基于蚁群算法的矿井提升机减速器齿轮故障诊断.pdf

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1、基于蚁群算法的矿井提升机减速器齿轮故障诊断王敏潘宏侠刘广璞中北大学机械工程与自动化学院太原030051摘要：在研究蚁群优化神经网络训练算法的基础上，建立了矿井提升机减速器齿轮故障诊断模型。根据实测数据，分析研究信号并提取信号特征值，并应用训练后的BP神经网络诊断齿轮故障，实验表明效果良好，该模型网络的收敛速度大大提高，避免陷入局部最优解，用于减速器齿轮故障诊断准确可靠。关键词：蚁群算法；神经网络；矿井提升机；减速器；齿轮；故障诊断中图分类号：TH132．46：TH132．41文献标识码：A文章编号：1001—0785(2olo)06—0063—04Abstract：Onthebasis

2、ofresearchingtheoptimizationofneuralnetworkthroughantcolonyalgorithm，theminehoistreducergearfailurediagnosismodelisestablished．Accordingtothemeasureddata，thesignalisanalyzedandresearched，andthecharacteristievalueofsignalisextractedtOapplytothetrainedBPneuralnetworkdiagnosistogearfailure．Theex．pe

3、rimentshowsthattheeffectisgood，theconvergencespeedofthismodelnetworkisgreatlyincreasedtoavoidlocalopti—mizationsolution，anditispreciseandreliableinthereducergearfailurediagnosis．Keywords：anycolonyalgorithm；neuralnetwork；minehoist；reducer；gear；failurediagnosis矿井提升机是矿山生产的关键设备之一，减为个体之间相互影响的一个正反馈机制，

4、信息素速器齿轮又是矿井提升机中必不可少的传递动力越多的路径吸引的蚂蚁越多，最终实现最优路径的通用零部件。在传动装置所发生的故障中，齿的选择。轮的故障和失效最为常见，造成的损失也越来越蚁群算法是由意大利学者Dorigo于20世纪90大。为了保证矿井提升机的正常运行，确保矿山年代初提出的一种新型模拟进化算法，它的基本安全生产，最大程度降低损失，对减速器齿轮进思想是：如果在给定点，1只蚂蚁要在不同的路径行诊断成为人们普遍重视的课题之一⋯。中选择，那么，那些被先行蚂蚁大量选择的路径近年来，有学者提出蚁群优化新型算法(Ant(也就是信息素留存较浓的路径)被选中的概率就ColonyOptimiza

5、tion，ACO)，它具有较强的鲁棒性、更大，较多的信息素意味着较短的路径，也就意分布式计算、易与其他的方法结合等特点，为故味着较好解决问题的途径。障诊断研究开辟了一个新的研究领域j。本文尝2基于蚁群算法的神经网络训练试将蚁群优化算法应用于减速器齿轮故障诊断，在某种程度上避免了BP神经网络收敛速度慢，易本文采用蚁群算法训练神经网络，运用它全于陷人局部极小点的问题，有较高的故障诊断局最优化和启发式寻优的特征来避免BP算法的一精度。些缺陷，以达到神经网络模型的智能寻优目的。2．1蚁群算法训练神经网络的基本思想1蚁群算法的基本原理假设网络中有Ⅳ个参数，它包括所有的权值蚁群算法是对自然界蚂蚁的

6、寻径方式进行模和阈值。首先对这些参数进行排序，记为P，拟而得出的一种仿生算法。研究发现，蚂蚁有能P，⋯，P。对于参数P(1≤≤Ⅳ)，将其设置为力在没有任何可见提示下找出从蚁穴到食物源的Ⅳ个随机非零值，组成集合，p。然后定义一定数最短路径，并且能随着环境的变化而变化，搜索量蚂蚁从蚁巢出发去寻找食物，每只蚂蚁随机地出新的路径，产生新的选择。其实，蚂蚁个体之从每个集合／p(1≤i≤N)中选择1个权值，并且间是通过在其所经过的路上留下一种称为“信息调节所选元素的信息素。当蚂蚁在所有集合中完素”的物质来进行信息传递的。信息素可以理解成选择后，就到达了食物源，并浩着刚走过的路《起重运输机械》201

7、0(6)一63—径返回蚁巢，同时调节相应于所选元素的信息素。3减速器齿轮故障诊断模型的设计与实现经过蚂蚁不断迭代，可找到参数的最优解。2．2蚁群算法训练神经网络的步骤[2,61本诊断系统为了较全面地反映矿井提升机减(1)将信息素初始化。在蚂蚁搜索的初始时速器齿轮的实际故障模式，提高网络对故障的识别刻，令集合(1≤i≤N)中的元素的信息素率，在减速器齿轮上布置6个测点，测取相应的6(Ip)(t)=C(1≤≤Ⅳ)，蚂蚁的数目为m，并路振动加速度信号