基于粗糙集与核主元分析方法的柴油机故障检测与诊断

【摘要】随着当代工业水平的发展，柴油机被越来越广泛地应用于当代工业的各个重要行业当中，但是由于柴油机本身结构的复杂性，加之周边工作环境一般也比较恶劣，使得柴油机故障的发生率与复杂程度也在升高。如果这些故障不能被及时地识别与处理，将会带来不可挽回的经济损失，甚至导致安全事故的发生，所以开展柴油机故障诊断的相关研究是十分有意义的。近年来，基于振动信号的柴油机故障诊断技术在机械故障诊断领域迅速地发展起来，本文主要研究的就是基于振动信号的柴油机故障诊断方法，首先用小波包能量谱方法提取振动信号的特征值，然后提出了将核主元分析方法与粗糙集理论相结合来进行特征值的进一步优化与故障监测，实现了两者在柴油机故障诊断中的优势互补，克服了核主元分析不能在数据处理前删除多余属性与特征值的缺点，有效地减少了核主元分析的计算量，提高了运算效率，但是这一方法只能完成故障的监测，不能完成对故障的分类，本文最后提出了将支持向量机与核主元分析法相结合完成对柴油机故障的分类，并且取得了很好的效果，证明了所用方法的有效性与适用性，为柴油机的故障诊断工作提供了一些理论上的支持。具体的研究内容以及结论归纳如下：(1)熟悉了以振动信号采集为主的柴油机故障诊断实验平台，以某V12缸柴油机为研究对象，重点选取了四个测点上测取的三种转速下包括正常状态等四种工况下的振动信号，为研究工作提供了原始数据。(2)通过对比分析四层小波包能量谱特征提取方法产生的特征值以及时域特征值对柴油机故障的敏感性，发现前者更适合用于柴油机的故障诊断工作。(3)针对核主元分析不能在数据处理前删除多余属性和特征值的缺点，提出了首先可以利用粗糙集理论的约简算法对特征值进行筛选的思路方法，在具体实现的过程中，首先构建了柴油机四个测点的工况信息系统决策表，通过分析提出了将SNS离散化算法与等频率划分法相结合的离散化方法，对决策表的连续属性值进行了离散化处理，有效地避免了SNS离散化算法断点太多的缺点，然后利用本文归纳的基于Skowron差别矩阵的决策表属性约简算法对决策表进行了约简。(4)归纳了基于统计量的核主元分析故障监测算法，并利用核主元分析对四个测点的故障情况进行了监测，通过仿真证明该算法能够较好地监测柴油机有无故障发生，同时也通过对比证明了在核主元分析故障监测之前利用粗糙集减少特征值数量的有效性。(5)针对核主元分析不能识别故障类型的缺点，将核主元分析与支持向量机相结合，在尽量减少支持向量机输入数据的基础上有效地识别了柴油机的故障种类，进一步减少了运算量，实现了两种算法的优势互补。
【作者】石晋明；
【导师】姚竹亭；
【作者基本信息】中北大学，模式识别与智能系统，2014，硕士
【关键词】柴油机故障诊断；粗糙集；核主元分析；支持向量机；小波包能量谱；

【参考文献】
[1]黄琳琳.多种生长因子纤维蛋白凝胶释放系统的建立[D].福建医科大学,内科学,2014,硕士.
[2]贺天才.高中阶段教育救助问题法律对策研究[D].浙江大学,民商法,2012,硕士.
[3]吕杰.水稻染色体单片段代换系的扩建及农艺性状QTL分析[D].扬州大学,作物遗传育种,2010,硕士.
[4]吕学谦.潜山及其地震勘探[J].石油地球物理勘探,1976,04:1-13.
[5]汪玉霞.“我想我自由了”[D].安徽大学,英语语言文学,2004,硕士.
[6]曲刚.大连市中小医院发展战略模式研究[D].大连理工大学,工商管理,2004,硕士.
[7]黄葆荷.基于织物组织结构的光纤侧发光系统研究[D].浙江理工大学,纺织材料与纺织品设计,2013,硕士.
[8]邓宇峰,周涛发,袁峰,郭旭吉,张达玉,许超,李鹏.西准噶尔阔尔真阔腊金矿区玄武安山岩锆石U-Pb年龄及其地质意义[J].地质学报,2014,05:883-894.
[9]吴宁.隔离壁精馏塔的双温差控制[D].北京化工大学,控制科学与工程,2013,硕士.
[10]张恩勇.基于小冲杆试验技术的材料韧脆转变温度研究[D].华东理工大学,化工过程机械,2014,硕士.
[11]张莉敏.昆山农村商业银行小额信贷运行机制及绩效评价[D].南京农业大学,农村与区域发展,2013,硕士.
[12]NGUYENHONGHANH.改善越南旅游行业的人力资源结构和素质[D].宁波大学,Master’sDegreeinBusinessAdministration（专业学位）,2013,硕士.
[13]黄志超.国土资源数据中心架构体系研究与设计[D].中国地质大学,2005.
[14]张勇.小学高年级教师魅力（他评版）问卷的修订及区域性常模的建立[D].湖南师范大学,发展与教育心理学,2014,硕士.
