1、第40卷 第3期2023年6月河 北 省 科 学 院 学 报J ourna l o f t he Hebe i Ac ademy o f Sc i enc e sVo l.40 No.3Jun.2023收 稿 日 期:2023-02-14作 者 简 介:李 蒙(1989),男,河 北 石 家 庄 人,博 士,工 程 师,研 究 方 向 为 天 线 故 障 分 类 与 识 别 技 术.E-ma i l:550775969qq.c om文 章 编 号:1001-9383(2023)03-0030-08基 于 子 带 功 率 均 值 的 天 线 故 障 特 征提 取 及 分 类 技 术李 蒙,周 昊
2、 天,霍 克 强,刘 泽 成,王 京 城,李 扬(中 国 电 子 科 技 集 团 公 司 第 五 十 四 研 究 所,河 北 石 家 庄 050081)摘 要:针 对 测 控 天 线 传 动 链 常 见 的 螺 栓 松 动 故 障,提 出 了 一 种 子 带 功 率 均 值(APSDS)的 振 动 信号 特 征 提 取 方 法,通 过 搭 建 天 线 座 架 试 验 平 台 进 行 故 障 模 拟 和 振 动 数 据 采 集,并 利 用 多 层 神 经 网络 进 行 故 障 分 类 诊 断 及 预 测 试 验。试 验 结 果 表 明,本 文 所 提 出 的APSDS法 能 够 有 效 增 强
3、故 障 状态 的 特 征 区 分 度,平 均 故 障 分 类 准 确 率 达 到95%以 上,该 方 法 的 提 出 可 在 天 线 健 康 管 理 系 统 中 具有 较 好 的 实 用 价 值。关 键 词:天 线 试 验 平 台;故 障 诊 断;子 带 功 率 均 值;特 征 提 取;神 经 网 络中 图 分 类 号:TH165.3 文 献 标 识 码:AA n t e n n a f a u l t f e a t u r e e x t r a c t i o n a n d c l a s s i f i c a t i o n t e c h n equ e b a s e d o
4、n A P S D SL I M e n g,Z H O U H a o t i a n,H U O K e q i a n g,L I U Z e c h e n g,W A N G J i n g c h e n g,L I Y a n g(T h e 54 t h R e s e a r c h I n s t i t u t e o f C E T C,S h i j i a z h u a n g H e b e i 050081,C h i n a)A b s t r a c t:I n v i ew o f t he c ommon bo l t l oos ene s s f
5、au l t i n t he an t enna t r ansmi s s i on cha i n,a v i br a t i on s i gna l f e a t u r e ex t r a c t i on t e chno l ogy ba s ed on APSDS i s p r opo s ed i n t h i s r e s e a r ch.Me anwh i l e,f au l t s imu l a t i on and v i b r a t i on da t a a c qu i s i t i on a r e c a r r i ed ou t
6、 by bu i l d i ng an an t enna pede s t a l t e s t p l a t f o rm,and t hen f au l t c l a s s i f i c a t i on d i agnos i s and p r ed i c t i on t e s t s a r e c onduc t ed by us i ng mu l t i-l aye r neur a l ne two rk.The expe r imen t a l r e su l t s show t ha t t he p r opo s ed APSDS me t
7、 hod c an e f f e c t i ve l y enhanc e t he f e a t ur e d i s c r imi na t i on o f f au l t s t a t us wi t h t he ave r age f au l t c l a s s i f i c a t i on a c cu r a c y o f ove r 95%.The p r opos ed me t hod ha s good p r a c t i c a l va l ue i n t he an t enna he a l t h managemen t s ys
8、 t em.K e y w o r d s:An t enna t e s t p l a t f o rm;Fau l t d i agno s i s;Ave r age o f powe r spe c t r a l dens i t y sub-bands;Fe a t ur e ex t r a c t i on;Neu r a l ne two rk0 引 言天 线 装 备 的 安 全 运 转 和 健 康 通 信 是 保 障 国 防 安 全 和 经 济 建 设 的 重 要 基 础。随 着 天 线 装 备 自 动 化 运 行DOI:10.16191/ki.hbkx.2023.03.
