粒子群优化技术用于故障诊断中的测点优化配置研究

针对车辆齿轮传动箱这样一个复杂的动力学系统,建立结构在不同点激励和不同点响应的传递特性模型。考虑其内部各种零部件的振动信号经不同的传递路径到达箱体表面并相互叠加在一起的实际情况,提出用基于粒子群优化算法解决故障检测中的传感器优选与测点配置问题的基本方法。通过各测点的测试分析与传递特性参数的优化,不但给出了测点布置的基本优选原则,也证明了基于粒子群优化技术的传感器与测点优化配置是可行的。     

车辆振动规律研究和评价

该文根据车辆振动同增同减特性,运用统计学方法,找出车内、外各测点间的振动规律相似关系。已知一点值,可求得车内、外各代表性部位的振动强度,它为使用者大大提供了方便,并运用相似比方法来评价车辆性能好坏。     

基于粒子群优化技术的导弹模拟故障诊断方法

采用一种基于粒子群优化的特征提取算法,以K-NN分类正确率作为评价准则,应用粒子群优化算法寻找使提取特征的K—NN分类正确率最大的转换矩阵,从而实现特征的提取．算法的特点是结构简单灵活,对数据的分布特征不敏感,适合于对模拟故障特征进行提取．故障诊断示例证明了该特征提取算法在导弹模拟故障诊断中的有效性．     

基于自适应平行因子的柴油机喷油故障诊断研究

为了解决柴油机发生喷油故障时喷油器受扰动引起的弹性压缩脉冲发生变化,缸盖受激产生的振动也随之变化的问题,提出了一种通过测量柴油机缸盖振动信号间接诊断喷油故障的方法。首先以5 kHz 为截止频率对振动观测信号进行高通滤波,减弱燃爆振动信号的干扰。然后利用等角度重采样的方法,将信号从时域变换到角域,消除转速波动对信号处理的影响。由于滤波后振动观测信号受其他非白噪声的干扰,最后利用自适应平行因子(PARAFAC)方法对振动观测信号进行盲源分离,减弱非白噪声的影响。以压缩上止点附近缸盖振动信号的能量作为特征量,对柴油机喷油故障进行诊断,应用研究表明,该方法有效地诊断出了柴油机喷油故障。     

一种多测点变工况倍频程快速处理方法

针对传统倍频程分析方法处理多测点变工况振动噪声数据耗时费力的不足,提出一种改进的适用于多测点变工况振动噪声数据快速处理的倍频程方法。首先对整个试验过程所有测点的数据进行分块倍频程处理,然后利用工况参数确定稳定工况,根据稳定工况的起止时间计算对应的性能参数均值及连续频段振级均值,最后,以判定工况的性能参数为索引将各测点相同工况的性能参数均值及连续频段振级均值比邻放置,得到满足统计要求的3D统计矩阵。工程应用表明,采用改进算法不但大大提高了试验数据的分析效率,而且相对传统算法明显提高了分析深度。     

494Q柴油机润滑油压力分布规律的测量与分析

采用柴油机台架试验方法,测量了主油道、增压器、气缸盖处润滑油压力随柴油机转速、负荷及润滑油温度的变化规律.结果表明:转速在怠速至3 200 r/min之间,各测点处润滑油压力随转速的增大而升高,转速超过3 200 r/min后,各测点处润滑油压力变化不大;相同转速下,3个测点中主油道压力最大:标定转速3 600 r/min时,随柴油机负荷及润滑油温度的升高,各测点处润滑油压力有所降低.此外,考察了传动比对柴油机各测点处润滑油压力的影响,结果表明:柴油机转速相同时,提高机油泵转速后,各测点处润滑油压力有所提高,压力最大相差约为0.1 MPa;转速超过2 900 r/min后,传动比的变化对各测点处润滑油压力变化影响不大.     

齿轮箱传感器优化布置研究

提出利用粒子群优化(PSO)算法解决齿轮箱故障检测中传感器优化布置问题的方法。在着重分析加速度传感器优化布置的模态置信准则后,构建了应用PSO算法解决此类优化问题的适应度函数。以齿轮箱有限元建模和模态分析结果为依据,以适应度函数作为评价目标,应用加速度自适应粒子群优化算法,实现了齿轮箱传感器的优化与定位。通过齿轮箱的试验模态分析和频响函数特性分析,证明了基于PSO算法的齿轮箱传感器优化布置方法是可行的。用优化后的6个测点布置传感器,故障诊断精度提高26.1%.     