[15]陈永对.1、重组蓖麻毒素A链蛋白的表达、纯化及生物学活性的测定 2、芋螺毒素M Ⅶ A基因的融合表达及其镇痛活性的测定[D].浙江大学,生物化学与分子生物学,2004,硕士.
[16]王广柱.模块化多电平换流器桥臂电流直接控制方案[J].电力系统自动化,2013,15:35-39+46.
[17]卓娜.县域公共财政监督问题研究[D].内蒙古大学,公共管理,2013,硕士.
[18]赵江,何志群,张娇,张晓晋,杨柳,孟腾飞,刘淑杰,梁春军,刘姝.白色有机电致发光器件中多组份电致激基复合物形成及抑制[J].光学学报,2014,08:269-277.
[19]李肖婷.太钢能源管理系统的研究与应用[D].天津大学,工业工程,2013,硕士.
[20]董威.柔模混凝土边坡支护应用研究[D].西安科技大学,防灾减灾工程及防护工程,2014,硕士.
[21]孙亚,彭国雄,皮晓亮.基于环形线圈检测器采集信息的数据挖掘方法研究[J].交通与计算机,2005,01:46-49.
[22]吴军,徐昕,王健,贺汉根.面向多机器人系统的增强学习研究进展综述[J].控制与决策,2011,11:1601-1610+1615.
[23]许艳梅.基于3G技术的船舶远程监控系统的研究与设计[D].大连海事大学,信息与通信工程,2013,硕士.
[24]王超然.基于要素分析的民办高校品牌塑造研究[D].广东工业大学,工商管理（专业学位）,2013,硕士.
[25]荆旭.钢管混凝土拱管内混凝土水化热及灌注方案研究[D].重庆交通大学,桥梁与隧道工程,2012,硕士.
[26]张志龙.急性冠脉综合征患者PCI术后氯吡格雷抵抗的临床特征分析[D].福建医科大学,内科学,2014,硕士.
[27]郭姣洁.汽车广告中的语用预设分析[D].山西师范大学,外国语言学及应用语言学,2014,硕士.
[28]陈栋.教师职业倦怠对课堂教学行为的影响研究[D].延安大学,课程与教学论,2014,硕士.
[29]郑海涛.聚乙烯醇缩丁醛树脂及其制品行业建设项目环保验收监测方法的研究[D].吉林大学,环境工程,2014,硕士.
[30]程伟丽.我国商业银行社会责任的法学思考[D].华中科技大学,经济法,2013,硕士.
[31]何志.新形势下吉林市招商引资工作探析[D].吉林大学,公共管理,2004,硕士.
[32]王佳.纳米晶合金高温磁性机理及高硅纳米晶合金高温磁性研究[D].天津大学,凝聚态物理,2013,硕士.
[33]庞泰梅.民办幼儿园分类准入制度的个案研究[D].首都师范大学,学前教育,2013,硕士.
[34]张国红.基于灰色关联模型的我国民营快递企业竞争力研究[D].东北财经大学,产业经济学,2012,硕士.
[35]刘芳.基于视频的驾驶员疲劳驾驶实时监测系统的设计和研究[D].浙江工业大学,2009.
[36]陈梦真.20世纪末21世纪初印尼政治转型问题研究[D].广西师范大学,政治学理论,2013,硕士.
[37]郭年根,孙美,孙远运,徐文荣,张树艳.铁路工务管理信息系统的设计与实现[J].铁路计算机应用.2002(06)
[38]王臣臣.百叶型太阳能集热蓄热墙系统的热性能研究[D].中国科学技术大学,热能工程,2014,硕士.
[39]沈翔鹰.家长式领导与建言行为：组织认同的中介作用和人格的调节作用[D].河北大学,发展与教育心理学,2014,硕士.
[40]高建华.油气管道腐蚀后剩余强度的评价研究[D].东北石油大学,油气田防灾减灾工程及防护工程,2013,硕士.
[41]张蕴.氨基功能化高分子复合材料的合成、表征及其对水中磷酸盐的吸附研究[D].浙江大学,化学,2013,硕士.
[42]吴汶泰.基于FPGA的H.264帧内预测并行设计与优化[D].西安电子科技大学,通信与信息系统,2012,硕士.
[43]王佳.公办与民办高校招生政策的对比研究[D].湖南大学,公共管理,2013,硕士.
[44]蓝海.CIMS环境下的数据仓库与数据挖掘应用研究[D].清华大学,控制理论与控制工程,2002,硕士.
[45]张红,尹海峰,张开彪,林家和.基于含时密度泛函理论的表面等离激元研究进展[J].物理学报,2015,07:37-44.
[46]杨莹莹.BT项目中投资建设方的造价及风险管理[D].山东建筑大学,管理科学与工程,2013,硕士.
[47]王静,杨晓光,吕硕,刘志娟,李克南,荀欣,刘园,王恩利.黑龙江省春玉米产量潜力及产量差的时空分布特征[J].中国农业科学,2012,10:1914-1925.
[48]李晓莎.买卖合同标的物风险负担制度研究[D].山东大学,法律（专业学位）,2013,硕士.
[49]李伟.含裂纹群板的屈曲与后屈曲分析[D].南京航空航天大学,工程力学,2014,硕士.
[50]杨春华.基于嵌入式的有载分接开关在线监测系统设计与开发[D].西安电子科技大学,控制理论与控制工程,2012,硕士.