[按需印刷] 旋转机械故障特征提取与模式分类新方法

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吴昭同杨世锡等 著
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  • 旋转机械
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店铺: 科学出版社旗舰店
出版社: 科学出版社
ISBN:9787030326454
商品编码:10674264507
包装:平装
开本:16
出版时间:2011-11-29
页数:348
字数:418

具体描述

 


《旋转机械故障诊断与预测维护技术前沿》 本书简介 旋转机械,作为现代工业生产的基石,其稳定运行直接关系到生产效率、安全以及经济效益。从风力发电机组到工业泵,从航空发动机到汽车传动系统,广泛存在于我们生活和工业生产中的旋转机械,一旦发生故障,可能导致巨大的经济损失、环境污染甚至严重的安全事故。因此,对旋转机械的故障进行及时、准确的诊断,并在此基础上实现预测性维护,是提升设备可靠性、降低运行成本、保障生产连续性的关键技术。 本书聚焦于旋转机械故障诊断与预测维护领域最前沿的研究成果与技术应用,旨在为相关领域的研究人员、工程师以及技术爱好者提供一套系统、深入的技术参考。我们并非简单罗列诊断方法,而是致力于解析其背后的机理、算法的精髓以及在实际工程中的应用考量。 核心内容概述: 1. 旋转机械故障的机理与特征分析 深入剖析各类典型旋转机械故障的物理根源,包括但不限于:不平衡、不对中、轴承失效(点蚀、裂纹、磨损、润滑不良)、齿轮损伤(点蚀、磨损、断齿)、转子动力学失稳(共振、激振)等。 详细阐述不同故障模式在时域、频域、倒频域以及时频域产生的典型信号特征。例如,分析不平衡产生的两倍频率成分,不对中引起的基频倍频和偶次谐波,以及轴承故障特有的冲击脉冲特征。 探讨环境因素、载荷变化以及运行工况对故障特征的影响,强调在复杂工况下特征提取的挑战性。 2. 先进的信号处理与特征提取技术 经典信号处理方法回顾与发展: 深入讲解傅里叶变换(FFT)及其在故障诊断中的局限性,以及短时傅里叶变换(STFT)在时频分析中的作用。 小波变换(Wavelet Transform)及其变种: 详细介绍连续小波变换(CWT)和离散小波变换(DWT)在信号去噪、特征聚焦方面的优势,并探讨Mexican Hat、Morlet等不同小波基函数的选择策略。 经验模态分解(Empirical Mode Decomposition, EMD)与集合经验模态分解(Ensemble Empirical Mode Decomposition, EEMD): 阐述EMD如何将复杂信号分解为一系列本征模态函数(IMF),以及EEMD如何有效抑制模态混叠,实现对故障信号的精细化分解与特征提取。 希尔伯特-黄变换(Hilbert-Huang Transform, HHT): 结合EMD/EEMD,介绍HHT如何从IMF中提取瞬时频率和瞬时幅值,揭示信号的非线性、非平稳特性,这对识别早期故障至关重要。 其他新兴特征提取方法: 介绍样本熵(Sample Entropy)、近似熵(Approximate Entropy)、排列熵(Permutation Entropy)等用于度量信号复杂度和随机性的方法;以及基于盲源分离(Blind Source Separation, BSS)和独立成分分析(Independent Component Analysis, ICA)从混合信号中分离故障特征的思路。 3. 基于机器学习与深度学习的模式分类与诊断 传统机器学习模型在故障诊断中的应用: 详细阐述支持向量机(SVM)、K近邻(KNN)、决策树(Decision Tree)、随机森林(Random Forest)等在故障分类中的原理、特征选择与模型优化。 深度学习的崛起与应用: 卷积神经网络(CNN): 探讨如何将时域、频域或时频域的信号数据转化为图像形式,并利用CNN强大的特征学习能力进行自动化的故障模式识别。介绍不同CNN架构(如LeNet、AlexNet、ResNet)在旋转机械故障诊断中的适应性。 循环神经网络(RNN)及其变种(LSTM, GRU): 强调RNN及其变种在处理时间序列数据上的优势,如何捕捉信号的时序依赖性,对动态变化的故障过程进行建模和预测。 自编码器(Autoencoder, AE)与变分自编码器(Variational Autoencoder, VAE): 介绍AE/VAE在无监督特征学习、异常检测以及降维方面的应用,如何从大量正常运行数据中学习“正常”的模式,并识别偏离该模式的异常状态。 迁移学习(Transfer Learning): 讨论如何利用在大型数据集上预训练的模型,迁移到旋转机械故障诊断的小样本场景中,加速模型收敛并提高识别精度。 4. 预测性维护与智能决策 剩余使用寿命(Remaining Useful Life, RUL)预测: 介绍基于时间序列模型(如ARIMA)、机器学习模型(如LSTMs)以及一些概率模型(如马尔可夫模型)的RUL预测方法。 故障诊断与RUL预测的融合: 探讨如何将实时故障诊断的结果融入RUL预测模型,提升预测的准确性和可靠性。 智能预警与维护策略: 如何基于诊断与预测结果,构建智能预警系统,并结合专家知识,制定最优的维护计划(如定期维护、条件维护、预测性维护)。 物联网(IoT)与工业大数据在预测性维护中的角色: 探讨如何通过传感器网络采集海量运行数据,并结合云计算、边缘计算等技术,实现远程监控、数据分析与智能决策。 5. 工程实践案例与挑战 本书将穿插介绍实际工程中的典型案例,分析在不同应用场景下(如风电、石化、轨道交通等)故障诊断与预测性维护的实施难点与解决方案。 探讨数据质量、样本不均衡、噪声干扰、模型泛化能力等实际应用中普遍存在的技术挑战,并提出相应的应对策略。 本书特色: 理论与实践并重: 既有深入的理论阐述,也包含丰富的工程实践指导。 前沿性与系统性: 涵盖了最新的研究进展,同时构建了完整的技术体系。 面向工程师与研究者: 语言严谨,逻辑清晰,便于技术人员学习和研究人员参考。 案例丰富: 通过具体案例,帮助读者理解技术原理在实际问题中的应用。 《旋转机械故障诊断与预测维护技术前沿》致力于成为旋转机械可靠性工程领域一本不可或缺的参考书,助力行业实现更高水平的智能化、自动化与可持续发展。

