基于稀疏表达特征提取的发动机爆震状态检测

研究了利用发动机缸体振动信号进行爆震检测和强度评价的方法,提出了一种基于广义正交匹配追踪的改进K?均值奇异值分解（K?means singular value decomposition,简称K?SVD）信号处理方法,将稀疏表达理论引入了发动机爆震特征识别领域。首先,对缸体振动信号进行稀疏分解,得到涵盖爆震特征的稀疏字典以及针对单个信号的稀疏系数;然后,计算重构信号的四阶累积量的自然对数,提出了一种爆震强度评价指标。计算结果表明,该方法对于混有强烈背景噪声的缸体振动信号表现出了良好的降噪和特征提取能力,且提高了运算效率,能够准确区分强烈爆震、轻微爆震和正常燃烧3种状态,证明了该方法在发动机爆震识别领域的应用价值。     

基于LMD的包络谱特征值在齿轮箱故障诊断中的应用研究

针对齿轮箱故障振动信号大多是多分量的调幅-调频信号,而传统包络分析法又太依赖经验值选取参数的问题,对齿轮箱振动信号的分解方法、包络分析方法以及提取特征值等方面进行了研究,提出了一种基于局部均值分解(local mean de-composition,LMD)的包络谱特征值的方法。该方法首先利用局部均值分解对齿轮箱信号进行了处理,获得了包含有不同频率特征的PF(product function)分量,最后对包含有主要故障信息的第一级PF分量进行了包络分析,提取了包络谱的特征频率,以此来判别齿轮箱的工作状态和故障类型。利用齿轮箱正常状态、局部损伤、磨损故障3种齿轮箱振动信号的实例进行了验证。研究结果表明,利用LMD分解后求取包络谱特征频率的方法能够较为准确地判别齿轮箱的工作状态和故障类型。     

独立式散热舱冷却空气侧流动特性试验研究

Aiming at the great differences between the detached cooling system and the traditional axial cooling system in aspects like system arrangement, matching relationships between the fan and radiators, the flow field distribution and so on, the detached cooling test bench was designed. Experimental study on the detached cooling system with different radiators’ installation angle and position was carried out on the new test bench. Dynamic characteristics like flow resistance and air speed distribution were measured by piezometer tubes and impeller anemometers. Relatively uneven coefficient of the air speed distribution and system matching curve were calculated and analyzed. The results indicate that when the radiator installation angle is within 30°, with the angle increasing, radiator flow resistance decreases and air speed distribution on the radiator surface is more uneven. When the position relationships between radiators change from opposed form to vertical form, radiator flow resistance increases and air speed distribution is more uneven. The matching area between the fan and the detached cooling system locates in the area where the fan pressure is low and the air flow is large. [ABSTRACT FROM AUTHOR]     

基于稀疏分解的轴承双冲击特征提取

旋转机械的轴承部件出现裂纹或凹坑时,会产生稀疏的双冲击信号,在故障早期时,双冲击信号会发生混叠现象。在稀疏分解过程中,传统的高斯最大原则无法准确提取故障信号原子。笔者通过分析冲击类故障双冲击信号的特点,研究双冲击混叠时时频因子与双冲击间隔之间的关系,构造冲击信号最优邻域,并提出一种邻域正交匹配追踪算法。在每次迭代中选取内积最大原子周围的部分原子组成子框架,计算振动信号在当前框架下的表示,再进一步计算残差信号,并进行下次迭代,直至满足迭代终止条件。通过仿真试验和故障实例分析发现,该方法能避免过匹配现象,并准确提取双冲击成分,从而计算出双冲击信号的时间间隔,对故障程度进行判定。     

基于相关正交匹配追踪算法的风电机组滚动轴承稀疏故障诊断方法

针对风电机组滚动轴承故障信号的非平稳、强噪声污染等导致的有效冲击特征难以检测的问题,提出了一种基于相关正交匹配追踪（COMP）算法的稀疏故障诊断方法。基于COMP算法,在每次迭代后,首先根据内积大小依次计算原子与残差的相关系数,将相关系数最大的原子与其他符合条件的原子合并,将合并后的原子作为一个新原子;然后,利用这些新原子重新构成一个与信号相关度较强的新字典,对信号进行稀疏表示;最后,通过分析稀疏表示结果的包络谱实现滚动轴承故障的准确诊断。由于该方法重构的新原子与残差的相关性较强,因此只需较少的迭代次数就可得到较高的稀疏表示精度。仿真试验和工程应用验证了所提方法的有效性和实用性。     

基于低秩矩阵分解的光场稀疏采样及重构

光场成像技术中光场的采集和数据的压缩处理是亟待解决的问题。为了实现光场的稀疏采样和恢复,建立了基于光场低秩结构的压缩采样相机系统,研究了光场矩阵的结构特征及压缩采样下光场图像的重构问题。根据静态光场各视点图像之间的内容相似性,将这些图像向量化并按列组合成一个二维矩阵,该矩阵呈现出低秩或近似低秩的状态。对光场图像矩阵进行低秩分解,结果表明偏离低秩的部分呈现出很强的稀疏性性质,低秩和稀疏各自表征不同的数据冗余度。然后,对基于掩膜的相机采样系统进行随机Noiselets变换测量,鉴于重构过程是一个低秩稀疏相关性约束下的优化求解问题,采用贪婪迭代求解分别重构出光场矩阵的低秩部分和稀疏部分。仿真结果表明,重构图像的PSNR维持在25dB以上,且保留了光场视点间的视差信息,能够满足稀疏采样中对光场图像的要求。     

