[發明專利]一種改進煙花算法的風機故障智能診斷方法

在審

• 申請號: 202010597435.4
• 申請日: 2020-06-28
• 公開（公告）號: CN111753751A
• 公開（公告）日: 2020-10-09
• 發明（設計）人: 張利;王海威;周佳寧;李靜;侯晴;王溟晗
• 申請（專利權）人: 遼寧大學
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06N20/00;G06N3/04;G06N3/08;F04D27/00
• 代理公司: 沈陽杰克知識產權代理有限公司 21207
• 代理人: 王洋

1.一種改進煙花算法的風機故障智能診斷方法，其步驟為：

1)信號采樣：用加速度計收集軸承的振動數據，選取數字信號的采樣頻率為12000Hz的風機軸承數據；

2)降噪處理；

3)特征選擇：選取均值μ_x、峰值x_p、幅值平方和x_c、標準差ω，這四種時域特征參數做特征提取；

4)數據歸一化處理：將時域特征向量通過歸一化處理得到最終的數據作為模型的輸入，利用最大相關峭度解卷積降噪得到的數據，經過特征選取得到特征向量轉化為[0,1]區間范圍的數據；

5)風機故障智能診斷：

5.1)改進煙花算法：

5.1.1)火花分析：首先根據定義的爆炸半徑R_i和爆炸火花個數S_i通過爆炸操作產生爆炸火花，然后在此刻火花種群中隨機抽離出一朵火花x_i，并對抽離出的火花x_i執行d維度高斯變異行為，最后在兩種火花分別產生爆炸和變異操作后，新生成的火花可能會發生越界，當煙花x_i在d維度上超出可行域φ的范圍時，定義映射規則將這朵煙花映射到新的位置上面去；

5.1.2)選擇策略：

產生爆炸和變異火花后執行選擇策略，使得種群中優秀信息能夠遺傳到下一代火花中，從煙花，爆炸火花和變異火花的候選者集合γ中間選擇一部分個體作為下一代的煙花種群，種群大小為Z；適應度最小的那朵煙花個體直接被選做下一代煙花，剩下的下一代煙花個體用輪盤賭算法從Z-1個當前個體中進行選擇；在候選煙花集合中，若一朵煙花圍繞著許多其他候選煙花個體時，這朵煙花被選擇概率會下降，即煙花個體密度越大，則用輪盤賭算法被選出概率就越小；

候選煙花x_i被選中的概率為：

其中，R(x_i)為當前煙花個體x_i到候選煙花集合Z-1中所有煙花個體之間距離之和；

首先對爆炸半徑作出限制，在維度k的火花爆炸半徑限制如下：

其中，R_min,k是k維上煙花爆炸半徑的最小值，t為當前迭代次數，t_max為最大迭代次數，R_first是初始火花爆炸半徑，R_last是最終火花爆炸半徑；

其次，改變煙花算法變異算子的變異規則

x′_ik＝x_ik+(x_Bk-x_ik)×g(R) (15)

其中g(R)為改進的高斯概率密度函數，o為階段分布系數，N為設定的分布系數個數，在本文系統中設置為2，σ_i為第i個分布的比例系數，兩個系數分別設置為0.7和0.3，τ_i為第i個分布的均值，為第i個分布的標準差；

最后，修改映射規則：

x_ik＝x_l,k+U(0,1)·(x_u,k-x_l,k) (17)

其中U(0,1)是一個隨機數，取值為0到1且均勻分布，x_u,k，x_l,k分別是維度k上的上、下邊界；

5.2)ImFWA優化BP神經網絡模型。