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旋转机械故障特征提取技术及其系统研制

旋转机械故障特征提取技术及其系统研制

作者：窦远北京化工大学

学位级别：硕士

旋转机械故障诊断是近年来国内外发展较快的一门新兴技术。大型旋转机械振动监测与诊断系统的研究与应用对于避免巨额的经济损失和灾难性事故的发生有着重要意义。在故障诊断的发展过程中,人们发现最重要、最关键而且也最困难的问题就... 详细信息

旋转机械故障诊断是近年来国内外发展较快的一门新兴技术。大型旋转机械振动监测与诊断系统的研究与应用对于避免巨额的经济损失和灾难性事故的发生有着重要意义。在故障诊断的发展过程中,人们发现最重要、最关键而且也最困难的问题就是故障特征信息提取。这是故障诊断中的瓶颈问题,直接关系到故障诊断的准确率和故障早期预报的可靠性。因此,为了从根本上解决故障特征信息提取这个关键问题,必须借助于信号处理的相关理论方法和技术手段,探索故障特征信息提取的途径,发展新的故障诊断理论和技术。围绕这一目标,本论文以机械故障诊断中的振动信号为研究对象,就信号的特征提取进行了理论、方法以及应用的研究。本文主要内容如下:第一章介绍了旋转机械故障诊断技术的发展历史概况,综述了故障诊断发展的趋势,概括了论文的研究内容,并给出了论文的总体框架。第二章综述了旋转机械特征提取技术的各种传统方法,研究了基于幅域分析、时域分析以及以傅里叶变换(FT)为核心的故障特征提取方法的一些基本概念和方法第三章研究了滤波器组在旋转机械故障特征提取领域的应用,介绍了一种构建两相共轭正交镜像滤波器组的方法,该方法可以用于对振动数据的前期压缩和传输。第四章研究了齿轮和滚动轴承的故障机理以及常见的故障形式,并结合齿轮和滚动轴承的工作特点,运用多种特征提取方法实现了对齿轮和滚动轴承故障的准确诊断,并基于MATLAB GUI研制开发了齿轮箱故障诊断系统。第五章对全文进行了总结,并对今后的工作提出了展望。

关键词：旋转机械故障诊断特征提取齿轮箱滤波器组

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基于STFDEKF的锂离子电池SOC估算

基于STFDEKF的锂离子电池SOC估算

作者：窦思远湖南大学

学位级别：硕士

近年来,随着能源危机和环境污染的加重,世界各国都在不断加大新能源汽车的研发力度,动力电池系统的开发及电池管理技术是电动汽车研发的重中之重,纵观国内外各大车企和零部件供应商所推出的电池管理系统,基本都能够实现最基础的功能,但... 详细信息

近年来,随着能源危机和环境污染的加重,世界各国都在不断加大新能源汽车的研发力度,动力电池系统的开发及电池管理技术是电动汽车研发的重中之重,纵观国内外各大车企和零部件供应商所推出的电池管理系统,基本都能够实现最基础的功能,但是如何提高汽车在各种复杂的行驶工况下电池SOC估算的精度仍然亟待解决。本文从这个问题的角度出发,基于强跟踪有限差分扩展卡尔曼滤波算法,选择了一款功率型三元锂离子电池,围绕着如何更加精确地估计电池的SOC进行了一系列测试、仿真和实验工作,主要内容如下:对比了各种电池SOC估算算法,建立了二阶RC网络等效电路模型,进行了电池特性试验。锂离子电池由于制造成本相对较低,比能量和循环寿命较高且不存在记忆性,特别适合在电动汽车上大量应用。现有的SOC估算方法中,卡尔曼滤波及其扩展优化算法由于对初值不敏感且能够实现在线估算从而优势显著。然后从锂离子电池的结构原理出发提出了三种电池模型的构建方式,等效电路模型基于基尔霍夫电压和电流定律,采用简单的电子元件搭建电路框架,描述电池的充放电特性,便于模型参数的估计,综合精确性和计算的简便性,本文采用二阶RC网络搭建电池的等效电路模型。接下来需要针对所选取的功率型三元锂离子电池进行了各种不同项目的测试,包括计算电池在不同温度和充放电倍率下的电池容量、获得电池的HPPC工况响应曲线、分析多项式阶数与电压曲线拟合精度的关系并采用五阶多项式拟合电池的OCV-SOC曲线,以及通过常温1C恒流充放电得到电池的寿命和循环次数之间的关系。提出了基于人工免疫算法的电池模型参数辨识方法。首先阐述人工免疫算法的不同类型和重要概念,该算法由于不需要求对函数求导,对连续性和可导性不作要求适应性广,能够在全局范围内自动寻优,在多目标参数优化和参数辨识问题上有广泛应用,基于此提出了采用人工免疫算法的电池模型参数辨识方法并实现了HPPC工况下的模型参数辨识,在周期电流工况下模型的电压误差小于0.035V。研究了基于STFDEKF(Strong Tracking Finite Difference Extended Kalman Filter,STFDEKF)的锂离子电池SOC估算。在模型建立完毕、参数辨识完全之后,就可以使用所选用的方法估算电池的SOC,本文分析了扩展卡尔曼滤波算法由于采用忽略高阶项的泰勒公式展开来近似线性化且需要求解Jacobian矩阵因此存在局限性,指出强跟踪有限差分扩展卡尔曼滤波由于使用有限差分的方法代替一阶求导,计算更简便,适应性更广,同时引入强跟踪次优渐消因子,消除陈旧数据的堆积,防止饱和现象的发生,增强了算法的追踪性能,能够提高锂离子电池SOC估计的精度。通过Matlab/Simulink软件搭建包括了STFDEKF算法和二阶RC等效电路模型的电池系统仿真模型并采用周期恒流工况估计电池的SOC,误差在4.1%以内,最后利用电池充放电测试柜在NEDC和UDDS两种循环工况下对电池进行实验,采集实验数据估计电池的SOC,误差分别小于2.1%和4.3%,均优于扩展卡尔曼算法。

