基于冯洛伊曼拓扑的鲸鱼算法用于滚动轴承的故障诊断研究（Matlab代码实现）

Posted 2023-04-05 科研社

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目录
💥1 概述
📚2 运行结果
2.1 改进鲸鱼算法
2.2 普通 lssvm
🎉3 参考文献
🌈4 Matlab代码实现

💥1 概述

本文利用最小二乘支持向量机进行分类器建模，改进鲸鱼算法（基于冯洛伊曼拓扑的鲸鱼算法）进行超参数寻优，最后将所提方法用于滚动轴承的故障诊断。

📚2 运行结果

2.1 改进鲸鱼算法

2.2 普通 lssvm

部分代码：

%% 本程序用于多种优化算法的对比

% 分别为粒子群 遗传算法 鲸鱼算法 基于冯洛伊曼拓扑的鲸鱼算法

% 运行只需要取消对应算法的注释

% 将不需要的算法加上注释 即‘%’

% 由于运行比较慢 我已经保存了一次vnwoa的结果在trace中

% 未优化的程序在lssvm_putong中

clear

clc

close all

format compact

%% 加载数据

load data_kjade

input=data_kjade;

output=[1*ones(1,100) 2*ones(1,100) 3*ones(1,100) 4*ones(1,100) 5*ones(1,100) 6*ones(1,100) 7*ones(1,100) 8*ones(1,100) 9*ones(1,100) 10*ones(1,100)]';

rand('seed',0)

%% 随机取700为训练集 300为测试集

[m,n]=sort(rand(1,1000));

m=700;

X1=input(n(1:m),:);

y1=output(n(1:m),:);

Xt=input(n(m+1:end),:);

yt=output(n(m+1:end),:);

%%

N=5;

G=10;

% [x,trace]=psoforlssvm(N,G,X1,y1,Xt,yt);%粒子群算法

% [x,trace]=gaforlssvm(N,G,X1,y1,Xt,yt);%遗传算法

[x,trace]=woaforlssvm(N,G,X1,y1,Xt,yt);%鲸鱼算法

% [x,trace]=vnwoaforlssvm(N,G,X1,y1,Xt,yt);%改进鲸鱼算法

load trace

figure

plot(trace)

xlabel('迭代次数')

ylabel('适应度值')

title('适应度曲线')

%%

gam = x(1)

sig2 =x(2)

% 利用寻优得到的最优gam与sig2重新训练lssvm

[yc,codebook,old_codebook] = code(y1,'code_OneVsOne');

%code_OneVsAll

%code_OneVsOne

%code_MOC

model = initlssvm(X1,yc,'c',gam,sig2,'RBF_kernel');

model = trainlssvm(model);

Y = simlssvm(model,X1);

predict_label = code(Y,old_codebook,[],codebook);

fprintf(1,'Accuracy: %2.2f\\n',100*sum(predict_label==y1)/length(y1));

figure

stem(y1)

hold on

plot(predict_label,'*')

xlabel('训练集样本编号')

ylabel('输出标签')

title('训练集分类输出')

%%% 测试集准确率

Y = simlssvm(model,Xt);

predict_label = code(Y,old_codebook,[],codebook);

fprintf(1,'Accuracy: %2.2f\\n',100*sum(predict_label==yt)/length(yt));

figure

stem(yt)

hold on

plot(predict_label,'*')

xlabel('测试集样本编号')

ylabel('输出标签')

title('测试集分类输出')

%% 普通 lssvm

clear

clc

close all

format compact

addpath LSSVMlab

%% 加载数据

load data_kjade

input=data_kjade;

output=[1*ones(1,100) 2*ones(1,100) 3*ones(1,100) 4*ones(1,100) 5*ones(1,100) 6*ones(1,100) 7*ones(1,100) 8*ones(1,100) 9*ones(1,100) 10*ones(1,100) ]';

rand('seed',0)

%% 随机取700为训练集 300为测试集

[m,n]=sort(rand(1,1000));

m=700;

X1=input(n(1:m),:);

y1=output(n(1:m),:);

Xt=input(n(m+1:end),:);

yt=output(n(m+1:end),:);

%%

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%

gam = 81.6492 ;

sig2 =53.5081;

[yc,codebook,old_codebook] = code(y1,'code_MOC');

model = initlssvm(X1,yc,'c',gam,sig2,'RBF_kernel');

model = trainlssvm(model);

%% 测试集准确率

Y = simlssvm(model,Xt);

predict_label = code(Y,old_codebook,[],codebook);

fprintf(1,'Accuracy: %2.2f\\n',100*sum(predict_label==yt)/length(yt));

figure

stem(yt)

hold on

plot(predict_label,'*')

xlabel('测试集样本编号')

ylabel('输出标签')

title('测试集分类输出')

🎉3 参考文献

部分理论来源于网络，如有侵权请联系删除。

[1]张兆坤,杨国华,张佳豪,杨晓伟,张云飞.基于VNWOA-LSSVM变压器故障诊断方法研究[J].电工电气,2022(12):32-36+62.

[2]杨亚红,王海瑞.基于AsyLnCPSO-SVM的滚动轴承故障诊断研究[J].农业装备与车辆工程,2022,60(10):163-166.

[3]左晗玥. 基于参数优化VMD的滚动轴承故障诊断方法研究[D].内蒙古科技大学,2022.DOI:10.27724/d.cnki.gnmgk.2022.000782.

🌈4 Matlab代码实现

听听冯洛伊曼的概念机器的齿轮声

先来张今天画的思维导图。红框中的织布机是今天的主角。

 

1.织布工将图案编码成一行一行，放入织布机。织布机织出了织布工想要的图案，可能是一只大黄鸭，哈哈哈

2.巴贝奇看看这台织布机，若有所思，历经千辛想要造台这样的机器。限于当时的物理工艺，无疾而终，惨的一塌糊涂，哈哈哈

3.时光飞逝，冯洛伊曼根据织布机构造出了在概念中的机器，进行着推理。

4.一卷卷打孔的纸带，不停的放入插槽。

5.机器赶紧偷瞄一行，忙着加减乘除，检查条件，完全不知道自己干的是一件多么有意义的事情。

6.滴答滴答，齿轮转动，砰地一声，答案出来。

7.你笑我，他笑我，机器这个愚笨的精灵，貌似学会了推理，上知天文下知地理。

8.大笑一声，信息的洪流开始倾注而下。哈哈哈哈哈哈哈~