9、006第3期 李 蒙 等:基 于 子 带 功 率 均 值 的 天 线 故 障 特 征 提 取 及 分 类 技 术使 用 需 求 增 多,具 备24小 时 无 人 值 守 模 式、具 备 智 能 化 故 障 告 警 和 健 康 管 理 系 统 的 天 线 装 备 正 得 到 极 力推 广 1。天 线 装 备 的 故 障 诊 断 方 式 较 为 单 一,故 障 数 据 缺 乏 且 故 障 信 息 反 馈 准 确 性 不 高,针 对 天 线 微 弱 故 障 特征 的 分 类 与 识 别 准 确 率 较 低,且 系 统 漏 报 误 报 率 高 居 不 下 2。因 此,如 何 采 用 有 效 手 段 解
10、 决 天 线 装 备 中 难 以发 现 的 微 小 故 障,并 能 够 及 早 发 现 其 特 征 变 化 是 目 前 迫 切 需 要 开 展 的 研 究 3,4。其 中,利 用 振 动 数 据 进 行 故障 分 类 诊 断 研 究 已 在 多 个 领 域 中 得 到 成 熟 应 用。And r ew等 人 5提 出 一 种 交 叉 功 率 谱 平 均 值 法 来 提 取 低 电平 振 动 信 号 的 频 谱 特 征,该 技 术 可 恢 复 噪 声 中 丢 失 的 振 动 特 征。Cus i do等 人 6提 出 一 种 基 于 短 时 傅 里 叶 变换 以 及 小 波 和 功 率 谱 密 度
11、(PSD)技 术 的 进 一 步 组 合 来 分 析 频 谱 图,极 大 的 减 少 了 处 理 功 率 数 据 量,并 在 链 子断 裂 故 障 实 验 中 得 到 验 证。张 家 良 等 人 7采 用 自 适 应 辨 识 算 法 求 解 时 域Vo l t e r r a核,用 快 速 多 维 傅 立 叶 变换 获 得 非 线 性 频 谱 特 征。已 有 方 法 主 要 依 靠 良 好 的 谱 密 度 方 法 来 确 定 故 障 特 征 信 息,对 设 备 故 障 状 态 的 分类 区 分 度 较 为 明 显。同 时,伴 随 着 智 能 算 法 的 快 速 发 展,结 合 机 器 学 习
12、或 深 度 学 习 的 智 能 分 类 器 的 使 用,同样 在 故 障 诊 断 领 域 得 到 了 广 泛 应 用 8。本 研 究 提 出 一 种 子 带 功 率 均 值(APSDS)的 振 动 信 号 特 征 提 取 方 法,主 要 对 天 线 振 动 数 据 进 行 子 带 频 谱划 分 来 提 取 微 弱 特 征 值,并 通 过 以 某 测 控 天 线 转 台 座 架 搭 建 试 验 平 台,模 拟 天 线 传 动 系 统 的 螺 栓 松 动 故 障进 行 状 态 模 拟 和 振 动 数 据 采 集,利 用BP神 经 网 络 实 现 了 故 障 分 类 诊 断 及 预 测 试 验。1
13、基 于 子 带 功 率 均 值 的 天 线 故 障 特 征 提 取 方 法功 率 谱 密 度(powe r spe c t r a l dens i t y,PSD)是 一 种 概 率 统 计 方 法 9,是 对 随 机 变 量 均 方 值 的 量 度。一 般用 于 随 机 振 动 分 析,连 续 瞬 态 响 应 只 能 通 过 概 率 分 布 函 数 进 行 描 述。功 率 谱 密 度 定 义 为 单 位 频 带 内 的“功率”。功 率 谱 密 度 分 段 平 均 值 是 在PSD的 基 础 上 进 行 频 率 区 间 划 分,并 分 别 计 算 各 个 频 率 区 间 内 的RMS值以 作
14、 为 本 频 率 区 间 内 的 特 征 值。1.1 特 征 提 取 方 法首 先 对 天 线 传 动 链 的 振 动 监 测 信 号 利 用 窗 函 数 进 行 预 处 理 截 取 划 分;然 后 利 用 离 散 傅 里 叶 变 换 计 算 每个 窗 函 数 信 号 的 功 率 谱 密 度,假 设 第m个 窗 函 数 信 号 表 示 为s m(k),采 样 频 率 为f,则 该 窗 函 数 信 号 的 离 散傅 里 叶 变 换S m的 计 算 公 式 为:S m=N-1k=0s m(k)e-j2 n kN(n=0,1,N-1)(1)式 中N为 窗 函 数 信 号 的 长 度;k为 窗 函 数
