主要内容

诊断功能设计

交互式地提取、可视化和等级特性测量机器诊断和预测或模拟数据

描述

诊断功能设计应用程序允许您实现的功能设计部分预见性维护工作流使用多功能的图形界面。你设计和比较功能交互,然后决定哪些特性是最好的在识别数据从名义系统和错误的系统。最有效的故障诊断功能最终成为你的条件指标和预测。

使用此应用程序,您可以:

  • 从单个文件导入测量或模拟的数据,一个文件或一个外部应用程序数据存储引用文件。

  • 交互式可视化数据绘制合奏变量你导入或计算条件标签应用。组内数据的情节,这样你就可以清楚地看到成员数据是否来自名义或错误的系统。

  • 获得新变量如time-synchronous平均光谱信号或秩序。应用程序执行处理与一个命令所有的乐团成员。

  • 从变量生成特性使用柱状图直观地显示其有效性。功能包括信号统计,非线性指标、旋转机械指标和光谱指标。您还可以创建自己的自定义特性。

  • 排名你的特性来决定哪些是最好的歧视行为差异数据。

    • 使用监督排名标记特性来确定哪些特性最容易区分名义和错误的行为。

    • 您的数据时使用无监督排名没有条件变量或标签,以确定哪些特征与其他特征表现出最佳的聚类,最有可能表示不同的故障或操作条件。

    • 使用预后排名从run-to-failure提取的特征数据,以确定哪些特性最可能表明剩余使用寿命(原则)。

  • 出口最直接有效的功能分类学习者更多的洞察功能对算法有效性和培训。

  • 生成代码为您选择的功能,这样您就可以繁殖,定制,在MATLAB计算自动化功能®函数。

要开始使用这个应用程序,你必须从你的系统中可用的数据MATLAB工作区。组织信息数据导入程序,看看组织系统数据对诊断功能设计

有关条件的更多信息指标预测维护,明白了条件指标监测、故障检测和预测

打开诊断功能设计应用程序

  • MATLAB将来发布:应用程序选项卡,在控制系统设计与分析,点击应用程序图标。

  • MATLAB命令提示:输入diagnosticFeatureDesigner

参数

功能设计选项卡

发起一个新应用程序会话将源数据导入到应用MATLAB的工作区。可以导入数据表、时间表、细胞数组或矩阵。可以导入数据从单一来源,结合了多个乐团成员或导入的数据系统成员个体独立的来源。您还可以导入一个数据存储,其中包含的信息,允许应用程序与外部数据文件。你的文件可以包含实际或模拟时域测量数据,光谱模型或表,变量名,条件和操作变量和生成功能。诊断功能设计结合你所有的成员数据到一个整体数据集。在这个数据集,每个变量是一种集体信号或模型,该模型包含所有个体成员的值。

关于导入数据的更多信息,请参阅数据导入诊断功能设计

有关方面的更多信息相关数据乐团,明白了更多关于

有关组织的更多信息数据导入程序,看看组织系统数据对诊断功能设计

使用自动生成和排名功能集汽车的功能。当您选择一个或多个信号或光谱,汽车的功能计算一组预定义的功能适合变量类型。自动计算包括:

  • 推导中间变量用于特征提取,如光谱和时间序列信号

  • 提取的特征扩展变量集

  • 排名顶尖的特性和绘制直方图特征。

有关更多信息,请参见自动生成功能诊断功能的设计师

指定默认绘图选项为您生成应用程序会话期间所有情节。你可以设置这些选项在你第一次生成情节,或在任何时间在您的会话。新设置仅适用于情节后生成设置选项和您先前生成的情节。你可以暂时覆盖绘图选项设置个人情节没有改变你指定的默认值为后续情节。当你点击绘图选项你打开一个对话框,允许您设置选项下面的窗格。

  • 一般——这些选项适用于所有信号和频谱图。

    • 集团组数据由一个条件变量标签。应用程序使用颜色来区分标签组。例如,如果你的条件变量faultCode与标签健康的退化,应用程序使用一种颜色的成员数据健康的标签和成员数据的另一种颜色退化标签

