一种电机故障诊断系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种电机故障诊断系统及其实现方法，所述系统包括数据采集模块，使电机以规定的运转模式运转，测定所述电机的振动信号而输出标定数据，在所述电机运转后，再次以所述规定的运转模式运转；信号处理模块，对降噪后的信号进行时域分析得到时域指标，并构造特征矩阵；训练模块，使用所述标定数据作为练习数据，生成一类支持向量机法的映射空间的正常区域；使用所述测试数据作为追加的标定数据，使用二分类支持向量机法构造若干二分类器生成新的映射空间的异常区域；数据存储模块，存储所述映射空间的所述正常和异常区域；诊断模块，对电机进行诊断。本发明专利技术可以实现对电机正常与否的诊断，识别电机故障类型，预测电机故障的时期。

【技术实现步骤摘要】
一种电机故障诊断系统及方法
本专利技术属于电机故障诊断领域，具体涉及一种电机故障诊断系统及方法。
技术介绍
电机因为具有结构简单、制造方便、可靠性高等优点已经在工农业生产和人们日常生活等领域中得到广泛的应用，是生产和生活这些领域中主要的原动力和驱动设备,因此电机是否能够正常运行对于各领域生产制造过程中的安全、高效、稳定运行有着非常重大的意义，在实际运行过程中电机的工作环境相对来说都比较恶劣，容易受到各种因素的影响比如电气、机械和化学等，所以电机极易发生故障,如果能够及时发现电机早期故障，并对故障进行诊断和维修,则能够保证生产系统的正常运行，而且还会延长电机的使用寿命。专利名称为种基于温度信号分析的电机故障诊断系统及其诊断方法(申请号：CN201811412870.4)公开了一种基于温度信号分析的电机故障诊断系统，所述电机故障诊断系统包括第一温度传感器、第二温度传感器、A/D转换单元、控制处理单元、存储单元、显示单元、按键输入单元、报警单元和通信单元；所述电机故障诊断系统根据采集的温度信息判断所述电机的工作环境是否异常、工作状态是否异常,本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电机故障诊断系统，其特征在于，包括：/n数据采集模块，一边使电机以规定的运转模式运转，一边测定所述电机的振动信号而输出标定数据至信号处理模块，在所述电机运转后，一边使所述电机再次以所述规定的运转模式运转，一边测定所述电机的振动信号而输出测试数据至信号处理模块；/n信号处理模块，对数据采集模块采集的数据进行降噪处理，对降噪后的信号进行时域分析得到时域指标，并构造特征矩阵；/n训练模块，使用经信号处理模块处理后的标定数据作为训练一类支持向量机法(Support Vector Machine,SVM)的训练样本，将生成一类支持向量机法的映射空间的正常区域存储到数据存储模块；使用经信号处理模块...

【技术特征摘要】
1.一种电机故障诊断系统，其特征在于，包括：
数据采集模块，一边使电机以规定的运转模式运转，一边测定所述电机的振动信号而输出标定数据至信号处理模块，在所述电机运转后，一边使所述电机再次以所述规定的运转模式运转，一边测定所述电机的振动信号而输出测试数据至信号处理模块；
信号处理模块，对数据采集模块采集的数据进行降噪处理，对降噪后的信号进行时域分析得到时域指标，并构造特征矩阵；
训练模块，使用经信号处理模块处理后的标定数据作为训练一类支持向量机法(SupportVectorMachine,SVM)的训练样本，将生成一类支持向量机法的映射空间的正常区域存储到数据存储模块；使用经信号处理模块处理后的测试数据作为追加的标定数据，使用二分类支持向量机法构造若干二分类器生成新的映射空间的异常区域存储到数据存储模块；
数据存储模块，存储训练模块所述映射空间的所述正常区域和异常区域；
诊断模块，所述诊断模块将电机运转新增加的数据与数据储存模块的数据作对比，运用一类支持向量机法和若干二分类器进行诊断。


2.根据权利要求1所述的电机故障诊断系统，其特征在于，所述降噪处理方法为奇异值分解。


3.根据权利要求1所述的电机故障诊断系统，其特征在于，所述时域指标为能量、峭度、均方值。


4.根据权利要求1所述的电机故障诊断系统，其特征在于，一类支持向量机法训练过程包括以下几步：
(1)规范化特征矩阵T＝[t1,…,tP]T的列向量成零均值单位方差，其中P为训练样本，t1～tP为时域特征；
(2)基于特征矩阵T训练一类SVM模型：



其中，β＝[β1,…,βP]T为优化权值向量，β1～βP为优化权值系数，通过求解式(1)得到β1～βP的值；
约束条件为：b∈[1,P]，其中v∈{0,1}，参数v表示置信水平；
式(1)中，Hbc＝K(tb,tc)为核函数，tb、tc∈T，c∈[1，P]，tb、tc均为目标向量，T为特征矩阵，核函数选择径向基核函数为



其中，σ为标准差；
(3)计算偏移量b：



其中：tz为松弛因子ξz＝0对应的支持向量，tz的个数为ns，tc表示目标向量，βc为优化权值系数，设定置信水平v，验证数据组T1＝[t1',…,tP1']T，其中P1为验证数据数，t1'～tP1'为时域特征，然后根据验证数据组计算测量统计值F(t)，

cc∈[1,P1]
其中，βz为优化权值系数，将F(t)按从大到小的顺序排列，取第v×P1个测量统计值F(t)的值为阈值Jth。


5.根据权利要求1所述的电机故障诊断系统，其特征在于，当新样本tt到来时，使用一类支持向量机法诊断故障的过程包括以下步骤：
1)根据tt的均值和方差规范化新的样本得到样本t'，t'为新样本的时域特征向量；
2)计算距离检测量：



其中，
3)按照下述逻辑判断是否发生故障：如果F1(t)＞Jth，则系统发生故障；否则，系统工作正常。


6.根据权利要求1所述的电机故障诊断系统，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘其洪，郑嘉伟，李伟光，党德邻，严嵩，陈儒，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东;44