基于改進(jìn)Hu不變矩和SVM的轉(zhuǎn)子故障診斷方法

　　在火電廠中，汽輪機(jī)是火力發(fā)電的核心設(shè)備之一，如何能夠使汽輪機(jī)高效運(yùn)轉(zhuǎn)并不發(fā)生故障是每個(gè)電廠一直追求的目標(biāo)。汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子則是汽輪機(jī)的核心部件之一，也是汽輪機(jī)故障診斷中重要部件之一。由于汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子一直高速運(yùn)轉(zhuǎn)，就會(huì)有各種不可預(yù)見(jiàn)性因素的存在，難免會(huì)有各種故障的產(chǎn)生，從而潛在有巨大的安全隱患，對(duì)汽輪機(jī)運(yùn)行檢測(cè)及故障診斷就顯得尤為重要。

　　由于機(jī)械設(shè)備工作環(huán)境惡劣，現(xiàn)場(chǎng)收集到的信號(hào)經(jīng)常是受到了嚴(yán)重污染，為了消除信號(hào)中的噪聲，前人進(jìn)行了一系列的研究工作，大多是通過(guò)提取信號(hào)中不發(fā)生改變的特征來(lái)進(jìn)行故障的分類(lèi)識(shí)別。其中，經(jīng)常使用的特征主要包括：矩特征（幾何矩、Zernike矩、偽Zernike矩、復(fù)矩等）、傅里葉描述符、高階相關(guān)特征等。

　　1962年Hu提出了圖形不變矩理論，并隨著理論逐漸成熟而被廣泛地應(yīng)用。該理論為圖形的特征提取提供了一種新的方法，即通過(guò)得到圖形中在旋轉(zhuǎn)、平移、縮放時(shí)保持穩(wěn)定的不變矩來(lái)識(shí)別圖形。該理論中的二維不變矩是將一維信號(hào)擴(kuò)展到二維空間，再經(jīng)過(guò)歸一化處理后，獲得較為敏感的二維圖形的各階圖形不變矩。

　　在故障識(shí)別分類(lèi)方面，支持向量機(jī)（support vector machine．SVM）在小樣本、非線性及高維模式識(shí)別中具有較好的優(yōu)勢(shì)。本文基于支持向量機(jī)（SVM）的基礎(chǔ)上，采用有向無(wú)環(huán)圖SVM多故障診斷模型。結(jié)合文獻(xiàn)的理論，本文提出了基于改進(jìn)Hu不變矩和SVM多故障診斷方法。首先引入汽輪機(jī)常見(jiàn)的4中故障狀態(tài)，即質(zhì)量不平衡、油膜渦動(dòng)、轉(zhuǎn)子不對(duì)中、動(dòng)靜碰摩，并得到轉(zhuǎn)子各狀態(tài)下的軸心軌跡圖；然后轉(zhuǎn)換成二值圖，并對(duì)其內(nèi)部進(jìn)行填充；之后，計(jì)算改進(jìn)的圖形不變矩，并挑選出實(shí)驗(yàn)樣本；最后，輸入支持向量機(jī)（SVM）中進(jìn)行分類(lèi)識(shí)別，最終通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證該方法的有效性及優(yōu)越性。
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