15、 中 第k个 振 动 值,k=0,1,N-1;j为 虚 数 单 位。根 据 初 步 分 析,天 线 传 动 链 的 振 动 信 号 在 不 同 频 域 范 围 内 所 占 的 比 例 基 本 相 同,本 研 究 将 整 个 频 率范 围 平 均 划 分 为10个 区 间,每 个 区 间 称 为 子 带,各 个 子 带 的 频 率 区 间 分 别 为0,f/10、f/10+1,f/5、f/5+1,3 f/10、3 f/10+1,2 f/5、2 f/5+1,f/2、f/2+1,3 f/5、3 f/5+1,7 f/10、7 f/10+1,4 f/5、4 f/5+1,9 f/10、9 f/10+1,f
16、。子 带P(P=0,1,10)的 功 率 均 值D P的 计 算 公 式如 下:D P=1WUPm=LpS m(m=1,2,W)(2)式 中L P表 示 子 带P的 起 始 频 率,单 位 为Hz;U P表 示 子 带P的 终 止 频 率,单 位 为Hz;W表 示 子 带P的 长 度W=f/10;D P为 本 研 究 提 出 的 子 带 功 率 均 值。1.2 分 类 方 法故 障 分 类 部 分 选 择BP(ba ck p r opaga t i on)神 经 网 络 作 为 故 障 识 别 与 诊 断 的 分 类 器 10,BP神 经 网 络 是 一种 按 照 误 差 逆 向 传 播 算
17、法 训 练 的 多 层 前 馈 神 经 网 络,是 应 用 最 广 泛 的 神 经 网 络 模 型 之 一。BP神 经 网 络 的 拓扑 结 构 如 图1所 示,主 要 由 输 入 层(i npu t l aye r)、隐 含 层(h i dden l aye r)和 输 出 层(ou t pu t l aye r)组 成。BP神经 网 络 主 要 前 向 传 播 及 误 差 的 反 向 传 播 两 个 阶 段 完 成 学 习,进 而 达 到 智 能 分 类 及 预 测 能 力。1 3河 北 省 科 学 院 学 报2023年 第40卷图1 B P神 经 网 络 拓 扑 结 构2 基 于 多 层
18、 神 经 网 络 的 故 障 诊 断 与 识 别2.1 实 验 平 台本 研 究 通 过 模 拟 天 线 方 位 座 架 的 驱 动 电 机 和 减 速 器 松动 故 障 来 验 证 特 征 提 取 算 法 及 故 障 分 类 器 的 有 效 性。为 此,以3 m口 径 遥 感 测 控 天 线 的 全 转 台 座 架 为 基 础 搭 建 了 数 据采 集 试 验 平 台,平 台 主 要 由 便 携 式 终 端、数 据 采 集 单 元、方 位俯 仰 座 架、天 线 控 制 单 元、天 线 驱 动 单 元、振 动 传 感 器 及 连 接 线 路 等 组 成,整 体 试 验 平 台 组 成 如 图2
19、所 示。图2 数 据 采 集 试 验 平 台 组 成天 线 转 动 控 制 通 过 便 携 式 终 端 发 出 控 制 指 令 天 线 控 制 单 元,天 线 控 制 单 元 通 过 天 线 驱 动 单 元 驱 动 方 位电 机 转 动,使 方 位 机 构 完 成-90+90 之 间 的 匀 速 转 动。两 个 振 动 传 感 器 分 别 安 装 于 方 位 电 机 端 和 减 速器 端,振 动 传 感 器 用 于 及 时 记 录 天 线 在 工 作 中 的 振 动 数 据,并 通 过 数 据 采 集 卡 传 至 便 携 式 终 端 进 行 记 录 保存。当 天 线 由 于 齿 轮 磨 损 或
20、 紧 固 螺 钉 松 动 引 起 的 振 动 时,传 感 器 能 够 及 时 感 应 电 机、减 速 机 的 振 动 变 化规 律。2.2 故 障 信 息 模 拟 分 类通 过 手 动 调 节“电 机 与 减 速 器 之 间(电 机 端)”和“减 速 器 与 方 位 机 构 之 间(减 速 器 端)”连 接 螺 钉 的 不 同预 紧 程 度,分 别 模 拟4种 故 障 状 态 下 天 线 的 工 作 状 态;同 时,分 别 记 录4种 状 态 下 电 机 端、减 速 器 端 的 振 动 数据,具 体 状 态 分 类 方 式 及 分 类 信 息 见 表1。2.3 故 障 诊 断 方 法采 用 神
