基于MPA优化的内燃机用滤清器故障诊断方法技术

本发明专利技术公开了一种基于MPA优化的内燃机用滤清器故障诊断方法，属于内燃机故障诊断技术领域，包括以下步骤：S1：将ICP 356A26型三向集成电路式压电式加速度传感器安装在靠近滑油滤清器的气缸缸体上，对内燃机运行过程中的振动信号进行采集。本发明专利技术中，在滑油滤清器堵塞相关的缸体振动、转速波动以及滑油压力波动信号提取的各种特征中进行特征优选及参数寻优，以寻找到利于滑油滤清器堵塞故障诊断的最适特征及SVM核函数参数，并且工程应用中能够依据特征优选结果在三种信号中合理调整信号采集的选择，并采用交替迭代的形式进行特征优选与参数寻优的联合，缓解了局部最优解带来的诊断精度下降问题。断精度下降问题。断精度下降问题。

【技术实现步骤摘要】
基于MPA优化的内燃机用滤清器故障诊断方法


[0001]本专利技术属于内燃机故障诊断
，尤其涉及一种基于MPA优化的内燃机用滤清器故障诊断方法。

技术介绍

[0002]内燃机是一种结构紧凑、功率范围广、运行机动性好的通用动力机械，在运输设备、工程机械、应急发电等各个领域有着广泛应用，以柴油机为例，柴油机常常处于恶劣工作环境，故障率随运行时间增长持续上升，一旦出现重大故障，轻则造成经济损失，重则危害相关人员生命安全，因此对内燃机进行及时、准确的诊断非常重要。然而内燃机本身工作状况复杂，对内燃机的故障诊断相对其他机械更为棘手。
[0003]滑油滤清器是内燃机润滑系统中的重要组件。内燃机在工作过程中，滑油不断受金属屑和燃烧积碳等物质污染，滑油滤清器的作用是将油底壳中带有杂质的滑油过滤，为内燃机工作提供清洁的滑油。然而随着使用时间的积累，滑油滤清器会由于杂质的堆积而堵塞，从而造成滑油供给不足、机械工作条件恶化的后果，严重时甚至会发生拉缸、烧瓦抱轴的严重事故，因此对滑油滤清器堵塞故障进行分级诊断很有必要。然而滑油系统的结构非常复杂，故障与简本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于MPA优化的内燃机用滤清器故障诊断方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：将ICP 356A26型三向集成电路式压电式加速度传感器安装在靠近滑油滤清器的气缸缸体上，对内燃机运行过程中的振动信号进行采集；S2：以基础特征集为基础，拓展搜索空间提升搜索算法的发挥能力；S3：以SVM的故障分类技术为基础，并附加相应的标签，经过训练后输入测试集进行测试，最后输出诊断结果，以诊断结果和标签互相比对，获得诊断精度；S4：海洋捕食者算法MPA优化，模仿自然状况下猎物与捕食者的身份切换，根据适者生存的理论，自然界的顶级掠食者更善于觅食，最优的捕食个体称为顶级捕食者，依此构成一个矩阵，称为Elite矩阵，在模仿自然状况下猎物与捕食者的身份切换，最后Elite输出的解的坐标，代表了寻找到的最优特征组合二进制向量表示，或者最优的SVM核函数参数；S5：根据所得到的最优特征组合和核函数参数，联合优化组织，对该机型滑油滤清器堵塞故障及故障等级进行诊断。2.根据权利要求1所述的基于MPA优化的内燃机用滤清器故障诊断方法，其特征在于，所述步骤S1中内燃机运行过程中的参数设置如下：试验转速选择怠速转速为700rpm，振动信号采样频率为51200HZ，每种工况采集若干个样本，每个样本对应一个完整的柴油机工作循环，包含4389个采样点，对应振动信号采样时间，读取同时间转速信号和滑油压力信号；基于上述设置，采集柴油机正常、机油滤清器轻度堵塞、机油滤清器中度堵塞和机油滤清器重度堵塞4种工况下的振动信号、转速信号和滑油压力信号。3.根据权利要求1所述的基于MPA优化的内燃机用滤清器故障诊断方法，其特征在于，所述基于SVM的故障分类具体包括以下步骤：为了真实反映诊断精度和提升训练效果，需要对数据集进行随机分割，在设定的测试集比例基础上，通过生成随机二进制向量的方式分割测试集和训练集；将训练集输入SVM进行训练，此时核函数的超参数对分类效果有影响，SVM的核函数不止一种，主要包括线性核、多项式核、高斯核和Sigmoid核，其中高斯核通过衡量样本点与空间定点的相似度的方式进行高维映射，能够将分类问题映射到无限维，经参数寻优后对非线性分类有较好效果；经过训练以后输入测试集进行测试，得到诊断结果，和标签比较算出诊断精度。4.根据权利要求1所述的基于MPA优化的内燃机用滤清器故障诊断方法，其特征在于，所述海洋捕食者算法MPA优化包括以下步骤：与大多数元启发式方法类似，MPA是基于种群的方法，下述坐标作为初始坐标均匀分布于搜索空间：X0＝X
min
+rand(X
max
‑
X
min
)其中X
max
和X
min
是变量的上界和下界，rand是0到1范围内的均匀随机向量；根据适者生存的理论，自然界的顶级掠食者更善于觅食，因此，最优的捕食个体称为顶级捕食者，依此构成一个矩阵，称为Elite矩阵；
其中表示顶级捕食者向量，其复制n次构成Elite矩阵，N为搜索个体数，d为维度数，捕食者和猎物都是搜索个体，因为当掠食者在寻找猎物时，猎物也在寻找自己的食物，在每次迭代结束时，如果出现了比Elite矩阵中更好的捕食者，Elite矩阵将被更好的捕食者更新；另一个与Elite矩阵相同维度的Prey矩阵，捕食者会根据Prey矩阵更新自己的位置，Prey矩阵中最好的个体可能成为新的顶级捕食者，以重新构建Elite矩阵，Prey矩阵如下所示：应注意Prey矩阵中既包含猎物也包含捕食者，但它们的共有身份是Elite矩阵中顶级捕食者的猎物，定义猎物和捕食者的移动速度之比为“速度比”，为了考虑不同的“捕食者和猎物的速度比”，同时也为了模拟捕食者和被捕食者的整个生命周期，优化过程分为三个主要的优化阶段，对于每个已定义的阶段，指定一个特定的迭代周期。5.根据权利要求4所述的基于MPA优化的内燃机用滤清器故障诊断方法，其特征在于，所述模拟捕食者和被捕食者的整个生命周期，优化过程分为三个主要的优化阶段包括：阶段一：在高速比时，是优化过程的初始迭代阶段，在速度比大于等于10时，捕食者的最佳策略是完全不移动，该规则的数学模型如下：最佳策略是完全不移动，该规则的数学模型如下：最佳策略是完全不移动，该规则的数学模型如下：式中为正态分布的随机数向量，Prey矩阵与...

【专利技术属性】
技术研发人员：林杰威，勾焮，张俊红，朱小龙，戴胡伟，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：