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专利号: 2018110070526
申请人: 重庆邮电大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 控制;调节
更新日期:2024-02-23
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于改进果蝇-蝙蝠算法的机械故障诊断方法,其特征在于,包括以下步骤:S1、从采集的机械运行状态信号中提取时域统计特征和频域统计特征;

S2、采用机械故障诊断训练样本集训练支持向量机模型;

S3、以果蝇算法为框架,融入蝙蝠算法的回声定位思想,设计出改进果蝇-蝙蝠参数优化方法,并采用该方法来寻找支持向量机的全局最优参数;

S4、将步骤S3得到的全局最优参数代入支持向量机,完成基于支持向量机的故障诊断模型的构建。

2.根据权利要求1所述的一种基于改进果蝇-蝙蝠算法的机械故障诊断方法,其特征在于,步骤S2中所述支持向量机模型包括:s.t.yi(wTφ(xi)+b)-1+εi≥0;

其中,|| ||2表示二范数;w表示超平面的法向量,wT表示w向量的转置;C表示惩罚参数;

εi表示松弛变量;yi表示对第i个超平面分类的标签;b表示位移量,即到超平面的距离;φ(xi)表示经过核函数处理后的样本点xi;N表示支持向量机的维度。

3.根据权利要求2所述的一种基于改进果蝇-蝙蝠算法的机械故障诊断方法,其特征在于,所述核函数为高斯核函数,其表达式为:其中,g表示核参数,xi、xj均表示样本点;j∈(1,2,...,N)。

4.根据权利要求1所述的一种基于改进果蝇-蝙蝠算法的机械故障诊断方法,其特征在于,所述步骤S3具体包括:S301、对步骤S2所得支持向量机的参数进行赋值,支持向量机的惩罚参数表示为C,核参数表示为g,并将(C,g)记为果蝇种群的初始位置;

S302、给每个果蝇附上随机方向和距离,Ci=C+rand,gi=g+rand;其中,Ci表示更新后的惩罚参数值;gi表示更新后的核参数值;rand表示服从均匀分布的随机数;

S303、若该随机数rand小于根据蝙蝠算法设定的第一参数ri,则对果蝇种群进行局部搜索:Ci=Ci+0.01×randn,gi=gi+0.01×randn,randn表示服从标准正态分布的随机数;否则跳转至下一步;

S304、对所得的果蝇种群位置代入评价函数中,计算其适应度值;评价函数表示为:function(Ci,gi)表示(Ci,gi)参数对应的错误分类率;Se为分错类的训练样本数量,S为训练样本总数量;

S305、计算评价函数的最小值,即当前最优解:Fitnessbest=min(function(Ci,gi));

S306、对所得当前最优解的结果进行全局搜索:如果该当前最优解Fitnessbest优于全局最优值best,且根据蝙蝠算法设定的第二参数Ai大于生成的随机数rand,则接受当前最优值,并将当前最优值赋给全局最优值,即best=Fitnessbest,将步骤S302的初始位置更新为最优果蝇个体对应的位置,即(C,g)→(Cbest,gbest);否则放弃该当前最优值,并维持步骤S302的初始位置;

S307、将步骤S306所确定的初始位置,返回步骤S302,直至满足迭代终止条件,此时记录下最优的参数值。

5.根据权利要求4所述的一种基于改进果蝇-蝙蝠算法的机械故障诊断方法,其特征在于,在步骤S306对步骤S302中的初始位置更新后,若更新后的初始位置超出参数的取值区间,则需要对每个果蝇的初始位置进行映射处理,将其映射到所在区间内:Ci=CLB+U(0,1)×(CUB-CLB);

gi=gLB+U(0,1)×(gUB-gLB);

其中,CLB为C对应的下边界,gLB为g对应的下边界;CUB为C对应的上边界,gUB为g对应的上边界;U(0,1)为在区间[0,1]上的均匀分布随机数。

6.根据权利要求4所述的一种基于改进果蝇-蝙蝠算法的机械故障诊断方法,其特征在于,所述根据蝙蝠算法设定的第一参数ri为蝙蝠算法中的脉冲发射频率,该参数ri随着运算时间的推进而递增:t+1 0

ri =ri[1-exp(-γt)]

其中,rit+1表示t次循环时的第一参数;t为时间,ri0为初始发射频率,ri0的取值范围为[0,1];γ为常数。

7.根据权利要求4所述的一种基于改进果蝇-蝙蝠算法的机械故障诊断方法,其特征在于,所述根据蝙蝠算法设定的第二参数Ai为蝙蝠算法中的响度,该参数为:其中,α为常数,取值范围为[0.85,0.95]; 表示在t+1时刻的第二参数; 表示为在t时刻的第二参数。