基于特征迁移学习的变工况下轴向柱塞泵故障诊断

摘要

不同工况下的轴向柱塞泵故障数据存在分布差异,现有的基于特征迁移学习的变工况故障诊断方法大多只通过单个传感器信号进行分析,具有一定的局限性和片面性。为了利用多传感器信号提高变工况下轴向柱塞泵故障诊断的性能,该研究提出一种耦合分类器子空间嵌入分布自适应(Subspace Embedded Distribution Adaptation with Coupled Classifiers,SEDACC)方法。该方法利用多传感器信号的频谱数据构造主要数据集和辅助数据集,通过子空间对齐(Subspace Alignment,SA)方法将源域和目标域的主要数据投影到公共子空间中,并采用加权条件最大均值差异(Weighted Conditional Maximum Mean Discrepancy,WCMMD)作为度量进行特征分布的适配。同时,基于结构风险最小化(Structural Risk Minimization,SRM)准则在源域标签数据上学习主分类器,根据主分类器对于目标域的预测结果在目标域辅助数据上学习辅助分类器。通过交替和迭代策略不断优化分类器参数,最后对二者进行加权融合得到最终的诊断模型。通过轴向柱塞泵变工况故障诊断试验进行验证,结果表明,当以垂直于端盖的z方向振动信号为主要数据并使用声音信号(或以平行于端盖的x方向的振动信号)作为辅助数据时,SEDACC方法在6种迁移任务中的平均准确率为99.88%(99.46%),高于其他方法。此外,所提方法在目标工况样本稀少的情况下仍具有较高的诊断精度,当目标域和源域样本数比值为0.2时,6种迁移任务的平均准确率达到92.66%。研究结果可为更完备与准确的机械故障诊断提供参考。