用户评价

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我是一名热爱学习的科技爱好者,对各种前沿技术都充满兴趣。在了解到旋转机械的故障诊断与机器学习结合的前景后,我开始主动学习相关知识。然而,市面上很多资料要么过于学术化,难以理解,要么过于浅显,缺乏深度。我希望这本书能够以一种更加通俗易懂的方式,讲解复杂的信号处理和模式识别技术,并且能够结合一些生动的实例,让我能够更好地理解理论知识的应用。我尤其希望书中能够介绍一些最新的研究成果,让我能够了解到这个领域的最新进展。我对书中提到的“新方法”充满期待,希望能从中学习到一些能够突破现有瓶颈的思路。我期待这本书能够成为我深入了解旋转机械故障诊断领域的入门指南,并为我进一步的学习打下坚实的基础。我希望这本书能够激发我对这个领域的兴趣,并引导我走向更深入的探索。

评分

我是一个对数据科学应用充满热情的工程师,平时的工作涉及很多工业数据的分析和挖掘。在接触到旋转机械的监测数据时,我发现其中蕴含着巨大的价值,但同时也充满了挑战。传感器产生的原始数据往往是高维、非线性的,而且可能包含大量噪声和冗余信息。如何从中提取出对故障诊断最有意义的“信号”,并构建一个能够准确识别不同故障模式的模型,是我一直以来都在探索的问题。我希望这本书能够提供一些在特征工程方面的创新思路,特别是在非线性信号处理和高维数据降维方面。我也会关注书中是否会介绍一些能够处理不平衡数据集的方法,因为在实际应用中,正常工况的数据量往往远大于故障数据。我期待这本书能够为我打开一扇新的大门,让我能够将数据科学的强大能力应用于旋转机械的故障诊断领域,实现更智能、更高效的预测性维护。我希望这本书能提供一些实操性强的建议,让我能够快速上手,并将所学知识应用到实际项目中。

