【故障诊断】基于FCM模糊聚类算法实现轴承故障诊断附Matlab代码

简介: 【故障诊断】基于FCM模糊聚类算法实现轴承故障诊断附Matlab代码

 ✅作者简介:热爱科研的Matlab仿真开发者,修心和技术同步精进,matlab项目合作可私信。

🍎个人主页:Matlab科研工作室

🍊个人信条:格物致知。

更多Matlab仿真内容点击👇

智能优化算法       神经网络预测       雷达通信      无线传感器        电力系统

信号处理              图像处理               路径规划       元胞自动机        无人机

⛄ 内容介绍

image.gif编辑

基于FCM(Fuzzy C-Means)糊聚类算法实现轴承故障诊断可以按照以下步骤进行:

    1. 数据收集:收集轴承工作时不同状态下的振动信号数据。这些数据应包括正常工作状态和各种故障状态的振动信号。
    2. 特征提取:从振动信号中提取有代性的特征参数。这些特征可以包括时域特征(差、峰峰值等)、频域特征(如频谱特征、统计特征等)以及其他与轴承故障相关的特征。
    3. 数据预处理:对提取的特征进行归一化或标准化处理,以消除不同特征之间的量纲差异,确保数据在相同的尺度范围内。
    4. 初始化聚类参数:设置初始聚类的数量和隶属度矩阵的初始值。在FCM算法中,需要指定聚类的个数以及隶属度的初始分布。
    5. 运用FCM算法:将处理过的特征数据输入到FCM算法中,迭代更新隶属度矩阵和聚类中心,直至满足停止准则(如隶属度变于某个阈值或达到最大迭代次数)。

    6.隶属度矩阵,划分数据点到不同的聚类中心,将其归类为不同的轴承故障类型。

      1. 故障诊断与分析:对于新的未知样本,基于估的隶属度,可以诊断出其可能的故障类型。也可以分析各个故障类别所对应的特征模式,从而对不同故障状态进行辨识和分析。

      需要注意的是,FCM算法属于一种启发式聚类算法,在实际应用中的效果还需结合实际数据和问题进行验证和调整。此外,应选择合适的聚类数量、隶属度更新规则和迭代停止准则。

      ⛄ 部分代码

      clear allclcball=load ('ball.mat');              inner=load ('inner.mat');outer=load ('outer.mat') ;  outer1=load ('outer1.mat') ;normal=load('normal.mat');inner1=load('inner1.mat');ball1=load ('ball1.mat');ball_names = fieldnames(ball);       inner_names = fieldnames(inner);outer_names = fieldnames(outer);outer_names1 = fieldnames(outer1);normal_names = fieldnames(normal);inner_names1 = fieldnames(inner1);ball_names1 = fieldnames(ball1);ball_data=ball.(ball_names{1});      inner_data=inner.(inner_names{1});outer_data=outer.(outer_names{1});outer_data1=outer1.(outer_names1{1});normal_data=normal.(normal_names{1});inner_data1=inner1.(inner_names1{1});ball_data1=ball1.(ball_names1{1}); numPoint=4096;numExample=100;n=6;BearingFeature1=ExteactFeature(normal_data,numPoint,numExample,n);BearingFeature4=ExteactFeature(ball_data,numPoint,numExample,n);BearingFeature2=ExteactFeature(inner_data,numPoint,numExample,n);BearingFeature6=ExteactFeature(outer_data,numPoint,numExample,n);BearingFeature3=ExteactFeature(inner_data1,numPoint,numExample,n);BearingFeature5=ExteactFeature(ball_data1,numPoint,numExample,n);BearingFeature7=ExteactFeature(outer_data1,numPoint,numExample,n);K=[1,4,21,6,12,9,7,15,18,3,14,17,10,11,8,20,5,13,16,19,2];K_J=[1,4,21,6,12,3,9,15,18,7,14,17,10,11,8,5,20,2,13,16,19];fg=K(1:7);SelectFeature1=BearingFeature1(fg,:);SelectFeature2=BearingFeature2(fg,:);SelectFeature3=BearingFeature3(fg,:);SelectFeature4=BearingFeature4(fg,:);SelectFeature5=BearingFeature5(fg,:);SelectFeature6=BearingFeature6(fg,:);SelectFeature7=BearingFeature7(fg,:);input=[SelectFeature1,SelectFeature2,SelectFeature3,SelectFeature4,SelectFeature5,SelectFeature6,SelectFeature7]'; for i=1:700     input(i,:)=input(i,:)/max(input(i,:)); end[ iter,Obj_Fcn,CAT]=fuzzycm(input,14,2,1.0e-6)YLSF_ART_CAT=CAT;Sample1=1:100;YLSF_ART_CAT1=YLSF_ART_CAT(1:100);plot(Sample1,YLSF_ART_CAT1,'xy','markersize',10)hold onSample2=101:200;YLSF_ART_CAT2=YLSF_ART_CAT(101:200);plot(Sample2,YLSF_ART_CAT2,'pg','markersize',10)hold onSample3=201:300;YLSF_ART_CAT3=YLSF_ART_CAT(201:300);plot(Sample3,YLSF_ART_CAT3,'ob','markersize',14)Sample4=301:400;YLSF_ART_CAT4=YLSF_ART_CAT(301:400);plot(Sample4,YLSF_ART_CAT4,'vc','markersize',14)Sample5=401:500;YLSF_ART_CAT5=YLSF_ART_CAT(401:500);plot(Sample5,YLSF_ART_CAT5,'Dm','markersize',14)Sample6=501:600;YLSF_ART_CAT6=YLSF_ART_CAT(501:600);plot(Sample6,YLSF_ART_CAT6,'*r','markersize',14)Sample7=601:700;YLSF_ART_CAT7=YLSF_ART_CAT(601:700);plot(Sample7,YLSF_ART_CAT7,'hk','markersize',14)hold ond=15;k=d;for i=1:dplot([0,730],[i,i],':K')hold onendfor j=1:7    h=100*j;    plot([h,h],[0,k],':K')    hold onendaxis([0 700 0 k]);set(gca,'fontsize',20);set(gca,'xtick',0:100:700);set(gca,'ytick',0:1:k);title('FCM诊断结果','FontName','宋体','FontSize',18)xlabel('样本','FontName','宋体','FontSize',18)ylabel('种类','FontName','宋体','FontSize',18)% gtext('a','FontName','Times New Roman','FontSize',24)

