基于优化听觉模型的机床工况识别方法研究

准确识别机械制造设备工况,对判断设备的当前健康状态、设备平稳性,以及科学评价设备操作人员的工作效率具有重要意义.运用遗传算法优化后的ZCPA(zero crossings with peak amplitudes)听觉模型对设备的振动信号进行特征提取,通过与各种工况标准听觉谱计算相关性,以识别设备当前工况.优化后的ZCPA听觉模型计算简洁,能够模仿人耳听觉系统对输入信号进行提取,弥补传统听觉模型适应性差、识别率低的缺陷,同时使不同工况特征差异性增大,提高设备工况识别率.以某种普通车床为例,车床振动信号经过优化后的ZCPA模型处理后,工况识别率达到95%以上.     

频谱校正中频率-幅值估计的一种新方法

指出了导致频谱误差的根本原因是标准DFT计算中的频率初始点为零,并由此提出一类新的频谱校正方法——初始频率扫描法,包括单频率估计方法和全频段估计方法.该方法以幅值最大为判据准则,以一个频率分辨力为寻优区间,通过调整DFT计算的初始频率点实现对频率和幅值的最优估计.验证结果表明,该方法估计精度较高,能够稳定保持在10-3数量级,且估计精度对信号点数的要求不高,同时,噪声的强烈程度对估计精度影响并不显著,说明该方法具有很强的实用性.     

基于瞬时频率的窗宽递增寻优的短时傅里叶变换

讨论了窗函数在时频分析中的作用,分析了S变换的缺陷,指出了依据分析频率调整窗宽和使用窄窗均严重影响时频分析效果.以短时傅里叶变换为基础,提出了一种窗宽根据信号自身时变特征进行自主调节的时频分析方法,该方法以瞬时频率的变化作为判断信号频谱结构发生变化的依据,通过在瞬时频率变化之前逐次递增窗宽,使窗函数能够覆盖信号中的局部平稳区域的大部甚至全部,从而可对信号中的各局部平稳段得到最佳的时频分辨率.通过对线调频信号、时变信号和含噪声信号的分析和比较可知,本方法可准确描述信号的时间分布特征,并可同时获得最佳的频率分辨率,且对噪声不敏感,具有一定的先进性和实用性.     

基于模糊梯度投影法的混凝土泵车臂架运动仿真

混凝土泵车是一种大型工程设备,由于其臂架系统具有冗余自由度,因此对其运动进行规划具有很大实际意义。提出基于模糊算法的模糊梯度投影法,并应用其进行了具有2个冗余自由度的混凝土泵车臂架系统逆运动学问题的求解,进行了直线和圆弧轨迹浇注的仿真。结果表明在对给定的轨迹进行规划时可以减小末端轨迹误差,能够较好的求解混凝土泵车臂架的逆运动学问题。     

一种动态种群不对称交叉的新型遗传算法

在分析实数编码遗传算法各操作步骤的实质和不足的基础上,提出了以提高算法柔性为目的、以动态种群和不对称交叉为主要特点的新型遗传算法.在遗传寻优的每一代中,父辈个体的繁殖次数在限定的范围内随机波动,种群规模随之动态变化,依据生态平衡的原理,通过选择和复制将新一代种群规模限定于某一波动均值处.为提高新生个体的多样性及其在参数空间中的遍布性,提出并设计了不对称交叉的具体方法.针对新型算法,提出了双重选择的选择方法.经典型算例验证,所提算法具有收敛快、成功率高、抗早熟能力强的显著特点.