评分

我对机器学习在机械故障诊断领域的应用一直抱有极大的兴趣,但苦于没有系统性的学习资源。市面上很多书籍要么过于理论化,要么仅仅停留在入门的算法介绍,很难找到能够将机械工程背景与先进的模式识别技术深度融合的著作。旋转机械的故障诊断,其核心在于从看似杂乱的监测数据中找出与特定故障模式相关的“信号”,然后将这些信号归类。这其中涉及到的信号处理、特征提取和分类技术,正是我的学习难点。我希望这本书能够提供一些创新的解决方案,不仅仅是简单地套用现有的算法,而是能够根据旋转机械的物理特性和故障的发生机理,设计出更具针对性的特征提取方法。我非常看重算法的可解释性,希望能够理解为什么某个特征对某种故障如此敏感,而不是仅仅将其视为一个“黑箱”。另外,我也会关注书中是否提及了针对大数据量和实时诊断的算法优化,这在工业界的应用场景中至关重要。我期待这本书能成为我在这一领域深入研究的基石,帮助我建立起一套完整的知识体系,并能独立思考和解决实际问题。

评分

我是一名对信号处理理论充满好奇心的研究生,在进行毕业设计时,遇到了旋转机械故障诊断这个课题。我在查阅大量文献时,发现很多研究都集中在改进现有的特征提取算法,或者尝试将不同的机器学习模型进行组合,但总感觉缺乏一些“体系化”的思路。旋转机械的故障机理往往涉及复杂的动力学耦合,例如不平衡、不对中、齿轮啮合失效等,这些故障产生的信号在时域、频域以及时频域都可能呈现出特定的规律,但有时候这些规律非常微弱,容易被噪声掩盖。我希望这本书能够提供一种系统性的方法论,能够从故障机理出发,引导读者去设计更有效的特征,而不是仅仅停留在算法的层面。我尤其关注书中是否会介绍一些能够挖掘信号深层非线性特征的算法,以及如何构建有效的分类器来区分不同类型的故障。我期待这本书能够帮助我理解这些方法背后的数学原理和物理意义,让我能够更自信地进行科学研究,并为我撰写高质量的学术论文提供坚实的基础。

评分

我是一名对科学研究的严谨性要求极高的学生,在选择毕业论文的方向时,我被旋转机械故障诊断这一课题的复杂性和重要性所吸引。然而,在初步的文献调研中,我发现很多研究都存在一些共性问题,比如特征提取方法的局限性、模型泛化能力的不足,以及对实际工程应用场景的考虑不够充分。我希望这本书能够提供一些更具创新性和理论深度的解决方案,能够从更根本的层面解决这些问题。我非常关注书中是否会介绍一些基于物理机理的特征提取方法,以及如何利用先进的数学工具来描述和识别复杂的故障模式。我期待这本书能够帮助我拓宽研究视野,并为我的毕业论文提供坚实的研究基础和创新的思路。我希望这本书能像一位经验丰富的导师,引导我深入探索这个领域,让我能够做出有价值的学术贡献。

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我是一名机械制造厂的设备技术员,每天都要面对各种各样的旋转机械设备。设备的稳定运行直接关系到生产效率和产品质量,因此,及时发现并排除设备故障至关重要。但现实情况是,很多时候设备的故障表现非常隐蔽,传统的依靠听、看、摸的诊断方式已经难以满足日益精细化的生产需求。我迫切需要一些能够帮助我更准确、更快速地诊断设备故障的工具和方法。这本书的出现,让我看到了希望。我非常关注书中是否会介绍一些能够处理传感器数据中隐藏故障信息的“秘密武器”,比如那些能够从看似正常的振动信号中找出早期故障迹象的算法。我希望这本书能够提供一些简单易懂的操作指南,让我能够将这些先进的技术应用到我的日常工作中,提升诊断的效率和准确性,减少不必要的停机时间和维修成本。

