应用AR模型的多参数与多测点信息融合的故障分类

为了找到针对齿轮传动系统多类故障分类的有效方法,对行星齿轮传动系统进行故障实验,获取振动信号。采用EMD方法对该振动信号进行预处理,得到若干个IMF分量之和,对前4个有效的IMF分量分别建立AR模型,得到对应的自回归参数序列ф,进而对其分别计算关联维数、最大Lyapunov指数、样本熵这3个混沌特征参数,并将其作为辨识特征量。将不同测点对应的ф的不同混沌特征参数信息融合作为支持向量机的输入向量,建立6种不同故障状态的训练集,实现对故障类型进行分类。结果表明:对实验获取的振动信号进行EMD和AR模型处理后,能在很大程度上提高故障分类准确率。     

基于G-P算法关联维数齿轮系统相空间吸引子数值特性

为有效刻画齿轮系统相空间吸引子结构的数值特性,建立了直齿轮系统含间隙与综合传动误差的非线性动力学模型,基于G-P算法推导了等间隔的齿轮系统吸引子关联维数计算公式。对周期运动和混沌运动吸引子,采用Lyapunov指数与关联维数等手段定量表征其数值特性,利用Poincaré截面法定性分析了混沌吸引子的演化和迁移进程。通过关联维数对阻尼比和综合传动误差变化下的混沌吸引子演化行为进行了追踪刻画,结果表明,吸引子结构越复杂则关联维数越大,系统振动越敏感,混沌吸引子关联维数值介于整数1和2之间,具有分数维特征。     

基于混沌特征和支持向量机的内燃机故障诊断

为解决内燃机故障诊断这一复杂问题,对6110型柴油机进行气门间隙故障模拟试验,测得振动信号,并计算其关联维数、最大Lyapunov指数、Kolmogorov熵3个混沌特征和它们的统计特征,作为故障特征量,利用支持向量机对故障进行识别。结果表明,用单一的混沌特征识别故障类型,效果较差;将统计特征与混沌特征共同作为故障的特征向量,效果较好。     

单级齿轮非线性系统吸引子的数值特性研究

为了定量地判断吸引子的特性,在建立间隙函数呈分段线性时单级齿轮系统的量纲一化的动力学方程的基础上,考虑到系统在传统意义下的Jacobi矩阵并不是处处存在的,故直接从Lyapunov指数(LE)的定义出发,给出了计算系统最大Lyapunov指数的方法;基于稳态数值响应阐明了计算系统吸引子关联分维数的方法;通过与系统相图及Poincaré截面图进行比较,验证了计算Lyapunov指数及关联维数的方法的正确性;在此基础上,分别对阻尼比、齿轮综合误差以及齿侧间隙等参数对系统动力学特性的影响进行了分析,分别计算了单独改变系统阻尼比、齿轮综合误差和齿侧间隙时,系统振动的分岔图、最大Lyapunov指数图以及系统的关联维数,得到了系统振动特性随这些参数变化时的变化规律。     

行星轮多级齿轮传动系统耦合特性分析

为研究行星轮多级齿轮传动系统的耦合振动机理,建立了两级定轴齿轮和一级行星轮的行星轮多级齿轮传动系统无量纲动力学方程。对比两级齿轮、行星齿轮传动系统及行星轮多级齿轮传动系统的分岔特性,研究多级齿轮系统的非线性耦合特性。通过研究发现,耦合作用使得一级定轴齿轮突跳点减少,增加了系统的稳定性,但同时又使行星轮的混沌运动传递到定轴,导致二级定轴齿轮出现大范围的混沌运动,从而又降低了系统稳定性。     

基于1.5维谱活跃频率的行星齿轮箱磨损故障诊断研究

行星齿轮箱中多种频率成分相互耦合导致无法提取故障特征,针对这一问题,提出了基于1.5维谱(三阶累积量一维对角切片谱)活跃频率的行星齿轮箱磨损故障诊断的方法。该方法先将1.5维谱能够识别的二次相位耦合推广到符合实际意义的二次频率耦合,再将解耦出的参与耦合频率与耦合产生频率逐点相乘,以得到其活跃频率;然后通过观察活跃频率与故障频率之间的关系,判断行星齿轮箱是否发生故障;实验部分首先运用该方法从仿真信号中提取出了活跃频率,然后通过搭建行星齿轮箱齿面磨损故障实验台采集振动信号,最后运用该方法提取出了其磨损故障特征频率。研究结果表明:传统的傅里叶变换方法不能提取出故障特征频率,基于1.5维谱活跃频率的磨损故障诊断方法能够从行星齿轮箱振动信号中提取出故障特征频率,实现了对行星齿轮箱磨损故障的诊断,对行星齿轮箱磨损故障诊断具有重要意义。     