关键词：锂离子电池荷电状态人工免疫算法参数辨识强跟踪有限差分扩展卡尔曼滤波器

基于RISC-V的卷积神经网络加速器设计与仿真研究

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基于RISC-V的卷积神经网络加速器设计与仿真研究

作者：窦思远电子科技大学

学位级别：硕士

近年来,随着人工智能逐渐融入居民生活的方方面面,其在智慧医疗、自动驾驶、工业制造智能化等领域都已经崭露头角。卷积神经网络(Convolutional Neural Network,CNN)是深度学习当中一个非常重要的神经网络结构。它广泛的被运用在图像图... 详细信息

近年来,随着人工智能逐渐融入居民生活的方方面面,其在智慧医疗、自动驾驶、工业制造智能化等领域都已经崭露头角。卷积神经网络(Convolutional Neural Network,CNN)是深度学习当中一个非常重要的神经网络结构。它广泛的被运用在图像图片处理、视频处理、音频处理以及自然语言处理等领域。因此,针对CNN的硬件加速问题是近年来的研究热点。RISC-V是一个基于精简指令集原则的开源指令集架构。本文设计了一个CNN硬件加速系统,其采用RISC-V架构的开源处理器蜂鸟E203搭载CNN硬件加速协处理器,并针对CNN加速协处理器结构设计了对应的RISC-V定制扩展指令,减少指令开销,加速协处理器运行。一方面,本文为了解决传统的脉动阵列结构只能对固定卷积核大小进行卷积的问题,在协处理器中提出了一种基于权重固定的脉动阵列,可以配置4种不同卷积核大小且能够最多并行计算21张输出特征图数的计算阵列结构。这种设计不仅提高了加速器在不同卷积神经网络中的通用性,还能对卷积运算并行加速,且进一步提高了数据复用性。另一方面,为了降低了数据存储空间和硬件运算资源,加快计算速度,在协处理器中对CNN输入数据采用8bit非对称量化,结合激活函数设计了非对称量化激活电路。本文首先在Vivado平台对协处理器模块进行了仿真和分析,验证了协处理器各模块功能正确性。然后在Nuclei Studio软件平台编写了加速器扩展指令的内联汇编函数,使用C语言调用函数设计了加速器验证程序。在Vivado使用验证程序对加速系统整体进行了测试以验证功能正确性。测试结果表明,本文的计算阵列在输入特征图尺寸为28x28,卷积核尺寸2x2,输出特征图并行计算数21时,相比普通的权重固定脉动阵列,加速比达到41.4倍。本文的CNN硬件加速系统在输入特征图尺寸为4x4,卷积核尺寸3x3,输出特征图并行计算数10时完成数据读入、卷积计算、数据读出动态执行指令数为4,动态执行指令周期数为83,相比采用权重固定的脉动阵列结构的RISC-V加速系统分别提高了6.5倍和5.38倍。实验结果验证了该加速器在CNN硬件加速方面的功能有效性且协处理器的LUT(查找表)资源占E203 SOC的62.7%,Register(寄存器)消耗了53.7%的资源。

关键词：开源处理器卷积神经网络 RISC-V 硬件加速器并行加速

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柔然可汗考论

柔然可汗考论

作者：窦知远宁波大学

学位级别：硕士

柔然是中国古代魏晋南北朝时期存在于蒙古高原上的游牧民族政权,充分继承、传播并发展了北方草原文明,影响了魏晋南北朝时期中原地区纷繁复杂的政治局面,对于保持欧亚草原通道的畅通也起到了重要作用。然而,由于柔然政权所处时代的特殊... 详细信息

