基于模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的電機(jī)故障預(yù)測新方法

摘要：本文提出了一種基于模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的電機(jī)故障預(yù)測新方法。該方法將時間序列與模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)合，同時引入時差法，對電機(jī)狀態(tài)進(jìn)行預(yù)測，從而提高了預(yù)測精度，減少了系統(tǒng)誤差。仿真結(jié)果表明，該預(yù)測方法的誤差明顯較小，是一種較實用的預(yù)測方法。
關(guān)鍵詞：模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)；時間序列；故障預(yù)測

Abstract: A new fault prediction method of motor based on fuzzy neural network is proposed in the paper. The method commined the time series and fuzzy neural network,and also introduced in difference. Using this method predicted the condition of motor increased the precision and reduced the error. The simulation result indicated that this method reduced the error,and it is a kind of practical predictal method.
Key words: Fuzzy neural network;Time series ;Fault prediction

1引言
系統(tǒng)的狀態(tài)預(yù)測是故障診斷中必不可少的一個環(huán)節(jié)，是診斷技術(shù)的重要目標(biāo)之一。基于模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的預(yù)測是一種非參數(shù)模型預(yù)測。在用模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行預(yù)測時，現(xiàn)有的方法一般是利用大量已獲得的觀測數(shù)據(jù)即樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行一次建模，然后在預(yù)測時不再進(jìn)行學(xué)習(xí)，即網(wǎng)絡(luò)參數(shù)不變。隨著時間的推移，這種利用歷史數(shù)據(jù)建立的模型不能完全反映時間序列近期和現(xiàn)時的特性，需要隨著新數(shù)據(jù)的積累不斷調(diào)整網(wǎng)絡(luò)模型的參數(shù)，使模型不斷完善。因此，本文提出一種新的模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法，即在原有算法的基礎(chǔ)上引入時差法，該方法在某種程度上能實時地根據(jù)觀測數(shù)據(jù)和預(yù)測結(jié)果不斷調(diào)整模型參數(shù)，使模型盡可能完善，從而提高預(yù)測精度。
2模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)
模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（Fuzzy Neural Network）是模糊系統(tǒng)與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合，通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)模糊邏輯，同時利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的自學(xué)習(xí)能力，動態(tài)調(diào)整隸屬度函數(shù)、在線優(yōu)化控制規(guī)則。二者的融合彌補了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在模糊數(shù)據(jù)處理方面的不足和純模糊系統(tǒng)在學(xué)習(xí)方面的缺陷。
我們采用的是一種串形結(jié)構(gòu)的多層前向模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，如圖1所示.該模型有四層，分別為輸入層，隸屬函數(shù)生成層（模糊化層），推理層及反模糊化層。

取相鄰 12個峰峰值數(shù)據(jù)為一組訓(xùn)練樣本，第 13個數(shù)據(jù)作為訓(xùn)練目標(biāo)。這樣共取 10組用來訓(xùn)練網(wǎng)絡(luò)。將最為接近的數(shù)據(jù)作為訓(xùn)練樣本,并隨系統(tǒng)采樣而不斷更新訓(xùn)練樣本，以便用最接近的數(shù)據(jù)來得到更準(zhǔn)確的預(yù)測結(jié)果。運用 Matlab中的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)工具箱進(jìn)行仿真，通過測試，選取輸入為 12，最大循環(huán)次數(shù)（epoch）為 50，期望誤差最小值為0.001。其預(yù)測過程如圖4所示，預(yù)測分析如表1所示。

預(yù)測結(jié)果與實際結(jié)果相比,其絕對誤差最大值等于 0.06，結(jié)合現(xiàn)場傳感器的測量誤差,可以認(rèn)為這些數(shù)據(jù)基本滿足實際的電機(jī)正常運行的預(yù)測要求。
5 結(jié)論
本文將模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與時間序列結(jié)合起來,并引入時差法,建立了新的預(yù)測模型,并以電機(jī)運行時的振動電壓峰峰值為依據(jù)，對電機(jī)的運行狀態(tài)做了預(yù)測。檢測結(jié)果表明：該預(yù)測模型的預(yù)測精度較高，誤差小，是一種較為實用可行的方法。

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