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基于卷积神经网络的轴承故障诊断研究

基于卷积神经网络的轴承故障诊断研究

作者：宋乾坤安徽理工大学

学位级别：硕士

随着智能制造的快速发展,机械设备已成为生产领域中的关键设备,作为多数机械设备中必不可少的部件轴承,其状态好坏显著影响机械设备的正常运转,因此,准确检测识别滚动轴承状态对机械设备的正常运转至关重要。本文以轴承为研究对象,通过... 详细信息

随着智能制造的快速发展,机械设备已成为生产领域中的关键设备,作为多数机械设备中必不可少的部件轴承,其状态好坏显著影响机械设备的正常运转,因此,准确检测识别滚动轴承状态对机械设备的正常运转至关重要。本文以轴承为研究对象,通过卷积神经网络实现对已编码为图像的轴承信号的特征进行提取和分类,开展轴承故障诊断的方法研究工作,本文的主要研究内容如下:(1)针对传统故障诊断方法在轴承故障诊断中出现的多分类时测试准确率低、数据集不足的情况,提出基于格拉姆角场(GAF)法和卷积神经网络(CNN)的轴承故障诊断模型以及采用重叠采样20%的方法扩充数据集。通过对轴承振动信号采用格拉姆角场法变换构建数据集,导入到搭建的加入了批量归一化和随机失活六层卷积神经网络中实现故障分类。在搭建的CNN中测试了不同的轴承数据集以及不同数据长度下的测试准确率和抗噪性能。结果表明,在不同数据集的测试中,所搭建的模型在轴承故障五分类中最高测试准确率可达100%,搭建的CNN有着良好的性能,在多分类问题上具有较高的精度;根据数据集扩充前后测试结果对比,表明扩充数据集的方法具有一定的可行性,可以有效提升模型的测试性能。(2)针对GADF-CNN方法训练收敛速度慢、抗噪性能差等问题提出CWT-CNN的轴承故障诊断模型。分析了时频图大小对训练的影响,数据长度为500时采样构建的时频图数据集在搭建的CNN中轴承故障十分类中最高测试准确率可达100%。在原始数据中加入信噪比为6d B高斯白噪声后,通过常规方法构建的数据集100轮中测试的最高准确率仍达到了99.01%,相比于经典CNN基于CWT-CNN的轴承故障诊断模型具有更强的抗噪能力。提出通过对滚动轴承数据经连续小波变换生成的时频图进行三次垂直方向随机裁剪的方法扩充数据集,之后将其导入到改进的卷积神经网络中进行特征提取实现轴承故障分类。为了测试模型性能,使用凯斯西储大学轴承数据集进行检测,经过实验结果表明:通过提出的方法构建的数据集相比于常规方法构建的数据集,在搭建的卷积神经网络训练中收敛速度更快,训练出的模型性能也更加稳定,相较于常规方法构建的数据集测试准确率均有提升,证明了所提的基于时频图数据扩充方法的有效性和可行性。图38表10参70

关键词：卷积神经网络轴承故障诊断格拉姆角场法连续小波变换抗噪性能数据集扩充

马克思《伦敦笔记》的通货学派与银行学派研究及其哲学方法论

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河北学刊 2024年第1期44卷 90-95,80,100页

作者：李乾坤南京大学马克思主义学院

资本主义的危机,往往在货币危机之上暴露得最明显。⑤围绕货币问题,在19世纪40年代世界资本主义的心脏英国伦敦,形成了通货学派与银行学派的争论。在《伦敦笔记》中,马克思在第一时间跟踪研究了这一争论的观点,这一研究推动了马克思对... 详细信息

资本主义的危机,往往在货币危机之上暴露得最明显。⑤围绕货币问题,在19世纪40年代世界资本主义的心脏英国伦敦,形成了通货学派与银行学派的争论。在《伦敦笔记》中,马克思在第一时间跟踪研究了这一争论的观点,这一研究推动了马克思对于货币的理解,为解开资本之谜找到了一把钥匙。在这一过程中,历史唯物主义的哲学方法论发挥了重要作用。

关键词：哲学方法论时间跟踪货币危机历史唯物主义资本主义

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马克思货币理论的演进及其当代价值

马克思主义理论学科研究 2024年第5期10卷 84-94页

作者：李乾坤南京大学马克思主义学院江苏南京210023

马克思货币理论的演进经历了几个阶段。青年马克思对货币问题的理解经历了从类本质异化,到资产阶级生产关系的必然表现形式的过程;写作《伦敦笔记》时期,马克思意识到阐明货币理论和劳动价值论内在关系,以及区分货币职能的必要性;在《... 详细信息

