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基于PCA-SVDD的滚动轴承性能退化评估

吴义岚 廖爱华 丁亚琦

吴义岚, 廖爱华, 丁亚琦. 基于PCA-SVDD的滚动轴承性能退化评估[J]. 上海工程技术大学学报, 2020, 34(4): 358-363.
引用本文: 吴义岚, 廖爱华, 丁亚琦. 基于PCA-SVDD的滚动轴承性能退化评估[J]. 上海工程技术大学学报, 2020, 34(4): 358-363.
WU Yilan, LIAO Aihua, DING Yaqi. Evaluation of Rolling Bearing Performance Degradation Based on PCA-SVDD[J]. Journal of Shanghai University of Engineering Science, 2020, 34(4): 358-363.
Citation: WU Yilan, LIAO Aihua, DING Yaqi. Evaluation of Rolling Bearing Performance Degradation Based on PCA-SVDD[J]. Journal of Shanghai University of Engineering Science, 2020, 34(4): 358-363.

基于PCA-SVDD的滚动轴承性能退化评估

基金项目: 国家自然科学基金资助项目(51605274);上海申通地铁集团有限公司科研计划资助项目(JS-KY15R024-4)
详细信息
    作者简介:

    吴义岚(1993−),男,在读硕士,研究方向为滚动轴承的性能退化评估.E-mail:502716969@qq.com

    通讯作者:

    廖爱华(1978−),女,副教授,博士,研究方向为车辆工程.E-mail:aiwa7816@126.com

  • 中图分类号: TH 133.33

Evaluation of Rolling Bearing Performance Degradation Based on PCA-SVDD

  • 摘要: 针对滚动轴承早期微弱故障难以及时发现的问题,提出一种基于主成分分析(PCA)和支持向量数据描述(SVDD)的滚动轴承性能退化评估模型. 使用主成分分析法对滚动轴承振动信号时域和频域的特征指标进行加权融合,构建一个可以有效全面描述滚动轴承运行状况的综合特征指标,将正常状态样本的综合特征指标输入SVDD模型完成评估模型的构建,通过设置健康报警阈值判定轻微故障出现时间,并采用滚动轴承全寿命试验数据进行验证. 结果表明,与以峭度指标、均方根值作为SVDD模型的特征指标输入相比,该评估模型可以更早检测到滚动轴承早期微弱故障的发生,也能更准确地描述滚动轴承整体退化程度.
  • 图  1  SVDD二维空间原理图

    Figure  1.  Schematic diagram of SVDD two-dimensional space

    图  2  性能退化评估流程

    Figure  2.  Evaluation process of performance degradation

    图  3  滚动轴承测试装置

    Figure  3.  Testing device of rolling bearing

    图  4  PCA约减融合后的特征指标

    Figure  4.  PCA reduced feature indicators after fusion

    图  5  R为阈值时PCA-SVDD模型性能退化评估结果

    Figure  5.  Performance degradation evaluation results of PCA-SVDD model with R as the threshold

    图  6  $ 3\sigma $法则设置阈值时PCA-SVDD模型性能退化评估结果

    Figure  6.  Performance degradation assessment results of PCA-SVDD model when threshold is set according to $ 3\sigma $ rule

    图  7  峭度为特征指标的性能退化评估结果

    Figure  7.  Performance degradation evaluation result with kurtosis index as characteristic index

    图  8  均方根值为特征指标的性能退化评估结果

    Figure  8.  Performance degradation evaluation results with root mean square value as characteristic index

    图  9  第200组数据的包络谱

    Figure  9.  Envelope spectrum of the 200th group data

    图  10  第574组数据的包络谱

    Figure  10.  Envelope spectrum of the 574th group data

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  • 收稿日期:  2020-07-24
  • 刊出日期:  2020-12-30

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