摘要:针对基于参数寻优的支持向量机(SVM)方法存在早熟收敛、全局寻优能力差、局部寻优精度低等问题,提出一种自适 应粒子群/ 布谷鸟(APSO/ CS)参数寻优方法,旨在实现 SVM 模型中核函数参数、惩罚因子的优化。 测试函数分别对 APSO/ CS、 APSO、CS 的参数寻优性能进行了对比分析,表明 APSO/ CS 寻优能够加快局部和全局寻优的收敛速度。 采用表面肌电信号 (sEMG)对 APSO/ CS、APSO、CS 寻优的 SVM 方法进行了手势识别对比测试,实验测试结果表明,采用 APSO/ CS 寻优的 SVM 方 法进行手势识别时正确率最高,最高正确率可达 94. 50%,该方法可为识别分类算法提供一种新思路。

摘要:为了探索工业用大口径水流量管道中超声波流量计的使用及其关键的流场-声场耦合机理,针对一 DN500 大口径超声 波流量计进行了流-声耦合数值模拟研究。 系统分析了大口径管道中的流场分布特性,揭示了传感器安装结构对于流场和声场 带来的综合影响,给出了声波在管道流体中的传播动力学过程,通过换能器的声压接受信号结果计算得到了大口径管道内超声 流量计模型的预估流速及计算偏差,其复杂的流-声耦合机理研究对超声波流量测量性能的提升具有重要意义。

摘要:针对传统特征指标评估轴承性能退化状态时可靠性、敏感性低的问题,提出一种基于散布熵和余弦欧氏距离的滚动轴 承性能退化评估方法。 首先,将待测滚动轴承振动信号分为健康数据和测试数据,分别对其进行集成经验模态分解( ensemble empirical mode decomposition, EEMD),得到若干本征模态分量(intrinsic mode function, IMF),计算各 IMF 分量与原信号的相关 系数,并根据相关系数准则选择 IMF 分量重构信号;然后,计算重构信号的散布熵,通过结合欧氏距离和余弦距离得到健康数 据和测试数据散布熵之间的余弦欧氏距离作为退化指标;最后,利用切比雪夫不等式计算余弦欧氏距离健康阈值,评估轴承性 能退化状态。 实验结果表明,利用散布熵之间的余弦欧氏距离可以有效、及时地判断轴承性能退化状态,并且与其他指标相比, 其敏感性、鲁棒性更高,能够更好地刻画滚动轴承性能退化趋势,为滚动轴承性能退化评估提供新的解决方法。

摘要:为降低无线传感网络节点能耗,延长网络生存时间,将图论最优选址问题用于分簇路由协议设计。 依据节点剩余能量, 结合图论的中心论算法进行簇头选举,以降低和平衡簇内能耗。 依据下一跳簇头的能量消耗情况,使用 Dijkstra 算法设计最佳 路由,确定最佳跳数,以降低数据传输的通信能耗,均衡全网能量。 将此算法用于机场助航单灯监控系统,并与 AL-CAME 和 ECOMP 协议进行对比,仿真结果表明,此算法网络开销最小,节点剩余能量值远大于其他两种算法,网络能耗分布更为均衡,有 效延长了网络的生命周期。

摘要:零件使用过程中出现的表面损伤会影响其再制造修复时的界面结合质量,从而降低承载能力。 为得到零件表面损伤大 小对修复件承载能力的影响,对表面预制不同宽度损伤的基体材料进行等离子喷焊再制造修复,采用超声相控阵对施加三点弯 曲载荷的修复件进行检测。 根据检测结果,提取 A 扫波形图中二次底波声程,得到不同载荷下二次底波声程变化曲线,根据曲 线转折点得出修复件界面裂纹萌生时的载荷 FA ;通过定量化处理 C 扫俯视图中缺陷并计算其面积占比,得到不同载荷下缺陷 面积占比的变化曲线,根据曲线转折点得出界面初始缺陷演化时的载荷 FC 。 结果表明,FA 和 FC 都能够反映修复件承载能力 与基体表面损伤的线性关系;在误差小于 5%的前提下,表面损伤宽度每增加 1 mm,修复件承载能力约下降 0. 1 kN;并且相较于 FA ,FC 的大小降低了 11. 12%,从而能够建立表面损伤对修复件承载能力的影响规律,为评定表面损伤零件的再制造质量提供 了及时有效的途径。

