基于蝙蝠算法优化支持向量机的滚动轴承故障诊断
2021-06-04罗源睿王海瑞
罗源睿 王海瑞
(昆明理工大学信息工程与自动化学院)
滚动轴承在电力、冶金及航空等领域的应用非常广泛,尤其是在旋转机械设备上,是不可或缺的部件之一。然而大多数机械设备发生故障都与滚动轴承密切相关,因此对滚动轴承的故障诊断研究具有十分重要的意义[1]。
由于滚动轴承是最易损的部件之一,且出现故障时的振动信号多呈现非线性、非平稳性[2]。因此Wu Z H等提出了集成经验模式分解(Ensemble Empirical Mode Decomposition,EEMD)方法[3,4],通过在每次信号分解的过程中添加高斯白噪声,在有效滤除噪声影响的同时也解决了分解中存在的模态混叠现象。
支持向量机(Support Vector Machines,SVM)在故障诊断方面的应用很广泛,对于解决小样本、非线性及高维特征等问题具有很好的识别能力[5,6]。但SVM中核函数参数σ和惩罚参数C往往依靠人为经验来选取,其值的大小对SVM的识别准确率尤为重要。近年来,群智能算法在优化SVM参数方面取得了很大的进展,其中蚁群算法[7]、遗 传算法[8]及 粒子群 算 法[9,10]等 应 用 广 泛。笔者采用蝙蝠算法[11](Bat Algorithm,BA)来优化SVM参数,实验结果证明了该方法能获得更高的识别率和较好的性能。
1 EEMD
1.1 EEMD的基本原理
EEMD是在经验模式分解(Empirical Mode Decomposition,EMD)的基础上改进得到的[12]。通过在EMD分解信号中加入高斯白噪声并进行多次分解求均值,使信号在不同尺度上具有连续性,不仅能有效滤除噪声对信号的影响,还抑制了EMD分解中存在的模态混叠现象[13],具体步骤如下:
a.首先在原始信号x(t)中多次加入高斯白噪声ni(t),则第i次加入高斯白噪声后的信号xi(t)=x(t)+ni(t);……
