基于智能方法的电机故障诊断技术综述
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２０１６年第 １期
工业仪表与 自动化装置
·１９·
基 于智能 方法 的 电机故 障诊 断技 术综述
秦 凯 ，边 莉 ，张 宁
（黑龙 江科技 大学 电 气与控 制 工程 学院 ，哈 尔滨 １５００２２） 摘要：随着人工智能技术的快速发展 ，越来越 多的国内外学者不断提 出了基于智能方法的电机 故 障诊 断技 术 ，主要 包括 专 家 系统 、人 工神 经 网络 、粗 糙 集理 论 、贝叶斯 网络 、支持 向 量机 等 。该 文 对这些方法的理论概念 、各 自的优缺点和研 究成果分别作 了简单分析，最后探讨 了电机故障诊断领 域 的发展 趋 势。 关键词 ：电机故障诊 断；智能方法；研究现状 ；发展趋势 中 图分类 号 ：ＴＭ３０７ 文 献标 志码 ：Ａ 文章 编 号 ：１０００—０６８２（２０１６）０１—００１９—０４
近年 越来 越多 的国 内外 学者 提 出 了基 于智 能 方 法的电机故障诊断技术 ，主要包括专家系统、人工神 经 网络 、贝 叶斯 网络 、支持 向量机 等 。该 文对上 述 智 能方 法进 行 了综述 性 的介 绍 ，列 举 了各 自方 法 在 电 机故 障领 域 的一些 研 究 成 果 以及 优 缺 点 ，最 后 指 出 电机故 障诊 断技 术所 面 临 的 问题 和 未来 的发 展 趋势 。
专家系统 的诊 断方法及诊 断过程 简单、快速。 但同时也存在一些局限性 ：１）专家系统的规则 的建
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工业仪表与 自动化装置
２０１６年第Βιβλιοθήκη Baidu１期
立主要还是依靠该领域专家们的经验 ，很难建立 比 较完善的知识库 ；２）专家系统不具备 自主学习的能 力 ，不能及时地更新知识库。３）专家系统的知识库 需 要 不断地 更 新 ，导 致 知识 库 维 护 的难 度 加 大 。为 了克服上述专家系统 自身的缺点 ，把专家系统与其 他 智 能方 法结 合应 用到 电机 故 障诊 断领域 是一 种有 效解决其 自身局限性 的方式 。文献 ［４］把神经网络 与专家系统相结合 ，利用神经 网络学习算法获取知 识 ，克 服 了专 家 系统 学 习能 力 弱 的 缺 点 。文 献 ［５］ 将 模 糊理论 与 专家 系统 结合 应用 到采 油机 的故 障诊 断，很好地解决 了故障征兆与原因的不确定性 ，提高 了诊 断 的快 速 性与 准确 性 。 １．２ 基 于人工 神经 网络 电机 故 障诊 断方法
收 稿 日期 ：２０１５—０５—１５ 作者简介 ：秦凯（１９９１），男 ，河南 人 ，硕士研 究生 ，主要研 究方 向为电气设 备在线监测 与故 障诊 断。
１．１ 基于 专家 系统 的 电机故 障诊 断方 法 专家系统是一种智能的计算机程序 ，它包 含该
领域大量专家的经验与知识 ，它通过模 拟专家 的推 理过程 ，去解决那些需要专家 的知识才能求解 的复 杂 的问题＿２ Ｊ。基于专家 系统的故 障诊 断方 法在智 能诊断领域 中研究早 ，应用广泛 ，研究成果较多。其 主要诊 断方 法是 依 据 以往 专 家们 的经 验 ，将 他 们 对 故障信息的分析总结 归纳成为规则 ，建立知 识库。 当有故障发生时，把故障信息输入到推理机 ，利用知 识 库里 的经 验分 析 模 拟 专 家 推理 ，从 而 达 到诊 断故 障的 目的。文献 ［３］通过采用直流电机故障诊 断专 家系统建立 了直流 电机 的故障诊 断方法 ，该专家 系 统 主要 包括 数据 库 、知识 库 、推理 机 、知 识获 取 、数据 采集、故障处理 、人机界面等 ，能够发现并诊断早期 电机故障 ，减少停机维护造成 的经济损失。
Ｓｕｒｖｅｙ ｏｆ ｍ ｏｔｏｒ ｆａｕｌｔ ｄｉａｇｎｏｓｉｓ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ ｍ ｅｔｈｏｄｓ ＱＩＮ Ｋａｉ，ＢＩＡＮ Ｌｉ，ＺＨＡＮＧ Ｎｉｎｇ
（Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃａｌ ａｎｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｈｅｉｌｏｎｇｆｉａｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈａｒｂｉｎ １５００２２，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗ ｉｔｈ ｔｈｅ ｒａｐｉｄ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ａｒｔｉｆ ｉｃｉａｌ ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｍｏｒｅ ａｎｄ ｍｏｒｅ ｓｃｈｏｌａｒｓ ｃｏｎｓｔａｎｔｌｙ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｍｏｔｏｒ ｆａｕｌｔ ｄｉａｇｎｏｓｉｓ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇ ｙ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ ｍｅｔｈｏｄｓ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｅｘｐｅｒｔ ｓｙｓ— ｔｅｍ ｓ，ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ ｎｅｕｒａｌ ｎｅｔｗｏｒｋ，ｒｏｕｇｈ ｓｅｔ ｔｈｅｏｒｙ，Ｂａｙｅｓｉａｎ ｎｅｔｗｏｒｋｓ，ｓｕｐｐｏｒｔ ｖｅｃｔｏｒ ｍ ａｃｈｉｎｅｓ ａｎｄ ＳＯ ｏｎ． Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ ｃｏｎｃｅｐｔｓ ｏｆ ｔｈｅｓｅ ｍｅｔｈｏｄｓ，ｔｈｅｉｒ ａｄｖａｎｔａｇｅｓ ａｎｄ ｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅｓ， ａｎｄ ｔｈｅ ｒｅ— ｓｅａｒｃｈ ｒｅｓｕｌｔｓ ｗｅｒｅ ｍ ａｄｅ ｂｙ ａ ｓｉｍｐｌｅ ａｎａｌｙｓｉｓ，ａｎｄ ｆｉｎａｌｌｙ ｄｉｓｃｕｓｓｅｓ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍ ｅｎｔ ｔｒｅｎｄｓ ｉｎ ｔｈｅ ｆｉｅｌｄ ｏｆ ｍ ｏｔｏｒ ｆａｕｌｔ ｄｉａｇｎｏｓｉｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｍｏｔｏｒ ｆａｕｌｔ ｄｉａｇｎｏｓｉｓ；ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ ｍｅｔｈｏｄ；ｒｅｓｅａｒｃｈ ｓｔａｔｕｓ；ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｔｒｅｎｄ
０ 引言
１ 电机故障诊断智能方法研 究现 状
随 着 现代 工 农业 与科 学 技 术 的 飞速 发 展 ，电机 已被 广泛 应 用到工 农业 生产 的各个 领域 。与此 同时 也出现了许多问题 ，由于电机长时间超负荷运行 ，电 机的绝缘老化问题 ，以及周围环境 的变化等 因素都 会引起电机的故障发生，因此 ，及时地发现并准确地 诊 断故 障 ，是 保证 工农 业生 产能 够安 全 、稳 定运 行 的 一 项 重要 措施 Ｊ。
工业仪表与 自动化装置
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基 于智能 方法 的 电机故 障诊 断技 术综述
秦 凯 ，边 莉 ，张 宁
（黑龙 江科技 大学 电 气与控 制 工程 学院 ，哈 尔滨 １５００２２） 摘要：随着人工智能技术的快速发展 ，越来越 多的国内外学者不断提 出了基于智能方法的电机 故 障诊 断技 术 ，主要 包括 专 家 系统 、人 工神 经 网络 、粗 糙 集理 论 、贝叶斯 网络 、支持 向 量机 等 。该 文 对这些方法的理论概念 、各 自的优缺点和研 究成果分别作 了简单分析，最后探讨 了电机故障诊断领 域 的发展 趋 势。 关键词 ：电机故障诊 断；智能方法；研究现状 ；发展趋势 中 图分类 号 ：ＴＭ３０７ 文 献标 志码 ：Ａ 文章 编 号 ：１０００—０６８２（２０１６）０１—００１９—０４
近年 越来 越多 的国 内外 学者 提 出 了基 于智 能 方 法的电机故障诊断技术 ，主要包括专家系统、人工神 经 网络 、贝 叶斯 网络 、支持 向量机 等 。该 文对上 述 智 能方 法进 行 了综述 性 的介 绍 ，列 举 了各 自方 法 在 电 机故 障领 域 的一些 研 究 成 果 以及 优 缺 点 ，最 后 指 出 电机故 障诊 断技 术所 面 临 的 问题 和 未来 的发 展 趋势 。
专家系统 的诊 断方法及诊 断过程 简单、快速。 但同时也存在一些局限性 ：１）专家系统的规则 的建
· ２Ｏ ·
工业仪表与 自动化装置
２０１６年第Βιβλιοθήκη Baidu１期
立主要还是依靠该领域专家们的经验 ，很难建立 比 较完善的知识库 ；２）专家系统不具备 自主学习的能 力 ，不能及时地更新知识库。３）专家系统的知识库 需 要 不断地 更 新 ，导 致 知识 库 维 护 的难 度 加 大 。为 了克服上述专家系统 自身的缺点 ，把专家系统与其 他 智 能方 法结 合应 用到 电机 故 障诊 断领域 是一 种有 效解决其 自身局限性 的方式 。文献 ［４］把神经网络 与专家系统相结合 ，利用神经 网络学习算法获取知 识 ，克 服 了专 家 系统 学 习能 力 弱 的 缺 点 。文 献 ［５］ 将 模 糊理论 与 专家 系统 结合 应用 到采 油机 的故 障诊 断，很好地解决 了故障征兆与原因的不确定性 ，提高 了诊 断 的快 速 性与 准确 性 。 １．２ 基 于人工 神经 网络 电机 故 障诊 断方法
