基于EMD和LSSVM的滚动轴承故障诊断

滚动轴承故障的特征信号具有非平稳性,处于较低频带内,并且容易被噪声所淹没、难以检测,在现实条件下很难获得大量故障样本。针对滚动轴承故障信号的这些问题,提出了经验模态分解(EMD)和最小二乘支持向量机(LSSVM)结合的滚动轴承故障诊断方法。使用经验模态分解,将故障特征信号分解为若干个固有模态函数之和,提取特征向量,训练最小二乘支持向量机,通过对N205型号的滚动轴承实验数据的验证,表明了该诊断方法获得较高的准确率,能有效识别滚动轴承的故障类型。     

润扬大桥斜拉桥实测响应的 小波包分析及其环境变异性研究

将环境荷载激励技术与小波包分析技术相结合, 提出了环境激励下基于小波包能量谱的大跨斜拉桥结构损伤预警方法. 在此基础上对润扬大桥斜拉桥结构的实测加速度响应进行了小波包分析, 详细地考察了环境激励下斜拉桥实测小波包能量谱及其损伤预警指标的环境变异性. 分析结果表明, 实际环境条件(交通荷载、环境温度和台风荷载)与斜拉桥实测小波包能量谱存在较为明显的相关关系, 主要表现为环境温度的变化对小波包能量谱的影响是长期性的趋势, 而交通荷载和风荷载的影响则由于荷载的非平稳性呈现瞬时的颤动变化. 实测数据的分析结果进一步表明, 基于小波包能量谱的结构损伤预警指标 ERVD能够敏感地表征环境温度和台风激励对润扬大桥斜拉桥振动特性的影响. 因此, 结构损伤预警指标ERVD适合于环境振动测试下的大跨斜拉桥结构的实时损伤预警.     

地震动随机场的POD降维表达

本文从本征正交分解(POD)的基本理论出发,推导了非平稳随机向量过程的两类POD表达,即基于正交随机变量的POD表达和基于随机相位角的POD表达.澄清了基于随机相位角的POD表达是基于正交随机变量的POD表达的一个特例,并从基本随机变量的数量和约束条件两个方面剖析了它们之间的差异,发现通过施加约束条件可以有效地降低随机向量过程模拟的随机度(基本随机变量的数量).为此,通过对基于正交随机变量的POD表达施加更强的约束条件,实现了仅用2个基本随机变量即可对非平稳随机向量过程进行高效降维模拟,进而可在全概率信息上精细地表达非平稳随机向量过程.通过对地震动随机场模拟的数值分析,得到了非平稳地震动加速度向量过程的均值、标准差、演变功率谱及相关函数等均与目标值拟合一致的良好结果,说明了本文方法的有效性.同时,为了进一步从地震动的工程特性方面验证本文方法的适用性,根据《中国地震动参数区划图》中划分的5种场地类别,选取920条实测强震动记录,从地震动加速度的反应谱和傅里叶幅值谱两个方面进行了对比分析.研究表明,本文方法模拟结果与实测强震动记录具有很好的一致性,这为本文方法的工程应用奠定了坚实基础.     

主轴电流信号中铣削力成分的时频分析及提取方法研究

通过电流信号间接监测切削力波动的方法在刀具状态检测中得到了广泛的应用. 但由于实测电流信号具有时变非平稳特性, 使得从电流信号中提取有用力信号表征成分存在一定的困难. 本文针对电流信号的非平稳时变特性, 基于切削力信号的频域分析, 应用小波分析方法来重构电流信号中的切削力表征信号量. 切削力测量试验结果表明文中所提出的重构方法能成功地应用于主轴电流信号, 完成加工切削力波动的监测.     

基于主成分Fisher判别分析的矿井通风系统安全评价

应用统计学理论并结合对矿井通风系统经济性、安全性的要求,利用SPSS软件对学习样本进行主成分分析(PCA).有效的选取了主成分,然后对主成分进行Fisher判别分析(FDA),建立了主成分Fisher判别分析模型(PCA-FDA).运用模型对实际生产的矿井通风系统安全性进行判别,并与传统的Fisher判别模型及BP模型进行比较.研究结果表明:利用SPSS主成分判别模型能够有效地消除样本变量指标阃的相互影响,大幅减少计算时间,使矿井通风系统安全判别结果更加准确,便于实际推广和应用.     