    • 数量的曲线——指定成员数量的阴谋。设置这个选项,当你有大量的乐团成员和你想图只有一个子集的成员。使用此选项减少绘图时间和允许你更容易评估个体成员的行为。

  • 光谱——这些选项仅适用于光谱的情节。

    • 数量的峰值——指定数量的山峰。设置这个选项来限制谱峰的数量,只强调最重要的山峰。

  • 整体总结——这些选项仅适用于整体总结情节,这是一个特殊的情节显示合奏的平均值和标准偏差。

    • 的标准偏差——指定数量的标准差整体汇总图显示。

    • 显示最小和最大边界——指定是否显示的边界的实际最小和最大值。

生成一个情节的一个变量或特性表。要生成一个阴谋,首先选择一个变量或特性表的数据浏览器。情节画廊展示了兼容的情节类型图标。下表描述了图表类型为每个类型的选择。

输入类型 情节类型 描述 定制的
信号 信号跟踪 合奏信号数据绘制的时间或另一个独立变量,并不代表频率。 信号跟踪选项卡
整体总结 均值,标准差,最小/最大边界的合奏。 整体总结选项卡
光谱 功率谱 策划合奏信号功率频率。 功率谱选项卡
阶谱 合奏信号功率绘制的秩序,这是一个特定频率的比率主要转动频率。 阶谱选项卡
功能表 柱状图 可视化的功能效果,条形图的颜色编码条件标签。有效清洁功能独立的条件。

柱状图选项卡

功能选择器

功能表视图 表包含特征值及其条件标签为每个乐团成员。 N /一个
特征跟踪 每个成员的特征值。这情节是特别有用的预后特征(原则)从框架数据计算。 功能选择器

指定一个框架策略当您想要执行数据处理顺序的一个信号,而不是完整的信号。政策由帧大小和帧速率。帧大小的间隔帧数据收集。帧率是帧开始时间之间的时间间隔。

框架处理更多的信息,请参阅数据处理模式和框架的政策

指定选项,当您想修改一个或两个以下设置。

  • 独立变量——独立变量(IV)使用。导入数据时,您可以指定多个自变量的一个信号。例如,如果你的信号是基于时间的,您可能希望为样本指数也有一个独立的变量。完成导入后,你可以改变自变量的应用程序使用特定的情节或计算。当您选择选项>独立变量,应用程序显示一个可用的独立变量的列表。选择所有适用的第四信号变化或光谱。指定一个替代IV的更多信息,请参阅第四指定样本指数作为替代数据导入诊断功能设计

  • 使用并行计算——并行过程乐团成员。使用并行计算大型集成可以显著减少处理时间。该选项只有当你有并行计算工具箱™安装和许可。

选择选项来处理您的数据到新的信号。使用这些新的信号作为输入其他处理选项或输入特性的一代。大多数处理选项操作每个乐团成员。您还可以执行ensemble-level处理视图合奏的行为如何作为一个整体。每个选项选择打开一个新标签的规格。选择一个选项也打开一个将军数据处理标签,如果标签不是已经打开。的数据处理选项卡提供关于输入信号的信息。

指定一个信号过程中,选择一个变量的变量窗格中选择数据处理之前的选择。改变后的信号打开选项选项卡,关闭选项选项卡并选择一个新的信号变量窗格或从信号列表中数据处理选项卡。

关于处理选项和参数的更多信息,您可以设置每个选项,见:

在时域计算功能。信号特性适用于任何信号。时间序列特征从平稳时间序列特征提取。基于模型的特征使用自回归(AR)模型特征提取。旋转机械特性专业指标,适用于传动装置。非线性特性提供指标,描述振动信号的混沌行为。自定义特性特性,定义了定制函数添加到应用程序。您可以添加现有的MATLAB函数或创建新的函数使用一个模板,然后生成功能和内置的应用程序功能和排名

为你指定一个信号源特性,从变量窗格中选择一个信号变量之前选择时域特性的选择。改变后的信号打开选项选项卡,关闭选项选项卡并选择一个新的信号变量窗格或从信号菜单的时域特征选项卡。

关于时域特性选项和参数的更多信息,您可以设置每个选项,见:

在频域计算功能。光谱特性通用指标,适用于任何光谱,如峰值振幅在指定的频率范围。轴承故障特性,齿轮啮合故障特性,自定义故障特征对旋转机械专业指标,关注光谱行为在特定断层带特征频率,可能发生故障,系统的组件。自定义特性特性,定义了定制函数添加到应用程序。您可以添加现有的MATLAB函数或创建新的函数使用一个模板,然后生成和等级特性与内置的应用程序功能。

