参数优化的IZOA-SVM机械设备故障诊断方法

作     者：赵月静 邢天祥 秦志英 

作者机构：河北科技大学机械工程学院 

出 版 物：《机电工程》 (Journal of Mechanical & Electrical Engineering)

年 卷 期：2024年

学科分类：12[管理学] 1201[管理学-管理科学与工程(可授管理学、工学学位)] 08[工学] 081104[工学-模式识别与智能系统] 0802[工学-机械工程] 0835[工学-软件工程] 0811[工学-控制科学与工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 0812[工学-计算机科学与技术（可授工学、理学学位）] 

基　　金：河北省高校科学研究计划(QN2023188) 

主　　题：机械设备 旋转机械 故障诊断 斑马优化算法 柯西变异 反向学习 支持向量机 

摘      要：在复杂的工作环境中，机械设备振动信号的复杂性常常会导致机械设备故障诊断的准确性不高，为解决设备运行中因信号复杂性引发的故障诊断难题，提出了一种参数优化的斑马优化算法优化支持向量机（IZOA-SVM）的故障诊断方法。首先，引入了柯西变异和反向学习的改进策略到斑马优化算法(ZOA)中，提出了改进的斑马优化算法(IZOA)，旨在改善原有斑马优化算法在迭代后期容易陷入局部极值等问题，从而有效增强了其全局搜索能力；其次，利用IZOA优化支持向量机(SVM)的核参数g和惩罚参数c，来寻找SVM最优参数组合[c， g]，并构建了IZOA-SVM模型；然后，计算了样本的13个时域特征来构成特征向量，并将特征向量分别输入到IZOA-SVM模型、斑马优化算法优化支持向量机(ZOA-SVM)模型、粒子群算法优化支持向量机(PSO-SVM)模型、遗传算法优化支持向量机(GA-SVM)模型和支持向量机模型，进行了故障分类；最后，通过旋转机械振动及故障模拟试验验证了该方法的有效性。研究结果表明：IZOA-SVM模型在分类准确率方面得到了明显的提高，达到了98.33％，该模型不仅能够精准而稳定地识别故障类型，提高了故障识别的准确性，尤其在准确率方面相较于其他对比方法表现出更为显著的优势。因此，该方法在全局搜索和故障分类准确性方面都取得了明显的改进，为复杂环境下的故障诊断提供了可参考的解决方案。