基于图像特征提取的风电传动机械故障诊断技术研究

【摘要】：随着信息理论和图像分析理论的发展,近年来基于图像处理的故障诊断方法研究成为故障诊断领域研究热点。时频图像相比于时域图和频域图包含更加丰富的风电传动机械运行状态信息,更加适合风电传动机械故障分析,但是目前时频图像分析一般需要专业人员分析判别,且一般从时域或频域参数分析,没有充分利用图像几何形状纹理等信息,自动化程度低。因此本文开展基于图像特征提取的风电传动机械故障诊断方法研究,提高故障诊断效率与准确率。主要研究工作包括:(1)为了使图像处理技术应用到故障诊断中,首先研究如何利用振动信号构建合适的参数图像。本文研究短时傅里叶变换、Wigner-Ville分布以及阈值去噪小波变换三种时频分析方法,并对模拟信号进行时频分析得到二维时频图像,对比分析结果表明基于阈值去噪小波变换的时频图像有更好的时频分辨率和抗噪声能力,能够更加清晰反映风电机组故障信息。(2)为了对时频图像进行特征提取并得到统计量特征,研究提取图像特征的灰度共生矩阵方法、Hu不变矩方法及两种方法结合。灰度共生矩阵能精确反映图像纹理的空间复杂度、粗糙程度和重复方向,Hu不变矩能够充分反映图像区域特征。提出利用特征值的相关性进行两种方法的特征结合,新特征向量能够更好表现时频图像特征,有效提取风电机组传动机械故障信息。(3)针对本文所提取的时频图像特征向量,将人工免疫算法中的阴性选择算法应用到风电传动机械故障诊断中,提出适用于振动信号时频图像识别的可变阈值实值阴性选择算法及其故障诊断方法流程。(4)验证所研究的基于图像特征提取技术的风电机组传动机械故障诊断方法,对河北某风场风机齿轮箱正常振动信号和故障振动信号进行数据处理、构建时频图像、提取图像特征并应用人工免疫算法进行故障分析,提高了故障诊断准确率。 【关键词】：风电机组故障 图像特征 灰度共生矩阵 Hu不变矩 人工免疫
【学位授予单位】：北京信息科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM614;TP391.41
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 绪论9-17
• 1.1 课题研究的背景与意义9-11
• 1.2.传统机械故障诊断方法国内外研究现状11-12
• 1.3 图像处理技术的发展及国内外研究现状12-14
• 1.3.1 图像处理技术的发展12-13
• 1.3.2 图像处理技术在旋转机械故障诊断中的国内外研究现状13-14
• 1.4 基于图像处理的旋转机械振动故障诊断存在的主要问题14-15
• 1.5 本文的主要研究内容15-17
• 第二章 风电机组传动机械振动信号时频图像的获取17-28
• 2.1 获取时频图像的时频分析方法的研究17-24
• 2.1.1 短时傅里叶变换18-20
• 2.1.2 Wigner-Ville分布20-22
• 2.1.3 基于小波阈值降噪的小波变换22-24
• 2.2 基于时频分析方法的图像对比实验研究24-27
• 2.3 本章小结27-28
• 第三章 风电机组传动机械振动信号时频图像特征提取28-39
• 3.1 图像特征28-31
• 3.1.1 图像纹理特征28-30
• 3.1.2 图像颜色特征30-31
• 3.1.3 图像形状特征31
• 3.2 基于灰度共生矩阵的时频图像特征提取31-35
• 3.2.1 灰度共生矩阵31-32
• 3.2.2 灰度共生矩阵的改进32-33
• 3.2.3 灰度共生矩阵的正规化33
• 3.2.4 基于灰度共生矩阵的图像特征提取33-35
• 3.3 基于Hu不变矩的时频图像特征提取35-36
• 3.3.1 (p+q)阶几何矩定义35-36
• 3.3.2 Hu不变矩定义与计算36
• 3.4 基于相关性分析的灰度共生矩阵和Hu的特征融合36-38
• 3.5 本章小结38-39
• 第四章 基于人工免疫算法的风电机组传动机械故障诊断39-48
• 4.1 人工免疫算法的来源与发展39-42
• 4.1.1 人工免疫算法的来源39-41
• 4.1.2 免疫算法的发展41-42
• 4.2 人工免疫算法42-46
• 4.2.1 人工免疫算法的分类42
• 4.2.2 阴性选择算法42-44
• 4.2.3 实值阴性选择算法44-45
• 4.2.4 具有可变阈值半径的实值阴性选择算法45-46
• 4.3 基于可变阈值半径的实值阴性选择算法的故障诊断过程46-47
• 4.4 本章小结47-48
• 第五章 风电机组传动机械的实例故障诊断48-55
• 5.1 风电机组传动机械振动信号数据说明48-50
• 5.2 时频图像的构建50-51
• 5.3 时频图像特征的提取51-53
• 5.4 故障诊断53-54
• 5.5 本章小结54-55
• 第六章 论文总结与展望55-57
• 6.1 论文总结55-56
• 6.2 展望56-57
• 致谢57-58
• 参考文献58-61
• 个人简历、在读期间发表的学术论文与研究成果61

