
• 申請(qǐng)日: 2013-07-03
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103512751A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-01-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張利;田立;劉萌萌;陳朋杰;趙中洲
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 遼寧大學(xué)
• 主分類號(hào): G01M13/04
• 分類號(hào): G01M13/04;G06N3/02
• 代理公司: 沈陽(yáng)杰克知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 21207
• 代理人: 羅瑩

1.一種基于概率神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的軸承健康狀態(tài)識(shí)別方法,其特征在于，步驟如下：

1）采集原始信號(hào)：通過(guò)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集正常軸承和單點(diǎn)驅(qū)動(dòng)端缺陷的數(shù)據(jù)；

2）選擇和評(píng)估參數(shù)：運(yùn)用統(tǒng)計(jì)學(xué)原理計(jì)算震動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生的特征集，選取的統(tǒng)計(jì)特征如下：

幅度：

Range=max(x_i)-min(x_i)????????????????????（8）

有效值：

μx=1NΣi=1Nxi---(9)]]>

絕對(duì)平均值：

μ|x|=1NΣi=1N|xi|---(10)]]>

均方值：

ψx2=1NΣi=1Nxi2---(11)]]>

均方根（RMS）：

ψx=1NΣi=1Nxi2---(12)]]>

方差：

σx2=1NΣi=1N(xi-μx)2---(13)]]>

標(biāo)準(zhǔn)差：

SD=Σi=1n(xi-μ)2n-1---(14)]]>

偏度：

S=M3δ3=E(X)[(X-μ)3]δ3---(15)]]>

峰態(tài)：

K=M4δ4=E(X)[(X-μ)4]δ4---(16)]]>

峰值：

peak=max(X_i)???????????????????（17）

波形指標(biāo)：

WI=peakμx=max(xi)1/NΣi=1Nxi---(18)]]>

脈沖指標(biāo)：

II=peakμ|x|=max(xi)1/NΣi=1N|xi|---(19)]]>

樣本熵：其計(jì)算過(guò)程如下

步驟一：N點(diǎn)序列，首先計(jì)算N*N的距離矩陣D，第i行第j列的元素就是d，并定義成點(diǎn)i，j之間的距離。

dij=1,|u(i)-u(j)|<r0,u(i)-u(j)|≥r(i=1,2,...,n;j=1,2,..,n,i≠j)---(20)]]>

步驟二：用矩陣D中的元素很容易得到和假設(shè)窗長(zhǎng)度是2；

Ci2(r)=Σi,j=1N-2dij∩d(i+1)(j+1)---(21)]]>

Ci3(r)=Σi,j=1N-2dij∩d(i+1)(j+1)∩d(i+1)(j+2)---(22)]]>

步驟三：通過(guò)和計(jì)算得到和

φm(r)=1N-m+1Σi=1N-m+1lnCim(r)---(23)]]>

步驟四：計(jì)算樣本熵

SampEn(m,r,N)=-lnφm+1(r)φm(r)---(24)]]>

評(píng)估上述13個(gè)參數(shù)對(duì)已知數(shù)據(jù)分配的能力，并另外選取性能比較好的絕對(duì)值平均值，峰態(tài)，標(biāo)準(zhǔn)差，均方根和樣本熵作為輸入特征。

3）構(gòu)造概率神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型：輸入層有5個(gè)節(jié)點(diǎn)表示輸入特征，求和層和輸出層都是3個(gè)節(jié)點(diǎn)，表示健康的三個(gè)狀態(tài)，模式層有150個(gè)節(jié)點(diǎn)，表示選取的150個(gè)樣本；

4）將輸入?yún)?shù)輸入概率神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行狀態(tài)識(shí)別，根據(jù)健康度的定義HD=P(healthy)-P(failure)，計(jì)算健康度的值，根據(jù)軸承健康度的閾值來(lái)判定軸承所處的運(yùn)行狀態(tài)為健康、亞健康或故障。當(dāng)0.4<HD<1時(shí)，軸承為健康狀態(tài)，當(dāng)-0.4<HD<0.4時(shí)，軸承為亞健康狀態(tài)，當(dāng)-1<HD<-0.4時(shí)，軸承為故障狀態(tài)。