      ⛄ 运行结果

      image.gif编辑

      ⛄ 参考文献

      [1] 张淑清,胡永涛,李盼,等.基于MEMD互近似熵及FCM聚类的轴承故障诊断方法[J].中国机械工程, 2015, 26(19):6.DOI:10.3969/j.issn.1004-132X.2015.19.010.

      [2] 杨艺芳.SVM和FCM相结合的故障诊断方法的研究[D].西安科技大学,2008.DOI:10.7666/d.y1322455.

      [3] 向玲,郭鹏飞,高楠,等.基于IITD和FCM聚类的滚动轴承故障诊断[J].航空动力学报, 2018, 33(10):8.DOI:10.13224/j.cnki.jasp.2018.10.029.

      [4] 康乐.基于EEMD-SVD的FCM聚类的轴承故障诊断[D].燕山大学[2023-07-06].DOI:CNKI:CDMD:2.1016.764408.

      ⛳️ 代码获取关注我

      ❤️部分理论引用网络文献,若有侵权联系博主删除
      ❤️ 关注我领取海量matlab电子书和数学建模资料

      🍅 仿真咨询

      1.卷积神经网络(CNN)、LSTM、支持向量机(SVM)、最小二乘支持向量机(LSSVM)、极限学习机(ELM)、核极限学习机(KELM)、BP、RBF、宽度学习、DBN、RF、RBF、DELM实现风电预测、光伏预测、电池寿命预测、辐射源识别、交通流预测、负荷预测、股价预测、PM2.5浓度预测、电池健康状态预测、水体光学参数反演、NLOS信号识别、地铁停车精准预测、变压器故障诊断
      2.图像识别、图像分割、图像检测、图像隐藏、图像配准、图像拼接、图像融合、图像增强、图像压缩感知
      3.旅行商问题(TSP)、车辆路径问题(VRP、MVRP、CVRP、VRPTW等)、无人机三维路径规划、无人机协同、无人机编队、机器人路径规划、栅格地图路径规划、多式联运运输问题、车辆协同无人机路径规划
      4.无人机路径规划、无人机控制、无人机编队、无人机协同、无人机任务分配
      5.传感器部署优化、通信协议优化、路由优化、目标定位
      6.信号识别、信号加密、信号去噪、信号增强、雷达信号处理、信号水印嵌入提取、肌电信号、脑电信号
      7.生产调度、经济调度、装配线调度、充电优化、车间调度、发车优化、水库调度、三维装箱、物流选址、货位优化
      8.微电网优化、无功优化、配电网重构、储能配置
      9.元胞自动机交通流 人群疏散 病毒扩散 晶体生长
      相关文章
      |
      20天前
      |
      机器学习/深度学习 算法 数据可视化
      基于MVO多元宇宙优化的DBSCAN聚类算法matlab仿真
      本程序基于MATLAB实现MVO优化的DBSCAN聚类算法,通过多元宇宙优化自动搜索最优参数Eps与MinPts,提升聚类精度。对比传统DBSCAN,MVO-DBSCAN有效克服参数依赖问题,适应复杂数据分布,增强鲁棒性,适用于非均匀密度数据集的高效聚类分析。
      |
      26天前
      |
      机器学习/深度学习 传感器 算法
      【无人车路径跟踪】基于神经网络的数据驱动迭代学习控制(ILC)算法,用于具有未知模型和重复任务的非线性单输入单输出(SISO)离散时间系统的无人车的路径跟踪(Matlab代码实现)
