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유도전동기의 고장 진단을 위한 효과적인 특징 추출 방법
An Effective Feature Extraction Method for Fault Diagnosis of Induction Motors 원문보기

韓國컴퓨터情報學會論文誌 = Journal of the Korea Society of Computer and Information, v.18 no.7, 2013년, pp.23 - 35  

흥 뉘엔 (울산대학교 전기공학부) ,  김종면 (울산대학교 전기공학부)

초록
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본 논문은 고장 분류 시스템을 위해 진동 신호로부터 특징 벡터를 자동적으로 추출하는 효과적인 기법을 제안한다. 기존의 멜-주파수 캡스트럼 계수는 진동신호의 노이즈에 민감하여 분류 정확도를 감소시키는 단점이 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 본 논문은 4단계 필터 뱅크로 구성된 스펙트럴 엔벨로프 캡스트럼 계수 분석을 제안하며, 4단계는 (1) 모든 진동 신호의 스펙트럴 엔벨로프를 기술하기 위한 선형 예측 코딩 알고리즘 사용 단계, (2) 일반적인 스펙트럴 모양을 얻기 위해 모든 엔벨로프의 평균화 단계, (3) 평균 엔벨로프와 그 주파수의 최대값을 찾기 위한 기울기 하강 방법 사용 단계, (4) 엔벨로프의 주파수 사이의 거리로부터 계산된 중앙값을 얻는데 사용되는 비 중첩 필터 뱅크 단계로 구성된다. 이4-단계필터뱅크는 특징벡터를 추출하기위해 캡스트럼 계수 계산에 사용된다. 마지막으로 유도전동기의 결함 형태를 구분하기 위해 이러한 특수 파라미터를 사용하는 다중 계층 서포트 벡터 머신을 사용한다. 모의실험 결과, 제안하는 방법은 약 99.65%의 분류 성능을 보이며, 동시에 기존 방법들보다 우수한 성능을 보인다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

This paper proposes an effective technique that is used to automatically extract feature vectors from vibration signals for fault classification systems. Conventional mel-frequency cepstral coefficients (MFCCs) are sensitive to noise of vibration signals, degrading classification accuracy. To solve ...

주제어

AI 본문요약
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제안 방법

  • To evaluate the effectiveness of the proposed extraction method for additive white Gaussian noise signals, we train MLSVM with features extracted from original signals and measure the classification accuracy using test data including additive white Gaussian noise. The more severely noise attacks, the more overlapping feature vectors are generated.
  • To identify optimal sigma values set with feature vectors extracted from both noiseless and noise attacked vibration signals by using the proposed SECC analysis, we measured the classification performance with σ values in the range of 0.3 to 2.

이론/모형

  • For early detection and classification of faults in induction motors, this paper proposed a robust feature extraction method that is cepstral coefficients based on the spectral envelope. Thes cepstral coefficients well reflected vibration signals with and without noise of induction motors.
  • When more than two classes are present, there are several approaches that evolve around 2-class case. In this study, we utilize an one-against-all (OAA) method to consider more than two classes of feature vectors. It constructs k SVM models where k is number of classes.
  • 8, 10-12], but they are sensitive to noise, which degrades classification accuracy. To solve this problem, this paper proposes a robust feature extraction method, called spectral envelope cepstral coefficients analysis (SECC), where a 4-step filter bank based on spectral envelopes is used: (1) a linear predictive coding (LPC) algorithm to specify spectral envelopes of all faulty vibration signals, (2) averaging all envelopes to get general spectra shape, (3) a gradient descent method to find maxima and minima of the average envelope and its frequencies, (4) a non-overlapped filter bank to have centers calculated from distances between valley frequencies of the envelope. This filter bank is then used in cepstral coefficients computation to generate feature vectors.
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참고문헌 (23)

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