采用改进回归型支持向量机的滚动轴承剩余寿命预测方法

作     者：徐洲常 王林军 刘洋 蔡康林 陈正坤 陈保家 XU Zhouchang;WANG Linjun;LIU Yang;CAI Kanglin;CHEN Zhengkun;CHEN Baojia

作者机构：三峡大学水电机械设备设计与维护湖北省重点实验室湖北宜昌443002 三峡大学机械与动力学院湖北宜昌443002 

出 版 物：《西安交通大学学报》 (Journal of Xi'an Jiaotong University)

年 卷 期：2022年第56卷第3期

页      面：197-205页

核心收录：

学科分类：08[工学] 080203[工学-机械设计及理论] 0714[理学-统计学（可授理学、经济学学位）] 0802[工学-机械工程] 0701[理学-数学] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(51975324) 

主　　题：滚动轴承 状态评估 主成分分析 差分进化灰狼群算法 剩余寿命预测 

摘      要：为准确评估滚动轴承运行状态、预测其性能退化趋势以及剩余寿命,提出一种改进回归型支持向量机(SVR)的滚动轴承寿命预测方法。提取轴承信号的时域和时频域特征,通过主成分分析(PCA)方法将特征指标融合成一个归一化综合指标来表征轴承运行状态;利用特征指标和综合指标构建训练和预测向量数据集,结合差分进化灰狼群算法(DEGWO)确定最优惩罚参数和径向基函数(RBF)核参数并构建回归型支持向量机模型;将预测数据集输入到DEGWO算法优化的SVR模型中得到轴承状态评估指标的预测值,实现轴承剩余寿命的预测。利用IEEE PHM 2012数据集验证所提方法的有效性,并将其结果与灰狼群算法(GWO)优化的SVR、网格搜索算法(GSA)优化的SVR和长短期记忆神经网络(LSTM)模型所得结果进行对比分析。仿真结果表明:与其他方法相比,采用所提方法得到的轴承剩余寿命预测均方误差分别降低了44.74%、66.67%、77.27%,决定系数则分别提高了7.25%、20.72%、11.94%,该结果说明了所提方法在轴承剩余寿命预测应用方面的优越性。