收 稿 日期 ：２０１５—０５—１５ 作者简介 ：秦凯（１９９１），男 ，河南 人 ，硕士研 究生 ，主要研 究方 向为电气设 备在线监测 与故 障诊 断。
１．１ 基于 专家 系统 的 电机故 障诊 断方 法 专家系统是一种智能的计算机程序 ，它包 含该
领域大量专家的经验与知识 ，它通过模 拟专家 的推 理过程 ，去解决那些需要专家 的知识才能求解 的复 杂 的问题＿２ Ｊ。基于专家 系统的故 障诊 断方 法在智 能诊断领域 中研究早 ，应用广泛 ，研究成果较多。其 主要诊 断方 法是 依 据 以往 专 家们 的经 验 ，将 他 们 对 故障信息的分析总结 归纳成为规则 ，建立知 识库。 当有故障发生时，把故障信息输入到推理机 ，利用知 识 库里 的经 验分 析 模 拟 专 家 推理 ，从 而 达 到诊 断故 障的 目的。文献 ［３］通过采用直流电机故障诊 断专 家系统建立 了直流 电机 的故障诊 断方法 ，该专家 系 统 主要 包括 数据 库 、知识 库 、推理 机 、知 识获 取 、数据 采集、故障处理 、人机界面等 ，能够发现并诊断早期 电机故障 ，减少停机维护造成 的经济损失。
Ｓｕｒｖｅｙ ｏｆ ｍ ｏｔｏｒ ｆａｕｌｔ ｄｉａｇｎｏｓｉｓ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ ｍ ｅｔｈｏｄｓ ＱＩＮ Ｋａｉ，ＢＩＡＮ Ｌｉ，ＺＨＡＮＧ Ｎｉｎｇ
（Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃａｌ ａｎｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｈｅｉｌｏｎｇｆｉａｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈａｒｂｉｎ １５００２２，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗ ｉｔｈ ｔｈｅ ｒａｐｉｄ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ａｒｔｉｆ ｉｃｉａｌ ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｍｏｒｅ ａｎｄ ｍｏｒｅ ｓｃｈｏｌａｒｓ ｃｏｎｓｔａｎｔｌｙ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｍｏｔｏｒ ｆａｕｌｔ ｄｉａｇｎｏｓｉｓ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇ ｙ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ ｍｅｔｈｏｄｓ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｅｘｐｅｒｔ ｓｙｓ— ｔｅｍ ｓ，ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ ｎｅｕｒａｌ ｎｅｔｗｏｒｋ，ｒｏｕｇｈ ｓｅｔ ｔｈｅｏｒｙ，Ｂａｙｅｓｉａｎ ｎｅｔｗｏｒｋｓ，ｓｕｐｐｏｒｔ ｖｅｃｔｏｒ ｍ ａｃｈｉｎｅｓ ａｎｄ ＳＯ ｏｎ． Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ ｃｏｎｃｅｐｔｓ ｏｆ ｔｈｅｓｅ ｍｅｔｈｏｄｓ，ｔｈｅｉｒ ａｄｖａｎｔａｇｅｓ ａｎｄ ｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅｓ， ａｎｄ ｔｈｅ ｒｅ— ｓｅａｒｃｈ ｒｅｓｕｌｔｓ ｗｅｒｅ ｍ ａｄｅ ｂｙ ａ ｓｉｍｐｌｅ ａｎａｌｙｓｉｓ，ａｎｄ ｆｉｎａｌｌｙ ｄｉｓｃｕｓｓｅｓ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍ ｅｎｔ ｔｒｅｎｄｓ ｉｎ ｔｈｅ ｆｉｅｌｄ ｏｆ ｍ ｏｔｏｒ ｆａｕｌｔ ｄｉａｇｎｏｓｉｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｍｏｔｏｒ ｆａｕｌｔ ｄｉａｇｎｏｓｉｓ；ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ ｍｅｔｈｏｄ；ｒｅｓｅａｒｃｈ ｓｔａｔｕｓ；ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｔｒｅｎｄ
０ 引言
１ 电机故障诊断智能方法研 究现 状
随 着 现代 工 农业 与科 学 技 术 的 飞速 发 展 ，电机 已被 广泛 应 用到工 农业 生产 的各个 领域 。与此 同时 也出现了许多问题 ，由于电机长时间超负荷运行 ，电 机的绝缘老化问题 ，以及周围环境 的变化等 因素都 会引起电机的故障发生，因此 ，及时地发现并准确地 诊 断故 障 ，是 保证 工农 业生 产能 够安 全 、稳 定运 行 的 一 项 重要 措施 Ｊ。