基于小波能量熵和粗糙集的振动故障诊断研究.pdf

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1、第54卷第5期汽轮机技术Vo1．54No．52012年lO月TURBINETECHNOLOGY0ct．2012基于小波能量熵和粗糙集的振动故障诊断研究邴汉昆，丁常富，崔可，卢盛阳(1华北电力大学，保定071003；2河北省电力研究院，石家庄050021)摘要：通过对不同振动故障信号进行小波包分解，得到若干个小波分解系数，进而从中获得各小波系数能量，并以此为特征进行基于粗糙集理论的特征约简分析，根据约简后生成的诊断规则对故障样本进行诊断，在确定故障的基础上，通过小波能量谱熵来衡量故障严重程度。实验结果显示通

2、过基于粗糙集理论的RSES软件实现故障诊断准确率较高，同时能量谱熵参数可以在一定程度上衡量故障程度。关键词：小波包；粗糙集；能量谱熵；故障诊断分类号：TK268．1文献标识码：A文章编号：1001-5884{2012)05-0393-04TheResearchontheMethodofVibrationFaultDiagnosisBasedOI1WaveletEnergyEntropyandRoughSetBINGHan—kun，DINGChang—fu，CUIKe，LUSheng—yang(1North

3、ChinaElectricPowerUniversity，Baoding071003，China：2HebeiElectricPowerResearchInstitute。Shiiiazhuang050021。China)Abstract：Inthispaper，Analyzethevibrationfaultsignalwithwaveletmethodtogetanumberofwaveletcoeficients，andthendeductingredundantcharacteristicswhi

4、chgetfromthewaveletenergybasedonroughset，Todiagnosethefaultsamplesbythegenerateddiagnosticrulesformthereductioncharacteristics，Onthebasisofthefaulthavebeenidentified，Measurethefaultdegreewithwaveletenergyspectrumentropy．TheexperimentresultsshowthattheRSES

5、softwarebasedonroughsettheoryhaveahigherdiagnosticaccuracy，Toacertainextentthefaultdegreecanbemeasuredthroughenergyspectralentropyparameters．Keywords：waveletpacket；roughset；energyspectralentropy；faultdiagnosis间信号，p；(t)表示在第层上的第i个小波包，称为小波包系0前言数，、H为小波分解滤波器，H

6、与尺度函数(t)有关，G与小波函数，(f)有关。小波包分解的快速算法为：Fourier变换在时频化局部分析上有一定的局限性，同时P(t)=，(t)其处理非线性、非平稳信号时存在的缺陷，小波多分辨率分一：∑H(k一2m)p~一(f)(1)析可以有效避免Fourier的缺陷，但小波基的选择对信号进I行分解结果有较大的影响。本文通过对汽轮机振动信号进：∑G(2m)p~一。()行小波包分析，最终选取db6作为小波基对信号进行小波包分析。其中√=1，2，⋯2卜；：1，2，⋯2／；l，=log2N。粗糙集理论是一种刻

7、画不完整性和不确定性的数学工式(1)含义为：假设所检测的离散信号f(t)为P(t)，信具，它以观察和测量所得的数据进行分类的能力为基础，自号，(t)在第层上共有个小波包，第2一1个小波包是第身拥有获取隐含知识，揭示潜在的规律的能力”j。汽轮机组一1层上的第i个小波包与小波分解滤波器日卷积后再乘以故障诊断可以看成故障特征分类问题，将故障数据进行模糊隔点采样的结果；第2个小波包是第—l层上第i个小波包离散化处理，建立故障诊断决策表，采用模糊粗糙集进行数与小波分解滤波器G卷积后再隔点采样的结果。该分解结据挖掘，

8、从决策表中提取隐含的潜在诊断规则，为汽轮机组故障诊断提供依据。在故障诊断确定的情况下，通过熵概念果可以用树形结构形象表示，称其为小波分解二叉树，小波对故障程度的准确衡量来断定是否立即对故障进行解决，在包在图中的位置称为节点，如图1所示。一定程度上避免了非必要停机带来的经济损失。小波包重构的快速算法为：(t)=2t∑h(m一2)。(￡)+∑g(m一2)(￡)]1小波分析理论及能谱熵定义(2)为叙述左便，把尽度统_称为第层，设-厂