      【无人车路径跟踪】基于神经网络的数据驱动迭代学习控制(ILC)算法,用于具有未知模型和重复任务的非线性单输入单输出(SISO)离散时间系统的无人车的路径跟踪(Matlab代码实现)
      100 2
      |
      26天前
      |
      canal 算法 vr&ar
      【图像处理】基于电磁学优化算法的多阈值分割算法研究(Matlab代码实现)
      【图像处理】基于电磁学优化算法的多阈值分割算法研究(Matlab代码实现)
      |
      26天前
      |
      机器学习/深度学习 存储 算法
      【微电网调度】考虑需求响应的基于改进多目标灰狼算法的微电网优化调度研究(Matlab代码实现)
      【微电网调度】考虑需求响应的基于改进多目标灰狼算法的微电网优化调度研究(Matlab代码实现)
      |
      26天前
      |
      传感器 机器学习/深度学习 编解码
      MATLAB|主动噪声和振动控制算法——对较大的次级路径变化具有鲁棒性
      MATLAB|主动噪声和振动控制算法——对较大的次级路径变化具有鲁棒性
      143 3
      |
      1月前
      |
      存储 编解码 算法
      【多光谱滤波器阵列设计的最优球体填充】使用MSFA设计方法进行各种重建算法时,图像质量可以提高至多2 dB,并在光谱相似性方面实现了显著提升(Matlab代码实现)
      【多光谱滤波器阵列设计的最优球体填充】使用MSFA设计方法进行各种重建算法时,图像质量可以提高至多2 dB,并在光谱相似性方面实现了显著提升(Matlab代码实现)
      |
      1月前
      |
      传感器 机器学习/深度学习 算法
      【使用 DSP 滤波器加速速度和位移】使用信号处理算法过滤加速度数据并将其转换为速度和位移研究(Matlab代码实现)
      【使用 DSP 滤波器加速速度和位移】使用信号处理算法过滤加速度数据并将其转换为速度和位移研究(Matlab代码实现)
      124 1
      |
      1月前
      |
      传感器 机器学习/深度学习 算法
      【UASNs、AUV】无人机自主水下传感网络中遗传算法的路径规划问题研究(Matlab代码实现)
      【UASNs、AUV】无人机自主水下传感网络中遗传算法的路径规划问题研究(Matlab代码实现)
      |
      20天前
      |
      开发框架 算法 .NET
      基于ADMM无穷范数检测算法的MIMO通信系统信号检测MATLAB仿真,对比ML,MMSE,ZF以及LAMA
      简介:本文介绍基于ADMM的MIMO信号检测算法,结合无穷范数优化与交替方向乘子法,降低计算复杂度并提升检测性能。涵盖MATLAB 2024b实现效果图、核心代码及详细注释,并对比ML、MMSE、ZF、OCD_MMSE与LAMA等算法。重点分析LAMA基于消息传递的低复杂度优势,适用于大规模MIMO系统,为通信系统检测提供理论支持与实践方案。(238字)
      |
      1月前
      |
      机器学习/深度学习 传感器 算法
      【高创新】基于优化的自适应差分导纳算法的改进最大功率点跟踪研究(Matlab代码实现)
      【高创新】基于优化的自适应差分导纳算法的改进最大功率点跟踪研究(Matlab代码实现)
      151 14

      热门文章

      最新文章