多场耦合下基于传递熵的电路板级焊点疲劳寿命模型

针对实际服役条件下电路板级焊点失效引起的电子设备故障问题,基于单一时间因子传递熵方法,建立了振动与温度耦合条件下的焊点非经验疲劳寿命模型.首先,通过分析焊点裂纹萌生前后的能量变化,构建了能够表征焊点结构损伤的平均能量测度指标.其次,根据该指标在焊点微裂纹出现前呈现出的单调性特点,建立了用以评估焊点疲劳寿命的公式.最后,设计振动与温度耦合条件下的焊点加速寿命试验,基于实时获取的焊点结构动态响应信号,验证该模型的准确性与适用性.试验结果显示,该模型能够有效识别焊点的损伤状态,疲劳寿命预测结果误差在1 5%以内.     

对边简支平面自由振动的辛弹性动力学解法

在Hamilton辛对偶力学体系下,给出了求解一对边简支平面自由振动问题精确解的一般方法,并用该方法求得了一对边简支另一对边固支的矩形平面自由振动问题的精确解.首先用空间变量分离方法,求解矩形域平面自由振动问题的Hamilton正则方程,得到两个坐标方向的本征值关系;再利用Hamilton算子矩阵本征向量之间的共轭辛正交关系,得到广义振型函数向量的一般表达式;最后引入边界条件确定了两个空间本征值、频率方程和广义振型函数向量;讨论了固有振动频率与空间本征值的对应关系.把辛对偶方法和经典方法进行了比较,结果说明了本文方法的正确性和普适性.     

基于SVM的旋转机械转子故障预示研究

支持向量机包括支持向量回归机和支持向量分类机.本文提出了一种用于旋转机械转子故障预示的方法,通过支持向量分类机（SVC）对旋转机械转子故障进行分类并建立故障分类器,利用支持向量回归机（SVR）对转子运行状态趋势进行预示,并将预示结果输入到SVC以判断预示结果的属性.对支持向量回归机进行了仿真研究.将支持向量机与神经网络算法从理论和实验研究两个方面进行了对比研究,结果表明,该方法具有较好的故障预示能力.     

湖泊富营养化组合评价的方差大小加权法

针对湖泊水体富营养化评价方法具有的不确定性问题,提出了湖泊富营养化组合评价的方差大小加权法.该法的建立步骤为:首先根据富营养化评价标准,随机生成1000组富营养化水质指标样本,分别用灰色关联法、打分统计法、经验频率法、贝叶斯方法、模糊评价法、向量评价法、综合营养指数法7种单项方法进行富营养化评价;然后统计1000组样本中各单项方法的评价值与真值的误差平方和,据此计算各单项评价方法在组合评价方法中所占的权重;最后利用权重值对7种单项评价值进行加权平均组合,从而得到方差大小加权法的组合评价结果.经全国30个湖泊水体实测水质资料验证,方差大小加权法能有效降低单项评价方法的不确定性.     

基于改进型支持向量回归的都市圈货运量预测研究

针对都市圈货运量影响因素众多、样本量小、信息冗余的特点,用主成分分析法构造条件属性,用反双曲正弦函数处理货运量构造决策属性,进而将条件属性和决策属性作为新的空间样本输入量,构建改进型支持向量回归模型来进行训练和预测。然后,以重庆都市圈货运量为实例进行验证,并同多种经典预测模型进行对比实验分析。分析结果表明:用预处理后重新构造的空间样本作为输入量构建的支持向量回归机预测模型不仅能对都市圈货运量进行有效预测,而且预测精度很高。     

基于分阶段学习的盲信号分离

首先定义了描述信号分离状态的信号相依性测度, 并利用此测度将传统算法中的学习速率参数推广至二维矩阵, 从而提出了一种基于分阶段学习的盲信号分离算法, 即整个信号分离过程被分成三个阶段进行: 初始阶段、捕捉阶段和跟踪阶段, 每个阶段的学习速率由信号的分离程度自适应选取. 理论分析表明, 该算法满足等变化性和分离矩阵的非奇异性条件. 仿真结果证实, 新算法具有比使用固定和其他自适应学习速率的算法更快的收敛速度、更好的稳态性能和更高的数值稳定性.     

