svm模式識別技術(shù)在機(jī)械故障診斷中的應(yīng)用進(jìn)展

1、最新 精品 Word 歡迎下載 可修改第 2 9 卷 第 3 期2 0 9 年 6 月桂 林 電 子 科 技 大 學(xué) 學(xué) 報(bào)J o u r na lo fGu i l i n Un i v e r s i t y o fEl e c t r o ni cTe c h no l o g yVo I ． 2 9 。 NO ． 3J u n ． 2 0 2 2S VM 模式 識別技 術(shù) 及在 機(jī)械故 障診 斷 中的應(yīng)用

2、進(jìn)展王 長林 ， 陳 鴻 寶 ， 林 瑋 ， 秦 啟 茂 ， 宋 宜 梅( 1 ． 桂 林 電 子 科技 大 學(xué) 機(jī) 電 工 程 學(xué) 院 廣 西 桂 林 5 4 1 0 0 4 ；2 ． 廣 西右 江 礦務(wù) 局 ， 廣 西 田東 5 3 1 5 0 1 )摘 要 支持 向 量機(jī) ( S u po r tV e c t o rMa c h i n e s S VM) 是一種基 于統(tǒng)計(jì) 學(xué) 習(xí) 理 論的新型 機(jī)器學(xué) 習(xí)

3、方 法 對小樣本 決 策 具 有 較 好 的 學(xué) 習(xí) 推 廣 性 。為 在 機(jī) 械 故 障 診 斷 中更 好 地 運(yùn) 用 該 方 法 從 基 于 支 持 向量 機(jī) 理 論 的模 式 識 別 技 術(shù) 和 機(jī) 械 故 障 診 斷 中應(yīng) 用 兩 方 面 綜 述 了 近 年 來 支 持 向 量 機(jī) 國 內(nèi) 外 研 究 應(yīng) 用 現(xiàn) 狀 分 析 了 技 術(shù) 特 點(diǎn) 存 在 問 題 解 決 方 案 及 其 在 機(jī) 械 工 程 領(lǐng) 域 應(yīng) 用 前 景

4、。關(guān) 鍵 詞 支 持 向量 機(jī) ； 機(jī) 器 學(xué) 習(xí) ； 模 式 識 別 ； 故 障 診 斷中 圖 分 類 號 ： T H1 7 文 獻(xiàn) 標(biāo) 識 碼 ： A 文 章 編 號 ： 1 6 7 38 0 8 X( 2 0 2 2 ) 0 3 — 0 2 5 6 — 0 4Pa t t e r n Re c o g ni t i o n Ba s e d o n Su ppo r tVe c t o rM a c h i n e a nd

5、I t s A p pl i c a t i o n i n Fa ul t D i a g n o s i sW ANG Ch a n g — I i n ，C H EN Ho n g — b a o ，L I N W e i 。 ， Q I NG Q i — m a o ， S ONG Yi — m e i( 1 ． S c h o o l o fM e c h a n i c a la n d E l e c t r i

6、c a lE n g i n e e r i n g· Gu i l i n U n i v e r s i t yo fEl e c t r o n i cTc h n o l o g y ， Gu i l i n 5 4 1 0 0 4 ， Ch i n a I2 ．Gu a n g x i Yo u i a n gBu r e a uo f M i n e s ， Ti a n d o n g 5 3 1 5 0 1 C

7、h i n a )Ab s t r a c t S u p p o r tv e c t o rma c h i n e ( S VM )i san e w g e n e r a lma c h i n el e a r n i n gm e t h o d b a s e d o n t h eS t a t i s t i c a lLe a r n — i n gTh e o r y ．I te x h i b i t sg o

8、 o dg e n e r a l i z a t i o nc h a r a c t e r i s t i c swh e n f a u l ts a mp l e sa r ef e w．Th er e c e n td e v e l o p me n t so f s u p p o r tv e c t o r ma c h i n ea r er e v i e we d a n d s o men e w p r

9、o g r e se s i n f a u l td i a g n o s i s a r ei n t r o d u c e d ．S o me k e y t e c h — n i q u e s ， u n s o l v e d p r o b l e m s ， a n d t h ep r o s p e c to fe n g i n e e r i n ga p p l i c a t i o n sa r e

10、d i s c u s s e d i nd e t a i l ． Ke y wo r d ss u p p o r tv e c t o rma c h i n e ； ma c h i n el e a r n i n g； p a te r n r e c o g n i t i o n； f a u l td i a g n o s i s1 機(jī) 械 設(shè) 備 的故 障 診 斷 技 術(shù)機(jī) 械 設(shè)備 故 障診 斷 技 術(shù) 是

11、現(xiàn) 代 化 生 產(chǎn) 發(fā) 展 的 產(chǎn) 物 ， 已成 為 保證 生產(chǎn) 系統(tǒng) 安 全 穩(wěn)定 運(yùn) 行 和提 高產(chǎn) 品 質(zhì) 量 的重 要手 段和 關(guān)鍵 技 術(shù) 故 障診 斷 技術(shù) 研 究 的關(guān)鍵 問 題 在 于信 號 獲 取 模 式分 類 及 判 別 決 策 而 故 障 的 模 式 分類 則 是故 障診 斷過 程 的核 心 所 在 從第 3 期 王 長林 等 S VM 模 式 識 別 技 術(shù) 及 在 機(jī) 械 故 障 診 斷 中 的 應(yīng) 用 進(jìn) 展

