瞬态成分参数的最小二乘法辨识及其轴承故障特征提取应用

机械系统中轴承出现剥落、裂纹等局部故障,运行时振动信号中出现瞬态冲击响应成分,可通过瞬态成分的检测与提取实现故障特征提取。在瞬态成分建模的基础上,提出基于最小二乘法的瞬态成分参数辨识方法,并将其应用于轴承局部故障时振动信号中瞬态成分特征迭代提取。基于Morlet小波参数化表达式建立双边不对称的瞬态成分模型,应用Levenbery-Marquardt方法辨识模型参数,迭代提取信号中的瞬态成分,并通过Wigner-Ville分布获得瞬态成分高聚集性且瞬态成分之间无交叉项的故障特征时频表示。将基于最小二乘法的瞬态成分参数辨识方法应用于轴承局部故障特征提取,结果表明:该方法能通过参数辨识提取各瞬态成分,瞬态成分时频分布将故障的时频特征以高聚集性且瞬态成分之间无交叉项的形式表示出来,从而有效提取轴承故障特征。     

时频特征融合的交叉项消除及其故障诊断应用

提出一种基于线性时频分布和双线性时频分布的时频特征融合策略,既消除双线性时频分析的交叉项,又保持双线性时频分析的时频聚集性.仿真信号的分析说明了该融合策略的有效性.通过融合策略在轴承外圈故障以及齿轮箱故障情况下的特征信号的时频分析,表明该策略能有效表示信号中的故障特征对时间和频率的分布情况,是一种有效的故障诊断时频特征表示方法.     

基于轮廓分层描述的目标识别算法研究

有效的目标轮廓分段是描述目标局部特征的关键环节.针对现有轮廓描述算法存在轮廓分段不合理的问题,本文基于认知心理学,提出了分层描述的轮廓描述算法.算法思想是首先根据角点特征将整个轮廓划分成一些轮廓分段,接着对轮廓分段的分布特点提出价值尺度,然后将多级轮廓分段按照价值尺度原则合并得到有限个能够完整描述目标轮廓的特征分段,最后将特征分段综合考虑长度尺度应用到Shape Context相似度检测模型中进行目标识别.通过对MPEG-7图像数据库中的图像进行实验分析表明该算法能够完整描述目标图像的形状特征,提高了目标识别率和形状检索率,并对部分遮挡的目标也具有良好的鲁棒性.基本满足目标识别识别和形状检索对准确率、稳定性、抗遮挡能力等方面的要求.     

基于Wigner-Ville分布与小波尺度谱融合的时频特征提取方法

时频分布提供了信号特征在时间域和频率域的联合分部信息。作为两种典型的时频分布表示方法,Wigner-Ville分布(WVD)和尺度谱都存在的缺陷,体现在WVD存在严重的交叉项,尺度谱时频聚集性差。本文在WVD和尺度谱的基础上提出了一种以消除交叉项和保持高分辨率为目的的时频特征融合算法。仿真分析验证了该算法能够有效抑制交叉项,可以很好的保持时频分辨率,且抑制了弱噪声对于时频特征的干扰。通过仿真信号的分析将该算法与Cohen类时频分析方法进行比较,验证了其在时频特征表示方面的优越性。将时频融合算法应用于轴承振动信号的时频表示,结果表明该方法能基本消除时频特征表示中的交叉项且保持了较高的时频分辨率,验证了算法在信号特征表示方面的有效性。     

基于融合特征与数模联动的轴承寿命预测方法

针对现有数模联动剩余使用寿命（remaining useful life， 简称RUL）预测方法易受随机噪声干扰、没有考虑轴承的退化特性等问题，提出了一种基于融合指标与数模联动的轴承RUL预测方法，以提高原始数模联动RUL预测方法的准确性。首先，利用主成分分析及指数加权移动平均算法融合表征轴承退化状态的多种特征，构建单调趋势良好的性能退化融合指标；其次，基于3σ准则建立一种首次预测时间确定方案，以触发RUL预测模型的启动，避免RUL预测的无效性；最后，考虑轴承的退化特性，嵌入Rauch-Tung-Striebel平滑滤波算法，以减小退化模型的随机波动，实现轴承RUL的可靠预测。仿真数据和试验信号分析结果证明了所提方法的有效性，相较于现有数模联动方法，显著提高了轴承RUL的预测精度。     

一种长波红外宽光谱长波通滤光片的设计与镀制

长波红外宽光谱长波通滤光片是光谱成像技术中重要的光学元件。本文研究了一种宽光谱长波通滤光片优化设计,论述了设计长波红外宽光谱长波通滤光片的设计原则和方法。根据等效折射率理论,以周期性对称膜系为基础,使用压缩透射区内波纹幅度的部分膜层优化方法,设计了满足性能指标要求的长波红外长波通滤光片。经过优化,所设计的膜系高透射波段内的平均透射率大于90%,高透射区内的最低透射率也高于85%。截止波段内的平均透射率小于1%,截止区内的最高透射率也低于5%。研究表明,部分膜层优化方法设计的膜系,膜层结构简单,有利于膜层厚度的监控,既能克服全自动优化方法给工艺上带来的困难,又弥补了解析法设计膜系时不能调整光谱特性的不足。     

基于非局部理论的压杆稳定性及轴向振动研究

根据非局部弹性理论,研究压杆稳定性和弹性杆件轴向振动问题。结合三种典型边界条件,推导临界压力及固有频率非局部理论解。该显式解表明,无量纲小尺度参数的增大会使临界压力及固有频率减小。由压杆稳定性算例结果显示,非局部临界压力随着压杆长度的增加而减小,当压杆长度接近宏观尺寸时,临界压力趋于稳定。与经典连续介质力学相比,非局部临界压力及固有频率降低,说明经典力学高估小尺度下压杆受压承载能力及结构振动频率,随着压杆长度的增加,经典解与非局部解趋于一致。     

EMD算法的位置敏感性分析

经验模态分解法虽然有许多优点，也已在一些领域取得了应用，但是，其本身可能还存在着一些问题，阻碍了它的进一步应用。文章探讨信号的位置敏感性问题，即两个信号随着它们叠加时相对位置的不同，使用经验模态分解后所得的结果是不同的。然后从基本原理出发，给出了信号的幅值、频率、相位和位置对分解能力影响的关系式，并用实验验证了这一关系式。     

基于连续小波和统计检验的瞬态成分检测与应用

将连续小波变换和统计检验结合用于检测信号中具有一定时频分布的瞬态成分，提出了一种基于连续小波变换和统计检验的瞬态成分检测方法，并用于圆锥滚子轴承振动中的瞬态成分的检测与提取，比较有效地检测出瞬态成分，并在此基础上应用连续小波变换反演得到瞬态成分的估计，表示轴承的状态特征，作为轴承故障诊断的依据。     

盲卷积分离及其在机械振动信号消噪中的应用研究

盲源分离应用于机械振动信号的预处理中，提供了一个新的处理机制，在机械状态监测和故障诊断中具有一定的价值。本文研究了盲卷积分离的理论，提出了基于限值VQM检验控制准则的盲分离算法，根据机械振动信号的特点探讨了该方法在机械振动信号瞬态成分和噪声卷积混叠信号分离中的应用，有效地提取了瞬态成分，表明了算法的有效性。