矩独立的基本变量重要性测度及其概率密度演化解法

为有效分析基本变量对可靠性分析中失效概率的影响程度,提出了一种矩独立的基本变量对系统失效概率的重要性测度指标η,分析了其相应性质,并给出了性质的证明.在此基础上,比较了基本变量对系统失效概率与基本变量对响应量分布密度的重要性测度,并建立了求解2种矩独立基本变量重要性测度的概率密度演化方法,有效地解决了求解2种矩独立基本变量重要性测度在计算上的困难.采用所建立的重要性测度概率密度演化方法,求解了数值算例和具体工程中基本变量对功能响应函数分布密度和失效概率的重要性测度指标,结果证明所提重要性测度可以从输入变量随机取值的分布密度角度衡量基本变量对失效概率影响的程度,同时,计算结果也表明采用所建立的求解重要性测度的密度演化方法是高效可行的.     

基于未确知测度理论的停工复建高速公路涵洞既有结构质量评价

针对停工复建高速公路涵洞既有结构质量评价中存在诸多不确定性因素的问题,为有针对性地进行复建工作,通过对影响涵洞既有结构质量因素的研究,综合信息熵和未确知测度理论方法建立了涵洞既有结构质量评价模型。根据相关标准规范,选取涵洞偏位、流水面高程、竖直度、裂缝宽度、蜂窝麻面面积、混凝土强度、混凝土碳化程度、钢筋保护层厚度等8个相互独立的影响因子作为未确知测度模型的判别指标,并依据实测数据建立各个评价指标的未确知测度函数,基于信息熵理论计算各指标权重,最后采用置信度识别准则对复建高速公路涵洞既有结构质量进行等级判定。将该模型应用于萍洪复建高速公路7个涵洞的既有结构质量评价,研究结果表明:该方法评判结果与现场实际情况完全一致,且该方法评价过程科学合理,为复建高速公路涵洞既有结构质量评价提供了一种新的方法。     

基于自然梯度的递归最小二乘盲信号分离

研究在线盲信号分离问题. 先提出一种递归最小二乘(RLS)白化算法, 然后与一种基于自然梯度的RLS信号分离算法相结合, 并经合理近似, 得到一种新的RLS盲信号分离算法, 它不需要对观测数据进行白化预处理. RLS白化算法和RLS信号分离 算法的平衡点分析表明, 这两种算法具有所期望的收敛性. 理论证明了提出的RLS盲信号分离算法具有等变化性和分离矩阵的非奇异性这两个关键性能. 仿真实验验证了新算法的有效性.     

参数不确定情况下结构系统重要性分析

为分析随机变量分布参数的主观不确定性对结构系统安全性能的贡献,建立了分布参数主观不确定性对结构系统功能函数和可靠度指标基于方差的重要性测度模型.通过对功能函数的各阶矩进行一阶泰勒展开,将局部参数灵敏度的计算和重要性测度的计算联系起来,并利用功能函数的各阶矩来近似结构系统的可靠度指标,从而建立主观不确定性参数对功能函数和可靠度指标影响的重要性测度求解方法.通过对数值算例和工程算例的分析,对比说明了文中方法在保证计算精度的条件下具有高效性,同时计算结果也提供了减小结构系统输出响应变异性和提高结构系统可靠性的途径.     

