检索结果-内蒙古大学图书馆

机械工程学报 2021年第23期57卷 106-115页

作者：孟宗关阳潘作舟孙登云樊凤杰曹利宵燕山大学河北省测试计量技术及仪器重点实验室秦皇岛066004

滚动轴承是旋转机械的重要组成部件之一,及时准确地故障诊断在现代工业系统的可靠性和安全性中起着重要作用。然而现有故障诊断方法多是面向平衡数据集进行研究。针对实际工况下,正常样本丰富、故障样本少的类别失衡情形所导致的轴承故... 详细信息

滚动轴承是旋转机械的重要组成部件之一,及时准确地故障诊断在现代工业系统的可靠性和安全性中起着重要作用。然而现有故障诊断方法多是面向平衡数据集进行研究。针对实际工况下,正常样本丰富、故障样本少的类别失衡情形所导致的轴承故障诊断能力和泛化能力较差等问题,提出一种基于二次数据增强和深度卷积的故障诊断模型。该方法首先构造不同的数据集,研究类别不平衡情形对故障诊断性能的影响;其次,基于重采样方法将数据集重构为平衡数据集,并对其进行二次数据增强,提高样本点的利用率;然后,利用改进的深度一维卷积网络提取信号特征,对滚动轴承故障信息进行充分表征;最后结合集成学习投票分类思想进行故障分类与诊断。试验通过t-SNE及多种指标进行评估,同时与其他方法进行对比,结果表明,所提模型具有更高的诊断精度与诊断速度,鲁棒性与通用性较好,能够很好地适用于类不平衡情形下的滚动轴承故障诊断。

关键词：故障诊断类不平衡重采样数据增强投票分类算法

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基于神经网络集成的B样条经验模态分解端点效应抑制方法

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机械工程学报 2013年第9期49卷 106-112页

作者：孟宗顾海燕李姗姗燕山大学河北省测试计量技术及仪器重点实验室秦皇岛066004

经验模态分解对非线性、非平稳信号进行平稳化处理时表现出特有的分析能力,能够有效获得非平稳信号的时频特征,但是其利用样条曲线构造信号上下包络线的过程中存在严重的端点效应。在分析端点效应产生机理的基础上,提出基于神经网络集成... 详细信息

经验模态分解对非线性、非平稳信号进行平稳化处理时表现出特有的分析能力,能够有效获得非平稳信号的时频特征,但是其利用样条曲线构造信号上下包络线的过程中存在严重的端点效应。在分析端点效应产生机理的基础上,提出基于神经网络集成的B样条经验模态分解(B-spline empirical mode decomposition,BS-EMD)端点效应抑制方法,研究神经网络集成延拓的原理,利用神经网络集成对数据进行左延拓和右延拓,利用B样条插值函数对延拓后的数据进行插值计算,得到信号的均值曲线,进行经验模式分解,得到本征模函数。仿真和试验结果表明,该方法能有效抑制BS-EMD的端点效应。

关键词：神经网络集成 B样条经验模态分解端点效应数据延拓

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基于时变啮合刚度的裂纹故障齿轮振动特征分析

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机械工程学报 2020年第17期56卷 108-115页

作者：孟宗石桂霞王福林詹旭阳樊凤杰燕山大学河北省测试计量技术及仪器重点实验室秦皇岛066004

齿轮系统在复杂的工况条件下,容易产生裂纹故障,对正常运转造成困难。时变啮合刚度作为齿轮传动系统重要内部激励之一,刚度的变化能够良好地反映齿轮的动力学响应,因此使用精确的刚度算法能够有效地进行齿轮系统动力学特征分析。考虑齿... 详细信息

齿轮系统在复杂的工况条件下,容易产生裂纹故障,对正常运转造成困难。时变啮合刚度作为齿轮传动系统重要内部激励之一,刚度的变化能够良好地反映齿轮的动力学响应,因此使用精确的刚度算法能够有效地进行齿轮系统动力学特征分析。考虑齿轮过渡曲线函数,通过分析完整的齿廓曲线,采用势能法计算齿轮时变啮合刚度,研究10种不同裂纹长度的刚度变化。考虑时变啮合刚度和齿间滑动摩擦,建立6自由度齿轮系统动力学模型,利用Runge-Kutta法仿真求解齿轮不同裂纹长度时的动力学响应。通过分析位移响应发现齿轮存在裂纹时会产生冲击特征,随着裂纹长度增加,冲击特征越来越明显。最后比较分析了多种统计指标随裂纹扩展程度的变化趋势,结果表明峭度指标对故障特征最为敏感。

关键词：时变啮合刚度轮齿裂纹齿轮动力学模型振动特征分析

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混沌预测模型改进及在电力日负荷预测中的应用

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仪器仪表学报 2016年第1期37卷 208-214页

作者：张淑清师荣艳张立国严冰张航飞贺朋燕山大学河北省测试计量技术及仪器重点实验室秦皇岛066004

针对电力日负荷预测中基于最大Lyapunov指数的传统混沌预测模型的缺陷,提出以下改进思想:采用微分熵法同时确定嵌入维数和延迟时间,改善相空间重构质量的同时,有效减少计算量;引入夹角参数,在与中心点距离最短的点中,筛选夹角最小的点... 详细信息

