基于主成分分析和多分类器融合的滚动轴承故障分类研究.pdf

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1、中国科学技术大学硕士学位论又基于主成分分析和多分类器融合的滚动轴承故障分类研究作者姓名：学科专业：导师姓名：完成时间：夏敏精密仪器及机械孔凡让教授二O一二年五月二。日勰UniversiⅣofScienceandTechnologyofChinaAdissertationformaster’SdegreePrincipalComponentAnalysiSandMultipieClassifierFusionBased．RoilingBearingFaultClassificationAuthor’SName

2、：MinXiaSpeciality：PrecisionMachinery&InstmmemationSupervisor：Pro￡FanrangKongFinishedtime：May20寥，2012中国科学技术大学学位论文原创性声明本人声明所呈交的学位论文，是本人在导师指导下进行研究工作所取得的成果。除已特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含任何他人已经发表或撰写过的研究成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中作了明确的说明。作者签名：堑签字日期：殓丝二』：!中国科学技术大学学位论文授权使

3、用声明作为申请学位的条件之一，学位论文著作权拥有者授权中国科学技术大学拥有学位论文的部分使用权，即：学校有权按有关规定向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅，可以将学位论文编入《中国学位论文全文数据库》等有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。本人提交的电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。保密的学位论文在解密后也遵守此规定。作者签名：渺开口保密(——年)签字日期：砷?之：6≯导师签名：签字日期：趁丝二锣以(J厂摘要滚动轴承作为旋转机械中的关键元

4、件，被广泛应用在制造、能源和国防等各个领域的重要设备上。同时滚动轴承也是旋转机械中最容易发生损坏的元件之一，相关研究表明，接近三分之一的旋转机械系统故障是由于轴承的故障而引起的。因此，对滚动轴承的运行状态实施监测，对其进行分析和诊断具有十分重要的意义。该领域的研究也一直是国内外研究人员的研究重点。本文针对传统诊断方法在识别精度和稳定性方面的不足，从滚动轴承故障诊断的关键步骤，特征提取和故障分类两个步骤出发，提出了一种基于主成分分析和多分类器融合的滚动轴承故障分类方法。本文的主要研究工作如下：第一章主要论述了

5、研究滚动轴承故障诊断的目的和意义。首先介绍了滚动轴承故障诊断技术在世界范围内的发展历程，以及已经发展较成熟的一些故障诊断方法。同时对这些方法的原理，优缺点和适用范围进行了介绍和对比，发现了这些方法在实际应用过程中故障识别准确度和稳定性方面的不足。第二章首先介绍了滚动轴承常见的故障类型及其形成的原理。然后分析了轴承发生故障时的振动特性。接着讨论了故障诊断的特征参数的提取，对轴承振动信号的统计特征参数进行了介绍，分析了常用的时域和频域的统计特征。最后介绍了主成分分析的基本原理和分析步骤，并利用该方法对特征空间的

6、维数进行降维。第三章首先论述了单个分类器进行分类识别在参数选取和准确度方面的不足，并引入了多分类器融合的思想。然后研究了多分类器融合的基本内容，包括分类器输出信息的类型，多分类器融合种类以及多分类器融合系统的结构。随后重点讨论了投票法和贝叶斯信度方法的原理。通过分析可知，贝叶斯信度方法由于考虑了各个分类器的差异性，具有更好的融合效果。最后对分类器的差异性度量进行了讨论，并提出了基于相关系数法的分类器选择方法。第四章通过实验来验证本文提出的轴承故障分类方法的有效性。对于不同故障类型的轴承振动信号，首先进行预处

7、理，然后从中提取时域和频域的统计特征参数。接着利用主成分分析的方法，提取前几个主成分，压缩特征空间的维数。最后利用基于贝叶斯信度方法的多分类器融合决策系统，得到最终的滚动轴承故障分类结果。实验数据表明，该多分类器融合系统比单个分类器的识别精度更高，更稳定性。本文的滚动轴承故障特征提取与分类的方法有一定的实用价值。第五章总结了本论文的创新点和研究成果，并指出了研究过程中的一些不足。最后对今后的研究工作提出了展望。摘要关键词：滚动轴承故障分类主成分分析多分类器决策融合IIAbstractRollingbeari

8、ng，asakeycoml知nentofrotatingmachinery,hasbeenwidelyusedinthecrucialequipmentsofmanufacturing，energyanddefenseindustries．Meanwhile，rollingbearingisacomponentthatiscomparativelyeasytobedamagedinrotatingmachiner