您现在的位置: 首 页 >> 管理论文 >> IWO与BPNN混合智能算法在转子故障诊断中的应用

IWO与BPNN混合智能算法在转子故障诊断中的应用

作者:教学论文
出处:www.lunrr.com
时间:2019-10-29

在过去的十年中,人工神经网络得到了很好的发展,并且在各个领域解决了诸如序列预测,分类,聚类和回归之类的许多问题。故障诊断技术的本质是模式识别问题,即在故障签名信号和故障类型之间建立映射。通常很难用数学规则来描述故障特征信号,并且通常很难建立精确的数学模型。在这种情况下,人工神经网络具有成熟的理论背景和强大的非线性映射能力,成为机械设备故障诊断的重要方法。人工神经网络的学习能力和泛化能力是判断其是否可以在工程中应用的关键。这些能力直接取决于神经网络的权重和结构。目前,基于误差梯度信息反向传播方法来计算神经网络权重。该方法被广泛使用,但也存在一些缺陷。

一类智能数值优化算法(例如粒子群优化(PSO)和遗传算法GA)可以通过找到全局最优性以获得最佳权重和结构来优化神经网络。近年来,作为一种新型的仿生智能数值优化算法,IWO(侵入性杂草优化)杂草算法解决了许多工程优化问题。 Mehrabian和Lucas在2006年提出了杂草算法,该算法用于求解三个标准的多维数值优化函数集,并解决了鲁棒控制器优化和调整问题验证算法的性能。 2010年,Zhang等人。使用了马可。捷径链证明了IWO算法的全局收敛性,并通过齿轮箱优化实例验证了其观点。杂草算法已经出现在许多领域,关于改进IWO进行神经网络故障分类的研究尚未见报道。

本文将介绍这种新兴的优化算法,并提出更适合神经网络故障诊断的改进方法,并讨论神经网络优化的参数设置问题。结合杂草算法和BP算法,将网络权重和结构同时编码并处理为优化算法,在保证网络泛化能力的同时,努力增强网络的学习能力,从而获得较小的故障特征。旋转机械的故障诊断。分类错误多实用。

1个神经网络

神经网络是相互连接的神经元的集合,可以从复杂数据中学习基本的线性和非线性趋势。它的结构由一个输入层,一个隐含层和一个输出层组成,每个层包含许多神经元,每个层通过不同的权重和阈值连接。

2 IWO算法

2.1算法原理

模拟自然界中生活空间杂草的生长和繁殖特性的IWO算法类似于遗传算法和粒子群算法。它是与小组智能有关的一种计算方法。该算法可以由以下伪代码表示:

(1)随机初始种群;

(2)根据调制指数确定初始和最终标准偏差σ;

(3)重复以下步骤:

1计算植物适应度值并对其进行排序;

2个根据健康状况扩散的孩子;

3达到最大人口,父子竞争;

(4)达到最大迭代次数,算法停止。

3改进的杂草算法优化神经网络

针对神经网络优化中的具体问题,在分析了杂草算法的搜索过程之后,讨论了杂草算法的资源占用,神经网络参数编码和杂草种子适应度的计算。该算法优化了神经网络过程。

3.1算法原理

经典的杂草算法非常擅长解决高维问题。神经网络具有很多参数,这是典型的高维优化问题。在经典的杂草算法中,种子需要相同的维数,这限制了算法在相同网络结构下优化初始权重。根据杂草算法的思想,本文进行了一些改进。

3.2杂草种子编码

进入神经网络输入层m的节点数取决于分类信号的特征维数,输出层n的节点数为要分类的类别数,确定隐藏节点的数n通过杂草算法。如图1所示。如图1所示,权重aij和阈值cj存在于输入层和隐藏层之间,而bij和dj位于隐藏层和输出层之间。

4个仿真示例

转子试验台用于模拟和测量转子系统在3000 r/min时的正常状态和不平衡振动信号,支架的松动,不对中,不对中和摩擦。 12个传感器用于收集振动信号。分割处理在每种状态下产生120组样本。经过滤波和去噪后,由12个测得的振动信号的均值,标准差,峰值,峰峰值,平方根振幅,均方根值和无量纲指标峰度,偏度,余量和峰值指标计算传感器。波形指示器的11种特征特征值。为了使神经网络不会太大,使用PCA(主成分分析)方法进行筛选。最后,将每组样品中六个敏感反应设备的特性进行归一化,并用作网络输入。筛选的详细过程见文献[13]。 ]。将120组的5个样本随机分为三组,即40×5组,用于训练网络,检查网络收敛性和测试网络性能。分割中使用的随机提取方法可以保证数据的典型性。

5个结论

在本文中,我们寻找阈值的最佳解决方案和神经网络权重阈值的结构。通过调整IWO种子生成方法和每一代的标准偏差来改进算法。多维种子使用标准偏差优化了确定尺寸的问题。振荡变化减少了算法的计算量。改进的IWO算法保持了经典IWO强大的非线性快速搜索能力,并且优化后的神经网络性能极佳,可以满足故障诊断的需求。它展示了这种混合智能算法在工程应用中的潜力,也为其他可变维非线性优化问题提供了解决方案。

最新论文
关于生物技术在生态环境保护中的应用之我见
关于生物技术在生态环境保护中的应用之我见
从权威政治到农民合作社参与的民主政治的研究、
云计算技术在现代电子商务中的应用研究
从权威政治到农民合作社参与的民主政治的研究、
关于生物技术在生态环境保护中的应用之我见
云计算技术在现代电子商务中的应用研究
关于双肺同期大容量肺灌洗对尘肺合并高脂血症的影响
企业退休人员社保管理社会化概述
分析小学二年级数学复习模块中预设题目环节方案
关于乡镇财政资金监管工作的探究
企业退休人员社保管理社会化概述
热门论文
基于劳动经济学角度分析我国大学生就业困难问题及建议
分析缺乏教育心理学知识所导致的教育问题
有效消除小学数学两极分化现象的对策研究
关于某院53份口服中成药说明书中儿科用药信息标注的调查分析
关于前列腺增生患者采取中医健康教育护理模式的临床效果分析
人文素养渗透初中英语教学的必要性分析
关于刑事科学技术专业基础课教学改革的探索
中西部高校卓越法律人才的培养路径分析
分析小学二年级数学复习模块中预设题目环节方案
幼儿园的安全教育中环境教育的途径探讨
DKI联合ALFF在全面特发性癫痫患者中治疗的应用
关于现代有轨电车与交通信号系统接口方案分析
热门标签
日期归档
2019年10月
2019年09月