【正文】 ..... 14 自適應(yīng)模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（ ANFIS） ............................................................................. 17 自適應(yīng) 模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（ ANFIS）結(jié)構(gòu) ............................................................. 18 自適應(yīng)模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（ ANFIS）原理 ............................................................. 20 自適應(yīng)模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（ ANFIS）診斷方法 ..................................................... 21 4 滾動軸承 BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)故障診斷試驗研究 .................................................................. 25 故障診斷模型建立 ................................................................................................... 25 各層節(jié)點數(shù)確定 ................................................................................................ 25 初始權(quán)值的選擇 ................................................................................................ 27 期望誤差和學(xué)習(xí)率選取 .................................................................................... 27 軸承故障診斷的仿真試驗研究 ............................................................................... 27 樣本選取 ............................................................................................................ 27 沈陽航空航天大學(xué)北方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） VIII 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練 ................................................................................................ 29 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的測試 ................................................................................................ 30 5 基于自適應(yīng)模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（ ANFIS）的故障診斷試驗研究 ...................................... 32 診斷模型的建立 ....................................................................................................... 32 樣本的選取 ........................................................................................................ 32 輸入樣本的模糊化處理 .................................................................................... 33 輸出結(jié)果的去模糊化處理 ................................................................................ 34 軸承故障 診斷仿真與結(jié)果 ....................................................................................... 34 6 不同神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)故障診斷結(jié)果與分析 ............................................................................. 38 7 結(jié) 論 ............................................................................................................................. 39 結(jié)束語 ................................................................................................................................. 40 致 謝 ................................................................................................................................. 41 參考文獻 ............................................................................................................................. 42 附錄 Ⅰ BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)故障診斷源程序清單 ..................................................................... 43 附錄 Ⅱ 自適應(yīng)模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（ ANFIS）診斷源程序清單 ............................................ 48 沈陽航空航天大學(xué)北方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 1 1 緒 論 課題背景和研究的意義 研究背景 作為新型的動力設(shè)備，燃?xì)廨啓C具有結(jié)構(gòu)緊湊、安全可靠、運行平穩(wěn)，具有較高的熱效率，可以快速啟動并帶動負(fù)載等優(yōu)點，而日益受到人們的重視，應(yīng)用范圍也越來越廣。 ：任務(wù)書、開題報告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）。 作者簽名： 日 期： 沈陽航空航天大學(xué)北方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） III 學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨立進行研究所取得的研究成果。 作 者 簽 名： 日 期： 指導(dǎo)教師簽名： 日 期： 使用授權(quán)說明 沈陽航空航天大學(xué)北方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） II 本人完全了解 大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)?？