滚动轴承故障诊断的案例推理方法

滚动轴承故障诊断的案例推理方法

付新哲张优云

朱永生

西安交通大学机械工程学院,710049,西安

摘要:针对滚动轴承的故障诊断问题,提出了一种采用案例推理(CBR)的诊断方法.为了解决检索

相似案例时案例属性多、人工确定关键属性及其权重困难的问题,提出了一种Filter/Wrapper复合型特征选择算法,用邻域粗糙集算法粗选属性,用遗传算法进一步精选属性和优化权重,并有效地解决了邻域粗糙集算法中需要人工确定邻域大小的问题.以滚动轴承运行时的振动信号为基本信息,建立了滚动轴承案例库,从案例库中检索与问题案例相似的历史案例,并根据这些历史案例来判定问题案例的故障类别.试验结果表明,故障诊断的正确率达到100%,故障位置诊断的正确卒达到93.3%,且算法具有较好的稳定性.

案例推理;滚动轴承;故障诊断

TH17A

0253-987X(2011) 11-0079-06

Rolling Bearing Fault Diagnosis Approach 

      Based on Case-Based Reasoning 

FU Xinzhe ZHANG Youyun ZHU Yongsheng 

2011-03-30

f寸新哲(1985-),男,硕士生;张优云(联系人),女,教授.

国家自然科学基

金资助项目(51035007).

]都被用

类型为

l和较高

结论

       2010(10) : 130-131.

@@[6]  WATSON I. Case-based reasoning is a methodology        not a technology [ J ].  Knowledge-Based Systems,

       1999, 12 (1/6): 303-308.

@@[7]  GUYON I, ELISSEEFF A. An introduction to varia

       ble and feature selection [J]. The Journal of Machine 

       Learning Research, 2003(3): 1157-1182.@@[8]  UNCU O, TURKSEN I. A novel feature selection ap

       proach: combining feature wrappers and filters [J].

       Information Sciences, 2007, 177 (2): 449-466.@@[9]  ZHU Z, ONG Y S, DASH M. Wrapper/filter feature        selection algorithm using a memetic framework[J].

@@[1]王晓冬,何正嘉,訾艳阳.滚动轴承故障诊断的多小    波谱峭度方法[J].西安交通大学学报,2010,44    (3), 77-81.

WANG Xiaodong, HE Zhengjia, ZI Yanyang. Spectral 

kurtosis of multiwavelet for fault diagnosis of rolling 

       Systems Man and Cybernetics: Part B Cybernetics,

       IEEE Transactions on Systems, 2007, 37(1) : 70-76.

@@[10] PENG H, LONG F, DING C. Feature selection based       on mutual information: criteria of max-dependency,      max-relevance, and min-redundancy [J]. IEEE Trans

      actions on Pattern Analysis and Machine Intelligence,

bearing[J]. Journal of Xi'an Jiaotong University,

2010,44(3) :77-81.

@@[2]毋文峰,陈小虎,苏勋家.基于经验模式分解的单通    道机械信号盲分离[J].机械工程学报,2011,47    (4): 12-16.

WU Wenfeng, CHEN Xiaohu, SU Xunjia.  Blind 

source separation of single-channel mechanical signal based on empirical mode decomposition [J]. Journal of 

      2005, 27(8): 1226-1238.

@@[11] HU Q, YU D, LIUJ, et al. Neighborhood rough set 

      based heterogeneous feature subset selection [J]. In

      formation Sciences, 2008, 178 (18): 3577-3594.

@@[12]胡清华.混合数据知识发现的粗糙计算模型和算法    [D].哈尔滨:哈尔滨工业大学,2008.

@@[13] LIN R, WANG Y, WU C, et al. Developing a busi

       ness failure prediction model via RST, GRA and CBR        [J]. Expert Systems with Applications, 2009,36 (2) :

Mechanical Engineering, 2011,47(4) : 12-16.

@@[3]汤宝平,李锋,陈仁祥.基于Littlewood-Paley小波支    持向量机的故障诊断[J].振动与冲击,2011,1(30):

    128-131.

TANG Baoping, LI Feng, CHEN Renxiang. Fault diagnosis based on Littlewood-Paley wavelet support 

vector machine [J]. Journal of Vibration and Shock,

       1593-1600.