摘要:针对行波法测距波头时刻标定精度不足和波速不稳定的问题,提出一种基于 GST-TT 变换的单端故障行波测距方法。 首先将采样的电压行波信号做解耦处理,提取线模电压信号,然后将线模电压信号进行广义 S 变换,提取适当高频频带作为故 障特征频带,运用 TT 变换对角线位置元素聚高频、抑制低频的特性,在故障特征频带内对波头到达测量端时刻进行精确标定, 根据不依赖具体行波波速的故障测距计算方法得出故障距离。 该方法可以提高波头时刻的标定精度,降低波速不稳定对故障 测距的影响。 通过 PSCAD 仿真验证,根据结果可知,该方法测距精度较高,在无噪声干扰情况下,平均相对误差为 0. 25%;同时 也可知晓该方法具有较强的耐受过渡电阻能力和抗噪能力。

摘要:由于复杂多变的地质环境、推力不均、注浆不均、尾盾间隙不均等影响,顶管机在施工过程中实际顶进的轨迹与预期轨 迹之间往往存在偏差,较大偏差会导致施工事故或严重的经济损失。 采用坐标转换方法,设计了基于组合光电传感器阵列和 PLC 相结合的姿态测量系统,开发了相关实时显示的操作界面,用于实时显示测量的顶管机 3 个方向姿态角。 并应用投影的方 法,计算顶管机实时显示运行轨迹,辅助顶管机姿态控制。 实验中进行人为模拟顶管机机头的运动偏差情况来验证该测量系统 的准确性,实验表明,该激光测量系统点光源的坐标识别精度达 3 mm,角度测量精度达 0. 1°,最大误差 0. 784°,符合顶管机施 工要求,方便了顶管机姿态测量,提高了顶管施工质量和效率。

摘要:应用孤立森林算法构建电涌保护器(SPD)的异常参数监测模型,通过令模型学习正常 SPD 参数数据的分布,来对无法 拟合至该分布内的 SPD 异常参数数据进行识别,进而对器件实际状态及劣化程度进行评价预警。 研究先对 SPD 进行多参数采 样,将得到的 390 组实验数据进行预处理,结合算法模型计算每组采样数据对应的异常值,来识别对应异常的采样数据,最后根 据每组数据对应的标签,对算法的准确度进行验证。 检验结果表明,基于孤立森林算法构建的监测模型可以对 SPD 采样数据 的异常程度进行评价,锁定 SPD 在系统中可能出现不良或劣化状态时所对应的参数值。 对于实验数据集,该算法模型在选择 不同参数下的性能指标 AUC 值不低于 96%,为 SPD 性能的监测研究提供了新的思路。

摘要:考虑到最小熵反褶积只对单一的异常振动信号很敏感,而且,滤波器的长度需要人工调控,提出了一种最大峭度熵反褶 积方法,并将其应用于轴承故障诊断。 考虑峭度熵具有突出连续冲击振荡的优点,选择峭度熵作为反褶积的目标函数。 同时, 利用峭度熵作为改进的局部粒子群优化算法的适应度函数,利用局部粒子群优化滤波器长度,使最大峭度熵反褶积在解卷积时 自适应地调整滤波器长度,从而能够准确地提取出连续的脉冲信号。 实验分析结果验证了该方法能够更加有效的提取连续脉 冲信号的能力,提升了故障诊断的精度。

摘要:通常,配电开关分合闸操作产生的振动信号中蕴含有体现机械状态的重要信息。 提出一种基于振动信号分析的新型配 电开关故障诊断方法。 首先对振动信号求取乔-威廉斯分布获得二维时频矩阵,然后对时频矩阵作分块奇异值分解,用于表征 不同机械状态的时频特性,最后结合极限学习机算法对 4 类实测振动信号的特征向量进行训练和测试。 所提方法的优点是有 效提取了配电开关振动信号时频域的特征,并且可以在较少样本的情况下训练诊断模型。 基于实测数据的实验表明,该方法具 有较高的识别精度和较快的收敛速度。

摘要:针对高压直流输电(HVDC)接地极处于单极大地回路运行工况下,很大的入地杂散电流可能产生电磁阀发生误动作的 风险,影响管道正常运行。 建立了传导干扰对电磁阀线圈影响的数学模型,研究了直流杂散电流引起电磁阀误动作的机制。 采 用数值模拟的方法,建立国内某 1 100 kV 特高压直流输电工程接地极对附近管道干扰的仿真模型,并设计了管地电位实时数 据采集系统。 仿真及现场测试结果表明,干扰电压以接地极距离管道最近位置为中心,依次向上下游递减;冬季电磁阀受到的 直流干扰是夏季的 3. 43 倍;仿真结果和实测结果基本吻合,误差在 10%以内;沿管线增设 4 个和 6 个绝缘接头后使得管地电位 差降低 62. 1%、71. 4%。 为可靠预防电磁阀异常工作,在冬季应该加强阀室巡检,并沿管道上下游适当位置安装绝缘接头。