柔然是中国古代魏晋南北朝时期存在于蒙古高原上的游牧民族政权,充分继承、传播并发展了北方草原文明,影响了魏晋南北朝时期中原地区纷繁复杂的政治局面,对于保持欧亚草原通道的畅通也起到了重要作用。然而,由于柔然政权所处时代的特殊性,其历史记载散于多家史书,同一人、同一事在不同的史料中往往出现相互抵牾的情况,给后世学者的研究带来了诸多不便。同时,历史研究归根到底是对人的研究,研究距今较为久远的古代历史更需要从对“人物”的研究和考证入手。论文将在前人研究成果的基础上,通过对柔然的史料记载及出土墓志等资料的分析解读,以先后统治柔然部族及政权的25位可汗为总纲,兼及部分对柔然历史起到较为重要影响的其他人物,明确其姓名、身份、大致生活年代、史籍记载出处、主要事迹等信息,对其中可能存在的尚未明确的问题进行考论辩证,并对他们在柔然历史上的作用等问题进行研究。论文分为三个部分共五章。第一部分为绪论,主要叙述中国古代史家记载中的柔然以及近现代中外史学界对柔然的最新研究进展,其中着重论述关于柔然可汗及其他人物方面的研究成果。第二部分参考周伟洲先生《敕勒与柔然》一书中对柔然历史的分期,以时间顺序对柔然政权建立前的部落时期(第一章,公元4世纪初至402年)、建国兴盛时期(第二章,402年至485年)、中衰内乱时期(第三章,485年至520年)和终末衰亡时期(第四章,520年至555年)的柔然政权可汗及其他重要柔然人物及事件进行考论。第三部分(第五章)对以柔然可汗为代表的诸柔然人物对柔然历史起到的作用及其历史地位等进行总结性的论证。柔然上承鲜卑,下启突厥,是出现在蒙古高原上的第三个游牧民族所建立的政权。本文旨在对柔然诸可汗的人、事考论,体现“人物”在柔然历史中的重要作用,为以后学界对柔然历史的研究提供参考和助力。

关键词：柔然可汗南北朝北方民族中古史

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亲水性软性角膜接触镜治疗角膜病的疗效分析

第三军医大学学报 2004年第8期26卷 736-738页

作者：谢汉平窦远松汪辉任茜第三军医大学西南医院全军眼科中心重庆400038 重庆市彭水县人民医院眼科彭水409600

目的　探讨配戴亲水性软性角膜接触镜对角膜病的治疗效果。方法　治疗组 70例 ( 82只眼 )角膜病患者采用连续配戴亲水性软性角膜接触镜联合抗生素眼药水和人工泪液治疗。对照组为常规药物治疗的 64例 ( 81只眼 )角膜病患者。对两组中 ,... 详细信息

目的　探讨配戴亲水性软性角膜接触镜对角膜病的治疗效果。方法　治疗组 70例 ( 82只眼 )角膜病患者采用连续配戴亲水性软性角膜接触镜联合抗生素眼药水和人工泪液治疗。对照组为常规药物治疗的 64例 ( 81只眼 )角膜病患者。对两组中 ,角膜化学伤和热烧伤患者的治愈率 ,大泡性角膜病患者和干眼病患者的症状缓解率进行 χ2 检验 ,平均治疗时间进行双样本t检验。结果　化学伤和热烧伤后角膜上皮缺损或溃疡的治愈率治疗组为 83 %,对照组为 5 7%。大泡性角膜病变和干眼病患者戴镜期间症状缓解率治疗组分别为 10 0 %和 90 %,对照组分别为 5 0 %和 63 6%。治疗组中 ,3例 ( 4只眼 )爆炸伤的角膜上皮缺损和 3例 ( 3只眼 )角膜移植手术后植片上皮缺损的患者均治愈 ,4例 ( 4只眼 )角膜穿孔伤的前房形成 ,伤口愈合 ;对照组中 ,2例 ( 2只眼 )眼部爆炸伤后角膜上皮缺损治愈 1例 ( 1只眼 ) ,4例角膜移植手术后移植片上皮缺损均治愈 ,2例 ( 2只眼 )角膜穿孔伤治疗无效 ,改为角膜清创缝合手术治疗。治疗组中 ,化学伤和热烧伤后角膜上皮缺损或溃疡的治愈率显著高于对照组 (P <0 0 5 ) ,大泡性角膜病变和干眼病患者的症状缓解率显著高于对照组 (P <0 0 5 ) ,治疗组的平均治疗时间 14d非常显著低于对照组 2 6d(P <0 0