频域特性的更多信息,请参阅

打开功能排序选项卡执行监督,无监督或预后功能表,您选择排名。有关更多信息,请参见排名功能选项卡

出口功能,或你的整个数据集,使用或分享他们之外的应用。在MATLAB生成代码复制特性计算函数。

  • 出口的特性,两个选项打开的列表功能。

    • 如果你还没有排名的特性,应用各种这个列表的名字,标志着所有功能,默认情况下出口。你可以细化选择如果你想出口只有特定的功能。

    • 如果你有排名功能,你的应用类型列表排序规范的排名功能选项卡。使用选择高级功能只出口排名最高的特性,基于功能,您指定的数量。您可以更改排序字母通过选择的名字功能按列表。与排序顺序,你可以单独选择出口或明确的特性。

    当你出口到MATLAB工作区,您可以使用命令行技术的特性。当你出口分类学习者,你打开一个分类学习者会话使用您所选择的特征作为输入。

  • 代码生成,第一个选项,生成函数特性,让你产生MATLAB代码与一组简单的规格特性表,排名算法,和数量的特性。使用这个选项,当你想生成代码功能完全基于排名,或者当你想为你所有的特性生成代码。

    第二个代码生成选项,生成函数…,允许您定制你的选择项中包含的功能。例如,您可以过滤你的选择基于标准如输入或输出文本。你可以包括信号和光谱中未使用您选择的特性。选择生成函数…打开一个选择列表的所有信号,特征,生成和排序表。生成函数…也打开了代码生成选项卡,提供过滤功能的列表。只使用一个过滤器来查看满足过滤条件的物品。您可以使用不同的过滤器来选择你想要的输出。检查你所有的选择不管过滤器,点击排序选择。这个选项列出了所有可用的输出与所选项目。有关更多信息,请参见代码生成选项卡

    如果你有指定的框架数据(见选项),点击生成函数…首先打开一个列表和选择的框架规范使用。项目生成的代码必须全部操作完整的信号或全部使用相同的框架规范。

    为更多的信息关于如何在应用程序中生成代码,看看使用生成的MATLAB代码自动特征提取生成诊断功能设计的MATLAB函数

更多的信息出口选项,请参阅:

信号跟踪,合奏总结、功率谱和谱图选项卡

使用淘洗沙金的人把重点放在数据段在您所指定的轴范围和规模改变故事情节。的淘洗沙金的人提供了一条在主要情节的阴谋。关注主要情节的一部分,移动处理。改变剧情的规模,选择其中一个选项规模

的第一列中使用的选项视图部分覆盖默认值绘图选项规范。可用的选项不同的情节类型。当你改变这些设置在情节选项卡中,您只改变他们对当前的阴谋。关于这些选项的更多信息,请参阅绘图选项

使用正常化Y轴当你绘制多个变量和想要查看变量规模相同的[1]。相对信号振幅在一个变量不改变。

在信号或频谱图,你强调个体成员在成员跟踪定位光标。选择显示信号信息显示频谱信息显示你强调的成员变量和成员的状态标签在右下角。

指定如何绘制多个变量。

  • 选择创建一个单一的情节,覆盖所有的痕迹,并使用一个轴。

  • 明确创建单独的块垂直显示,每个都有一个独特的轴的比例。

选择数据游标显示值的关键信号。数据游标是水平和垂直酒吧,你的位置在一个感兴趣的点,比如峰值。光标显示x和y的位置。显示光标之间的距离,选择显示信号信息。锁闩,这样他们一起行动,选择其中的一个锁间距选项。

柱状图选项卡

点击选择功能打开一个可选择的功能列表。使用选择功能举个例子,当你产生了许多功能,但你想关注在一个单一的一个子集情节面板。

关于选择特性的更多信息,请参阅功能选择器

选择条件变量的直方图特征的基础。特征直方图使用颜色来可视化数据组的分离条件变量与不同的标签。

例子:faultCode

指定直方图分辨率使用本宽度,本方法,数量的垃圾箱,本限制。本设置表适用于所有的直方图特征。

本设置并不是独立的。应用直方图算法使用的优先顺序来确定如何使用:

