人工免疫系统在旋转机械故障诊断中的应用

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1、人工免疫系统在旋转机械故障诊断中的应用周丽华2016年1月中图分类号：TP277UDC分类号：621人工免疫系统在旋转机械故障诊断中的应用作者姓名周丽华学院名称自动化学院指导教师戴忠健副教授答辩委员会主席戴亚平教授申请学位工学硕士学科专业控制科学与工程学位授予单位北京理工大学论文答辩日期2016年1月TheApplicationofArtificialImmuneSysteminRotatingMachineryFaultDiagnosisCandidateName：LihuaZhouSchoolorDepartment:Aut

2、omationFacultyMentor:A.Prof.ZhongjianDaiChair,ThesisCommittee：Prof.YapingDaiDegreeApplied:MasterofScienceinEngineeringMajor：ControlScienceandEngineeringDegreeby:BeijingInstituteofTechnologyTheDateofDefence：January,2016研究成果声明本人郑重声明：所提交的学位论文是我本人在指导教师的指导下进行的研究工作获得的研究成果。

3、尽我所知，文中除特别标注和致谢的地方外，学位论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京理工大学或其它教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的合作者对此研究工作所做的任何贡献均已在学位论文中作了明确的说明并表示了谢意。特此申明。签名：日期：年月北京理工大学硕士学位论文摘要随着现代科技的不断进步，旋转机械向着高速化、大型化、复杂化的方向发展。旋转机械在运行过程中一旦发生故障，将会引发巨大的经济损失和安全问题，然而现阶段旋转机械故障诊断方法都存在或多或少的缺陷。人工免疫系统具有多层诊断机制，需要少量或不

4、需要先验知识，仅需要部分异常样本的优点。基于此，基于人工免疫系统的旋转机械故障诊断方法具有广阔的发展空间。本文基于人工免疫系统对旋转机械故障诊断进行了研究，建立了基于人工免疫算法的旋转机械故障诊断系统，主要包括数据处理、故障检测器和二级故障诊断三部分。数据处理部分采用幅域分析提取量纲参数和无量纲参数，对特征参数进行归一化和线性降维，构造旋转机械的正常特征空间和异常特征空间。故障检测器部分对比实值阴性选择算法和V-detector阴性选择算法性能；改进克隆选择算法优化V-detector检测器的生成过程。故障诊断方面针对常用阴性选

5、择算法只能识别正常和异常，而不能诊断故障种类的特点，设计一种新型二级诊断方法。该方法构造多种检测器集合，采用多检测器集融合诊断对故障种类进行判断；最后通过融合矩阵的诊断结果对检测器集合进行在线更新。最后，本文基于MATLABGUI实现了故障诊断系统。实验结果表明，本文提出的改进克隆选择算法能够优化阴性选择算法的检测器生成过程；提出的故障诊断系统能够有效识别旋转机械故障种类，诊断结果较为准确，有一定的应用价值。关键词：人工免疫系统；阴性选择算法；克隆选择算法；旋转机械；故障检测；故障诊断I北京理工大学硕士学位论文AbstractW

6、iththecontinuousprogressofmoderntechnology,rotatingmachineryisdevelopingtowardsthedirectionofhigh-speed,large-scaleandcomplication.Oncetherotatingmachineryfailureoccurs,itwillcausehugeeconomiclossesandsafetyissues.However,atthepresentstage,thefaultdiagnosismethodsofr

7、otatingmachineryhavemoreorlessproblems.Artificialimmunesystemhastheadvantageofitcanestablishmulti-layersdiagnosismechanism，needalittlepriorknowledge,andonlyneedapartiallistofabnormalsamples.Basedonthese,artificialimmunesystembasedrotatingmachinerydiagnosismethodhasab

8、roaddevelopmentspace.Thispaperstudiestherotatingmachineryfaultdiagnosisbasedonartificialimmunesystem,establishesarotatingmachinaryf