梢圆捎糜坝　⒖s印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉績?nèi)容。 作者簽名： 日期： 年 月 日 導(dǎo)師簽名： 日期： 年 月 日 沈陽航空航天大學(xué)北方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） IV 注 意 事 項 （論文）的內(nèi)容包括： 1）封面（按教務(wù)處制定的標(biāo)準(zhǔn)封面格式制作） 2）原創(chuàng)性聲明 3）中文摘要（ 300 字左右）、關(guān)鍵詞 4）外文摘要、關(guān)鍵詞 5）目次頁 （附件不統(tǒng)一編入） 6）論文主體部分：引言（或緒論）、正文、結(jié)論 7）參考文獻 8）致謝 9）附錄（對論文支持必要時） ：理工類設(shè)計（論文）正文字?jǐn)?shù)不少于 1 萬字（不包括圖紙、程序清單等），文科類論文正文字?jǐn)?shù)不少于 萬字。 BP neural work。因此，對滾動軸承進行故障診斷和狀態(tài)預(yù)測具有重要的實際意義，也是燃?xì)廨啓C故障診斷領(lǐng)域的重點之一。其研究的主要意義。通過建立適合的燃?xì)廨啓C故障模型， 可以為故障診斷系統(tǒng)的開發(fā)提供基礎(chǔ)。 而 1976 年， Willsky 在發(fā)表于 Automatic 上的論文《 A survey of sedign methods for failure detection in dynamic systems》則被認(rèn)為是世界上第一篇故障檢測和診斷方面的綜述性文章。自80 年代以來，國內(nèi)諸多高校及研究所的專家學(xué)者不斷開展對燃?xì)廨啓C的故障診斷與診斷研究，在理論上取得了一定的研究成果，提出相對豐富的算法和模型，為工程實踐奠定了基礎(chǔ)。 沈陽航空航天大學(xué)北方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 5 2020 年上海交通大字的夏迪針對 PG917E 型單軸發(fā)電燃?xì)廨啓C，提出丁基十非線性模型的全斷方法，采用無約束的優(yōu)化方法優(yōu)化模型輸出值 與實際測量值的偏差，結(jié)果表明該方法精度較高，收斂性好，達到工程應(yīng)用的目的。 第 3 章：系統(tǒng)地介紹了 BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和 ANFIS 模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的原理、結(jié)構(gòu)、學(xué)習(xí)過程，選用合適的算法以使得其能夠更加適合于滾動軸承故障診斷系統(tǒng)的應(yīng)用。 燃?xì)廨啓C軸承系統(tǒng)在工作時通過傳感器采集其 工作過程中的各項參數(shù)數(shù)據(jù)，由于數(shù)據(jù)信息量較大，有些數(shù)據(jù)并不適合作為故障診斷的參考數(shù)據(jù)，所以需要對傳感器采集到的數(shù)據(jù)進行處理，如濾波，篩選，整形等等。在大多數(shù)情況下外圈不動，而內(nèi)圈隨軸回轉(zhuǎn)。 2r 一一外環(huán)滾道的半徑 。 滾動軸承參數(shù)選取及處理 軸承振動數(shù)據(jù)的獲取來源于軸承實際運轉(zhuǎn)時的數(shù)據(jù)，通過適宜地選取參數(shù)和在實驗裝置運行時正確地記錄數(shù)據(jù)，保證數(shù)據(jù)能夠真實準(zhǔn)確地反映軸承的運行狀態(tài)，利于后面的分析計算，用加速度傳感器采集振動信號，膠合在滾動軸承的外圈上。 (4) 軸承故障診斷系統(tǒng)將在后續(xù)章節(jié)中介紹。這些特征參數(shù)的變化，能較好地反應(yīng)出滾動軸承的故障的存在。陷的逐漸發(fā)展，反而會下降。 沈陽航空航天大學(xué)北方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 13 3 故障診斷方法 大量功能簡單的神經(jīng)元通過一定的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)組織起來，構(gòu)成群體并行式處理的計算結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)就是人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。 BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是 1986 年由 Rumelhart 和 McCelland 為首的科研小 組提出，是一種按誤差逆?zhèn)鞑ニ惴ㄓ?xùn)練的多層前饋網(wǎng)絡(luò)，它的名字源于網(wǎng)絡(luò)權(quán)值的調(diào)整規(guī)則，采用的是后向傳播學(xué)習(xí)算法，既 BP 算法。每個神經(jīng)元用一個節(jié)點表示，網(wǎng)絡(luò)由輸入層、隱層和輸出層節(jié)點組成。其算法的學(xué)習(xí)步驟如下 : （ 1）設(shè)置初始權(quán)值 ??0w ，它是較小的隨機非零值。由公式（ ）可得： jpipijp IwE ???? （ ） 分以下兩種情況計算 ip? 。 (3) 把模糊邏輯的概念應(yīng)用于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的計算和學(xué)習(xí)，從而在普通神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上發(fā)展各種模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，例如：模糊感知器。圖 為模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的一般組織結(jié)構(gòu)。模糊化層的作用是按照模糊規(guī)則將輸入值轉(zhuǎn)換為一定的模糊度，是對模糊信息進行預(yù)處理的網(wǎng)層，主要由模糊化神經(jīng)元組成。 X1 A11 A12 A21 A22 A23 A33 A32 A31 y X2 沈陽航空航天大學(xué)北方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 20 自適應(yīng)模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（ ANFIS）原理 模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能夠充分利用專家知識和推理能力，而不必進行精確的定量分析，因此，很受廣大工程技術(shù)人員的青睞。 圖 前饋型自適應(yīng)網(wǎng)絡(luò) 一般情況下，自適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)每個節(jié)點可能有不同的節(jié)點函數(shù)。相應(yīng)的隸屬度函數(shù)為jiAu ? ?ix ? ?1 , 2 , , 。其學(xué)習(xí)算法如下： ? ?i ljll l j ilji jil ljEE yy ydxyyPP ?? ? ?? ? ? ? ?? ? ? ? （ ） 式 中， 1 , 2 , , 。 ANFIS的學(xué)習(xí)歸結(jié)為對前件網(wǎng)絡(luò)參數(shù)與后件網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的調(diào)整。本章主要以前半段為基礎(chǔ)上具體建立神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型并進行仿真，驗證結(jié)果。 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入層節(jié)點數(shù)取決于輸入特征向量的個數(shù)，即這些節(jié)點能夠代表每個數(shù)據(jù)源，如果數(shù)據(jù)源中含有大量的未經(jīng)處理的或者虛假的信息數(shù)據(jù)，那必 將會妨礙對網(wǎng)絡(luò)的正確的訓(xùn)練，所以，要剔除那些無效的數(shù)據(jù)，確定出數(shù)據(jù)源的合適數(shù)目。而誤差精度的提高實際上也可以通過增加隱層的神經(jīng)元數(shù)目來獲得，其訓(xùn)練效果也比增加層數(shù)更容易觀察和調(diào)整。 利用訓(xùn)練函數(shù) traingdx，傳遞函數(shù)（ tansig,logsig）對網(wǎng)絡(luò)進行訓(xùn)