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收稿日期:2022-11-03
									
				
									
				
									
				
				
											上线日期:2024-02-29
									
			通讯作者:
					
        
               		LIU  Zichang, LI  Siyu, PEI  Mochao, LIU  Jie, MENG  Shuo, WU  Weiyi*( )
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Received:2022-11-03
									
				
									
				
									
				
				
											Online:2024-02-29
									
			摘要:
柴油发动机故障特征提取是对其故障识别过程中的关键步骤,直接关系到识别的准确性和时效性。将纹理分析理论应用于柴油发动机故障特征提取,提出基于改进层次分解(Modified Hierarchical Decomposition, MHD)和灰度图像处理的故障特征提取方法。使用MHD将单个一维的振动信号样本分解为多个一维子信号并分别转换成灰度图像;加速分割测试获得特征(Features from Accelerated Segment Test, FAST)算法被用于检测灰度图像的特征点;通过Gabor滤波器组的实部对图像进行卷积,利用特征点的响应计算直方图作为特征向量。为检验通过该方法提取的故障特征对柴油发动机不同故障类型的识别能力,引入非支配排序遗传算法Ⅱ(Non-dominated Sorting Genetic Algorithm-Ⅱ, NSGA-Ⅱ)和支持向量机(Support Vector Machine, SVM)进行故障状态识别。通过实验台开展预置故障实验,将提出的方法与传统方法对比。实验结果表明:该方法的故障诊断准确率最高,为开展柴油发动机故障诊断提供一种新的思路。
中图分类号:
刘子昌, 李思雨, 裴模超, 刘洁, 孟硕, 吴巍屹. 基于纹理分析的柴油发动机故障诊断方法[J]. 兵工学报, 2024, 45(2): 684-694.
LIU Zichang, LI Siyu, PEI Mochao, LIU Jie, MENG Shuo, WU Weiyi. Fault Diagnosis Method for Diesel Engine Based on Texture Analysis[J]. Acta Armamentarii, 2024, 45(2): 684-694.
| 序号 | 故障模式 | 序号 | 故障模式 | |
|---|---|---|---|---|
| 1 | 正常状态 | 4 | 空气滤清器堵塞 | |
| 2 | 一缸失火 | 5 | 喷油泵供油不足 | |
| 3 | 二缸失火 | 6 | 一、二缸失火 | 
表1 柴油发动机预置故障模式
Table 1 Diesel engine preset fault mode
| 序号 | 故障模式 | 序号 | 故障模式 | |
|---|---|---|---|---|
| 1 | 正常状态 | 4 | 空气滤清器堵塞 | |
| 2 | 一缸失火 | 5 | 喷油泵供油不足 | |
| 3 | 二缸失火 | 6 | 一、二缸失火 | 
 
																													图10 从两个角度展示的分类精度与ksize、σ和t三个参数之间的可视化关系
Fig.10 Visualizable relationships among classification accuracy and the parameters ksize, σ and t shown from two angles
| 方法 | 最大值 | 最小值 | 平均值 | 
|---|---|---|---|
| 1 | 85.59 | 84.26 | 85.06 | 
| 2 | 88.07 | 86.03 | 86.79 | 
| 3 | 97.34 | 96.07 | 97.05 | 
| 4 | 95.28 | 93.71 | 94.68 | 
表2 实例2中4种方法的识别准确率
Table 2 Identification accuracy statistics of 4 methods in Instance 2 %
| 方法 | 最大值 | 最小值 | 平均值 | 
|---|---|---|---|
| 1 | 85.59 | 84.26 | 85.06 | 
| 2 | 88.07 | 86.03 | 86.79 | 
| 3 | 97.34 | 96.07 | 97.05 | 
| 4 | 95.28 | 93.71 | 94.68 | 
| 方法 | 最大值 | 最小值 | 平均值 | 
|---|---|---|---|
| 本文方法 | 97.76(11) | 96.17(8) | 97.18 | 
| LBP-NSGA-Ⅱ-SVM | 95.61(19) | 93.22(15) | 94.27 | 
| 1D-LTP-NSGA-Ⅱ-SVM(上模式) | 97.08(16) | 95.16(12) | 96.34 | 
| 1D-LTP-NSGA-Ⅱ-SVM(下模式) | 96.63(14) | 94.73(12) | 95.51 | 
表3 实例3中4种方法的故障识别结果
Table 3 Fault status identification results of 4 methods in Instance 3 %
| 方法 | 最大值 | 最小值 | 平均值 | 
|---|---|---|---|
| 本文方法 | 97.76(11) | 96.17(8) | 97.18 | 
| LBP-NSGA-Ⅱ-SVM | 95.61(19) | 93.22(15) | 94.27 | 
| 1D-LTP-NSGA-Ⅱ-SVM(上模式) | 97.08(16) | 95.16(12) | 96.34 | 
| 1D-LTP-NSGA-Ⅱ-SVM(下模式) | 96.63(14) | 94.73(12) | 95.51 | 
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| doi: 10.3969/j.issn.1000-1093.2019.05.023 | |
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| doi: 10.12382/bgxb.2021.0155 | |
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