12、 2 5 7像神 經(jīng) 網(wǎng)絡(luò) 等 現(xiàn) 有 的故 障診 斷 方 法對 學(xué) 習(xí) 樣本 的 要 求 從而 限制 了這 些 理論 上很 優(yōu) 秀的算 法 的實(shí) 際 應(yīng) 用 效果 。因此 選 擇 一種 具有 良 好 的推 廣 泛化 能 力 適 合 小樣 本情 況 的 學(xué) 習(xí)機(jī) 器進(jìn) 行機(jī) 械故 障 診 斷 非 常關(guān) 鍵 。支持 向量 機(jī) 突 出優(yōu)點(diǎn) 是推 廣泛 化 能力 強(qiáng) 適 合 于 小樣 本 問題 求 解 ， 目 前 已經(jīng)成 為機(jī) 械故 障診 斷

13、 的 前沿 研究 方 向 本 文 系統(tǒng) 地 闡述 了 支 持 向量 機(jī) 的模 式識 別 技術(shù) 及在 機(jī) 械故 障 診斷 中的應(yīng) 用現(xiàn) 狀 。2 基 于 S VM 理 論 的模 式 識 別技 術(shù) 研 究 進(jìn) 展早 在 1 9 6 3 年 Va p n i k博 士 在 解 決 模 式 識 別 問 題 上提 出 的支持 向量 機(jī)方 法 是指 從訓(xùn) 練集 中選 擇一 組 特 征子 集 使 得對 特 征子 集 的劃 分等 價(jià)于 對 整個 數(shù)

14、據(jù) 集 的 劃 分 這 組 特 征 子 集 被 稱 為 支 持 向 量 ( S u p p o r t Ve c t o r — S V) [ ≈ ] 。 1 9 7 1 年 Ki me l d o r f 博士 提 出 了支 持 向量機(jī) 的一 個 重 要理 論 基礎(chǔ) 一VC維 理 論 。 1 9 8 2 年 ， G r a c e B o s e r 和 Va p n i k 博 士 等 人 進(jìn) 一 步 提 出 了 具 有 劃 時代

15、 意義 的 結(jié)構(gòu) 風(fēng) 險(xiǎn) 最小 化原 理 。其后 支持 向量 機(jī) 理 論 研 究停 滯 不前 直 到 1 9 9 5年 Va p n i k博 士 正 式 提 出統(tǒng) 計(jì) 學(xué) 習(xí) 理 論 用 完 整 的支 持 向量 機(jī) 分 類 器 ， 較好 地解 決 了 線性 不 可分 問題 為 有 限樣本 情 況 下 的 統(tǒng)計(jì) 學(xué) 習(xí) 問題提 供 了一種 有效 的解 決途 徑 禰 補(bǔ) 了 傳 統(tǒng) 統(tǒng) 計(jì) 學(xué) 理 論 的 不 足 奠 定 了支 持 向 量

16、 機(jī) 的 理 論 基 礎(chǔ) 近 十幾 年 來 國 內(nèi)外 許 多 學(xué)者 對 支 持 向量 機(jī) 結(jié) 構(gòu) 、 算法 進(jìn)行 了 一 系列 的理 論 研究 。在傳 統(tǒng) 的模 式 識別 技 術(shù) 中 模式 分類 的基 本方 法 是 利 用判 別 函數(shù) 來 劃分 每 一個類 別 如 何選 擇 有效 的 判 別 函數(shù) 形 式 以及 如 何在 識別 過程 中對判 別 函數(shù) 的 有 關(guān) 參 數(shù)進(jìn) 行 修 正 ， 有很 多 不 同的 解決 方 法 其 中支 持

17、向量 機(jī)方 法 是 一種 較 新 的分類 算法 標(biāo) 準(zhǔn) 的 支持 向 量 機(jī)一 般解 決 的是 二 分類 問題 而 實(shí) 際需 要 解決 的一 般是 多類 問題 。 目 前 利 用支 持 向量 機(jī)處 理 模式 識 別 中的多類 分 類 問題 是 當(dāng)前 研 究的 熱點(diǎn) 之一 研 究者 們 已提 出的一 些 卓有 成 效 的多類 支 持 向量機(jī) 方 法 可 大 致 歸納為 兩 大類 ：第一 大類是 以 W e s t o n 博 士[ 4 ]

18、 在 1 9 9 8 年 提 出的多 類算 法為 代 表 該算 法 是 在經(jīng)典 支 持 向量 機(jī)理 論 的 基 礎(chǔ) 上 重 新構(gòu) 造 多值 分類 模型 通過 改 寫 Va p n i k博 士 的支持 向量機(jī)二 值分 類 中的優(yōu) 化 目標(biāo) 函數(shù) 實(shí)現(xiàn) 多類 分 類 。這類 算法選 擇 的 目 標(biāo) 函數(shù)十分 復(fù)雜 實(shí) 現(xiàn) 困難 計(jì) 算復(fù) 雜度也 非常 高 。第 二大 類 引入 了組 合 的思 想 通 過組 合 多 個兩 類 分類 器 實(shí)現(xiàn)