粗糙表面轮廓分形维数的计算方法

通过对表面轮廓分形和分形曲线的基本概念阐述,针对目前常用于表面轮廓分形维数的五种计算方法进行比较、分析和评价,认为结构函数法计算的分形维数偏差较小,是目前进行表面轮廓分形维数计算的一种可行方法,并为粗糙表面分形维数计算提供了方法和思路。     

基于小波变换的分形曲线维数计算方法的研究

研究了基于小波变换的分形曲线维数计算方法,具有算法简单和容易实现的优点;通过构造典型分形曲线并加以应用研究,提出并总结了小波分解尺度对维数计算精度的影响规律。根据影响规律,采用小波变换计算分形曲线维数,首先应该估计曲线的采样长度,根据曲线特征选择特定的小波函数,确定最佳的小波分解尺度,这样既提高了计算精度,又缩短了计算时间;其次,当分形曲线有限长度较短时,应该采用信号周期延拓的方法可以减少计算误差。     

超声磨削加工表面分形维数计算方法

基于盒维数法、差分盒维数法、结构函数法,用MATLAB模拟出已知分形维数的理论分形曲面,对其进行分形维数的计算,并计算其误差,结果表明:盒维数法的计算结果误差最小,可确定超声磨削加工表面分形维数的计算方法,为超声磨削加工表面形貌的特征分析奠定理论基础.     

机械表面的分形及维数计算

1前言迄今为止,工程技术中的几何形状和分析,都是以几何维数为整数的经典的欧氏几何为基础的。它假定,当测量尺度观察区间逐渐减小时,所有的局部轮廓曲线都展开趋近于短直线;所有的局部曲面表面,都趋近于小平面,即一切形状都可简化抽象归结为由直线复合组成,其典型的数学工具是解析几何和微分几何。这种简化抽象有其合理性,但也存在局限性。现实世界中真实物体形状与上述简化抽象的‘规则’曲线、‘规则’曲面之间的差异,人们往往总认为是由于各种误差引起了对规则形状的偏离,因此总是用在‘规则’曲线、曲面之上迭加偏差     

基于小波变换的三维粗糙表面分形维数计算方法

基于小波变换提出一种三维粗糙表面分形维数的计算方法。该方法采用小波变换对三维表面形貌数据进行多尺度分解,通过对不同分解尺度下小波系数平方的均值进行函数拟合,继而得到粗糙表面的三维分形维数。为验证提出的方法的正确性与准确性,采用已知参数构建三维分形表面,对不同方法下分形维数的计算结果进行对比分析。对比结果显示,相比原始盒维数法与差分盒维数法,采用提出的小波变换法计算得到的分形维数误差更小。特别是在小波变换过程中选用sym4小波基函数时,分形维数的计算误差最小,误差能够控制在2%以内。将提出的方法应用于磨削表面分形维数的计算,得到了不同粗糙度下磨削表面的分形维数,进而验证了该方法的实用性。提出的方法能够更加精确地计算三维粗糙表面的分形维数,为粗糙表面分形接触模型的构建提供了参数基础。     

基于动态功耗的流水线优化方法研究

流水线设计中通过增加寄存器可将毛刺进行隔离,从而降低节点的转换密度,实现动态功耗的优化,但是增加寄存器在减少毛刺的同时,不仅会增加资源消耗,而且增加的寄存器也会增加电路中的节点数量,从而产生额外的动态功耗,通过减少毛刺降低的动态功耗与增加硬件资源产生的动态功耗二者是相互矛盾的。针对此问题,通过分析毛刺和寄存器产生的动态功耗与流水线级数的变化规律,提出了基于动态功耗的流水线优化方法,并从理论上证明了优化方法的有效性。利用提出的优化方法对分形维数的计算进行优化,实验结果表明,利用提出的优化方法得到的流水线的能耗是最小的,从而验证了优化方法的有效性。     