21、 经 网 络 分 类 器 进 行 故 障 诊 断 和 识 别 算 法,神 经 网 络 分 类 器 的 故 障 诊 断 过 程 主 要 分 为 离 线 学 习 和在 线 测 试 两 个 过 程。1)离 线 学 习 中,首 先,对 振 动 原 始 数 据 进 行 数 据 预 处 理;第 二,将 数 据 进 行 特 征 提 取,将 振 动 数 据 约 简 为形 式 简 单 或 高 度 概 括 的 数 据 特 征 序 列;第 三,采 用 不 同 状 态 的 特 征 序 列 和 与 之 对 应 的 状 态 标 签 对 神 经 网 络进 行 离 线 训 练,得 到 故 障 分 类 模 型。2)在 线 测
22、试 阶 段,采 用 在 线 采 集 的 振 动 数 据 进 行 特 征 提 取 后 得 到 特 征 序 列,将 特 征 序 列 作 为 已 训 练 好的 神 经 网 络 模 型 输 入,通 过 故 障 分 类,得 到 天 线 状 态 预 测 值。2 3第3期 李 蒙 等:基 于 子 带 功 率 均 值 的 天 线 故 障 特 征 提 取 及 分 类 技 术表1 故 障 分 类 信 息 表故 障 源 状 态 名 称 故 障 描 述 状 态 标 签 振 动 数 据 组电 机 端故 障1电 机 与 减 速 器 的 连 接 螺 钉 产 生 轻 微 松 动,4个 连 接 螺 栓 中 有1个 螺 栓 失
23、去 预 紧 力电 机 端1振 动 数 据1-1故 障2-1电 机 与 减 速 器 的 连 接 螺 钉 产 生 中 度 松 动,4个 连 接 螺 栓 中 有2个 螺 栓 失 去 预 紧 力电 机 端2振 动 数 据1-2故 障2-2电 机 与 减 速 器 的 连 接 螺 钉 产 生 中 度 松 动,4个 连 接 螺 栓 中 有3个 螺 栓 失 去 预 紧 力电 机 端2振 动 数 据1-2故 障3电 机 与 减 速 器 的 连 接 螺 钉 产 生 严 重 松 动,4个 连 接 螺 栓 全 部 丧失 预 紧 力电 机 端3振 动 数 据1-3正 常 状 态 电 机 端4正 常 数 据1-4减 速
24、器 端故 障1减 速 器 与 方 位 机 构 的 连 接 螺 钉 产 生 轻 微 松 动,4个 连 接 螺 栓 中有1个 螺 栓 失 去 预 紧 力减 速 器 端1振 动 数 据2-1故 障2-1减 速 器 与 方 位 机 构 的 连 接 螺 钉 产 生 中 度 松 动,4个 连 接 螺 栓 中有2个 螺 栓 失 去 预 紧 力减 速 器 端2振 动 数 据2-2故 障2-2减 速 器 与 方 位 机 构 的 连 接 螺 钉 产 生 中 度 松 动,4个 连 接 螺 栓 中有3个 螺 栓 失 去 预 紧 力减 速 器 端2振 动 数 据2-2故 障3减 速 器 与 方 位 机 构 的 连 接
25、螺 钉 产 生 严 重 松 动,4个 连 接 螺 栓 全部 丧 失 预 紧 力减 速 器 端3振 动 数 据2-3正 常 状 态 减 速 器 端4正 常 数 据2-42.4 诊 断 与 测 试为 测 试 神 经 网 络 分 类 器 模 型 的 准 确 性,本 研 究 采 用 随 机 抽 样 法 进 行 离 线 训 练 和 离 线 测 试,具 体 方 法如 下:1)分 别 对4种 状 态 下 的 振 动 数 据 组 进 行 滑 窗 分 段,记 录 不 同 状 态 下 的 多 个 数 据 片 段;例 如,振 动 数 据1-1、振 动 数 据1-2、振 动 数 据1-3、正 常 数 据1-4分 别
26、通 过 滑 动 窗 口 后,分 别 得 到a、b、c、d四 组 片 段 数 据,状 态 标签 分 别 对 应1、2、3、4;2)总 的 数 据 片 段 为A=a+b+c+d,随 机 在A中 抽 取70%的 数 据 片 段 作 为“离 线 训 练 数 据”,剩 余30%的 数 据 片 段 作 为“在 线 测 试 数 据”;3)采 用70%的“离 线 训 练 数 据”训 练 神 经 网 络,训 练 完 成 后,采 用30%的“在 线 测 试 数 据”进 行 准 确 度 测试,将 神 经 网 络 的 预 测 输 出 值 与 已 知 标 签 值 进 行 对 比,进 而 得 到 神 经 网 络 的 正