  • 装箱方法为本宽度是默认驱动程序。

  • 一个本宽度规范覆盖了装箱方法。

  • 箱子的宽度和独立本限制开箱子的数量。一个数量的垃圾箱规范的价值只有当有影响集团没有一个

    在解释和定制直方图的更多信息,见生成直方图和定制功能

排名功能选项卡

选择一个监督分类排序法有效地评估每个特性分离数据与不同条件标签。如果你已经排名功能,你可以用不同的方法再次排名排名结果并显示在一起。每个方法使用一种不同的统计方法。

菜单区分两级和多级排序方法。

  • 两种方法——使用当你的条件变量(CV)只有两个标签,等健康的错误的。两种方法的默认值学习任务

  • 多类方法——当你的条件变量使用两个或两个以上的标签,如健康的,faultCode1,faultCode2。多类方法的默认值单向方差分析

两种条件变量的默认排序法,学习任务,是最简单的方法,因为它只考虑是否意味着两个标签组的都是平等的。学习任务主要是用于识别无效的特性来丢弃。

表列出了特定条件的影响排序法的选择。

标准 排序法
条件变量类型
  • 多级简历——单向方差分析,克鲁斯卡尔-沃利斯

  • 两种简历- t,熵,Bhattacharyya, Wilcoxon,中华民国

功能评分标准
  • 平均差- t(主要为丢弃无效的特性)

  • 分布重叠——所有其他人

分布的形状
  • 高斯- t,熵,Bhattacharyya,单向方差分析

  • 非高斯-中华民国,Wilcoxon,克鲁斯卡尔-沃利斯

期望的方法的基础上
  • 假设检验- t检验、单因子变异数分析、Wilcoxon克鲁斯卡尔-沃利斯

  • 距离度量,熵,Bhattacharyya,中华民国

选择一个方法激活一个新标签名称相匹配的排名方法。这method-activated选项卡上的更多信息,见排名方法选项卡

监督排名方法的更多信息,请参阅:

选择一个无监督分类排序法有效地评估每个特性执行时没有带安全标签的数据。这个应用程序提供了两种无监督排名选择:

  • 拉普拉斯算子的分数,分数反映特性如何与其他功能集群形成不同的分组。

  • 方差方差——分数反映功能。较低的特性差异往往更有用的信息添加到一个模型。

选择一个方法激活一个新标签名称相匹配的排名方法。这个标签的更多信息,请参阅排名方法选项卡

无监督排名得分的更多信息,请参阅:

无人监督的排名是可用的诊断功能设计,但不是分类学习者。如果你计划导出功能分类学习者训练一个模型,您必须使用整体数据,包括标签。

选择一个预后排名方法有效地评估每个特性跟踪退化你的乐团成员当你有run-to-failure数据。一流的特性是最好的预测剩余寿命(原则)。

这个应用程序提供了三种预测排名方法,所有这些评分功能范围从0到1。一个方法,单调性,总是可用的。其他两种方法,TrendabilityPrognosability,只有当你使用不定位数据。较小的数据段的跟踪框架数据允许小的变化所引起的退化。

  • 单调性特征特性随着系统的发展的趋势走向失败。作为一个系统会逐步接近失败,一个合适的条件指标有一个单调正面或负面的趋势。有关更多信息,请参见单调性

  • Trendability提供了一个衡量相似性的轨迹在多个run-to-failure特性测量实验。Trendability候选人的条件指标被定义为最小的绝对测量数据之间的相关性。有关更多信息,请参见trendability

  • Prognosability是一个衡量的变化特性在失败相对于其初始和最终价值之间的范围。在失败多prognosable功能少变化相对于其初始和最终价值之间的范围。有关更多信息,请参见prognosability

选择一个方法激活一个新标签名称相匹配的排名方法。这method-activated选项卡上的更多信息,见排名方法选项卡

为在应用程序中使用预后排名的一个例子,看看执行预后功能退化系统排名使用诊断功能设计

选择条件变量提供的标签分类排名算法使用。

指定排序法排序当比较不同的排名方法的结果。当你使用一个排名方法,应用程序显示结果按照重要性,排名分数表示的方法。当多个方法的比较结果,改变排序改变驱动排序顺序的方法。

指定这个参数,消除排名分数为一个特定的方法。使用这个参数,例如,当比较不同的排名结果,你想简化显示通过消除排名,不影响你的特征选择。

导出特性使用或分享他们之外的应用。两个选项打开ranking-sorted选择列表可供选择。当你出口到MATLAB工作区,您可以使用命令行技术的特性。当你出口的分类学习者,你打开一个分类学习者会话使用您所选择的特征作为输入。