基于多尺度排列熵的复合行星齿轮故障诊断研究

针对行星齿轮传动系统复合故障特征提取问题,以行星齿轮箱的运行状态为研究背景,建立了考虑路面随机激励下的行星齿轮箱复合故障动力学模型,利用多尺度排列熵对齿轮箱正常、断齿故障和复合故障时的振动信号进行了对比分析,通过对处于不同状态的行星齿轮箱进行分析,发现行星齿轮箱正常振动信号的多尺度排列熵值要高于单一断齿和复合断齿故障信号,熵值平均高出约5.3%,单一断齿的多尺度排列熵高于复合断齿故障信号,熵值平均高出约7.4%。研究结果证明,多尺度排列熵可以有效地诊断多排行星齿轮系统的故障类型。     

基于振动相关信息融合的行星齿轮传动系统故障诊断

针对不同测点的信息对故障敏感度不同、各测点的振动传递使故障与测点具有关联性等特点,提出基于振动相关信息融合的故障诊断模型。分别获取正常和5种故障状态在3个测点下振动信号的小波包能量特征向量;计算同一测点不同状态信号的能量特征相关系数及不同测点相同状态信号的能量特征相关系数。通过分析这两类信息所呈现的特性建立故障诊断模型。用14组待检信号进行故障诊断模型的实例分析,其诊断结果与实际故障状态完全一致。用支持向量机方法对5种故障状态进行分类,得到的结果与实际故障状态一致,验证了所建立的故障诊断模型的正确性。分析结果表明,通过振动相关信息融合建立的故障诊断模型能有效反映出不同故障状态的特性,能准确诊断出复杂行星齿轮传动系统的微弱及耦合故障。     

滚动轴承振动的非线性超混沌特性研究

为研究滚动轴承不同振动状态的非线性混沌特性,采用不同方法从多角度进行探讨和判定。使用递归图分析振动的周期性,然后采用CLY方法对信号的混沌特性进行判定,再结合功率谱探讨振动的频率分布特征,最后采用最小二乘支持向量机(LS-SVM)方法,通过对各状态振动的Lyapunov指数谱进行计算,研究轴承振动的超混沌特性。研究结果表明:滚动轴承不同状态振动信号的非线性混沌特征存在明显的差异,但均表现为混沌特征并且都是超混沌的,且故障状态越大,振动的超混沌性越强。     

基于.NET平台行星齿轮传动故障诊断系统

鉴于三级行星齿轮传动系统故障诊断方法的不足,开发了基于. NET平台的行星齿轮传动故障诊断系统,实现了多路信号实时采集与综合分析功能。首先采集行星齿轮传动系统的振动信号,然后运用基于. NET平台设计开发的行星齿轮传动故障诊断系统对数据进行时频域分析,并利用小波阈值降噪、包络谱分析、频谱细化、窄带解调等方法进行特征提取并对特征信息进行状态识别,最后对行星齿轮传动系统故障信号特征频率进行验证对比。试验结果验证了该行星齿轮传动故障诊断的可行性和有效性。     

A novel approach to periodic event-triggered control: Design and application to the inverted pendulum

In this paper, periodic event-triggered controllers are proposed for the rotary inverted pendulum. The control strategy is divided in two steps: swing-up and stabilization. In both cases, the system is sampled periodically but the control actions are only computed at certain instances of time (based on events), which are a subset of the sampling times. For the stabilization control, the asymptotic stability is guaranteed applying the Lyapunov–Razumikhin theorem for systems with delays. This result is applicable to general linear systems and not only to the inverted pendulum. For the swing-up control, a trigger function is provided from the derivative of the Lyapunov function for the swing-up control law. Experimental results show a significant improvement with respect to periodic control in the number of control actions.     

