基于ARMA和遗传算法优化的BP神经网络电动机断条故障诊断.pdf

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1、2017年第3期煤矿机电·23·边宁，许允之．基于ARMA和遗传算法优化的BP神经网络电动机断条故障诊断[J]．煤矿机电，2017(3)：23．26，30．doi：10．16545／j．cnki．cmet．2017．03．008基于ARMA和遗传算法优化的BP神经网络电动机断条故障诊断边宁，许允之(中国矿业大学电气与动力工程学院，江苏徐州221116)摘要：为判断鼠笼式三相异步电动机转子断条故障情况，提出了一种利用定子电流信号，基于ARMA和遗传算法优化的BP神经网络的诊断方法。首先，使用改进的A

2、RMA算法对电动机的定子电流波形进行拟合，将自回归系数模型系数提取出来，作为表征电动机故障的特征向量，并分为训练集和测试集。然后利用遗传算法优化BP神经网络的初始阈值和权值，以避免BP神经网络陷入局部极值点的问题。再用训练集对BP神经网络进行训练，用训练好的神经网络对测试集进行判断。实验结果显示，ARMA模型可较好地对三相异步电动机定子电流波形进行拟合，BP神经网络可较为准确地判断特征向量表征的故障情况，此方法具有较好的诊断结果。关键词：鼠笼式三相异步电动机；转子断条；自回归滑动平均(ARMA)模

3、型；BP神经网络；故障诊断中图分类号：TM343+．3；TPP277．3文献标识码：B文章编号：1001—0874(2017)03—0023—05FaultDiagnosisofBPNeuralNetworkBasedonARMAandGeneticAlgorithmOptimizationBianJ7、7i增，XuYunzhi(SchoolofElectrical＆PowerEngineering，ChinaUniversityofMiningandTechnology，Xuzhou221116

4、，China)Abstract：Inordertorecognizethebrokenrotorbarfaultofsquirrelcageasynchronousmotors，amethodofdiagnosiswasproposedusingstatorcurrentsignal，basedonARMAmodelandBPneuralnetworkoptimizebygeneticalgorithm．Firstly，fitstatorcurrentsignalwaveformwithARMAa

5、lgorithm，anduseparametersofauto-regressivemodelinARMAaseigenvectorsrepresentingmotorfault，anddividetheseeigenvectorsintotrainingsetandtestingset．OptimizeoriginalthresholdandweightinBPneuralnetworktoavoidtheproblemthatthenetworkwastrappedintolocalextre

6、mum．Traintheneuralnetworkwithtrainingsetanddorecognitionwiththetestingset．Theexperimentshowsthat，ARMAmodelhastheabilitytofitstatorcurrentsignalwaveformwell，andtheBPneuralnetworkhastheabilitytoaccuratelyrecognizefaultsrepresentedineigenvectors．Thismeth

7、odhasahighdiagnosisaccuracy．Keywords：squirrelcagethree—phaseasynchronousmotor；rotorbrokenbar；auto-regressivemovingaverage(ARMA)model；BPneuralnetwork；faultdiagnosisⅧ言喜薹篙鬻嚣景霖黧瓮等篙鼠笼式三相异步电动机具有构造简单、制造成的定期检查难以实现对电动机断条的实时监测和诊本低、性能稳定、工作可靠等特点，已成为现代3-_业断。·24·煤矿

8、机电2017年第3期目前，检测电动机断条故障的方法有很多，如利用定子电流分析方法检测故障，利用电动机工作时的振动检测故障，利用磁场波动规律检测故障，利用电动机转速变化检测故障等。为判断鼠笼式三相异步电动机转子断条的故障情况，本文提出了一种利用定子电流信号，基于自回归滑动平均模型(AR．MA)和遗传算法优化的BP神经网络的诊断方法，对电动机转子断条故障进行诊断，并判断断条个数。1信号滤波和故障特征提取1．1IIR数字陷波器当电动机发生断条故障时，定子电流信号中会感应产生频率为，=(1