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改进1DCNN与相似性度量增强的齿轮箱故障识别

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振动．测试与诊断 2022年第2期42卷 242-248,404页

作者：熊炘郑少帅何俊杨世锡上海大学机电工程与自动化学院上海200444 上海航天控制技术研究所上海201109 浙江大学机械工程学院杭州310027

齿轮箱发生故障时,因振源耦合等因素,各类单一故障和复合故障间具有一定共性特征,造成传统的基于卷积神经网络(convolutional neural network,简称CNN)的智能诊断方法准确率下降和诊断性能鲁棒性差。针对上述问题,提出一种新的基于一维... 详细信息

齿轮箱发生故障时,因振源耦合等因素,各类单一故障和复合故障间具有一定共性特征,造成传统的基于卷积神经网络(convolutional neural network,简称CNN)的智能诊断方法准确率下降和诊断性能鲁棒性差。针对上述问题,提出一种新的基于一维卷积神经网络(one-dimensional CNN,简称1DCNN)的齿轮箱故障智能识别方法。该网络引入LeakyRelu激活函数替代原网络结构卷积层中的激活函数,防止训练时的神经元失效;利用LookAhead优化器,避免反向参数优化时训练结果收敛于局部极值;提出相似性损失度量函数,最小化同类样本序列间距的同时最大化不同类样本序列间距,以强化网络结构的标签识别能力和分类稳定性。将上述网络命名为sLL-1DCNN,利用齿轮箱故障模拟试验台信号对网络进行训练并识别各类故障,结果表明,该网络在训练集样本序列数量较少时具有更好的特征提取和泛化能力,且在训练集样本序列数量增加时,具备优于其他3种CNN的分类能力和分类稳定性。

关键词：齿轮箱多工况复合故障卷积神经网络相似度矩阵

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一类滚动轴承振动信号特征提取与模式识别

振动．测试与诊断 2017年第6期37卷 1181-1186页

作者：何俊杨世锡甘春标浙江大学机械工程学院杭州310027

复杂工况下滚动轴承振动信号通常表现出强烈的非平稳性,而一些典型的故障特征往往容易被其他成分所掩盖,这为故障特征提取带来了很大的困难。针对这一问题,首先,提出一种基于同步压缩小波变换的滚动轴承信号特征提取方法,对多种工况下... 详细信息

复杂工况下滚动轴承振动信号通常表现出强烈的非平稳性,而一些典型的故障特征往往容易被其他成分所掩盖,这为故障特征提取带来了很大的困难。针对这一问题,首先,提出一种基于同步压缩小波变换的滚动轴承信号特征提取方法,对多种工况下的滚动轴承振动信号进行分析,提取出能够有效反映滚动轴承工况的信号特征空间;其次,采用非负矩阵分解对信号特征空间进行精简和优化,提炼出用于滚动轴承故障诊断和模式识别的特征参数;最后,采用支持向量机对多种工况的滚动轴承振动信号进行分类。研究结果表明,与传统的时域特征参数提取方法相比,所提出的方法具有更高的分类准确率。

关键词：同步压缩小波变换非负矩阵分解滚动轴承特征提取故障模式识别

基于WPT-SVD-KELM的大型风力机叶片表面裂纹识别方法研究

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太阳能学报 2023年第3期44卷 155-161页

作者：刘钦东罗勇水张军华艾真伟程启超杨世锡浙江省风力发电技术重点实验室杭州310012 浙江运达风电股份有限公司杭州310012 浙江大学机械工程学院杭州310012

为准确识别风力机叶片表面裂纹位置和长度,提出基于小波包-奇异值分解-核极限学习机(WPT-SVD-KELM)的裂纹识别方法。搭建风力机某典型叶片裂纹识别平台,开展正常叶片和含裂纹叶片的模态实验和变桨实验,获取不同工况下正常叶片和含裂纹... 详细信息

