基于小波核扩散与双阶段 SVM 的轴承复合故障分类方法
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TH133. 3

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国家自然科学基 金 青 年 项 目 ( 52305109 )、 机 械 系 统 与 振 动 国 家 重 点 实 验 室 课 题 ( MSV 202311 )、 中 国 博 士 后 科 学 基 金 (2023M732218)、省部共建现代农业装备与技术协同创新中心(XTCX2021)、安徽省自然科学基金青年项目(2108085QE229)、江苏省自然科学基 金青年项目(BK20210772)资助


Bearing compound fault classification method based on wavelet kernel diffusion and two-stage SVM
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    摘要:

    轴承复合故障分类中存在故障特征强线性不可分及故障数据标签不足问题,严重影响分类精度。 为此,提出基于双阶 段支持向量机(SVM)与小波核扩散的轴承复合故障分类方法。 针对故障特征强线性不可分,使用小波核函数对其进行高维空 间映射,并利用极大重叠离散小波包变换获取信号在不同频带上的能量分布作为故障特征;针对故障数据标签不足,提出增量 式核空间标签扩散的双阶段 SVM 分类模型,在小波核空间核差异距离基础上,利用增量式核空间标签扩散对训练样本的近邻 样本、粗分阶段边界样本进行扩充,并在细分阶段依据扩充后的样本完成模型训练。 3 组轴承复合故障数据验证了所提方法的 有效性,实验研究表明,在单类训练样本为 5 的条件下,所提方法比 SVM 分类准确率平均提升 7. 5% ,并优于其他流行算法。

    Abstract:

    The problems of strong linear indistinguishability of different fault features and insufficient labeling of fault data exist in bearing compound fault classification, which seriously affect the classification accuracy. This paper proposes a semi-supervised compound fault classification method based on the two-stage SVM with wavelet kernel diffusion. To address the strong linear inseparability of fault features, the wavelet kernel function is used to transform them in high-dimensional space, and the maximal overlap discrete wavelet packet transform is applied to obtain the energy distribution of the signal in different frequency bands as the fault features. Aiming at the insufficiency of the fault data labeling, a two-stage SVM classification model with incremental kernel space label diffusion is proposed. Based on the kernel difference distance in the wavelet kernel space, we expand the neighboring samples and boundary samples in the coarse partition stage using incremental kernel space label diffusion, and the training of models is completed based on expanded samples at the segmentation phase. Three sets of bearing composite fault data validate the effectiveness of the proposed method, and the experimental study shows that under the condition of a single class of training samples of 5, the proposed method improves the classification accuracy by 7. 5% on average than SVM, and outperforms other popular algorithms.

    参考文献
    相似文献
    引证文献
引用本文

陈赛赛,杨晨曦,陈 超,贺长波,樊 薇.基于小波核扩散与双阶段 SVM 的轴承复合故障分类方法[J].仪器仪表学报,2023,44(10):179-188

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  • 在线发布日期: 2024-01-25
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