ICEEMDAN-CMBE+GWO-LSSVM故障诊断！MATLAB完整代码

1. 研究背景本代码面向旋转机械轴承故障诊断问题基于凯斯西储大学CWRU公开的轴承振动数据。原始数据包含正常状态以及内圈、滚动体、外圈故障三种类型每种故障又包含0.007、0.014、0.021英寸三种损伤直径分别在1750 rpm、1772 rpm、1797 rpm三种转速下采集。代码通过信号分解、熵特征提取和机器学习分类实现对轴承不同故障状态的自适应识别。2. 主要功能数据预处理将长时振动信号分割为固定长度的样本形成训练/测试集。特征提取利用ICEEMDAN将振动信号分解为多个本征模态函数IMF并对每个IMF计算复合多尺度气泡熵CMBE构建特征向量。故障分类采用最小二乘支持向量机LSSVM进行多分类并引入灰狼优化算法GWO自动寻优LSSVM的正则化参数gam和核参数sig2提升分类准确率。结果可视化绘制原始信号、IMF分量、包络谱、频谱、峭度图、能量熵图、混淆矩阵及分类结果散点图。3. 算法步骤数据加载与分帧加载各.mat文件中的驱动端加速度信号DE_time。使用滑动窗口窗口起点间隔w1000点每帧长度s2048点截取样本每个状态产生m120个样本。合并所有状态的样本生成总数据矩阵data1200×2048。ICEEMDAN分解对每个样本进行ICEEMDAN分解参数噪声标准差Nstd0.1噪声添加次数NR80最大分解层数MaxIter8。保留前8个IMF分量不足则补零。复合多尺度气泡熵提取对每个IMF计算CMBE尺度因子maxScale10嵌入维数m2相似容限r r_factor * std(x)r_factor0.15。每个样本得到8 IMF × 10 尺度 80维特征向量。数据集划分每个状态120个样本取前90个训练、后30个测试。特征归一化mapminmax。LSSVM基准分类采用RBF核OneVsOne多分类编码默认gam1.2sig21.5。训练模型预测测试集计算准确率并绘制混淆矩阵。GWO优化LSSVM参数设置种群规模popsize15最大迭代maxgen30参数搜索范围[1e-8, 1e8]。以测试集准确率为适应度函数寻优最佳gam和sig2。用最优参数重新训练LSSVM输出优化后的分类结果与收敛曲线。4. 技术路线振动信号 → ICEEMDAN分解 → IMF分量 → 复合多尺度气泡熵 → 特征向量 → LSSVM分类 → GWO参数优化 → 故障识别结果。5. 公式原理ICEEMDAN改进的完全自适应噪声集合经验模态分解通过添加有限幅值的白噪声并取平均抑制模态混叠获得物理意义明确的IMF。气泡熵Bubble Entropy基于信号排序模式“气泡”的复杂度度量对时间序列中相邻值的增减顺序进行编码并计算香农熵。复合多尺度则先对原始序列进行粗粒化多尺度再计算各尺度下气泡熵的均值以反映信号在不同时间尺度上的不规则性。LSSVM将标准SVM的不等式约束改为等式约束损失函数采用平方误差将二次规划问题转化为线性方程组求解计算效率更高。分类决策函数为y(x)sign(∑i1NαiK(x,xi)b)y(\mathbf{x}) \text{sign}\left( \sum_{i1}^{N} \alpha_i K(\mathbf{x}, \mathbf{x}_i) b \right)y(x)sign(∑i1N​αi​K(x,xi​)b)其中核函数$K(\mathbf{x}_i, \mathbf{x}_j) \exp(-| \mathbf{x}_i - \mathbf{x}_j |^2 / (2\sigma^2)) $。GWO模拟灰狼群体捕食行为通过α、β、δ、ω四类狼的包围、狩猎和攻击机制更新位置迭代寻优目标函数的最小值此处转化为最大化分类准确率。6. 参数设定模块参数值说明数据分割w1000滑动窗口步长s2048样本长度m120每类样本数ICEEMDANNstd0.1噪声标准差NR80噪声添加次数MaxIter8最大分解层数CMBEmaxScale10最大尺度因子m2嵌入维数r_factor0.15相似容限系数LSSVM核函数RBF径向基函数编码OneVsOne一对多编码GWOpopsize15种群规模maxgen30最大迭代次数lb, ub[1e-8, 1e8]参数搜索范围7. 运行环境软件MATLABR2024b及以上版本。数据文件97.mat、105.mat……236.mat等CWRU原始数据文件需存放于当前路径或子文件夹中。8. 应用场景工业旋转机械健康监测如电机、风机、压缩机、汽轮机等设备的轴承故障诊断。智能运维系统可嵌入到在线监测平台实时采集振动信号自动提取特征并分类实现故障早期预警与类型识别。学术研究验证新的信号分解方法ICEEMDAN与熵特征CMBE在机械故障诊断中的有效性对比不同优化算法对分类器性能的提升作用。完整源码私信回复ICEEMDAN-CMBEGWO-LSSVM故障诊断MATLAB完整代码