为准确识别风力机叶片表面裂纹位置和长度,提出基于小波包-奇异值分解-核极限学习机(WPT-SVD-KELM)的裂纹识别方法。搭建风力机某典型叶片裂纹识别平台,开展正常叶片和含裂纹叶片的模态实验和变桨实验,获取不同工况下正常叶片和含裂纹叶片的振动信号。利用频响函数研究裂纹位置对振动信号幅频响应的影响,从而准确识别叶片表面裂纹位置,利用WPT-SVD提取风力机叶片表面裂纹振动信号的时频特征,定义参数kr表征裂纹长度的变化,并将特征参数导入优化后的KELM,从而识别风力机叶片表面裂纹长度。

关键词：风力机叶片裂纹检测小波分解奇异值分解核极限学习机异常识别

运用BF-HHT的转子径向碰摩故障特征提取方法

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振动．测试与诊断 2012年第2期32卷 192-196,338页

作者：熊炘杨世锡甘春标浙江大学液压传动及控制国家重点实验室杭州310027

针对现有希尔伯特-黄变换(HHT)方法在进行特征提取时,估算部分多频固有模式函数(IMF)瞬时频率不准确的问题,提出了一种基于带通滤波的希尔伯特-黄变换算法(BF-HHT)。该算法首先确定信号主要能量所在频率;然后以这组主要能量所在频率为... 详细信息

针对现有希尔伯特-黄变换(HHT)方法在进行特征提取时,估算部分多频固有模式函数(IMF)瞬时频率不准确的问题,提出了一种基于带通滤波的希尔伯特-黄变换算法(BF-HHT)。该算法首先确定信号主要能量所在频率;然后以这组主要能量所在频率为中心频率设计一组带通滤波器,对原信号进行滤波;最后用HHT方法提取信号的时频特征。转子试验台和实际机组的径向碰摩故障信号的试验与分析结果表明,BF-HHT算法不仅能准确提取到转子径向碰摩故障信号中出现的频率成分,而且能对故障特征频率出现或消失的时刻精确定位,其特征提取效果明显优于HHT方法。

关键词：带通滤波希尔伯特-黄变换旋转机械径向碰摩时频特征

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一种多层圆管纵向导波频散特性分析方法研究

工程力学 2013年第4期30卷 373-379,391页

作者：于保华杨世锡甘春标浙江大学机械工程学系杭州310027 杭州电子科技大学机械工程学院杭州310018

针对导波频散特性对圆管纵向导波探伤效果影响的问题,提出一种基于频散特性的外推分析方法,通过优化选取导波检测模式和频率来减少频散特性对圆管纵向导波探伤结果的不良影响。首先应用全局矩阵法推导出多层圆管纵向导波的Pochhammer-Ch... 详细信息

针对导波频散特性对圆管纵向导波探伤效果影响的问题,提出一种基于频散特性的外推分析方法,通过优化选取导波检测模式和频率来减少频散特性对圆管纵向导波探伤结果的不良影响。首先应用全局矩阵法推导出多层圆管纵向导波的Pochhammer-Chree频散特性方程,并提出一种能够反映纵向导波传播强弱的截面功率流模型。然后结合外推预测和双尺度迭代逼近过程,给出了导波频散特性以及截面功率流的数值计算方法,并利用计算结果进行分析,提出一种导波检测模式和频率的选择方法。实验表明其结果与理论分析基本一致。上述方法可为圆管损伤检测中导波参数的合理选择提供参考。

关键词：圆管导波纵向模式频散特性截面功率流外推预测

考虑漏磁因素的盘式永磁涡流联轴器传动特性分析

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机械科学与技术 2022年第11期41卷 1698-1704页

作者：王帅徐伟杰程启超何俊杨世锡阳泉煤业(集团)股份有限公司山西阳泉045008 浙江大学机械工程学院杭州310007

针对流体机械传统节流调节易造成大量电能浪费的问题,设计了一种具有传递动力和调速功能的盘式永磁涡流联轴器。建立了永磁涡流联轴器的等效磁路,构建了永磁涡流联轴器传递转矩和涡流损耗的计算模型,分析了漏磁因素对磁感应强度的影响,... 详细信息