应用混沌神经网络诊断发动机磨损故障

利用混沌神经网络,采用混沌动力学中的Logistic映射构造神经元,对发动机的相似早期磨损故障进行了有效诊断。通过故障模拟实验,对不同类型初期磨损故障的振动数据进行了采集和分析,发现其频谱特征具有较大的相似性,且各种初期磨损故障的李雅普诺夫指数大于0,具有混沌特征。用一般方法难以区分不同类型的初期磨损故障,而混沌神经网络能够有效地识别这些相似故障模式,对于发动机磨损故障的早期预防具有积极作用。     

基于混沌理论的平板闸门流激振动特性

鉴于闸门流激振动过程的复杂性,对水弹性模型试验中闸门在不同开度下的实测加速度响应数据进行了混沌特性分析。首先,对实测数据进行相空间重构,分别采用平均互信息法和平均伪最近邻域法计算最佳时间延迟和最佳嵌入维数;然后,基于嵌入参数计算关联维数D_2和最大Lyapunov指数λ_1,并对各计算参数的分布规律进行分析。研究表明:闸门侧向振动的复杂性相对其他振动方向更高,中间开度时的振动复杂性比大开度或小开度更显著;竖直向振动与顺流向振动中呈现出了较低维(D_2=3.342~5.130)的混沌吸引子,表明较少的独立变量即可描述闸门竖直向及顺流向振动的规律;λ_1随闸门开度的变化规律呈现"两边小中间大"的趋势,表明闸门在中间开度时的振动预测准确性较低。     

基于分形维数的转子—机匣系统故障诊断研究

基于相空间重构,在优选重构参数的基础上,将分形维数应用于航空发动机转子-机匣系统的故障诊断.建立以关联维数为特征量的故障诊断方法,实际诊断航空发动机转子-机匣系统故障;提出以Lyapunov维数为特征量的故障诊断新方法,并实际应用于航空发动机转子-机匣系统的故障诊断,弥补关联维数等分形维数计算中无标度区难以精确确定、限制分形维数在故障诊断中的实际应用的不足.     

基于相空间重构的制造系统混沌研究

针对制造企业的生产效率时间序列体现的非线性的确定而又类似随机的特点,提出了基于相空间重构的制造系统的混沌研究方法。利用互信息法和CAO氏方法分别确定最佳延迟时间和最小嵌入维数,利用生产效率时间序列对制造系统相空间重构,通过Grassberger-Procac-cia算法和小数据量方法计算关联维数和最大Lyapunov指数这两个非线性特征量,结果表明制造企业在运行过程中出现混沌现象。     

Input-to-state stability of time-varying nonlinear discrete-time systems via indefinite difference Lyapunov functions

In this paper, we propose new sufficient criteria for input-to-state stability (ISS) of time-varying nonlinear discrete-time systems via indefinite difference Lyapunov functions. The proposed sufficient conditions for ISS of system are more relaxed than for ISS with respect to Lyapunov functions with negative definite difference. We prove system is ISS by two methods. The first way is to prove system is ISS by indefinite difference ISS Lyapunov functions. The second method is to prove system is ISS via introducing an auxiliary system and indefinite difference robust Lyapunov functions. The comparison of the sufficient conditions for ISS obtained via the two methods is discussed. The effectiveness of our results is illustrated by three numerical examples.     

基于Lyapunov指数能谱熵的转子—机匣系统故障诊断研究

提出基于Lyapunov指数能谱熵的航空发动机转子-机匣系统状态识别和故障诊断新方法.基于Lyapunov指数谱,提出并定义系统Lyapunov指数能谱熵;在基于实测的航空发动机机匣振动时间序列求解系统不同故障状态的Lyapunov指数谱的基础上,获得系统不同故障状态下的Lyapunov指数能谱熵,并将其应用于航空发动机转子-机匣系统的故障诊断.研究结果表明,航空发动机机匣振动时间序列在不同单一故障状态下具有不同的Lyapunov指数能谱熵,此时可以Lyapunov指数能谱熵作为识别其状态的新特征量.     

基于复合混沌映射的神经网络模型

在具有单一映射特征神经网络(CGNN)的基础上,提出了两种具有复合混沌映射关系的神经网络。一种为串联结构,一种为并联结构,并且对两种结构进行了分析和讨论。     

基于分段可微Lyapunov函数方法的模糊控制系统稳定性分析$

引入了适合于模糊控制系统的分段可微Lyapunov函数,得到了该系统稳定的充分必要条件,并利用特殊子系统的概念将一般系统的控制设计转化为一系列的特殊子系统的控制设计问题。最后,给出了一个数值算例,计算结果表明可以使用该方法求解这类问题,同时也证明了此方法的有效性。