评分

我是一名来自某高校的教师,在为研究生开设“机械故障诊断”课程时,一直在寻找能够涵盖最新研究进展和实用技术的教材。现有的教材大多侧重于经典理论,对于近年来快速发展的机器学习和深度学习在这一领域的应用介绍不够充分,并且缺乏一些能够启发学生进行创新性研究的思路。这本书的标题“新方法”引起了我的注意,我希望它能够介绍一些在特征提取和模式分类方面具有突破性的技术,例如能够有效处理时变、非线性信号的方法,以及基于深度学习的端到端诊断模型。我更看重的是书中是否能够提供一些关于如何将这些新方法应用于实际工程问题的案例分析,以及对不同方法的优劣进行比较分析。我期待这本书能够成为我课程教学的有力补充,帮助我的学生们了解该领域的最新动态,并为他们未来的学术研究和工程实践提供指导。

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作为一名有多年经验的设备维护工程师,我深知在实际工作中,准确、及时地发现旋转机械的早期故障是多么重要。很多时候,一个小小的异常信号,如果能被及时捕捉并正确解读,就能避免一场代价高昂的停机事故。然而,传统的诊断方法往往依赖于经验和一些经典的信号处理技术,在面对复杂工况、多种故障叠加以及传感器精度限制时,诊断的准确性和效率会大打折扣。我一直在寻找能够突破现有局限,提供更先进、更智能的故障诊断方法。这本书的标题“新方法”立刻吸引了我,我非常期待它能介绍一些非传统的、更具创新性的特征提取和模式分类技术。比如,我非常关心书中是否会涉及到深度学习在特征学习方面的应用,以及如何处理多源异构传感器数据,构建更鲁棒的诊断模型。我希望能从书中获得启发,将这些先进技术融入到我的日常工作中,提升诊断的精度和效率,最终为企业的安全生产和经济效益做出更大贡献。我希望这本书能给我带来一些“眼前一亮”的解决方案,让我看到机械故障诊断领域的未来发展方向。

评分

我是一名对人工智能在工业领域应用感兴趣的工程师,尤其关注其在预测性维护方面的潜力。旋转机械的故障诊断是预测性维护的核心环节之一,如果能够准确预测设备的潜在故障,就能大大降低运营成本,提高生产效率。然而,如何从海量的传感器数据中提取出与故障相关的有效信息,并构建一个能够准确分类故障类型的模型,仍然是一个巨大的挑战。我希望这本书能够提供一些创新的思路,尤其是在特征工程和模型选择方面。我非常期待书中能够介绍一些能够处理多变量、多模态传感器数据的方法,以及如何构建更鲁棒、更泛化的诊断模型。我希望这本书能够为我提供一些切实可行的解决方案,让我能够将人工智能技术更有效地应用于旋转机械的故障诊断,为工业界的智能化转型贡献力量。

评分

这部书的封面设计给我留下了深刻的第一印象,那种低饱和度的蓝色调,配合着齿轮和波形叠加的抽象图案,立刻勾勒出一种既专业又富有科技感的意境。我是一个刚入门不久的机械工程专业的学生,在学习过程中,对于如何准确地诊断旋转机械的健康状况,一直感到非常头疼。教材里讲的那些理论知识,比如傅里叶变换、小波变换,在实际操作中总感觉隔着一层纱,难以完全领会其精髓。尤其是当面对各种复杂多变的运行工况和传感器噪声时,想要从中剥离出真正有用的故障特征,简直就像大海捞针。我迫切地希望有一本能够将这些抽象理论与实际应用紧密结合的书籍,最好能提供一些直观的解释和具体的案例分析,让我能看到理论是如何落地,最终服务于实际故障诊断的。我尤其关注那些能够处理非线性、时变信号的方法,因为现实中的设备运行从来都不是理想化的。我希望这本书能够在这方面有所突破,给出一些新颖的思路和切实可行的方法,帮助我跨越理论与实践之间的鸿沟。我期待它能不仅仅是罗列公式和算法,更能引导我理解这些方法背后的物理意义和工程含义,让我真正掌握诊断的“内功”。

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