27、确 度。4)分 别 对 电 机 端 和 减 速 器 端 进 行 分 类 测 试。通 过 分 析 不 同 数 据 故 障 检 测 率(f au l t de t e c t i on r a t e,FDR),一 定 时 间 内,用 某 种 检 测 方 法 检 测 到 的 故 障数 与 故 障 总 数 之 比,RFD用 百 分 数 表 示。数 学 表 达 式 为:RFD=正 确 诊 断 的 故 障 样 本 数总 故 障 样 本 数(3)方 位 转 台 在4个 运 行 状 态 进 行 正 反 转 运 动,分 别 采 集4种 运 行 状 态 下 方 位 轴 正 转、反 转 依 次 交 替 的 振 动
28、数 据。分 别 采 集 电 机 端、减 速 器 端 的 多 组 振 动 数 据,采 样 频 率 为1 024 Hz,每 组 截 取16 385个 采 样 点,分 别3 3河 北 省 科 学 院 学 报2023年 第40卷为 记 录 结 果。振 动 原 始 采 集 数 据 如 图3所 示。图3 振 动 信 号 原 始 采 集 数 据3 天 线 故 障 诊 断 结 果3.1 A P S D S特 征 提 取 结 果根 据 振 动 信 号 进 行 离 散 傅 里 叶 变 换,分 别 得 到 振 动 数 据 的 功 率 谱 密 度 曲 线,可 得 到4种 状 态 下 两 两对 比 的 混 淆 矩 阵(
29、表2)。可 以 看 出,电 机 端 和 减 速 器 端 在 不 同 工 作 状 态 下 的RSD曲 线 之 间 有 较 大 的 区分 度。表2 电 机 端、减 速 器 端P S D对 比 混 淆 矩 阵4 3第3期 李 蒙 等:基 于 子 带 功 率 均 值 的 天 线 故 障 特 征 提 取 及 分 类 技 术 当 天 线 传 动 系 统 中 发 生 故 障 变 化 及 天 线 运 行 状 态 发 生 变 化 时,其 振 动 数 据 的PSD曲 线 会 在 不 同 频 率 范围 内 发 生 分 布 改 变。实 验 平 台 的 采 样 频 率 为1 024 Hz,从 表2中 可 以 看 出,4
30、种 状 态 在0200 Hz频 率 范 围内 的PSD分 布 差 异 性 不 大,而 在2011 024 Hz范 围 内,会 产 生 较 大 差 异。因 此,本 研 究 在2011 024 Hz范 围 内 按 照 每103 Hz为 一 个 频 率 区 间,即 平 分 为8个 频 率 区 间,分 别 为201303 Hz、304406 Hz、407509 Hz、510612 Hz、613715 Hz、716818 Hz、819921 Hz、9221 024 Hz。分 别 计 算8个 频 率 区 间内 的RMS特 征 值,电 机 端 和 减 速 器 端 的APSDS特 征 值 分 布 如 图4、图
31、5所 示。其 中,两 个 状 态 下 的 故 障1-1与 故 障1-2同 属 于 故 障1类 型,在 模 拟 时 分 别 来 自 于“2颗 螺 钉 松 动”和“3颗 螺 钉 松 动”状 态 下 的 振 动 数 据。图4 电 机 端 各 子 带A P S D S特 征 值 分 布 曲 线 图5 减 速 器 端 各 子 带A P S D S特 征 值 分 布 曲 线 从 图 中 可 以 看 出,故 障2-1与 故 障2-2只 有 在612715 Hz之 间 有 差 异,在 其 他 频 率 范 围 内 差 异 性 不大。由 此,可 将 故 障2-1与 故 障2-2特 征 进 行 合 并。4个 状 态
32、 下,8个APSDS子 带 的 特 征 值 均 具 有 区 分 度,可 作 为 有 效 特 征 值 进 行 后 续 神 经 网 络 分 类 器 的 输 入。3.2 时 频 特 征 提 取 对 比目 前 已 有 天 线 中 的 故 障 诊 断 系 统 多 采 用 统 计 学 参 数,如:最 大 值、最 小 值、平 均 值、峰 峰 值、整 流 平 均 值、有 效 值、峰 值、方 差 等,时 频 特 征 值 共 计21个 参 数 对 数 据 进 行 特 征 提 取,时 频 特 征 参 数 表 见 表3。表3 时 频 特 征 参 数 列 表编 号 特 征 名 称 编 号 特 征 名 称 编 号 特 征
