針對柴油機(jī)的故障診斷問題,提出了一種基于變分模態(tài)分解(variational mode decomposition,簡稱VMD)與核模糊C均值聚類算法(kernel fuzzy C-means clustering,簡稱KFCM)聯(lián)合的故障診斷方法。首先,針對VMD算法中分解層數(shù)K的選擇問題進(jìn)行了自適應(yīng)優(yōu)化;然后,從優(yōu)化VMD算法的分解結(jié)果中選取3個關(guān)鍵分量計算最大奇異值,并將其作為3維的特征向量輸入KFCM算法中進(jìn)行分類識別;最后,對仿真信號以及某型柴油機(jī)的模擬故障實(shí)驗信號使用優(yōu)化VMD、傳統(tǒng)VMD和經(jīng)驗?zāi)B(tài)分解(empirical mode decomposition,簡稱EMD)方法分別進(jìn)行分解與識別。結(jié)果表明,筆者提出的方法明顯改善了模態(tài)混疊現(xiàn)象,提高了模式識別的診斷正確率,提出的聯(lián)合算法具有更好的應(yīng)用前景。

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【部分圖文】：

圖1仿真信號組成

為了驗證所提出的優(yōu)化方法的有效性，使用優(yōu)化VMD算法與EMD算法同時對模擬信號進(jìn)行分解對比。模擬信號如圖1所示（信號的幅值單位為g=9.8m/s2），由3組高中低不同頻率段的正弦信號（圖1(a～c））以及1組沖擊信號組成（圖1(d）），并且加上一定程度的隨機(jī)噪聲。從圖1(f）可以....

圖2自適應(yīng)VMD分解結(jié)果

從表1可以看出，分解層數(shù)為6,7,8時，分解結(jié)果已經(jīng)穩(wěn)定，EIMF為4，故選擇最佳K值為6層。VMD分解結(jié)果見圖2，結(jié)果表明該算法準(zhǔn)確地分離出了4個有效IMF分量，對被噪聲信號覆蓋的沖擊信號也有較好的分離效果（見圖2(c））。EMD算法將其分為5層IMF加上一層殘差分量，如圖3所....

圖4VMD-KFCM故障診斷模型

3）將3維的奇異值數(shù)據(jù)作為特征向量輸入到KFCM算法之中進(jìn)行分類，得到分類結(jié)果。4實(shí)驗故障信號分析

圖6VMD分解結(jié)果的EIMFs展示

首先以氣門間隙故障為例，實(shí)驗?zāi)M了氣門間隙減�。ㄟM(jìn)氣門間隙為0.25mm，排氣門間隙為0.45mm），正常（進(jìn)氣門間隙為0.3mm，排氣門間隙為0.5mm）和氣門間隙增大（進(jìn)氣門間隙為0.35mm，排氣門間隙為0.55mm)3種情況，各個狀態(tài)樣本取75組，一共225組數(shù)據(jù)進(jìn)....

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