基于奇异值分解的信号处理方法及其频谱特征

对基于时间序列重构吸引子轨迹矩奇异值分解的信息处理方法进行了系统讨论,通过数值算例研究了该方法对振劝信号的降噪和频谱特征以及在振动信号瞬态信息提取中的应用,得到了具有理论和应用价值的结论。     

基于压缩感知的滚动轴承故障信号提取技术研究

针对目前奈奎斯特采样方式对信号进行采集所产生的数据量较大的问题,提出一种基于压缩感知并结合神经网络的滚动轴承故障信号检测方法,通过K-奇异值分解算法构造冗余字典,利用神经网络以映射后观测矩阵的前一部分值预测全部观测值,实现信号的二次压缩,最终利用子空间追踪算法基于预测出的观测矩阵对信号进行重构,通过重构信号频谱可获得轴承故障信息.经过对测量矩阵、算法参数及神经网络等内容的分析,可在较少的数据量下以较高精度实现对滚动轴承故障信息的提取,并通过仿真对比实验证明了方法的有效性,在总压缩比为0.72～0.92时,此方法能够保证信号匹配度约为0.83,明显优于传统方法,且对于轴承内圈、外圈和滚动体故障信号皆有较好的重构效果.     

基于奇异值分解技术的轮边减速器故障信号降噪研究

利用改进的奇异值分解技术,用仿真信号验证了该技术对轮边减速器齿轮故障特征提取的有效性,并从模拟信号中提取出了故障特征频率。研究发现,噪声的奇异值分布趋于直线,凸显出了有用信号的奇异值,有利于特征信号提取。仿真结果表明,该方法能在强噪声背景下提取行星系统齿轮故障特征,为轮边减速器故障诊断提供了一个新的思路。     

改进奇异值分解技术在齿轮故障信号降噪中的应用

改进了奇异值分解技术,利用仿真信号验证了改进的奇异值分解技术对齿轮故障信号提取的有效性,并从实测齿轮裂纹信号和齿轮断齿信号中提取出了故障特征信号.研究表明该方法能在强噪声背景下提取出齿轮故障信号,但强噪声对提取效果有一定影响.     

基于小波变换的混沌信号特征研究

应用小波方法将混沌信号的频谱特征和吸引子的几何结构相结合进行研究,结果表明,在不同尺度上对混沌信号进行连续小波变换时,其小波系数具有很强的相似性,但不能够完全重构原来的吸引子.对信号进行多尺度分解后发现其低频系数部分基本能够重现原吸引子的结构特征,而高频系数部分不能实现这一目标.为了定量刻画混沌信号在小波变换条件下的分形特征,计算了其在不同尺度时的关联维数,并分析了关联维数计算的影响因素.     

基于奇异值分解的灰色模型参数估计

提出了一种新的基于奇异值分解的GM(1,1),GM(1,N)等灰色模型参数估计方法,该方法在进行奇异值分解时,借助2个辅助矩阵将奇异值分解矩阵分解为多个矩阵之积.研究了该估计方法下对原始序列进行数乘变换后参数的变化特征.研究表明该方法充分利用了奇异值分解的优点,回避了由于最小二乘法给灰色模型带来病态性的缺点,提高了模型的稳定性,同时还减少了计算量.     

基于秩最小化矩阵去噪的船舶轨迹重构方法

针对船舶自动识别系统(Automatic Identification System，AIS)在实际应用中存在错误数据频发、数据丢包等问题，本文提出一种基于秩最小化矩阵去噪的船舶轨迹重构方法，利用去噪实现轨迹重构，同时，实现对轨迹的去噪和缺失补全。该方法通过线性插值实现经度对齐，将轨迹数据转化为轨迹矩阵，从而补全轨迹中的缺失值。由于补全结果存在非常大的误差，因此，引入 PLR(Patch-Based Low-Rank Minimization)算法去噪，消除误差。同时，为进一步提升补全效果，通 过2D-VMD(Two-Dimensional Variational Mode Decomposition)算法将矩阵分解为不同频率的IMF (Intrinsic Mode Function)，并分别进行PLR去噪，合并去噪结果，得到最终重构后轨迹。本文以长江武汉段水域船舶AIS轨迹为研究对象，通过实验证明该方法在不同缺失比例以及随机缺失和连续缺失两种情境下具有鲁棒性和较强的稳定性；并与 HALRTC(High-Accuracy Low-Rank Tensor Completion)、TRMF(Temporal Regularized Matrix Factorization)等方法进行比较，结果表明， 该方法相较于HALRTC等方法具有更高的精度，并在高损失率下表现出较好的重构效果。     

