类均值核主元分析法及在故障诊断中的应用.pdfVIP

学兔兔 第 5O卷第 3期 机 械 工 程 学 报 VO1．50 NO．3 20l4年 2月 J0URNAL0FMECHANICALENGINEERING Feb． 2014 DoI：l0．3901／JME．2014．O3．123 类均值核主元分析法及在故障诊断中的应用冰 李学军 李 平 蒋玲莉2 (1．湖南科技大学机械设备健康维护省重点实验室 湘潭 411201； 2．湖南科技大学先进矿山装备教育部工程中心 湘潭 411201) 摘要：核主元分析在应用过程中，通常采用累积贡献率法确定核主元个数，舍弃一些贡献率较小的核主元，导致数据样本部 分信息的损失，影响故障诊断的效果。针对这一情况，提出一种类均值核主元分析法，它将输入空间的数据样本映射到高维 特征空间后，先求出各类映射数据的类均值矢量，然后在类均值矢量张成的子空间上对类均值矢量进行主元分析，利用构建 的类均值核矩阵，建立类均值核主元算法。由类均值核主元形成的特征矢量包含原数据样本的全部变异信息，并且维数低于 故障类别数，能够在类均值矢量基础上实现无信息损失的数据降维。将改进算法应用于滚动轴承故障诊断，结果表明，它具 有比传统核主元分析更强的综合原始变量信息的能力，能更好地提取数据样本的类别信息，快速实现故障模式的准确识别。 关键词：核主元分析；类均值核主元分析；故障诊断 中图分类号：TP391；TP306 ClassM eanKernelPrincipalComponentAnalysisand ItsApplicationinFaultDiagnosis LIXuejun LIPing JIANGLingli (1．HunanProvincialKeyLaboratoryofHealthMaintenanceforMechanicalEquipment， HunanUniversityofScienceandTechnology,Xina gtan411201； 2．EngineeringResearchCenterofAdvancedM iningEquipmentofMinistryofEducation， HunanUniversiytofScienceandTechnology,Xiangtan4112O1) Abstract：Intheapplicationofkernelprincipalcomponentanalysis，cumulativeconrtibutionratemehtodisusedtodeterminehte numberofkernelprincipalcomponentusually,whichabandonsomekernelprincipalcomponentswhosecontributionrateissmal1．It losespartinfomr ationofsamplesna dinfluencesfaultdiagnosiseffect．Aimingathtisfact，akernelprincipalcomponentanalysis methodbasedonclassmena isproposed．Afterdatasamplesininputspacearemappedintohigher-dimensionalspace，classmean vectorsofmappeddataraedetermined，andthenthePCA mehtodisusedtona alyzehteclassmeanvectorsinhtesubspaceofclass mean vectors．Constructclassmean kernelmatrix，andmakeu