针对电力日负荷预测中基于最大Lyapunov指数的传统混沌预测模型的缺陷,提出以下改进思想:采用微分熵法同时确定嵌入维数和延迟时间,改善相空间重构质量的同时,有效减少计算量;引入夹角参数,在与中心点距离最短的点中,筛选夹角最小的点作为最终邻近点;基于相似性原理,引入取舍规则,使得计算结果唯一确定。本文方法解决了传统预测模型计算量大、运算速度慢、预测精度不高以及正负号选取等问题。通过对典型混沌系统数值验证和某地区实际电力负荷系统的预测分析证明了本文方法的可靠性和高效性,为电力日负荷预测提供了一种新的有效途径。

关键词：混沌预测模型微分熵邻近点筛选取舍规则负荷预测

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基于改进奇异值分解滤波和谱峭度的滚动轴承故障诊断

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中国机械工程 2020年第20期31卷 2420-2428页

作者：孟宗刘子涵吕蒙燕山大学河北省测试计量技术及仪器重点实验室秦皇岛066004

针对含噪信号的有效奇异值个数难以确定的问题,提出了一种改进的奇异值分解降噪方法——奇异值累积法。该方法通过计算奇异值的实际下降值与奇异值平均下降速度累积量的差值,并取该差值最大值点的位置作为有效奇异值的分界点来确定有效... 详细信息

针对含噪信号的有效奇异值个数难以确定的问题,提出了一种改进的奇异值分解降噪方法——奇异值累积法。该方法通过计算奇异值的实际下降值与奇异值平均下降速度累积量的差值,并取该差值最大值点的位置作为有效奇异值的分界点来确定有效奇异值的个数。在此基础上,提出了一种基于奇异值累积法与快速谱峭度的滚动轴承故障诊断方法。采用奇异值累积法对原信号进行降噪处理,然后利用快速谱峭度确定滤波器中心频率及带宽,通过分析频段包络谱中明显的频率成分来诊断故障。该方法可以有效去除信号中的噪声,使得到的峭度值所反映的故障冲击更接近实际情况。对含内圈、外圈故障的滚动轴承实验数据进行分析,实验结果表明,相比快速谱峭度的故障诊断方法,该方法具有更好的故障识别效果。

关键词：滚动轴承故障诊断奇异值分解有效奇异值快速谱峭度

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基于荧光光谱的五维数据处理方法

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发光学报 2016年第11期37卷 1436-1443页

作者：王玉田赵煦潘钊苑媛媛燕山大学河北省测试计量技术及仪器重点实验室河北秦皇岛066004

石油是一种成分复杂的混合物,通过常规的检测方法很难对其进行定性识别。本文用汽、煤、柴油的混合物来模拟环境中的油类污染物。汽、煤、柴油在特定波长范围的激发下可以发出含有物质自身信息的荧光,根据朗伯-比尔定律可知荧光强度与... 详细信息

石油是一种成分复杂的混合物,通过常规的检测方法很难对其进行定性识别。本文用汽、煤、柴油的混合物来模拟环境中的油类污染物。汽、煤、柴油在特定波长范围的激发下可以发出含有物质自身信息的荧光,根据朗伯-比尔定律可知荧光强度与物质浓度成正比,利用该性质对特定物质进行识别。通过FS920稳态荧光光谱仪对样本进行测量,将实验所得的三维数据拓展为五维数据,提出了一种将展开偏最小二乘耦合到残差四线性的五维数据处理方法,同时采用五维平行因子法和该算法分解数据,实现了对汽、煤油的定量分析,并恢复出了其激发和发射光谱。结果表明,展开偏最小二乘法的分析效果更好。

关键词：定性识别五维数据展开偏最小二乘法平行因子法

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基于三维荧光与GA-RBF神经网络对茶叶中氯菊酯农药残留的检测

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发光学报 2016年第10期37卷 1267-1274页

作者：王书涛苑媛媛王玉田赵煦张亚吉牛凯增燕山大学河北省测试计量技术及仪器重点实验室河北秦皇岛066000

采用FS920稳态荧光光谱仪对绿茶和铁观音这两种不同品种茶叶的氯菊酯溶液的荧光光谱特性进行了分析,发现这两种茶叶的荧光峰均位于λ_(ex)/λ_(em)=(390~410)/675 nm,氯菊酯的荧光峰λ_(ex)/λ_(em)=300/330nm。为了准确测定这两种茶叶... 详细信息