基于改进ICA-OMP优化原子分解的谐波和间谐波检测方法

针对原子分解中匹配追踪类算法存在的问题,提出一种结合帝国竞争算法(ICA)和正交匹配追踪算法(OMP)优化原子分解的电网谐波和间谐波信号检测方法。首先根据谐波和间谐波信号的特征,将Gabor原子库简化为正弦原子库。然后采用OMP算法对谐波和间谐波信号进行原子分解,通过设置合理的相关性阈值确定终止迭代次数。最后,根据搜寻出的最佳匹配原子的索引参数实现谐波和间谐波信号参数估计。在OMP算法迭代过程中引入ICA,可实现在连续参数空间中搜索最佳匹配原子,避免索引参数步长对检测精度的限制。算例仿真与实测表明本文提出的算法能够在噪声干扰情况下准确检测出各次谐波和间谐波分量,频率、幅值和相位的最大检测误差分别为0.015 4%、0.722 4%和1.512 6°,可有效分辨出频率相近的间谐波分量,实现时变谐波和间谐波分量的精确定位。与正交匹配追踪算法相比,计算复杂度缩减率在99%以上。     

Application of signal sparse decomposition in dynamic test

In dynamic test,sampling rate is high and noise is strong,so a signal sparse decomposition method based on Gabor dictionary is put forward.This method iteratively decomposes the signal with the matching pursuit （MP） algorithm and takes the coherence ratio of the threshold as a condition of iteration termination.Standard MP algorithm is time-consuming,thus an adaptive genetic algorithm is introduced to MP method,which makes computation speed accelerate effectively.Experimental results indicate that this method not only can effectively remove high-frequency noise but also can compress the signal greatly.     

基于匹配追踪稀疏分解的电能质量扰动检测

根据基于冗余字典的匹配追踪(MP)信号分解思想,提出一种电能质量扰动信号的参数检测与特征波形提取方法。在MP算法的每次迭代中,首先采用快速傅里叶变换(FFT)搜索能量最大的频率成分,然后采用基于离散Gabor原子中心区域的简化内积计算方法获得扰动参数的估计值,并以该估计值作为初始解,采用BFGS算法做局部搜索,进而获得精确匹配参数,并结合基于递归的内积计算确定扰动的起止时刻,最后根据电力信号扰动波形特点,设计合成字典,确定与扰动成分最匹配的波形。对单一和混合电能质量扰动信号的分解实验表明,该方法可以实现扰动参数的快速精确检测,进而有效提取扰动特征波形,并具有较好的抗噪性能。     

基于K-奇异值分解和层次化分块正交匹配算法的滚动轴承故障诊断

利用层次化分块正交匹配算法（HBW-OOMP）的高稀疏性和运算速度快等优点,提出了一种基于K-奇异值分解（K-SVD）字典和HBW-OOMP算法的故障轴承诊断方法。首先利用K-SVD自学习训练方法得到包含冲击成分的冗余字典,克服了固定结构字典适应性不强的缺点。然后采用基于分块思想的HBW-OOMP算法进行原子的选取和稀疏系数的求解,以重构信号包络谱峭度最大为终止条件,自适应确定分解次数。最后应用所提方法对仿真信号和故障轴承实验信号进行故障特征提取,结果表明该方法能够有效提取强背景噪声下故障特征成分,具有一定的应用前景。     

基于小波-原子分解的超短期风电出力预测模型

为提高含风电场电网经济调度能力以及降低电力系统规划决策的保守性,提出了基于小波-原子分解(WD-AD)的风电出力超短期预测模型。该模型采用小波分解(WD)作为前置环节,以基于原子表达式的自预测和基于最小二乘支持向量机(LSSVM)的残余分量预测为基础构建原子分解(AD)预测模型,分别对风电出力的高低频分量进行预测,并将结果相加得到最终预测值。AD分解过程由衰减线性和Gabor原子库交替分解完成,可自适应匹配不同类型分量。同时,本文提出将细菌群体趋药性和正交匹配追踪算法相结合(BCC-OMP)优化的原子分解法,进一步增强了原子分解能力。实际风电场算例验证了所提方法的自适应性、快速性及有效性。     

柴油机振动信号快速稀疏分解与二维特征编码

针对柴油机故障诊断方法中的信号时频表征及特征提取问题,提出一种基于振动信号快速稀疏分解与二维时频特征编码识别的柴油机智能故障诊断方法。首先,为了获得时、频聚集性优良的时频图像,提出一种随分解残差信号自适应更新Gabor字典的改进匹配追踪(adaptive matching pursuit,简称AMP)算法,利用AMP算法将柴油机振动信号分解后叠加各原子分量的Wigner-Ville分布,获取原信号的稀疏分解时频图像;然后,为提取时频图像的特征参量,提出了双向二维非负矩阵分解(two-directional,2-dimensional non-negative matrix factorization,简称TD2DNMF)算法,用于对时频图像的幅值矩阵进行特征编码,获取蕴含在时频图像内部的低维特征,并利用最近邻分类器实现了时频图像的自动分类识别。将提出的方法应用于4种不同状态柴油机气门故障的诊断试验中,结果表明,该方法能够获得无交叉项干扰、聚集性好的时频图像,使各时频分量的物理意义更加明确,并改进了传统图像模式识别中的特征参数提取方法,是一种有效的柴油机故障诊断方法。     

基于小波分解的脑CT图像纹理特征提取

本文针对海量医学影像信息的计算机辅助诊断技术中特征提取的难题,以脑CT图像为研究对象,提出了一种基于小波分解的纹理特征提取方法。首先通过对预处理后的子图像分别进行的分层处理与分层提取,构成纹理特征向量;然后采用创建数字化统计图谱的方法,对实验数据集进行了计算机辅助诊断实验。实验结果表明此方法可以标记出可能存在病变的区域,为医师的诊断提供辅助信息。