关键词：角膜病软性角膜接触镜治疗

基于MLE阈值规则的小波特征提取技术在气阀故障诊断中的应用

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振动与冲击 2011年第1期30卷 237-241页

作者：魏中青马波窦远江志农马日红北京化工大学诊断与自愈工程研究中心北京100029 辽东大学电子工程学院辽宁丹东118001

气阀故障是往复压缩机最常见的故障类型之一,占故障总数的60%以上,如果不及时发现并解决,往复压缩机的压缩效率将大大降低。针对目前往复压缩机气阀故障诊断中存在的问题,结合小波降噪技术,提出了采用基于最大似然估计(MLE:Maximum Like... 详细信息

气阀故障是往复压缩机最常见的故障类型之一,占故障总数的60%以上,如果不及时发现并解决,往复压缩机的压缩效率将大大降低。针对目前往复压缩机气阀故障诊断中存在的问题,结合小波降噪技术,提出了采用基于最大似然估计(MLE:Maximum Likelihood Estimation)阈值规则对气阀早期故障弱冲击变化信号进行特征提取的方法,实现了气阀故障的早期预警。

关键词：气阀故障诊断最大似然估计特征提取往复压缩机

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一种匀化器快拆密封结构的设计

产业与科技论坛 2021年第8期20卷 43-44页

作者：窦远中国核电工程有限公司

在核工业领域中,匀化器是后处理厂的关键设备之一,主要作用是通过对连续生产过程中来自上游连续焙烧炉的氧化物粉末,在一定时间段内进行缓冲暂存,冷却,并充分混合匀化,以达到钚产品的均匀性。匀化器是直接操作放射性物料的设备,由于物... 详细信息

在核工业领域中,匀化器是后处理厂的关键设备之一,主要作用是通过对连续生产过程中来自上游连续焙烧炉的氧化物粉末,在一定时间段内进行缓冲暂存,冷却,并充分混合匀化,以达到钚产品的均匀性。匀化器是直接操作放射性物料的设备,由于物料的极毒性和核临界性,要求在任何时候都必须保证在完全密闭的系统中操作,同时需要严格的核临界控制。匀化器转鼓是匀化器的主要部件,其与壳体之间的密封尤其重要,由于密封不能有冲洗水,故运转为干摩擦状态。

关键词：物料混合放射性密封性

Hilbert-Huang变换在齿轮故障诊断中的应用

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科技信息 2009年第17期 77-79页

作者：窦远北京化工大学机电工程学院中国北京100029

齿轮作为一种重要的机械传动设备,对其进行故障诊断具有重要意义。传统的齿轮故障诊断大都采用FFT或者小波分析方法,对处理具有非平稳性的齿轮故障信号效果不太明显。HHT由经验模态分解方法(EMD)和Hilbert变换两步组成。经验模态分解方... 详细信息

齿轮作为一种重要的机械传动设备,对其进行故障诊断具有重要意义。传统的齿轮故障诊断大都采用FFT或者小波分析方法,对处理具有非平稳性的齿轮故障信号效果不太明显。HHT由经验模态分解方法(EMD)和Hilbert变换两步组成。经验模态分解方法(EMD)把时间序列信号分解成不同特征时间尺度的固有模态函(IMF),适合处理非线性和非平稳过程。Hilbert变换对具有调制现象的信号的分析有很大优势。能有效地诊断齿轮的故障。

关键词：齿轮 Hilbert-Huang变换故障诊断边际谱

强化国企党建工作和营销系统的深度融合开创新时期新形势营销工作新局面

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中国盐业 2021年第8期 38-42页

作者：窦远中盐常州化工股份有限公司

国有经济是国民经济的支柱,在国民经济中起主导作用,做强做优做大国有资本是国有企业责无旁贷的使命任务。党的领导是国有企业区别于其他企业的显著特征,也是国有企业的独特优势。习近平总书记在全国国有企业党的建设工作会议上强调,坚... 详细信息

国有经济是国民经济的支柱,在国民经济中起主导作用,做强做优做大国有资本是国有企业责无旁贷的使命任务。党的领导是国有企业区别于其他企业的显著特征,也是国有企业的独特优势。习近平总书记在全国国有企业党的建设工作会议上强调,坚持党的领导、加强党的建设,是我国国有企业的光荣传统,是国有企业的"根"和"魂"。其中,坚持党建工作与生产经营深度融合,完善中国特色现代企业制度,增强国有企业的经济竞争力、创新力、控制力、影响力、抗风险能力,是体现"根"和"魂"作用和地位的重要途径,更是国有资本做强做优做大的坚强政治和组织保证。新时期国企党建进一步融入中心、进入管理,将为国企实现深化改革新目标提供更加坚强的保障。尤其是通过党建工作与营销系统的深度融合,加快建立"党建+营销系统"的工作模式,将为新时期新形势下增强营销创效能力、提升营销队伍素养、创造良好的营销内部环境,推动营销系统发挥在生产经营环节中的"龙头"作用提供更加有力的支撑。

关键词：国有企业党建工作营销系统深度融合