基于IBPSO 的模拟电路故障特征提取方法

针对有效采样点法提取故障特征时冗余信息多、易造成维数灾等问题,提出利用改进的二进制粒子群算法提取故障特征。研究粒子群优化算法和二进制粒子群优化算法的差异以及在故障特征提取方面存在的不足,通过改进群体极值的更新方式避免搜索结果陷入局部最优。以Sallen-Key带通滤波器为诊断实例,完成9类模拟电路故障模式的特征提取。结果表明:通过该方法进行特征提取可有效降低故障诊断模型的复杂性,与二进制粒子群优化算法相比,该方法在特征维度和诊断准确率上具有明显的优势。     

一种改进粒子群优化HMM 的故障诊断方法

针对传统故障诊断方法不能准确定位故障位置的问题,提出一种改进粒子群优化隐马尔科夫模型(hidden markov model,HMM)的故障诊断方法.应用HMM识别综合传动装置故障模式,用模糊集定义模式研究电压信号特征提取方法,并根据特征值的敏感程度进行优化选择;应用3种HMM对综合传动装置在不同运行状态下的故障信号进行故障诊断,并且对诊断结果进行对比.结果表明:改进粒子群优化的HMM模型能快速有效地识别综合传动装置中磨损、损坏等故障模式,适用性良好,可应用于实际综合传动装置系统的故障诊断.     

行星变速箱振动信号的线性量子信息熵特征

针对行星变速箱在运行时产生的非线性非平稳振动且故障特征信号微弱等问题,将量子理论引入信息熵的计算中,提出一种全新的特征提取方法——线性量子信息熵。介绍了量子理论的基本概念及振动信号的线性量子表达,建立了振动信号的多量子位系统;基于振动信号多量子位表达提出了线性量子信息熵算法;对行星变速箱故障模拟试验台采集到的齿轮正常、K1小行星轮裂纹、K1大行星轮裂纹、K2行星轮裂纹和K3太阳轮裂纹5种状态振动信号的线性量子信息熵进行求解,并与时频熵、排列熵、样本熵计算结果对比。结果表明,线性量子信息熵能够有效提取行星变速箱的运行状态特征。     

某型车用柴油机机体缝合螺栓的可靠性增长研究

针对某型车用柴油机机体缝合螺栓存在的断裂问题,研究机体缝合螺栓的失效模式及其失效机理,设计机体缝合螺栓模拟试验装置,进行机体缝合螺栓振动试验,实现机体缝合螺栓断裂失效的复现。在此基础上,研究机体缝合螺栓的可靠性增长措施及其有效性,将改进后的机体缝合螺栓安装在柴油机上进行应用验证。研究结果表明：机体缝合螺栓的失效模式为疲劳断裂,机体缝合螺栓在工作时发生共振是导致其断裂的原因;机体缝合螺栓采取可靠性增长措施后在安装状态下的固有频率得到显著提高,能够有效避免因共振引发的断裂失效。     

基于局部线性模型树模型的柴油机进气系统漏气和堵塞故障诊断

柴油机进气系统漏气和堵塞等性能退化型故障将会导致排放恶化和经济性下降。针对进气系统具有较强的非线性,难以建立精确的数学模型问题,提出基于局部线性模型树（LOLIMOT）模型的故障诊断方法,为在线故障诊断提供一种思路。提取进气压力波的一次谐波信号幅值与相位、充量系数为故障特征,采用 LOLIMOT方法对充量系数、进气压力波动幅值与相位信号建立基于发动机转速和进气密度的参考模型;采用奇偶方程生成3个残差信号,计算各个残差信号的阈值;分析残差信号和故障类型的映射关系。结果表明：所建进气压力波动幅值LOLIMOT模型、进气压力波动相位LOLIMOT模型、充量系数模型验证数据与模型仿真数据具有较高线性相关度;采用充量系数、进气压力波幅值与相位为故障特征值建立的LOLIMOT模型生成残差信号的故障诊断方法,可诊断进气系统漏气故障和中冷器堵塞故障。     

基于贴近度及分布图法的数据深度融合算法研究

针对船舶柴油机 SCR 系统中,氮氧化物传感器的测量值易受温度和其他气体干扰的特点,提出了基于贴近度及分布图法的数据融合算法;在建立扩维贴近度矩阵的基础之上加以改进,利用分布图法排除野值,弥补了基于贴近度的可靠性融合算法不能剔除无效信息的缺陷,动态地选取有效信息和权值分布进行加权融合,实现多传感器数据融合;通过数字仿真表明：该算法具有较强的抗干扰性能,相较其他的算法有一定的优势,融合精度较高。     

