【正文】 ............................................................................ 15 小波包降噪的方法和步驟 ..................................................................................... 15 降噪效果的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn) ............................................................................................. 16 v 故障信號的小波包降噪 ......................................................................................... 17 故障信號的特征提取 .................................................................................................... 18 第 4 章 BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)及在故障診斷中的應(yīng)用 .................................................................... 21 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在故障診斷中的應(yīng)用現(xiàn)狀 .................................................................... 21 BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) ................................................................................................................... 21 BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu) ................................................................................................ 21 BP 算法描述 ............................................................................................................ 22 BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)缺點(diǎn) ............................................................................................ 24 BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì) ....................................................................................................... 24 學(xué)習(xí)樣本的確定 ..................................................................................................... 24 網(wǎng)絡(luò)層數(shù)的考慮 ..................................................................................................... 25 輸入、輸出和隱含層的設(shè)計(jì) .................................................................................. 25 激勵(lì)函數(shù)的選擇 ..................................................................................................... 26 網(wǎng)絡(luò)初始值的選取 .................................................................................................. 26 學(xué)習(xí)算法的選擇 ...................................................................................................... 26 學(xué)習(xí)速率 ................................................................................................................. 26 訓(xùn)練停止條件 ......................................................................................................... 27 BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在故障 診斷中的應(yīng)用 ............................................................................... 27 BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)故障診斷結(jié)果分析 ................................................................................... 30 第 5 章 GA+BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)及其在故障診斷中的應(yīng)用 ........................................................ 31 遺傳算法簡介 ................................................................................................................ 31 標(biāo)準(zhǔn)遺傳算法 ................................................................................................................ 31 遺傳算法的特點(diǎn) ............................................................................................................ 32 GA+BP 算法 設(shè)計(jì) ........................................................................................................... 33 遺傳 編碼與解碼 ..................................................................................................... 33 適應(yīng)度函數(shù)的設(shè)計(jì) ................................................................................................. 36 遺傳算子的設(shè)計(jì) ..................................................................................................... 36 控制參數(shù)的選擇 ..................................................................................................... 39 vi GA+BP 算法的步驟 ................................................................................................ 41 GA+BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在故障診斷中的應(yīng)用 ....................................................................... 42 網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì) .............................................................................................................. 42 故障診斷仿真實(shí)驗(yàn) ................................................................................................. 43 故障診斷結(jié)果分析 ................................................................................................. 45 BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與 GA+BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)故障診斷結(jié)果對比分析 ........................................ 45 結(jié)論 ........................................................................................................................................ 47 參考文獻(xiàn) ................................................................................................................................ 49 攻讀學(xué)位期間取得的成果 ...................................................................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 因此 開展設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術(shù)研究，已成為當(dāng)前的重要課題。 本課題以 CDLY20xx長期導(dǎo)流能力測試裝置中的平流泵 為對象， 著重研究 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的故障診斷方法，以期為克服 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的自身缺點(diǎn)做出菲薄貢獻(xiàn)，并為平流泵提供技術(shù)支撐 。英國在核發(fā)電、鋼鐵和電力 工業(yè)等方面都有提供診斷技術(shù)服務(wù) 的相應(yīng)機(jī)構(gòu) 。目前，故障診斷技術(shù)在我國的化工、冶金、電力、鐵路等行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用， 并 取得了可喜的成果 [3]。其主要內(nèi)容是統(tǒng)計(jì)分析、相關(guān)分析、頻譜分析、小波分析和模態(tài)分析等，其理論基礎(chǔ)是數(shù)理統(tǒng)計(jì)與隨機(jī)過程。當(dāng)故障能由參數(shù)的顯著變化來描述時(shí)，可利用已有的參數(shù)估計(jì)方法來檢測故障信息，根據(jù)參數(shù)的估計(jì)值與正常值之間的偏差情況來判定系統(tǒng)的故障情況。等價(jià)空間方法的實(shí)質(zhì)是把測量信息分類，得到最一致的冗余數(shù)據(jù)子集，用于系統(tǒng)的狀態(tài)估計(jì)，并識別出最不一致的冗余數(shù)據(jù)，即可能發(fā)生故障的數(shù)據(jù)。 呂伯權(quán)、谷勇等人提出了兩種針對信號在 多尺度 的 小波變換下 不同 表現(xiàn)行為 的 特點(diǎn)及利用小波網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行系統(tǒng)故障診斷的方法。 其中，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法是近年來研究得很多的一種有效的基于癥狀的方法。 MATLAB 仿真平臺簡介 美國 Mathwork 公司于 1967 年推出了 “Matrix Laboratory”（縮 寫為 Matlab）軟件包， 它是支持從概念設(shè)計(jì)、算法開發(fā)、建模仿真到實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)的理想的集成環(huán)境。 MATLAB 是一套強(qiáng)有力的計(jì)算機(jī)應(yīng)用軟件，該軟件自推向市場以來，經(jīng)過近二十年的不斷發(fā)展 與更新，現(xiàn)已成為國際公認(rèn)的優(yōu)秀科技應(yīng)用軟件，加上其發(fā)展的過程中 融入 了 一些專業(yè)性的理論知識，從而出現(xiàn)了功能強(qiáng)大的 MATLAB 配套工具箱，如模糊邏第 1 章 緒論 4 輯工具箱（ Fuzzy Logic Control）、小波工具箱（ Wavelet Toolbox）、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)工具箱（ Neural Network Toolbox）、圖形化的系統(tǒng)模型設(shè)計(jì)與仿真環(huán)境（ Simulink）等。 CDLY20xx 長期導(dǎo)流能力測試裝置是油田井下作業(yè)中支撐劑評價(jià)實(shí)驗(yàn)不可或缺的設(shè)備之一。 然后 將 特征向量作為 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入向量，通過對樣本的訓(xùn)練學(xué)習(xí)， 使之對不同類別的 故障數(shù)據(jù)得到設(shè)定 的不同輸出 。 論文的組織結(jié)構(gòu) 論文的章節(jié)安排如下： 第 1 章 對 故障診斷的意義 ， 故障診斷技術(shù)的 研究現(xiàn)狀， 故障 診斷方法 ， 以及 MATLAB仿真平臺 作了 概述 ， 并介紹了 論文 的 研究內(nèi)容 和 論文 的 組織結(jié)構(gòu)。 第 5章 研究設(shè)計(jì)了 GA+BP算法， 它是用 遺傳算法優(yōu)化神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)， 得到了網(wǎng)絡(luò)的隱含層節(jié)點(diǎn)數(shù)以及該結(jié)構(gòu)對應(yīng)的最優(yōu)的權(quán)值、閾值 和網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)速率 ，然后 將 GA+BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 應(yīng)用于 平流泵的 故障診斷 。 儀器的主要功 能有以下三點(diǎn) ： ； 2. 通過對 不同來源的支撐劑進(jìn)行優(yōu)選和質(zhì)量控制，優(yōu)選出最佳導(dǎo)流能力的支撐劑 ； 3. 預(yù)測支撐劑在地層上覆壓力下的導(dǎo)流能力大小。 本文 就是 將 該測試裝置中的平流泵 作為對象 展開故障診斷的研究 的 。 2. 數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)：包括兩支壓力傳感器、研華 PCI17