摘要:为解决空气负离子测量仪器校准问题,在简要分析空气负离子测量仪工作原理的基础上,提出了仪器量值溯源途径和 校准设备的研制方法,并对研制的负离子发生装置和标准负离子测量仪进行了试验验证。 验证结果表明,负离子发生装置产生 的负离子场具有负离子浓度连续可调、稳定性好、响应速度快、离子粒径小的特点。 标准负离子测量仪相对误差不超过±5%,标 准装置测量不确定度为 6%,可用于空气负离子测量仪的校准和测试。 利用负离子发生装置和标准离子测量仪组成的校准装 置,对两种不同的负离子测量仪进行了校准试验,对测得的测量误差进行了分析,验证了校准方法的科学合理性和可行性。

摘要:针对传统模式识别算法对混合气体定性和定量检测准确率较低的问题,提出了一种基于机器学习的新型混合气体定性 识别和浓度定量检测算法。 算法首先构造传感器阵列数据特征图,然后利用卷积神经网络(CNN)提取特征,根据特征提取后 的特征图,使用不同分支网络对不同气体进行定性识别,得到气体种类和相应气体所处浓度区间;根据前面的气体识别结果,使 用核主成分分析(KPCA)与梯度提升树(GBDT)对混合气体的组成成分进行定量估计;最后采用加州大学机器学习数据库的动 态混合气体气体传感器阵列数据集进行对比验证。 实验结果表明,算法在乙烯和甲烷定性识别中准确率达到了 98. 7%,定量检 测平均相对误差小于 4. 1%。 通过与传统模式识别算法对比,所提出的基于机器学习的混合气体检测算法具有更高的精度和泛 化能力。

摘要:为有效解决传统视频人脸表情识别通常只关注单张视频帧的空间特征,而忽略了相邻帧之间隐藏的时间特征的问题, 提出一种结合边缘检测和递归神经网络的视频表情识别方法,利用梯度边缘检测准确地提取输入图像的纹理信息,同时提出一 种分片交叉 LSTM 结构,提取出图像序列中隐藏的时空特征。 实验在 CK+和 MMI 视频库上进行,在 OCNN-RNN 网络中分别取 得 88. 4%和 69. 7%的识别率,在 GCNN-RNN 网络中分别取得 89. 8%和 73. 6%的识别率,最终使用提出的加权随机搜索方法融 合 GCNN-RNN 和 OCNN-RNN 两个网络之后,分别取得了 94. 6%和 79. 9%的识别率,均优于单流网络算法,证明了所提算法的 有效性。

摘要:设计的科氏流量计仿人智能振幅控制器根据振幅偏差及其变化率将振动过程划分为 8 种特征状态,利用启发式搜索和 直觉推理,分别设计相应的控制模态,从而实现振动控制;针对控制器中振动特征状态识别参数与控制模态参数较多且不易设 置的问题,采用量子遗传优化算法实现控制器参数优化,给出了优化原理、优化流程和实现步骤,并进行实验验证。 结果表明, 参数优化后仿人智能控制器起振时间较优化前减少约 0. 1 s、较 PID 控制减少约 0. 6 s,且振幅稳定,验证了方法性能。

摘要:针对浅海环境单发单收水声测距方法运算复杂度较高、易受水下特殊环境影响的问题,提出一种低复杂度且适用于水 声多径信道的测距方法。 首先将复合码作为同步测距信号应用于水声测距系统,支持快速、准确的信号同步和多径时延检测, 然后提出改进加权函数的广义互相关(GCC)算法提取多径时延,最后引入匹配函数将多径时延与传播路径正确匹配,并结合双 曲线、三角形等几何方法计算收发端之间的距离。 仿真结果表明,在多径及低信噪比(-10 dB)环境下,复合码同步捕获准确率 达 100%且运算复杂度较低,与相位变换-广义互相关(PHAT-GCC)算法相比,改进加权函数的 GCC 算法多径时延检测性能提 高了将近 6 dB,在此基础上,实现了单接收节点对水下目标的测距。