典型时频分析技术在故障诊断中的应用

针对旋转机械发生故障时振动信号的不平稳性,利用典型时频分析技术对故障特征进行提取分析。该方法利用信号构造矩阵,再根据典型时频分析技术的变换特性,均值化时频分布参数,然后重构信号以实现降噪。仿真和试验结果表明,该方法能有效地提取故障特征信息,在机械故障诊断领域有广泛应用前景。     

基于K-L变换的人脸识别系统

围绕人脸识别问题对人脸特征提取及识别技术进行了研究.主要有:运用灰度投影提取出在简单背景中的人脸图像,进行归一化操作;以类间散布矩阵作为产生矩阵,通过K-L变换降维并提取出代数特征,为了减少计算量,运用了奇异值分解,最后用最小距离分类器分类对图像进行分类.实验结果表明本方法的有效性.并且对人脸姿态,表情,光照等都具有一定的免疫性.     

基于互相关奇异值分解的滚动轴承故障诊断

滚动轴承在机械装置中非常重要,其运行状态与整台机械设备的工作状态有直接的关系,但在早期弱故障检测时,特征信号经常被淹没在噪声中。为了提高该故障特征的识别精度,提出了基于互相关奇异值分解的故障诊断方法。首先利用奇异值分解将轴承故障信号分解为多个分量信号;其次使用峭度值作为衡量标准,选择两个合适的奇异值分量用于互相关包络分析以获得包络谱;最后通过信号的频谱分析,得到轴承的故障频率,从而完成早期微弱故障检测。通过仿真信号和滚动轴承内圈故障实测数据仿真对比,验证了该方法的有效性。     

基于数据的轨道电路故障诊断的混合算法

提出一种基于数据的神经网络混合算法故障诊断网络,用于轨道电路的故障诊断.考虑铁路信号需求,设计出符合神经网络训练快速性和有效性要求的BP-LM-PSO-GA混合算法,就是将轨道电路复杂网络分解设计为许多小的神经网络组态,通过综合这些小的神经网络诊断结论,得出最终结果,以解决单独设计神经网络带来的运算量问题;然后以广泛使用的ZPW-2000A型轨道电路为例,验证了该算法网络训练的快速性及故障诊断的有效性.最后给出了该诊断网络对轨道电路的诊断步骤.仿真结果表明该诊断网络具有可行性和有效性,为轨道电路故障诊断的应用提出了一条新途径.     

复杂传递路径下轴承滚动体故障特征提取

为消除复杂传递路径对轴承滚动体振动信号的影响并提高故障特征提取的能力，研究了基于变分模态分解(VMD)、优化最大相关峭度解卷积(MCKD)和1.5维谱的轴承滚动体故障特征提取问题；分析了轴承滚动体原始振动信号特点、早期故障信号的特性以及复杂传递路径对振动信号的影响，运用VMD将原始振动信号分解为一系列本征模态函数(IMFs),提出了转频分量剔除方法，通过峭度准则优选2个峭度较大的IMFs分量进行重构；基于网格搜索法研究了MCKD算法参数优化方法，用以增强重构信号的周期性故障特征，消除复杂传递路径对轴承滚动体故障信号的影响；利用1.5维谱分析重构信号，建立了复杂传递路径下轴承滚动体故障特征提取新方法，实现了轴承滚动体故障的准确诊断；为了证明方法的有效性，选取美国凯斯西储大学轴承SKF6205基座滚动体数据进行试验验证与分析。试验结果表明：网格搜索法获得了MCKD算法的最优滤波长度与冲击周期参数(365、85),优化MCKD算法增强了重构信号的故障特征，减少了无关频率分量，明显降低了其他成分的干扰；提出的故障特征提取方法在0、735和1 470 W负载条件下均提取到了轴承滚动体的故障特征频...     

Fault diagnosis for wind turbine based on improved extreme learning machine

A fault diagnosis method based on improved extreme learning machine (IELM) is proposed to solve the weakness (weak generalization ability, low diagnostic rate) of traditional fault diagnosis with feedforward neural network algorithm. This method fuses signal feature vectors, extracts six parameters as the principal component analysis (PCA) variables, and calculates correlation coefficient matrix among the variables. The weight values of control parameters in the extreme learning model are dynamically adjusted according to the test samples’ constantly changing. Consequently, the weight fixed drawback in the original model can be remedied. A fault simulation experiment platform for wind turbine drive system is built, eight kinds of fault modes are diagnosed by the improved extreme learning model, and the result is compared with that of other machine learning methods. The experiment indicates that the method can enhance the accuracy and generalization ability of diagnosis, and increase the computing speed. It is convenient for engineering application.     