马克思货币理论的演进经历了几个阶段。青年马克思对货币问题的理解经历了从类本质异化,到资产阶级生产关系的必然表现形式的过程;写作《伦敦笔记》时期,马克思意识到阐明货币理论和劳动价值论内在关系,以及区分货币职能的必要性;在《政治经济学批判(1857-1858年手稿)》中,马克思深化了对货币和价值关系的认识,将价值明确定义为资产阶级社会关系,货币是其表现;《政治经济学批判(1861-1863年手稿)》的平均利润与生产价格理论,实现了货币理论与资本主义生产过程的真正统一;在《资本论》中,马克思通过价值形式分析,完成了他货币理论的理论基础,立足价值形式分析,信用货币也就可以得到合理解释。完整理解马克思货币理论的演进,可以为我们分析和把握20世纪以来货币的新形式、新发展以及随之而来的新问题提供理论启示。

关键词：马克思货币理论信用货币价值形式

考虑动力电池回收的电动汽车制造商竞争与竞合策略选择

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系统工程理论与实践 2024年第2期44卷 625-644页

作者：冯中伟晁乾坤谭春桥河南理工大学工商管理学院能源经济研究中心焦作454000 中南大学商学院长沙410083 南京审计大学商学院南京211815

针对一个具备动力电池技术的电动汽车制造商和一个缺乏动力电池技术的电动汽车制造商组成的系统,考虑电动汽车制造商回收退役动力电池的情形.在竞争、专利竞合及批发竞合三种模式下分别构建博弈模型并求解,分析电动汽车制造商竞争与竞... 详细信息

针对一个具备动力电池技术的电动汽车制造商和一个缺乏动力电池技术的电动汽车制造商组成的系统,考虑电动汽车制造商回收退役动力电池的情形.在竞争、专利竞合及批发竞合三种模式下分别构建博弈模型并求解,分析电动汽车制造商竞争与竞合策略选择及退役动力电池回收决策.研究表明:1)最优策略(竞争、专利竞合或批发竞合)的选择取决于电动汽车制造商的议价能力、电动汽车替代程度、动力电池成本差异及退役动力电池回收利用价值;2)当两电动汽车制造商通过竞合策略(专利竞合或批发竞合)实现其利润的Pareto改进时,其整车价格也比竞争模式更低,即竞合策略对电动汽车制造商和消费者都有利,同时,缺乏动力电池技术的电动汽车制造商的退役动力电池回收率增加而具备动力电池技术的电动汽车制造商的退役动力电池回收率降低;3)具备动力电池技术的电动汽车制造商的退役动力电池回收率及利润均与动力电池回收利用价值呈正相关,动力电池回收利用价值对缺乏动力电池技术的电动汽车制造商的退役动力电池回收率及利润的影响取决于两制造商的竞争/竞合关系及动力电池成本差异.

关键词：竞争专利竞合批发竞合动力电池回收议价能力

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具有时滞的线性区间动力系统的鲁棒稳定性

控制理论与应用 2005年第1期22卷 161-163页

作者：宋乾坤湖州师范学院数学系浙江湖州313000

利用Lyapunov原理,给出了具有时滞的线性区间动力系统鲁棒稳定的一些充分条件,推广和改进了前人关于具有时滞的线性区间动力系统的鲁棒稳定性的相关结论,并举例说明了本文结果不仅保守性小,且计算简单.

关键词：区间矩阵鲁棒稳定性时滞矩阵正定

青铜时代早期东南沿海地区与中原地区的文化交流和年代关系

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东南文化 2024年第1期 102-113页

作者：贡乾坤首都师范大学北京100089

通过对青铜时代早期中原地区的新砦、二里头文化与同期环太湖东南沿海地区的马桥文化陶器的比较分析,可知二者间早在新砦文化时就已存在较为密切的交流。两地间的交流基本上以马桥文化吸收来自中原地区的先进因素为主。马桥文化早期大... 详细信息

通过对青铜时代早期中原地区的新砦、二里头文化与同期环太湖东南沿海地区的马桥文化陶器的比较分析,可知二者间早在新砦文化时就已存在较为密切的交流。两地间的交流基本上以马桥文化吸收来自中原地区的先进因素为主。马桥文化早期大致相当于新砦文化和二里头文化阶段,马桥文化早期与中期之交大体处于二里头文化四期之内。从考古学的角度,印证了历代相关文献对大禹或与大禹有关传说事迹在江浙一带的记载,说明在夏代早期阶段,夏族人群已经影响到环太湖东南沿海一带,并与当地先民进行了较为广泛的文化交流。

关键词：马桥文化新砦文化二里头文化文化交流相对年代

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融合注意力机制的红外小目标检测

航空学报 2024年

作者：李峻宇刘乾坤付莹北京理工大学复杂环境智能感测技术工业和信息化部重点实验室北京理工大学长三角研究院

随着图像中显著目标检测准确率的提高，如何提升小目标的检测精度逐渐成为人们关注的重点。现有的目标检测方法主要研究以可见光图像作为输入的通用目标检测问题，小目标检测领域的大部分方法主要针对可见光图像，面向红外图像的较少。... 详细信息