摘要:为了解决重建后 CT(computed tomography)图像中出现的金属伪影问题,提出了基于多阈值分割和 B 样条插值的 CT 图 像金属伪影去除方法。 首先,介绍了 CT 图像中金属伪影产生的原因;然后详细剖析基于多阈值分割和 B 样条插值的 CT 图像 金属伪影去除方法实施过程;最后,使用于基于多阈值分割和 B 样条插值的 CT 图像金属伪影去除方法对含有金属伪影的临床 CT 图像和模拟 phantom 图像进行实验。 实验表明,提出的 CT 图像金属伪影去除方法能够有效地对 CT 图像中的金属伪影进行 减少或去除,这将为医务工作诊断病灶提供了清晰的 CT 图像。

摘要:针对热电池常见的装配缺陷,提出一种基于热电池电堆区域灰度峰值坐标比对的缺陷检测算法。 通过模板匹配、仿射 变换、灰度矫正、图像放大等预处理算法提取热电池电堆,分析热电池个数错误、漏装负极、漏装集流片、负极与集流片次序放 反、整体倒装 5 种缺陷时,灰度直方图波峰波谷个数、波峰波谷坐标距离等特征与标准电池的区别。 使用该算法对 400 个检测 样本进行实验验证,检测结果正确率达到 95. 5%,结果表明,该算法在热电池的批量无损检测中有较高的实用价值。

摘要:磁惯导系统(MINS)广泛应用于小型无人飞行器的导航控制,能对加速度计、磁强计和陀螺仪等传感器的数据进行融 合,得到航向与姿态信息,也被称为航姿参考系统(AHRS)。 在频域实现数据融合的互补滤波算法是 AHRS 中的一种可靠姿态 估计方法,具有简捷高效的优点。 将基于不同传递函数及各种航姿表示形式的姿态互补滤波归纳为统一的广义互补滤波算法 (GCF),分析该类算法中的乘性姿态误差,并引入运动加速度补偿方法,可以改善载体机动状态下的姿态精度。 数值仿真及实 验结果显示,GCF 的滤波效果与无人机常用的卡尔曼滤波算法相当,而处理时间仅为后者的 1 / 20,且 GCF 具有良好的数值稳定 性,配合运动加速度补偿算法可有效消除线加速度对航姿测量的不利影响,尤其适合低成本、小型无人机应用场合。

摘要:针对汇流行星排在履带车辆综合传动装置工作中产生的振动问题,设计并搭建振动测试试验台对汇流行星排进行了不 同档位的负载工况加速度振动信号采集,分析了不同档位工况下汇流行星排的时域与频谱特征的变化规律。 研究结果表明,同 一档位下,负载功率越高,振动强度越大,且 z 向振动强于 x 向和 y 向。 频谱结果表明,y 向与 z 向振动能量主要集中在啮合频率 及倍频,z 向频率幅值略高于 y 向,高档位时啮合频率幅值集中在 1、3 阶,其幅值变化明显,结果对研究汇流行星排在复杂工况 下振动特性具有一定参考价值。

摘要:袋式除尘器在产品生命周期不同阶段,包括设计、仿真、制造、测试实验以及运维等阶段都会产生大量数据,挖掘产品大 数据与其运行特性之间复杂、非线性、耦合的内在关联,为解决袋式除尘器行业设计创新、运维优化等关键共性技术提供新思 路。 针对袋式除尘器大数据特点,提出了一种用于袋式除尘器滤袋破损在线监测的大数据挖掘 XGBoost 模型,研究了基于蚁群 算法的 XGBoost 模型参数优化方法。 研究结果表明,与随机森林、BP 网络挖掘模型相比,XGBoost 优化模型方法准确度高,识别 速度快,可解释性强。

摘要:针对城市排水管道正常与堵塞故障状态在数据获取上的不平衡性造成的运行状态识别准确率下降的问题,提出了一种 基于果蝇优化算法的代价敏感支持向量机的管道堵塞状态识别方法。 根据排水管道内各运行状态下采集到的不平衡数据集, 首先对不平衡数据集进行小波包分解,其次,提取各个分解系数的能量熵、近似熵指标构建特征向量集合;采用果蝇优化算法 (FOA)对不同类样本惩罚因子 Cm 和核函数参数 g 进行优化选取,即对代价敏感支持向量机(CS-SVM)模型优化,将特征集合 输入优化后的 CS-SVM 模型中,对排水管道的正常和堵塞状态识别,通过增大对少数类样本错分的惩罚代价,结果表明,提升了 少数类的识别准确率。