33、 名 称1最 大 值8方 差15脉 冲 因 子2最 小 值9标 准 差16裕 度 因 子3平 均 值10峭 度17重 心 频 率4峰 峰 值11偏 度18均 方 频 率5整 流 平 均 值12均 方 根19频 率 方 差6有 效 值13波 形 因 子20频 带 能 量7峰 值14峰 值 因 子21相 对 功 率 谱 熵采 用 时 频 特 征 参 数 对 振 动 数 据 进 行 特 征 提 取,其 统 计 特 征 值 分 布 曲 线 如 图6、图7所 示。从 图 中 可 以 看出,电 机 端 与 减 速 器 端 的21个 特 征 值 均 重 叠 在 一 起,不 同 状 态 下 的 特 征 分 布
34、 之 间 不 具 有 良 好 的 区 分 度,无 法达 到 状 态 区 分 的 效 果。5 3河 北 省 科 学 院 学 报2023年 第40卷图6 电 机 端 各 时 频 特 征 值 分 布 曲 线图7 减 速 器 端 各 时 频 特 征 值 分 布 曲 线3.3 故 障 分 类 结 果故 障 分 类 器 模 型 采 用3层BP神 经 网 络,分 别 针 对 电 机 端 和 减 速 器 端 建 立2个 分 类 器 模 型。其 中 输 入层 神 经 元 为8个,依 次 代 表APSDS特 征 值 的8个 特 征 值;隐 含 层 为3层,每 层5个 神 经 元;输 出 层 为4个 神经 元,输
35、出 值 分 别 代 表 故 障1、2、3和 正 常 状 态 共 计4种 不 同 的 状 态 输 出。分 别 对4种 状 态 下 采 集 的 振 动 数据 进 行 预 处 理、APSDS特 征 值 提 取,得 到 数 据 组 经 过 随 机 抽 样 法 进 行 分 配,随 机 抽 取70%数 据 作 为 训 练 数据,30%数 据 作 为 测 试 验 证 数 据,具 体 数 据 划 分 见 表4。表4 振 动 传 感 器 技 术 参 数 表分 类 数 据 分 组 数 据 组 数 训 练 数 据 组 数(70%)测 试 数 据 组 数(30%)状 态 标 签电 机 端振 动 数 据1-1 333
36、233 100 1振 动 数 据1-2 269 188 81 2振 动 数 据1-3 269 188 81 3正 常 数 据1-4 253 177 76 4总 样 本 数1 124 787 337减 速 器 端振 动 数 据2-1 333 233 100 1振 动 数 据2-2 269 188 81 2振 动 数 据2-3 269 188 81 3正 常 数 据2-4 253 177 76 4总 样 本 数1 124 787 337采 用BP神 经 网 络 重 复20轮“训 练-测 试”,记 录 平 均 故 障 检 测 率FDR值,统 计 结 果 见 表5。试 验 结 果可 以 看 出,电 机
37、 端 和 减 速 器 端 的20轮 故 障 分 类 准 确 率 均 在96%以 上,其 中 电 机 端 的 平 均 准 确 率 为96.28%,减 速 器 端 的 平 均 准 确 率 为96.05%。4 结 论本 研 究 提 出 的 子 带 功 率 均 值 特 征 提 取 方 法 对 天 线 传 动 系 统 振 动 信 号 的 频 域 特 征 提 取 具 有 良 好 的 区 分作 用,相 比 于 目 前 大 部 分 天 线 健 康 管 理 平 台 中 使 用 的 时 频 特 征 提 取 方 法 具 有 明 显 的 特 征 提 取 效 果,同 时 通过BP神 经 网 络 分 类 器 进 行 故
38、障 分 类 测 试,电 机 端 和 减 速 器 端 的 故 障 平 均 准 确 率 均 在96%以 上,故 障 分 类 效果 显 著。该 方 法 的 提 出 可 在 天 线 健 康 管 理 及 运 维 安 全 系 统 中 提 供 有 效 的 算 法 储 备。6 3第3期 李 蒙 等:基 于 子 带 功 率 均 值 的 天 线 故 障 特 征 提 取 及 分 类 技 术表5 B P故 障 检 测 率 结 果 统 计测 试 轮 次 电 机 端 减 速 器 端 测 试 轮 次 电 机 端 减 速 器 端1 97.89%96.15%11 98.04%93.48%2 96.32%92.63%12 96.