随着图像中显著目标检测准确率的提高，如何提升小目标的检测精度逐渐成为人们关注的重点。现有的目标检测方法主要研究以可见光图像作为输入的通用目标检测问题，小目标检测领域的大部分方法主要针对可见光图像，面向红外图像的较少。红外小目标不含颜色信息，与常规目标尺度差别大，更加依赖上下文信息。针对这些问题，提出一种基于YOLOv5的红外小目标检测模型。在标准的YOLOv5模型基础上，为了有效结合目标周围的局部信息和整体特征中的全局信息，同时适应红外小目标的细微形态变化，提出了动态上下文信息提取模块，引入通道-细节注意力模块汇聚红外小目标的通道信息和细节信息，提高回归精度。考虑到网络卷积过程中细节特征丢失的问题，在保证模型特征尺度相对应的情况下，上采样新的特征尺度与浅层特征融合，以捕捉更多红外小目标细节信息，避免特征混叠。为了证明方法的有效性，在公开的红外数据集ITTD、IRSTD-1k和NUAA-SIRST上进行验证。实验结果表明：在ITTD数据集中所提方法的mAP值超过对比方法5.1%。对比YOLOv5s基准模型，mAP值提高了3.7%，在IRSTD-1k和NUAA-SIRST数据集中也展示出良好的检测效果，并对自身模型进行了消融实验。本文所提出的红外小目标检测模型对复杂场景下的红外小目标鲁棒性很好，有效地提高了小目标检测的精度，降低了小目标的漏检率。

关键词：深度学习目标检测红外小目标检测注意力机制 YOLOv5

FFConvNeXt3D:提取中大规模目标特征的大卷积核网络

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郑州大学学报(理学版) 2024年

作者：黄乾坤黄蔚凌兴宏苏州城市学院计算科学与人工智能学院苏州大学东吴学院计算机系吉林大学符号计算与知识工程教育部重点实验室苏州大学计算机科学与技术学院

目前大卷积核模型在图像领域已经证明其有效性,但是在视频领域还没有优秀的3D大卷积核模型。此外之前的工作中忽视了时空行为检测任务主体是人的特点,其中的骨干网络只针对通用目标提取特征。针对上述原因,提出了一种含有特征融合结构... 详细信息

目前大卷积核模型在图像领域已经证明其有效性,但是在视频领域还没有优秀的3D大卷积核模型。此外之前的工作中忽视了时空行为检测任务主体是人的特点,其中的骨干网络只针对通用目标提取特征。针对上述原因,提出了一种含有特征融合结构的3D大卷积核神经网络feature fusion ConvNeXt3D(FFConvNeXt3D)。首先,将成熟的ConvNeXt网络膨胀成用于视频领域的ConvNeXt3D网络,其中,预训练权重也进行处理用于膨胀后的网络。其次,研究了卷积核时间维度大小和位置对模型性能的影响。最后,提出了一个特征融合结构,着重提高骨干网络提取人物大小目标特征的能力。在UCF101-24数据集上进行了消融实验和对比实验,实验结果验证了特征融合结构的有效性,并且该模型性能优于其他方法。

关键词：大卷积核目标检测时空行为检测行为识别特征融合

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广西大厂锡多金属矿田成矿物质来源的示踪

矿物学报 2024年第2期44卷 261-272页

作者：李乾坤周闯中国科学院地球化学研究所矿床地球化学国家重点实验室贵州贵阳550081 中国科学院大学北京100049 中国地质大学(武汉)资源学院湖北武汉430074

广西大厂锡多金属矿田目前是世界上最大的锡多金属产地之一。为了探讨大厂矿田中铜坑-长坡矿床和高峰矿床成矿物质来源,本研究对这2个矿床主要成矿阶段硫化物的S同位素及主、微量元素进行了分析。研究结果表明,铜坑-长坡硫化物δ^(34)S... 详细信息

广西大厂锡多金属矿田目前是世界上最大的锡多金属产地之一。为了探讨大厂矿田中铜坑-长坡矿床和高峰矿床成矿物质来源,本研究对这2个矿床主要成矿阶段硫化物的S同位素及主、微量元素进行了分析。研究结果表明,铜坑-长坡硫化物δ^(34)S范围为-9.2‰~0.6‰(均值为-3.3‰),总体呈塔式集中分布于-4‰~-1‰,指示S主要为岩浆和地层混合来源。高峰矿床硫化物δ^(34)S范围为4.2‰~12.1‰(均值为9.7‰),集中分布于10‰~12‰,由于硫酸盐热化学还原作用导致的硫同位素分馏有限,因此,本文推测高峰矿床硫主要来源于海水硫酸盐的还原和岩浆硫的混合。闪锌矿的Zn/Cd值表明,铜坑-长坡和高峰矿床的Zn/Cd值极为相似,并且与矿田地层和大厂花岗岩Zn/Cd值存在重叠,表明铜坑-长坡和高峰矿床硫化物成矿物质(S和金属)主要来源于泥盆系地层和岩浆岩。

关键词：大厂矿田硫同位素微量元素成矿物质来源