摘要:将中国区域划分成 4 个气候区,采用双权重标准差及设置相关系数阈值的方法,以中国 120 站的探空温度作为参考,将 2014 年的 COSMIC、Metop-A、Metop-B 掩星温度作为样本进行质量控制,同时也跟传统标准差法进行对比,并对质量控制结果进 行了检验。 结果显示,3 种掩星之间的结果较为相似,不同气候区的温度具有不同的特征,从而划分不同的阈值区间,使质量控 制更加准确。 传统标准差法标识出的错误数据均可以由双权重标准差法标识出,且双权重法还能检测出传统标准差法无法检 测出的错误点。 并通过统计确定 GNSS 掩星温度与探空温度相关系数阈值为 0. 860 9,对可疑温度进行标识。 从质量控制结果 来看,错误温度的分布大多都是掩星温度与探空温度相差较大的点,剔除质量控制出的错误温度后,掩星温度与探空温度相关 性得到明显改善,此方法适用于对 GNSS 掩星反演温度的质量控制,为气象服务提供更准确的观测资料。

摘要:为了提高磁齿轮的输出转矩和运行转速、减小永磁体的涡流损耗,提出一种新型永磁调磁式磁齿轮,分析其工作原理和 转矩特性,结果表明相比较传统的磁齿轮,新型永磁调磁式磁齿轮具有传动效率高、转矩密度高、可高速传动的优点。 在此基础 上,为了获得新型磁齿轮的最优结构参数,以提升输出转矩和减小齿槽转矩为优化目标,提出一种基于参数敏感性和响应面法 相结合的多目标优化方法,对新型磁齿轮的永磁调磁块、外转子及内转子永磁体等结构参数进行优化设计,利用有限元法分析 优化前后新型磁齿轮的电磁性能,表明多目标优化方法可进一步提升新型磁齿轮的输出性能,为其应用和优化设计奠定了 基础。

摘要:在球化率音频检测过程中,激励点的选取直接影响到各阶模态频率响应的值,特别对于相邻的模态频率响应,还会导致 测量结果的差异。 为提取关注的模态频率,抑制非关注的模态频率,提出了一种基于有限元的激励点优化方法。 以汽车零部件 飞轮为例,通过 ANSYS 对球墨铸铁待测件进行模态分析,结合各阶振型特点、固有频率以及模态激励理论,确定优化激励点,通 过 MATLAB GUI 程序对激励点的音频信号进行分析验证。 实验结果表明,该方法可对此飞轮结构所关注的模态振型做到有效 激励,验证了相邻模态频率响应与激励点的选择有着密切关系,并可通过激励点的调整,有效区分相邻频率的模态振型。

摘要:在微纳米级工艺中,嵌入式存储器出现开路故障的概率增高,从而带来动态故障。 当静态故障与动态故障同时存在时, 传统的暂停导出内建自测试设计虽然可以将故障诊断数据正确输出,但存在诊断数据冗余的问题。 因此,提出一种动态故障诊 断数据压缩的内建自测试设计。 在不影响诊断数据完好性的前提下,识别故障模式为行故障、列故障与单元故障,并对其诊断 数据进行压缩解决诊断数据冗余的问题。 仿真结果表明,该设计能够正确压缩动态故障诊断数据,大幅度提高输出效率,减少 输出时间,并且面积开销较小。 在 8 K×16 的存储器的面积开销为 3. 16%,20%行列故障与 5%动态故障下诊断数据压缩比 为 3. 96%。

摘要:基于行波理论,通过仿真计算不同分段情况下 27. 5 kV 电缆分布式参数等效模型上雷电流波传播的速度,对比验证模 型的准确性。 通过理论计算确定金属护层装设护层保护器的必要性和护层保护器装设在首端的合理性。 在此基础上,采用仿 真软件研究雷电流波经接触网入侵电缆线芯时电缆长度、金属护层末端接地电阻和线芯末端阻抗对金属护层雷击感应电压的 影响。 结果表明,长度约为 800 m 的电缆其金属护层雷击感应电压最大值的平均值最小;接地电阻在 2. 5 ~ 3 Ω 内时,电缆金属 护层雷击感应电压最大值的平均值最小,且均低于 25 kV,当接地电阻超过 5 Ω 时,外护套冲击耐受电压小于电缆金属护层雷 击感应电压最大值,可导致外护套击穿;当接有较大容性阻抗或电缆末端短路,外护套冲击耐受电压远小于金属护层雷击感应 电压,而接有较大感性阻抗或电缆末端开路时,金属护层雷击感应电压低于外护套冲击耐受电压。