39、84%96.32%3 97.37%99.47%13 94.23%94.74%4 98.42%95.79%14 97.14%95.79%5 95.79%97.87%15 95.92%97.06%6 98.42%94.74%16 94.74%97.89%7 96.32%97.62%17 96.32%95.26%8 95.79%95.45%18 96.32%96.87%9 96.32%97.37%19 93.16%97.14%10 95.56%93.62%20 94.64%95.65%平 均 准 确 率96.28%96.05%未 来 工 作 可 将 其 应 用 于 具 体 天 线 运 维 系 统 中
40、,以 真 实 数 据 及 真 实 故 障 进 行 分 类 训 练,开 展 更 多 的 实 践研 究 来 验 证 该 方 法 在 多 工 况 下 的 适 应 性。参 考 文 献:1 侯 锦,吴 宗 清,胡 红 军,等.测 控 天 线 健 康 管 理 与 支 援 保 障 系 统 研 究 及 设 计J.测 控 技 术,2022,41(8):59-65.2 徐 频 频,刘 传 保.雷 达 预 测 与 健 康 管 理 系 统 设 计J.现 代 雷 达,2019,41(11):77-84.3 王 鹏.大 型 抛 物 面 天 线 健 康 管 理 系 统 设 计 研 究J.通 讯 世 界,2020,27(9)
41、:191-192.4 侯 锦,王 鹏.基 于 健 康 管 理 功 能 的 测 控 天 线 一 体 化 维 护 保 障 系 统 研 究J.国 外 电 子 测 量 技 术,2021,40(1):101-105.5 FLEMING A J,NINNESS B,WILLS A.Re c ove r i ng t he spe c t r um o f a l ow l e ve l s i gna l f r om two no i sy me a su r emen t s u-s i ng t he c r o s s powe r spe c t r a l dens i t yJ.Re v i
42、 ew o f Sc i en t i f i c I ns t r umen t s,2013,84(8):1-6.6 CUS IDCUS IDO J,ROMERAL L,ORTEGA J A,e t a l.Fau l t de t e c t i on i n i nduc t i on ma ch i ne s us i ng powe r spe c t r a l dens i t y i n wave l e t de c ompo s i t i onJ.IEEE Tr ans a c t i ons on I ndus t r i a l El e c t r on i c
43、s,2008,55(2):633-643.7 张 家 良,曹 建 福,高 峰.大 型 装 备 传 动 系 统 非 线 性 频 谱 特 征 提 取 与 故 障 诊 断J.控 制 与 决 策,2012,27(1):135-138.8 陈 凯,张 礼 华,赵 恒,等.基 于 深 度 特 征 提 取 和 对 抗 域 适 应 网 络 的 滚 动 轴 承 故 障 诊 断J.制 造 技 术 与 机 床,2023(1):9-15.9 YOUNGWORTH R N,GALLAGHER B B,STAMPER B L.An ove r v i ew o f powe r spe c t r a l dens i t y(PSD)c a l cu l a t i onsJ.Pr o c e ed i ngs o f SPIE-Op t i c a l Manu f a c t u r i ng and Te s t i ng VI,2005,5869:1-11.10 RUMELHART D E,HINTON G E,WILLIAMS R J.Le a r n i ng r ep r e s en t a t i ons by ba ck-p r opaga t i ng e r r o r sJ.Na-t u r e,1986,323(6088):533-536.7 3