基于高斯混合模型的机械故障诊断和性能评估应用研究

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随着现代工业生产设备大型化、连续化、高速化和自动化的不断发展,机械设备的故障诊断技术越来越受到重视。而人工智能技术的不断进步,使诊断技术进入了一个新的阶段,即智能化诊断阶段。  本课题研究的目的在于开发出一种智能化的故障诊断方法,使诊断过程更迅速,诊断结果更可靠,从而提高故障诊断的水平和效率,保证机械系统运行稳定性和安全性。  基于高斯混合模型(GMM,GaussianMixtureModel)的基本原理,我们给出了对机械的故障诊断和性能评估方法,并通过滚动轴承的振动数据验证了该方法的可行性。本文的研究内容主要包括以下几个方面:  第一,采用离散小波变换的方法,分析振动信号,生成设备各状态的特征向量。  第二,基于设备特征向量,利用最大似然估计法和期望最大值法,估计GMM的参数,建立模型;同时,采用交叉验证的方法来确定GMM的混合成分的个数,使实验结果更可靠。  第三,通过Matlab编程实现了该诊断方法,以此来进行滚动轴承的故障诊断实验,并比较GMM和多层感知器神经网络的分类性能。  第四,根据设备不同状态GMM的偏移特性,得出描述设备性能衰减的GMM之间距离的公式,并以此为依据评估设备的性能,完成对滚动轴承的性能评估实验。  本文中两个实验的结果表明:GMM在机械故障诊断和性能评估的应用上具有广阔的前景。
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