@@[14] JIANG Y, CHEN J, RUAN X. Fuzzy similarity-based 

       rough set method for case-based reasoning and its ap

       plication in tool selection [J]. International Journal of 

       Machine Tools and Manufacture, 2006, 46(2) : 107-

2011,1(30) : 128-131.

       113.

@@[15] SHIN K, HAN I. Case-based reasoning supported by 

      genetic algorithms for corporate bond rating [J]. Ex       pert Systems with Applications, 1999, 16(2) : 85-95.

@@[4]栗茂林,王孙安,梁霖.利用非线性流形学习的轴承    早期故障特征提取方法[J].西安交通大学学报,    2010, 44 (5): 45-49.

LI Maolin, WANG Sun' an, LIANG Lin. Feature ex

traction for incipient diagnosis of rolling bearings based 

@@[16] AHN H, KIM K.  Bankruptcy prediction modeling       with hybrid case-based reasoning and genetic algo

       rithms approach [J]. Applied Soft Computing, 2009,

on nonlinear manifold learning[J]. Journal of Xi'an 

Jiaotong University,2010,44(5) :45-99.

      9 (2): 599-607.

@@[17] NUNEZ H, SANCHEZMARRE M, CORTES U, et 

      al. A comparative study on the use of similarity meas      ures in case-based reasoning to improve the chssifica      tion of environmental system situations [J]. Environ

@@[5]吴元修.神经网络在风电机组机械传动系统故障诊断    中的应用研究[J].制造业自动化,2010(10): 130-    131.

WU Yuanxiu. Application research of the fault diagno

sis on the wind turbine mechanical transmission system 

      mental Modelling & Software, 2004,19(9): 809-819.

with neural networks [J]. Manufacturing Automation,

滚动轴承故障诊断的案例推理方法

作者:作者单位:刊名:英文刊名:年,卷(期):

付新哲, 张优云, 朱永生, FU Xinzhe, ZHANG Youyun, ZHU Yongsheng西安交通大学机械工程学院,710049,西安西安交通大学学报

Journal of Xi'an Jiaotong University2011,45(11)

本文链接:http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_xajtdxxb201111015.aspx

滚动轴承故障诊断的案例推理方法

付新哲张优云

朱永生

西安交通大学机械工程学院,710049,西安

摘要:针对滚动轴承的故障诊断问题,提出了一种采用案例推理(CBR)的诊断方法.为了解决检索

相似案例时案例属性多、人工确定关键属性及其权重困难的问题,提出了一种Filter/Wrapper复合型特征选择算法,用邻域粗糙集算法粗选属性,用遗传算法进一步精选属性和优化权重,并有效地解决了邻域粗糙集算法中需要人工确定邻域大小的问题.以滚动轴承运行时的振动信号为基本信息,建立了滚动轴承案例库,从案例库中检索与问题案例相似的历史案例,并根据这些历史案例来判定问题案例的故障类别.试验结果表明,故障诊断的正确率达到100%,故障位置诊断的正确卒达到93.3%,且算法具有较好的稳定性.

案例推理;滚动轴承;故障诊断

TH17A

0253-987X(2011) 11-0079-06

Rolling Bearing Fault Diagnosis Approach 

      Based on Case-Based Reasoning 

FU Xinzhe ZHANG Youyun ZHU Yongsheng 

2011-03-30

f寸新哲(1985-),男,硕士生;张优云(联系人),女,教授.

国家自然科学基

金资助项目(51035007).

]都被用

类型为

l和较高

结论

       2010(10) : 130-131.

@@[6]  WATSON I. Case-based reasoning is a methodology        not a technology [ J ].  Knowledge-Based Systems,

       1999, 12 (1/6): 303-308.

@@[7]  GUYON I, ELISSEEFF A. An introduction to varia

       ble and feature selection [J]. The Journal of Machine 

       Learning Research, 2003(3): 1157-1182.@@[8]  UNCU O, TURKSEN I. A novel feature selection ap

       proach: combining feature wrappers and filters [J].

       Information Sciences, 2007, 177 (2): 449-466.@@[9]  ZHU Z, ONG Y S, DASH M. Wrapper/filter feature        selection algorithm using a memetic framework[J].