基于单传感器的旋转叶片振动测量与参数辨识方法

叶尖定时技术作为一种非接触式叶片振动测量方法,是叶片状态监测的有效手段.针对叶尖定时采样数据存在的高度欠采样特点,目前已提出多种叶片振动测量与参数辨识方法.然而,现有方法大多需要在机匣上安装多支传感器,并对传感器的位置分布具有较为严格的要求,在工程实践中可能难以实现.针对这一不足,本文提出一种基于单传感器的旋转叶片振动测量与参数辨识方法.根据叶尖振动与传感器输出脉冲信号的关系,分析了利用单传感器的叶片振动测量和叶片振动参数辨识原理,使用仿真模型对该方法进行了验证,并分析了不同噪声水平对叶片振动参数辨识结果的影响;进一步利用旋转叶片试验台开展试验研究,通过与叶片动应变测试结果对比,验证了方法的有效性.     

基于专利引证质量的发明专利质量评价指标研究

针对已有发明专利质量评价指标的不足,引入专利引证质量指标。以新能源汽车行业中的储能技术为例,建立专利引证质量模型,通过对模型的检验,认为专利引证质量可作为发明专利质量评价的一项新指标,并证明了新引入指标的必要性。在此基础上,以比亚迪股份有限公司为例,运用主成分分析法对该技术领域的发明专利申请与审查文件中提取出的5项专利质量评价指标进行降维分析。分析表明新引入指标对于发明专利质量评价有较大影响,证明了新引入指标的重要性。综合新构建的发明专利质量评价指标与已有发明专利比率评价指标进行分析,验证了新构建指标体系的有效性。     

变转速下机械设备动态信号分析方法的回顾与展望

变转速下,传统的等时间间隔采样所获得的机械动态信号已不再保持原有的周期特性,此时,无法采用经典的基于傅里叶变换理论谱分析方法来分析信号.为此,各种针对变转速机械设备动态信号的分析方法纷纷推出.尤其在近几年,这一问题已成为机械故障诊断领域国内外同行关注的焦点.然而,不同类型机械设备的转速变化形式千差万别,测试条件也各不相同,已有的各种方法到底具有怎样的适应性,还有哪些问题尚未解决,一直没有深入讨论.本文针对这一背景,对现有的变转速机械设备的动态信号分析方法进行梳理,从阶次跟踪、循环平稳分析、时频分析、经验模式分析、非平稳建模等几个方面进行评述,对其发展的技术路线、适用范围、使用方法以及发展空间开展讨论,并指出变转速机械设备的信号分析、故障诊断所需要进一步开展的研究方向.     

基于类别空间的基因选择

基因选择通常是在基因空间中进行的. 由于基因空间的维数(基因数目)比该空间中的样本数要多得多, 这种做法存在严重的维数发难(curse of dimensionality)问题, 其结果是在基因空间中所建立数据模型难于获得满意的精度, 基于所建立模型的基因选择结果可信度低. 如何对具有极少样本的极高维空间进行特征选择(基因选择)是一个极具挑战性的课题. 将基因空间变换为它的对偶空间, 称为类别空间, 从而空间的维数仅为基因空间中样本的类别数, 空间中的样本数则为基因空间的维数. 显然, 在类别空间中不存在任何维数发难现象; 提出了在类别空间中基于将不同的类尽可能分开的原则、并借助主分量分析的基于类别空间基因选择方法. 对真实基因数据的基因选择实验, 并通过Fisher指标、加权Fisher指标以及leave-one-out cross validation等可分性指标, 与其他两种基因选择方法进行了深入的比较, 结果表明该方法是十分有效的.     

熵权优化的未确知测度停工复建高速公路路基边坡稳定性研究

针对复建高速公路路基边坡稳定性评价分级中诸多不确定性和隐蔽性问题,通过建立未确知测度评判模型,结合复建高速公路路基边坡评价标准与工程实践,分析判定机理,并进行分级评价。以某复建高速公路路基边坡的病害特征及成因机理为例,选取岩石质量等11项未确知测度评价指标,建立各评价因子的未确知测度函数,分别对其进行量化数理分析,并利用信息熵计算指标权重,依照"置信度识别准则"对该复建高速公路路基边坡稳定性进行等级判定。研究结果表明:基于熵法的未确知测度理论评价模型避免了传统指标权重赋值的主观随意性,使评价结果更加科学准确,而且能够更客观地反映复建高速公路路基边坡等特殊工程危险源的类别,为复建高速公路路基边坡稳定防治研究提供了一种新思路。