A Fuzzy Fault Diagnosis Method for Large Radar Based on Directed Graph Model

To meet the requirement of the real-time, accuracy and multi-target diagnosis of the large radar system,a new fuzzy fault diagnosis method based on directed graph model is proposed in this paper. In this method, the large complex system model is defined using the directed graph model firstly, in which the nodes observing the fault by the hierarchical reconstruction of the directed graph are located, then the fault dependency matrix between these nodes and the fault sources are established. And then, we utilize the sensors’ alarm probabilities under different situations to build the characteristic fault observation matrix in the fault observation space. Finally,the optimized corresponding diagnosis method using a fuzzy function, which describes the similarity between the actual observation vector and the fault’s characteristic vector, is designed. The experimental results demonstrate that the proposed method can achieve high diagnosis efficiency and accuracy. It can be widely used in the real radar system.     

一种基于EMD的共振解调改进方法

针对传统共振解调方法中共振频带需要人为确定和故障轴承振动信号信噪比低的缺陷,提出了一种基于EMD算法的共振解调改进方法。该方法首先对轴承振动信号进行EMD分解,然后自适应地筛选出高频固有振动频率附近的基本模式分量（IMF）,并对单分量进行滤波处理,最后重构选取滤波后的基本模式分量,并对重构信号进行包络解调分析,得到故障特征频率和故障类型。滚动轴承故障诊断表明,改进方法不仅能够自适应地确定共振频带,而且可以有效地提取故障特征,识别故障类型。     

航空货物运量分形预测及R／S分析

航空货运量预测是航空公司运力安排的重要参考。本文根据分形拼贴定理,由分形插值方法求取一个吸引子与航空货运量历史数据相近的迭代函数系统,建立分形预测模型,对航空货运量进行预测。预测结果表明,该方法不存在收敛性问题,数据收集简单,具有较好的实用性。货运量时间序列R/S分析进一步表明了预测值的合理性。     

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轨道几何形状检测数据是一个随时间变化具有随机特征的时间序列,反映轨道几何状态的变化.在本文中,灰色关联度理论用于研究轨道水平不平顺时间序列数据,挖掘时间序列数据之间隐含的关系;经过普遍适应性改进和残差修正改进的灰色GM（1,1）模型预测固定测点轨道不平顺长期状态变化趋势,随机线性AR和卡尔曼滤波模型分析单元区段轨道不平顺短期变化趋势,探索轨道状态变化随机数据序列中隐藏的规律并进行预测.短期和长期预测模型验证结果表明,三种模型是有效的,能够达到预期的精度.     

动态系统故障诊断的未知输入观测器组方法

介绍了动态系统故障诊断的未知输入观测器组方法的原理和设计步骤,对于线性离散定常系统,详细推导了基于矩阵束的克罗内克尔标准形变换的观测器设计算法,所得观测器对于指定故障敏感,对其他未知输入解耦,重复该设计过程,可得到观测器组,实现鲁棒的动态系统故障检测和分离,最后讨论了设计方法的有关问题。     

Dynamic Fault Diagnosis Using the Improved Linear Evidence Updating Strategy

The majority of the existing fault diagnosis methods using Dempster-Shafer(DS) evidence theory(DST) all provide the "static" fused results by combining several pieces of diagnosis evidence, which only reflect the current running status of monitored equipment. This paper presents the dynamic diagnosis strategy by using recursively the improved linear evidence updating rule. Its updated result can synthesize the diagnosis evidence collected at historical, current and future time steps by dynamically adjusting the proposed smoothing linear combination weights. The diagnosis examples of machine rotor show that the proposed method can provide more reliable and accurate results than the diagnosis methods based on the classical updating strategies.     

CRH3型动车组故障诊断代码编码规则研究

在分析研究CRH3型动车组普遍采用的故障诊断代码编码规则的基础上,对其编码规则进行了改进,并提出了新的故障诊断代码编码规则：“四位故障编码规则”和“五位故障编码规则”.通过对比分析,讨论了故障诊断编码规则各自的优缺点,最终提出：新四位故障诊断代码编码规则具有“采用了《通知》规定的系统划分方法,扩充了故障等级编码的取值,保证每个子系统都有足够的故障诊断代码”等优点,故建议在CRH3型动车组故障诊断系统中采用.