@@[1]王晓冬,何正嘉,訾艳阳.滚动轴承故障诊断的多小    波谱峭度方法[J].西安交通大学学报,2010,44    (3), 77-81.

WANG Xiaodong, HE Zhengjia, ZI Yanyang. Spectral 

kurtosis of multiwavelet for fault diagnosis of rolling 

       Systems Man and Cybernetics: Part B Cybernetics,

       IEEE Transactions on Systems, 2007, 37(1) : 70-76.

@@[10] PENG H, LONG F, DING C. Feature selection based       on mutual information: criteria of max-dependency,      max-relevance, and min-redundancy [J]. IEEE Trans

      actions on Pattern Analysis and Machine Intelligence,

bearing[J]. Journal of Xi'an Jiaotong University,

2010,44(3) :77-81.

@@[2]毋文峰,陈小虎,苏勋家.基于经验模式分解的单通    道机械信号盲分离[J].机械工程学报,2011,47    (4): 12-16.

WU Wenfeng, CHEN Xiaohu, SU Xunjia.  Blind 

source separation of single-channel mechanical signal based on empirical mode decomposition [J]. Journal of 

      2005, 27(8): 1226-1238.

@@[11] HU Q, YU D, LIUJ, et al. Neighborhood rough set 

      based heterogeneous feature subset selection [J]. In

      formation Sciences, 2008, 178 (18): 3577-3594.

@@[12]胡清华.混合数据知识发现的粗糙计算模型和算法    [D].哈尔滨:哈尔滨工业大学,2008.

@@[13] LIN R, WANG Y, WU C, et al. Developing a busi

       ness failure prediction model via RST, GRA and CBR        [J]. Expert Systems with Applications, 2009,36 (2) :

Mechanical Engineering, 2011,47(4) : 12-16.

@@[3]汤宝平,李锋,陈仁祥.基于Littlewood-Paley小波支    持向量机的故障诊断[J].振动与冲击,2011,1(30):

    128-131.

TANG Baoping, LI Feng, CHEN Renxiang. Fault diagnosis based on Littlewood-Paley wavelet support 

vector machine [J]. Journal of Vibration and Shock,

       1593-1600.

@@[14] JIANG Y, CHEN J, RUAN X. Fuzzy similarity-based 

       rough set method for case-based reasoning and its ap

       plication in tool selection [J]. International Journal of 

       Machine Tools and Manufacture, 2006, 46(2) : 107-

2011,1(30) : 128-131.

       113.

@@[15] SHIN K, HAN I. Case-based reasoning supported by 

      genetic algorithms for corporate bond rating [J]. Ex       pert Systems with Applications, 1999, 16(2) : 85-95.

@@[4]栗茂林,王孙安,梁霖.利用非线性流形学习的轴承    早期故障特征提取方法[J].西安交通大学学报,    2010, 44 (5): 45-49.

LI Maolin, WANG Sun' an, LIANG Lin. Feature ex

traction for incipient diagnosis of rolling bearings based 

@@[16] AHN H, KIM K.  Bankruptcy prediction modeling       with hybrid case-based reasoning and genetic algo

       rithms approach [J]. Applied Soft Computing, 2009,

on nonlinear manifold learning[J]. Journal of Xi'an 

Jiaotong University,2010,44(5) :45-99.

      9 (2): 599-607.

@@[17] NUNEZ H, SANCHEZMARRE M, CORTES U, et 

      al. A comparative study on the use of similarity meas      ures in case-based reasoning to improve the chssifica      tion of environmental system situations [J]. Environ

@@[5]吴元修.神经网络在风电机组机械传动系统故障诊断    中的应用研究[J].制造业自动化,2010(10): 130-    131.

WU Yuanxiu. Application research of the fault diagno

sis on the wind turbine mechanical transmission system 

      mental Modelling & Software, 2004,19(9): 809-819.

with neural networks [J]. Manufacturing Automation,

滚动轴承故障诊断的案例推理方法

作者:作者单位:刊名:英文刊名:年,卷(期):

付新哲, 张优云, 朱永生, FU Xinzhe, ZHANG Youyun, ZHU Yongsheng西安交通大学机械工程学院,710049,西安西安交通大学学报

Journal of Xi'an Jiaotong University2011,45(11)

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