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

短时傅里叶变换和S变换用于检测电压暂降的对比研究    徐健;张语勍;李彦斌;樊一;

一种基于模式匹配与相关性分析的事件检测算法    石胜飞;张伟;李建中;

三维轴心轨迹流形图与风电设备故障特征提取    孟玲霞;徐小力;

风机叶片故障预测的振动方法研究    张保钦;雷保珍;赵林惠;李世刚;郑业明;

基于专家系统的故障诊断方法的研究与改进    卞玉涛;李志华;

基于粗糙集和图论的电力系统故障诊断方法    卢鹏;王锡淮;肖健梅;

专家系统研究现状及其发展趋势    郑伟;安佰强;王小雨;刘巍;时永进;

基于Hu不变矩的红外图像电力设备识别    陈俊佑;金立军;段绍辉;姚森敬;赵灵;

基于图像处理技术的内燃机故障诊断应用研究    褚光超;陈洪利;

基于小波降噪和EMD方法的风力发电系统齿轮箱故障诊断    王龙;沈艳霞;季凌燕;

旋转机械故障诊断的时频分析方法及其应用研究    钟先友

基于多尺度几何分析的纹理图像检索研究    朱正礼

数字图像处理与分析及其在故障诊断中的应用研究    王常青

基于轮廓波变换和Hu不变矩的图像检索研究    杨舒

基于声发射技术的齿轮故障监测    赵年伟

风电机组状态监测与故障智能诊断系统研究    郭东杰

图像纹理特征提取及分类算法研究    葛静祥

有限字长对滑动窗DFT稳定性的影响研究    刘华吾;胡海兵;邢岩;

基于层次分析法的模糊综合评判在危险废物填埋场场址比选中的应用    张伯强;席北斗;高柏;安达;王月;梁欢欢;周炼;安志民;

基于告警过滤和事例推理的网络故障智能管理方法研究    方超;梁凯;

指数故障/维修背景下串联系统可用度置信限    于春雨;郭建英;苑惠娟;苏子美;李红梅;

基于柔性形态滤波与信息熵的电能质量暂态扰动定位分析    宋平岗;文发;

风能转换系统的执行器故障检测研究    杨雄飞;沈艳霞;

运行激励下结构模态参数测试方法及其实现    李长玉;王丽;

基于大数据的控制系统故障诊断方法综述    房汉鸣;税爱社;汪辉;宗福兴;路申易;

基于小波消噪和希尔伯特黄变换的损伤检测技术研究    聂杰文;徐明强;王树青;

基于关联规则的电网故障诊断解析方法    江雪晨;王大志;宁一;赵琳琳;张翠玲;

基于电液悬挂系统的拖拉机振动特性及主动减振方法研究    承鉴

离心通风机故障诊断方法及失速预警研究    许小刚

水电机组智能故障诊断的多元征兆提取方法    肖汉

基于图像特征的煤与矸石识别算法研究    宋剑

铝型材表面喷涂质量的图像检测与研究    胡继文

基于LBP和KNN的视频纹理识别算法研究    许丽颖

基于图像特征提取的风电传动机械故障诊断技术研究    马利兴

大型风机叶片结构损伤诊断方法研究    王峥

基于相似度评分模型的人员识别方法研究    褚立超

基于传动误差法的齿轮故障诊断技术研究    王磊

基于DSP的大豆外观特征品质参数采集系统设计    曹晓达

RV系列蜗轮蜗杆减速机故障信号分析技术研究    张荣法

基于机器视觉的模具残留物检测系统研究    马琳

基于EEMD和小波包变换的早期故障敏感特征获取    王红军;万鹏;

基于B/S架构的变压器在线状态监测系统实现    林土方;洪凯星;郭才福;潘成峰;王泽波;陈祥献;黄海;

弧面凸轮自动换刀机构性能监测系统研究    崔晶;骆玉霞;王然;王迪凡;

电压暂降源定位的优化综合判据法    吕干云;吴育聪;

局部切空间排列和支持向量机的故障诊断模型    万鹏;王红军;徐小力;

电力变压器振动监测的测点位置选择    周建平;林爱弟;吴劲晖;王泽波;黄海;

基于QF4A512的加速度测量系统的实现    刘云峰;沈庆宏;阮静;吉林;