基于2 维非负矩阵分解的时频图像压缩在柴油机故障诊断中的应用

针对1 维非负矩阵分解技术对2 维矩阵特征降维时,会产生数据量巨大、计算效率低下和丢失原始数据 结构信息的问题,引入2 维非负矩阵分解技术。通过S 变换得到振动信号的时频图像,用1DNMF 和2DNMF 分别 压缩时频图像,对压缩后的图像信息进行分类,对柴油机在8 种状态下的振动信号进行采集,并采用最近邻分类器、 朴素贝叶斯分类器和支持向量机分类器进行实验对比。结果表明,2 维非负矩阵分解技术比原始的1 维技术计算效 率更高,故障诊断更精准。     

连续燃烧分缸工作型发动机理论热力循环分析

连续燃烧分缸工作型发动机因其热效率及功率密度高，振动及噪声小，未来将在小型无人机及鱼雷上具有很好的应用前景。该型发动机将压缩、燃烧和膨胀过程分缸进行，同时使用进气掺水、不等缸径、回热器和连续外燃技术，被认为具有极高的热功转换潜力，但目前缺乏对其热力循环的研究，导致在发动机设计过程中缺乏理论指导。将发动机各工作阶段等效为定温压缩、定容加热、定熵膨胀、排气放热与回热共5个工作过程，构建出新型理论热力循环并推导出指示热效率公式。研究结果表明：指示热效率主要由工质热物性、压缩比、膨胀比和回热率决定，增大压缩比或降低膨胀比均可提升指示热效率；应用定温压缩后可扩大回热温差，提升指示热效率，同时还可保持较低的缸内温度和压力；该型发动机热效率及可靠性较传统汽油机、柴油机具有显著优势，发动机指示热效率可达65%以上。     

掺烧LPG气体燃料对柴油机经济性的影响

对发动机工况、充气效率和过量空气系数、柴油喷射系统和LPG掺烧比例等因素对柴油机经济性的影响进行了试验研究 .结果表明 :柴油机掺烧LPG后 ,高、中负荷工况时能耗下降 ,而低负荷工况时能耗增加 ;充气效率和过量空气系数的变化不会影响经济性 ;适当增加喷油提前角和减小喷油器的喷孔直径 ,增大喷油泵柱塞直径 ,有利于改善经济性 .     

涡轮活塞组合发动机循环分析

为适应大功率特种车辆的需求,提出一种“涡轮活塞组合发动机”,由一台增压中冷柴油机和一台燃气轮机组合而成,具有柴油机单独工作、燃气轮机单独工作和柴燃联合工作3种模式,可根据车辆工况需要采用相应的一种模式工作。这种发动机理应综合柴油机与燃气轮机的优点,具有较高的热效率和功率密度。介绍了该组合发动机的构成,分析其3种工作模式的理论循环,推导相应的热效率和比功的计算公式;在所设定热力循环参数下,计算该组合发动机3种工作模式下的理论循环热效率和比功;搭建涡轮活塞组合发动机GT-Power仿真模型,对选定的由功率相近的某一柴油机和某一燃气轮机组成的涡轮活塞组合发动机进行了额定工况仿真计算。计算结果表明：涡轮活塞组合发动机可以综合柴油机和燃气轮机的特点,是一种值得进一步研究的新型发动机。     

高速柴油机曲轴扭转-纵向耦合振动的研究

本文研究了高速柴油机轴系的扭转-纵向耦合振动的机理和计算方法.分析了高速车用柴油机曲轴耦合振动的机理,建立了多质量模型的扭转及扭-纵耦合振动相结合的矩阵方程,并分析了其解析方法.采用新设计的三维振动测量装置对某直列六缸柴油机曲轴自由端的纵振进行了实际测量,与计算结果相比吻合.说明本文提出的分析高速车用柴油机曲轴扭-纵耦合振动模型是合理可行的.     

LLE算法及其应用

LE算法针对非线性降维问题,利用线性重构的局部对称性找出高维数据空间中的非线性结构.并在保持各数据点临近位置关系情况下,把高维空间数据点映射为低维空间对应的数据点.其计算步骤包括:计算、寻找数据点或邻居数据点、构造数据点及计算权值矩阵,并通过权值矩阵计算低维向量.