汽车传动轴振动信号分形维数计算

讨论了确定混沌时间序列嵌入维数的平均最近邻域发散度方法，并根据从时间序列中计算分形维数的方法，计算了一组不同平衡度汽车传动轴振动信号分形维数。计算表明，汽车传动轴振动信号具有分形特征；在时间序列具有较大噪声时，平均最近邻域发散度法能很好地确定其嵌入维数，具有良好的收敛性；在其他条件不变时，传动轴的不平衡度与其振动信号的分形维数值呈线性关系，当时间序列样本点达到一定数目时，计算结果稳定性好。     

机械加工表面形貌分形特征的计算方法

提出应用小波变换计算表面形貌分形特征参数，基于Weierstrass-Mandelbrot函数（W-M函数）和Majumdar-Bhushan函数（M－B函数）这2种常用于表征和模拟机械加工表面轮廓曲线的标准分形函数，验证了小波变换计算分形维数具有很高的精度。与其它计算表面形貌分形维数的方法进行了比较，结果表明小波变换方法的稳定性和准确性好。应用小波变换计算了不锈钢和铜2种材料的机械加工表面的分形维数。     

焊条表面分形维数研究中的组合型对数放大器

研制了组合型对数放大器，它适合于Ｊ４２２焊条表面分形维数研究，文中给出了基本原理和电路结构。     

锁相放大器监测焊条表面分形维数的两种方法

采用的锁相放大器监测焊条表面分形维数的两种方法，给出了测试原理、测试装置、方法和部分结果。     

数据标准化对Sevcik分形维数算法的性能影响

在运用Sevcik方法计算一维时间序列分形维数时通常会涉及到数据标准化的问题。鉴于实测时间序列中不可避免的混有随机噪声,提出用零均值标准化方法来代替原Sevcik方法中极大极小值标准化法,得到Sevcik-Zscore方法。以两种典型的合成分形序列为对象,分析了Sevcik算法和Sevcik-Zscore算法在准确性、运算时间、对数据长度依赖性和抗噪性能4个方面的表现。仿真结果表明:Sevcik算法在时间序列分形维数较小时的计算精度高,而Sevcik-Zscore方法在时间序列分形维数较大时的计算精度高。Sevcik比Sevcik-Zscore方法的计算效率高,但Sevcik-Zscore方法在对数据长度依赖性方面要优于Sevcik方法。两种方法在抗噪性能分析中表现类似。在海杂波数据和轴承振动信号分析中的应用也表明Sevcik-Zscore方法要优于Sevcik方法。不同的数据标准化方式会对时间序列的Sevcik分形维数计算产生不同的影响,需要慎重选择。     

FERImage: an interactive program for fractal dimension, d(per) and d(min) calculation

A computer program has been written for the determination of the D fractal dimension at low scale, of the d(per) representative parameter of the periodical region at high scale, and the d(min), representative parameter of the minimum elemental cell which is repeated in the periodical structure from the variogram. It carries out the simultaneous obtention of the three previous parameters developed by Bonetto and Ladaga. The program also allows to obtain fractal dimension values from the Fourier power spectrum. FERImage has been developed so that the users could choose the rank where the behavior is fractal, not only in the variogram method but also in the Fourier spectrum method.     

基于AR模型-分形维的磁流变减振器性能研究

建立了磁流变减振器的动力学方程,利用与其同阶的时间序列AR模型的对应关系,推导出基于时间序列的动态特性参数计算公式,在不同工况下振动实验检测获得时间序列,计算了动态特性参数、时间序列分形盒维数和系统特征根实部,以及这些参数间的相关系数,拟合了动态特性参数、分形盒维数、工况参数三者相互间的关系曲线,分析了磁流变减振器性能变化。分析结果表明,AR(2)模型对减振器振动信号有较高的模拟精度,基于时间序列AR模型的动态特性参数求解方法便捷有效;时间序列盒维数与动态特性参数间存在高度相关,可作为量化衡量系统振动平稳性和响应快速性综合动态特性的参数,可配合特征根选取磁流变减振器的最佳工况。     

