文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A
DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.200418
中文引用格式: 顧能華,侯銀銀,,韓雪龍. 基于EEMD分解與PCA-FCM聚類的岸橋減速箱故障診斷方法[J].電子技術(shù)應(yīng)用,,2021,47(4):101-106,,111.
英文引用格式: Gu Nenghua,,Hou Yinyin,Han Xuelong. Fault diagnosis for quayside container crane reducer based on EEMD decomposition and PCA-FCM clustering[J]. Application of Electronic Technique,,2021,,47(4):101-106,111.
0 引言
岸橋常作業(yè)于高速、重載,、大沖擊的工作環(huán)境中,,其起升減速箱由于傳動(dòng)力矩大,且長(zhǎng)時(shí)間受到強(qiáng)烈動(dòng)載的振動(dòng)沖擊,,是岸橋中最容易出現(xiàn)故障的部件之一[1],。因此,診斷監(jiān)測(cè)岸橋減速箱的狀態(tài)變得尤其重要,。本質(zhì)上,對(duì)減速箱進(jìn)行故障診斷是一種模式識(shí)別問(wèn)題,,為了更準(zhǔn)確地識(shí)別減速箱的狀態(tài),需要對(duì)減速箱振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行有效的特征提取和更準(zhǔn)確的分類,。
起升減速箱振動(dòng)信號(hào)為非平穩(wěn),、非線性、非周期信號(hào),,傳統(tǒng)的時(shí)域,、頻域以及時(shí)頻域方法缺乏對(duì)非平穩(wěn)和非線性信號(hào)的多分辨率分析和自適應(yīng)處理能力[2]。HUANG N E等[3]提出的經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解(Empirical Mode Decomposition,,EMD)由于其良好的自適應(yīng)分解特性在處理非線性和非平穩(wěn)信號(hào)時(shí)具有很大的優(yōu)勢(shì),。然而,EMD分解會(huì)產(chǎn)生模態(tài)混疊現(xiàn)象,。WU Z等[4]通過(guò)改進(jìn)EMD分解方法得到一種新的EEMD分解法,,能夠有效解決該問(wèn)題。王玉靜等[5]通過(guò)EEMD分解得到滾動(dòng)軸承振動(dòng)信號(hào)的固有模態(tài)函數(shù),,并結(jié)合峭度值,、相關(guān)系數(shù)提取信號(hào)的初始特征,能夠很好地提取故障特征信息,;魏文軍等[6]采用EEMD多尺度樣本熵提取特征對(duì)S700K轉(zhuǎn)轍機(jī)進(jìn)行故障診斷,,通過(guò)EEMD分解提取轉(zhuǎn)轍機(jī)不同狀態(tài)下的特征參數(shù)并進(jìn)行聚類分析,,驗(yàn)證了該方法對(duì)故障診斷的精度和效率有明顯的提高。
通過(guò)EEMD分解提取到的減速箱故障特征維數(shù)較高,,會(huì)導(dǎo)致故障診斷效率降低,,故選取PCA法對(duì)故障特征降維。PCA能較好融合減速箱的多個(gè)典型故障特征,,將高維故障特征集映射到低維空間中,,減少特征參數(shù)信息冗余[7]。故障特征參數(shù)的提取和選擇是機(jī)器診斷的關(guān)鍵,,而狀態(tài)識(shí)別則是診斷的核心,。FCM算法作為一種無(wú)監(jiān)督學(xué)習(xí)算法,可以根據(jù)特征參數(shù)樣本的相似性進(jìn)行分類,,使處于同一類的相似度最大,,并保證不同類間的差異性較大[8]。王印松等[9]將FCM應(yīng)用在控制系統(tǒng)的故障診斷中,,不僅可以較好地識(shí)別不同部件的故障,,還可以對(duì)同一部件不同類型的故障進(jìn)行診斷。樊紅衛(wèi)等[10]針對(duì)電主軸轉(zhuǎn)子不平衡故障,,提出一種對(duì)稱極坐標(biāo)圖像和FCM相結(jié)合的失衡故障診斷方法,,結(jié)果顯示具有較高的分類準(zhǔn)確率。
本文結(jié)合EEMD分解和PCA-FCM聚類算法對(duì)岸橋減速箱進(jìn)行故障診斷,。首先,,將減速箱振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行EEMD分解并提取故障特征,然后利用PCA對(duì)高維特征參數(shù)進(jìn)行約簡(jiǎn),,最后使用FCM算法對(duì)減速箱的狀態(tài)進(jìn)行聚類,,并通過(guò)實(shí)驗(yàn)分析驗(yàn)證了該方法的有效性。
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作者信息:
顧能華1,,侯銀銀2,,韓雪龍1
(1.衢州學(xué)院 電氣與信息工程學(xué)院,浙江 衢州324000,;
2.國(guó)網(wǎng)浙江省電力有限公司衢州供電公司,,浙江 衢州324000)