针对流体机械传统节流调节易造成大量电能浪费的问题,设计了一种具有传递动力和调速功能的盘式永磁涡流联轴器。建立了永磁涡流联轴器的等效磁路,构建了永磁涡流联轴器传递转矩和涡流损耗的计算模型,分析了漏磁因素对磁感应强度的影响,进一步探讨了转差、气隙大小、永磁体厚度等因素对传动特性的影响。结果表明:考虑漏磁后,气隙磁场的磁感应强度计算结果小于忽略该因素的结果,且两者之间的偏差随着气隙大小的增加而增加;永磁涡流联轴器传动转矩随着转差的增加先快速增加,然后缓慢下降,随着永磁体厚度的增加而增加,随着气隙大小的增加而减小。研究结果对盘式永磁涡流联轴器的设计具有指导意义。

关键词：永磁涡流联轴器漏磁传动转矩涡流损耗磁路法

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变截面杆中纵波传播特性的实验研究

振动．测试与诊断 2016年第3期36卷 498-504,604页

作者：魏义敏杨世锡甘春标浙江大学机械工程学院杭州310027

以往的理论研究结果表明,泊松效应和剪切变形对杆件中纵波的传播特性有着不可忽略的影响,纵波的传播特性也与杆件两端横截面面积比值的大小相关。为了对理论进行验证,搭建了实验系统并进行相关实验。实验结果表明:杆件材料的泊松效应、... 详细信息

以往的理论研究结果表明,泊松效应和剪切变形对杆件中纵波的传播特性有着不可忽略的影响,纵波的传播特性也与杆件两端横截面面积比值的大小相关。为了对理论进行验证,搭建了实验系统并进行相关实验。实验结果表明:杆件材料的泊松效应、剪切变形使杆的截止频率变大;同时,变截面杆端面面积比值越大,截止频率越高。实验结果验证了以往的理论预测结果,帮助获取真实的振源振动信号,同时也为状态监测和降噪提供依据。

关键词：纵波变截面杆泊松比剪切变形传播特性

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一种基于MFM的传感器优化配置方法

振动．测试与诊断 2012年第2期32卷 282-286,345页

作者：于保华杨世锡周晓峰浙江大学机械系杭州310027 杭州电子科技大学机械工程学院杭州310018

为了解决大型流程工业系统状态监测故障诊断系统的传感器优化配置问题,基于多级流模型(MFM)的传感器优化配置,在多级流模型分析的基础上,提出了一种改进的失效模式与影响分析(FMEA)方法。以故障可检测性及可分辨性作为约束函数,利用测点... 详细信息

为了解决大型流程工业系统状态监测故障诊断系统的传感器优化配置问题,基于多级流模型(MFM)的传感器优化配置,在多级流模型分析的基础上,提出了一种改进的失效模式与影响分析(FMEA)方法。以故障可检测性及可分辨性作为约束函数,利用测点-故障敏感度、传感器可靠性及成本系数构造了一种新的复合优化目标函数,建立传感器优化配置模型并给出了优化算法,最后给出了电站除氧器实例。分析结果表明该方法的可行性和有效性。

关键词：多级流模型失效模式与影响分析传感器优化配置电站除氧器

基于故障-测点互信息的传感器多目标优化配置

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浙江大学学报（工学版） 2012年第1期46卷 156-162页

作者：于保华杨世锡周晓峰浙江大学机械工程学系浙江杭州310027 杭州电子科技大学机械工程学院浙江杭州310018

针对大型流程工业系统状态监测故障诊断的传感器优化配置特点,建立能够定量反映测点获取故障信息效率的故障-测点互信息矩阵.提出传感器系统测点-故障关联度优化目标函数,建立兼顾测点获取故障信息效率、传感器系统可靠性、经济性的多... 详细信息

针对大型流程工业系统状态监测故障诊断的传感器优化配置特点,建立能够定量反映测点获取故障信息效率的故障-测点互信息矩阵.提出传感器系统测点-故障关联度优化目标函数,建立兼顾测点获取故障信息效率、传感器系统可靠性、经济性的多目标优化配置模型.设计改进的非支配排序遗传算法(NSGA-II),在保证故障可检测性和可分辨性的前提下,获得兼顾3大优化目标的Pareto前沿解集.电站除氧器的实例分析表明了该方法的可行性和有效性.

关键词：故障-测点互信息测点-故障关联度传感器优化配置非支配排序遗传算法(NSGA)