VB开发环境下的微振动检测系统研制    王东霞;温秀兰;陶云啸;

基于MEMS传感器的船载天线振动监测系统研究    周成刚;毛亮;张煜昕;

基于Hu不变矩和BP网络的条形码图像识别方法    田秋红;孙政荣;

基于自适应振动信号处理的旋转机械故障诊断研究    张超

基于声像模式识别的故障诊断机理研究    侯俊剑

基于多源信息融合的水电机组故障诊断与轴心轨迹识别技术研究    杨志荣

基于振动信号特征提取与表达的旋转机械状态监测与故障诊断研究    黄伟国

基于核方法的旋转机械故障诊断技术与模式分析方法研究    蒋玲莉

数学形态学在机械故障诊断中的应用研究    沈路

旋转机械非平稳信号微弱特征提取方法研究    蒋永华

多源影像融合过程中关键技术研究    李祥

机械故障监测诊断的若干新方法及其应用研究    王衍学

基于EMD的机械振动分析与诊断方法研究    曹冲锋

基于EMD的齿轮变速箱声学故障诊断    黄平平

基于内容的图像检索技术的研究与应用    张建东

综合contourlet变换和颜色直方图的图像检索技术    韩敏

基于Contourlet的图像检索算法研究及应用    楼朋旭

声发射检测中传感器布置及声源定位的研究    刘艳

图像尺寸变换的算法研究    冀晓兵

直驱型同步风力发电机组故障诊断系统的研究和设计    周昆鹏

基于小波分析的船舶同步发电机故障诊断仿真研究    崔志超

兆瓦级风力发电机监测与故障诊断系统设计    彭镭

基于HHT的故障诊断时频分析    彭辉燕

图像特征提取的研究进展    白明柱;杨立森;阿木古楞;

基于差分码的图像特征提取方法研究    林明星,王晓华,管志光,丁凤华,赵永瑞

基于形态学与聚类相结合的图像特征提取方法研究    赵英亮;王黎明;韩焱;

基于稀疏张量的人脸图像特征提取    周春光;孙明芳;王甦菁;陈前;刘小华;刘昱昊;

基于分水岭和形态学的图像特征提取方法    韦皞;张光锋;娄国伟;

汽车车架纵梁图像特征提取及识别    何强;李育宽;王华;

基于梯度分割的磁光记录薄膜磁畴图像特征提取    李海华,何华辉,朱全庆

角检测在彩色伪随机编码图像特征提取中的应用    廖素引,金施群,费业泰

基于小波神经网络的零件图像特征提取和识别    夏庆观,路红,陈桂

基于区域形状的静脉图像特征提取与匹配    薛定宇;贾旭;崔建江;潘峰;

基于差分码的图像特征提取方法研究    林明星;王晓华;管志光;丁凤华;赵永瑞;

基于小波包的超声图像特征提取    朱红娟;苏立军;李芬华;陈丽;

基于非线性投影的图像特征提取与分类    张永平;何仲昆;苏日娜;樊少菁;

基于独立分量分析的图像特征提取    王晓伟;石林锁;成浩;

基于小波神经网络的零件图像特征提取和识别    夏庆观;路红;陈桂;

一种基于形状和形变的细胞视频图像特征提取方法    黄亚丽;刘志文;时永刚;王琳;

农田杂草图像特征提取与识别方法的探讨    索芳;魏世泽;

自动目标识别技术中的图像特征提取技术    柳林霞;陈杰;陈文颉;

二维PCA法策略及证明    罗仁泽;王汝言;冉瑞生;

图像特征提取与分类超图的学习算法研究    黄晟

人脸图像特征提取和分类的若干方法研究    钱建军

图像特征提取与识别的迹空间投影方法研究    施展

基于云模型与数据场的图像特征提取研究    伍爵博

彩色人脸图像特征提取方法研究    刘茜

人脸识别中图像特征提取与匹配技术研究    汤德俊

图像特征提取方法及其在人脸识别中的应用    李勇智

极化SAR图像特征提取与分类方法研究    刘高峰

彩色图像特征提取与植物分类研究    黄志开

垃圾图像特征提取与选择研究    程红蓉

草本植物图像特征提取与分类研究    康欣

基于图像特征提取的风电传动机械故障诊断技术研究    马利兴

图像特征提取方法的研究    延伟东

图像特征提取方法研究及应用    常昌

复杂背景面部图像特征提取的应用研究    朱爱军

基于样本区域模糊聚类的灰度图像特征提取研究与应用    布露露

基于张量子空间的图像特征提取方法研究    张健

人脸图像特征提取和姿态重构方法研究    刘映希

基于视频目标检索的图像特征提取与分类识别    杨礼

基于模糊聚类的灰度图像特征提取和识别研究    王恩永