基于分维LLE和Fisher判别的故障诊断方法

针对非线性系统故障诊断难以解决的问题,通过改进的局部线性嵌入映射算法解决了非线性数据的特征映射问题。首先,通过线性拟合改进了基于分形维估计的内在维数的估计。然后,将故障状态与空间分布结合起来,通过确定数据点在空间超球内的分布完成故障的检测,在这个过程中将超球的确定与LLE算法中基于核函数的样本外数据扩展结合起来,大大减少了计算量,提高了算法的实时性。然后,利用Fisher判别分析进行故障匹配,通过计算最优的投影向量与历史故障数据投影向量的相似度的计算,完成故障识别,从而为复杂非线性系统故障诊断提供了一种新的有效的方法。     

基于FrFT-FD和KPCA模拟电路故障特征提取方法

为获得有效的故障特征信息,提出一种基于分数阶傅里叶变换分形维的模拟电路故障特征提取方法。首先,把原始数据空间中的特征数据映射到不同的分数阶空间,分别计算不同分数阶次下故障响应信号的分形维数;然后,采用核主元分析进一步对候选特征实施降维;最后,将优化后的特征向量作为故障特征,利用神经网络进行分类诊断。仿真结果表明,本方法能很好地获取不同故障响应信号的细微差异,增强不同故障模式的可分性,提高故障诊断准确率。     

旋涡泵叶轮和流道水力尺寸智能算法研究

旋涡泵内部流动理论不完善,其叶轮和流道水力尺寸计算通常采用相似计算法和经验统计计算法。文中针对这两种方法在应用中存在的诸多局限性,提出了基于人工神经网络的智能算法。该方法既不以寻求相似的模型泵并进行换算为基础,也不以统计方法获取经验数据,而是以现有旋涡泵产品数据为基础,应用神经网络构建旋涡泵性能参数与水力尺寸之间的关系模型,从而实现泵的性能参数与水力尺寸的非线性映射,并利用这一关系模型进行新产品设计。文中介绍了这一方法的基本原理和关键技术,其中包括神经网络的结构设计、模型选择、样本对设计和网络训练等。解决了由于旋涡泵叶轮和流道结构型式繁多、设计中缺乏足够的经验数据支持及缺乏统一的经验统计方法的问题,提供了使不同企业能够有效地利用已有产品开发新产品的统一方法,该方法不仅支持知识重用,而且具有通用性,对提高旋涡泵的设计质量和缩短设计周期具有重要意义。     

管道机器人可靠性分析模糊评判方法研究

基于模糊数学和系统可靠性的理论，提出了一种管道机器人可靠性分析的模糊评判方法，该方法是将机器人分为若干子系统，各子系统可靠性影响因素相同，而每个子系统的因素重要程度模糊子集和单因素评判矩阵不同，这样不仅从评判模型上考虑了各影响因素的不同作用，而且在方法上考虑了各影响因素对不同子系统的不同作用程度，因此更具有综合的特点。     

高效高质量铣削参数多目标优化方法研究

机床的切削参数决定着机床加工的质量及加工效率,传统的切削参数选择方法基于工人经验,很难实现加工质量与效率的最优。针对以上问题,提出了一种面向高效、高质量加工的数控机床铣削参数多目标优化算法。算法以铣削四要素(切削速度、每齿进给量、切削深度和切削宽度)为优化变量,以最小切削力和最大材料去除率为优化目标;采用基于Tent映射的混沌初始化多目标粒子群优化模型进行参数优化,采用优化前后不同参数组合构建四因素四水平的正交实验,以表面粗糙度值作为加工质量主要表征,比较优化前后参数组合的实验结果。结果验证了优化方法和优化模型的有效性。