如果你想出口你的整个数据集的应用程序,使用出口功能设计选项卡。

您还可以生成代码,繁殖的计算变量和特征选择。有关更多信息,请参见代码生成选项的描述出口部分的功能设计选项卡。当你使用生成代码生成函数特性功能的排名选项卡,排序法默认为你指定的方法排序

排名方法选项卡

相关重要性设置允许您屏蔽功能传达类似的信息排名更高的特性。这个筛选提供了更多元化的高层的特性集。

筛选的标准是互关联系数特性的集合与更高的排名功能。高意味着两个特性之间的互相关特性分离条件组类似,并提供冗余信息。的默认值0,应用不功能冗余合并到排名成绩。当你增加相关重要值,应用增加功能的互相关特性的影响排名得分。这增加影响逐步降低冗余特性的分数。

标准化方案执行独立的成员对每一个功能正常化。标准化允许更多特性之间的直接比较。应用程序显示方案你选择的定义方程直接有损你的选择。

这个选项是可用的排名仅为监督和非监督拉普拉斯算子的排名方法。

指定参数定义键值计算拉普拉斯算分数,这表明如何给定功能集群与其他特性。拉普拉斯算子的分数是基于两两距离给定特性对其最近的邻居。

  • 数量的邻居最近的邻居——数量的用于计算分数

  • 距离度量——方法等欧几里得cityblock,计算每一个成对的距离

  • 内核规模——比例因子将两两距离转换成的内核相似度图提供了分数

此选项只对无监督拉普拉斯算子的排名方法是可用的。在拉普拉斯算子的排名的更多信息,见fsulaplacian

点击应用与指定的参数计算排名。的功能的排名选项卡在绘图区域显示结果图形和表格。这也包括结果显示默认的排名算法,和任何其他排名方法计算。

一旦计算排名,应用禁用应用直到你改变一个参数。你可以计算排名多次在一个标签。每次修改参数和计算排名,新的结果覆盖前面的结果plotting-area选项卡。

一旦你已经完成了你的排名中排名方法选项卡,关闭选项卡返回控制功能的排名选项卡。的功能的排名禁用任何排名方法选项卡被激活。

代码生成选项卡

这个属性是只读的。

帧策略信息反映了你当你选择要做的选择出口>生成函数…功能设计选项卡。

设置标准来完善你的选项选择物品时为你生成的功能。所有标准允许您覆盖选择选项和一个字符串。字符串匹配是不区分大小写。输出你的过滤器适用于所有项目,包括信号的特性,和排序表。标准包括:

  • 输出字符串出现在输出名称,变量的名称,功能,或等级表来选择生成的功能

  • 输入- - -输入信号从输出变量或特性或功能表计算排名的计算表

  • 方法——计算产生的输出项,如运输安全管理局峰度

  • 分析类型——数据处理、特征处理,或特性的排名

重新设置一个过滤器,删除内容并点击应用程序的任何地方。重置所有过滤器,点击重置过滤器

显示所有选择项。使用排序选择特别是当你使用多个过滤器组合装配codegen选择。你所有的选择出现在一起。

指定是否在生成的代码中使用并行计算。默认值为指定的值选项。您可以指定并行计算,即使不使用并行计算你执行交互式处理。这种方法有助于您的代码更加可伸缩的如果你计划在一个更大的整体运行生成的代码比用于开发的整体特性。你也可以关掉并行计算,如果你用它当你开发的特性。

利用并行处理在生成的代码中,用户必须安装并行计算工具箱和许可。然而,代码将仍然在串行模式下运行系统没有工具箱。

单击生成函数当你已经完成了配置选择的按钮。应用程序打开一个函数,其中包含计算用于所有输出所选项目。

生成代码的应用程序的更多信息,参见使用生成的MATLAB代码自动特征提取

编程使用

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diagnosticFeatureDesigner打开诊断功能设计应用程序。

diagnosticFeatureDesigner (sessionFile)打开应用程序,加载以前保存的会话。sessionFile一个会话数据文件的名称在MATLAB的道路。数据包括所有的变量和功能导入到应用程序或计算中的应用。数据还包括应用程序设置和必要的处理信息来生成代码。

为了节省一个会话,诊断功能设计应用程序,功能设计选项卡上,单击保存会话

更多关于

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版本历史

介绍了R2019a