采用FS920稳态荧光光谱仪对绿茶和铁观音这两种不同品种茶叶的氯菊酯溶液的荧光光谱特性进行了分析,发现这两种茶叶的荧光峰均位于λ_(ex)/λ_(em)=(390~410)/675 nm,氯菊酯的荧光峰λ_(ex)/λ_(em)=300/330nm。为了准确测定这两种茶叶中氯菊酯农药残留的含量,采用遗传算法优化的径向基函数神经网络对其进行了分析,当训练到74次时,均方差精度达到10^(-3),绿茶、铁观音的氯菊酯溶液预测样本的平均回收率分别为99.35%和98.89%,平均相对标准偏差分别为1.25%和1.21%。与建立的径向基函数神经网络模型进行了对比,结果表明三维荧光分析技术与遗传算法优化的径向基函数神经网络相结合能够较好地检测出茶叶中氯菊酯农药残留的含量,检测灵敏度大大提高,检出限范围广,可达0.004 8~24 mg/kg,远低于欧盟规定的茶叶中氯菊酯最高残留限量0.1 mg/kg,为检测农药残留提供了一种快速简便的新方法。

关键词：三维荧光光谱遗传算法优化的径向基函数神经网络浓度检测氯菊酯茶叶

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自适应分块前向后向分段正交匹配追踪在重构滚动轴承故障信号中应用

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机械工程学报 2020年第9期56卷 91-101页

作者：孟宗石颖潘作舟陈子君燕山大学河北省测试计量技术及仪器重点实验室秦皇岛066004

针对滚动轴承故障信号分块压缩感知过程中,因分块之间的稀疏度差异较大以及重构支撑集构造不合理,致使信号重构精度较低,影响信号整体重构效果的问题,提出基于自适应分块前向后向分段正交匹配追踪算法(Adaptive block forward and backw... 详细信息

针对滚动轴承故障信号分块压缩感知过程中,因分块之间的稀疏度差异较大以及重构支撑集构造不合理,致使信号重构精度较低,影响信号整体重构效果的问题,提出基于自适应分块前向后向分段正交匹配追踪算法(Adaptive block forward and backward stagewise orthogonal matching pursuit,Adaptive Block-FBStOMP)。首先,依据短时自相关算法确定滚动轴承故障信号自适应分块长度,并根据此长度对信号进行自适应分块;其次,利用K奇异值分解(K-singular value decomposition,K-SVD)算法训练稀疏字典;最后,提出FBSt OMP算法,在重构过程中增加原子回溯和二次筛选过程,提高有效支撑集原子被全部选入支撑集中的可能性,改善重构效果。通过仿真信号和故障信号试验分析可知,与传统压缩感知重构算法相比,该算法能够有效提升滚动轴承故障信号的重构精度。

关键词：压缩感知自适应分块重构算法稀疏字典

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基于小波改进阈值去噪和HHT的滚动轴承故障诊断

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振动与冲击 2013年第14期32卷 204-208,214页

作者：孟宗李姗姗燕山大学河北省测试计量技术及仪器重点实验室秦皇岛066004

利用Hilbert-Huang变换(Hilbert-Huang Transformation,简称HHT)对滚动轴承进行故障诊断时,发现振动信号中包含的噪声对诊断结果影响较大。为克服此不足,提出了一种小波改进阈值法与HHT相结合的信号分析方法。该方法首先应用小波改进阈... 详细信息

利用Hilbert-Huang变换(Hilbert-Huang Transformation,简称HHT)对滚动轴承进行故障诊断时,发现振动信号中包含的噪声对诊断结果影响较大。为克服此不足,提出了一种小波改进阈值法与HHT相结合的信号分析方法。该方法首先应用小波改进阈值方法对滚动轴承故障信号进行预处理,然后对去噪后的信号进行经验模态分解(EmpiricalMode Decomposition,简称EMD),接着选取含有故障信息的本征模函数(Intrinsic Mode Function,简称IMF)分量进行边际谱分析,从而提取出故障特征频率,并判断故障类型。仿真和实验结果验证了该方法的有效性。

关键词：改进阈值去噪 Hilbert-Huang变换滚动轴承故障诊断

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基于EMMD和BSS的单通道旋转机械故障诊断方法

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仪器仪表学报 2013年第3期34卷 635-642页

作者：孟宗梁智燕山大学河北省测试计量技术及仪器重点实验室秦皇岛066004

针对在欠定的观测信号情况下,传统基于矩阵的盲源分离算法效果比较差的问题,提出一种基于极值域均值模式分解和盲源分离的单通道旋转机械信号故障特征提取方法,并应用于实际的故障诊断中。该方法先通过极值域均值模式分解法分解观测信号... 详细信息

针对在欠定的观测信号情况下,传统基于矩阵的盲源分离算法效果比较差的问题,提出一种基于极值域均值模式分解和盲源分离的单通道旋转机械信号故障特征提取方法,并应用于实际的故障诊断中。该方法先通过极值域均值模式分解法分解观测信号,把得到的固有模态函数和原观测信号一起组成新观测信号,从而实现了信号升维,使欠定问题转化为正定问题;然后,由奇异值分解和贝叶斯准则进行源数估计;最后,利用基于四阶累积量的特征矩阵联合对角化方法实现信号的盲分离。通过仿真,验证了该方法对旋转机械故障信号进行盲源分离的可行性。将提出的方法应用到齿轮和轴承系统的故障诊断中,进一步证明了该方法的有效性。

关键词：故障诊断旋转机械盲源分离极值域均值模式分解

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