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基于Res-GAT的滚动轴承多传感器融合故障诊断

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基于Res-GAT的滚动轴承多传感器融合故障诊断

作者：闵洋重庆理工大学

学位级别：硕士

滚动轴承作为旋转机械的“关节”,随着设备的服役时间延长和金属疲劳,其滚动接触性能缓慢退化,出现局部损伤和缺陷,导致机械设备发生事故风险增大。如何准确定位和诊断强噪声干扰下的滚动轴承故障,对提高设备安全性和可靠性至关重要。... 详细信息

滚动轴承作为旋转机械的“关节”,随着设备的服役时间延长和金属疲劳,其滚动接触性能缓慢退化,出现局部损伤和缺陷,导致机械设备发生事故风险增大。如何准确定位和诊断强噪声干扰下的滚动轴承故障,对提高设备安全性和可靠性至关重要。强噪声干扰下滚动轴承状态监测信号呈非稳态多分量信号特点,并且单个传感器信号包含的故障信息有限,无法全面表征设备和滚动轴承运行状态。因此,本文提出一种基于自适应残差图注意力卷积神经网络(Residual Graph Attention Network,Res-GAT)的多传感器融合故障诊断方法,利用多传感器监测滚动轴承运行状态,并准确辨识不同工况下的故障信息。主要内容如下:首先,针对滚动轴承故障状态监测信号包含大量强机械背景噪声干扰的问题,提出了基于变分模态分解VMD(Variational Mode Decomposition,VMD)和峭度指标相结合的多传感器监测信号的自适应降噪方法。利用VMD方法分解振动信号,得到多个本征模态分量(Intrinsic Mode Function,IMF)。计算每个IMF分量的峭度值,通过峭度最大准则选择出包含故障信息最丰富的IMF分量作为有效信号,去掉大量冗余噪声,从而降低滚动轴承状态监测信号的噪声干扰和冗余信息。其次,对降噪信号进行小波包变换,分解出每个传感器信号中的故障敏感分量。针对多传感器监测数据之间的互补关系与相关性,构建基于小波包节点系数的多传感器图结构特征提取方法。利用小波包变换将降噪后的有效信号分解为不同频段上的小波包系数,将其作为节点特征,利用半径图策略构建多传感器融合的图结构网络,实现多传感数据的融合。然后,基于残差网络的短接特性,提出了一种基于自适应残差图注意力卷积神经网络(Res-GAT)的滚动轴承多传感器融合故障诊断方法。利用图注意力网络的特征提取及其残差反馈,深度挖掘多传感器融合数据的冗余故障信息。将所提Res-GAT模型应用于恒定转速、变转速、复合故障三种不同工况下的滚动轴承故障诊断中,验证了基于Res-GAT神经网络的滚动轴承多传感器融合故障诊断方法的有效性和适用性。最后,针对实际工业生产中,因为工况的变化,往往存在多工况下数据样本不足的问题。引入迁移学习,结合模型迁移和Wasserstein距离,提出多工况下基于ResGAT模型的迁移诊断方法。通过不同工况数据集之间的迁移,验证Res-GAT模型的稳定性和泛化性,通过与基于最大均值差异距离(Maximum Mean Discrepancy,MMD)的迁移方法对比,验证结合权重模型迁移和Wasserstein距离迁移方法的有效性和准确性。

关键词：多传感器融合图神经网络滚动轴承残差网络迁移学习

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考虑碳排放的冷链物流配送路径优化研究

考虑碳排放的冷链物流配送路径优化研究

作者：闵聪安徽理工大学

学位级别：硕士

人宠双向友好视角下社区公共空间优化策略研究

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人宠双向友好视角下社区公共空间优化策略研究

作者：闵欣南昌大学

学位级别：硕士

冻融循环与荷载次序作用下裂隙岩体损伤模型及在危岩体稳定性评价中的应用

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冻融循环与荷载次序作用下裂隙岩体损伤模型及在危岩体稳定性评价...

作者：闵金伟江西理工大学

学位级别：硕士

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水电梯级开发的水资源效率及节水效应

资源科学 2024年第1期46卷 15-26页

作者：张锦丁雅静太原理工大学经济管理学院太原030024

【目的】揭示水电梯级开发过程中其水资源效率的演变规律,以提升水电梯级开发的水资源效率来促进节水开发。【方法】本文构建1996—2020年间中国22条流域水电开发的面板数据,共纳入331座大中型水电站,运用固定效应与调节效应模型,分析... 详细信息

【目的】揭示水电梯级开发过程中其水资源效率的演变规律,以提升水电梯级开发的水资源效率来促进节水开发。【方法】本文构建1996—2020年间中国22条流域水电开发的面板数据,共纳入331座大中型水电站,运用固定效应与调节效应模型,分析水电梯级开发规模对流域水资源效率的影响,并检验开发模式在该影响过程中的调节机制。【结果】研究发现:(1)随着水电梯级开发规模增长,水资源效率呈先下降后上升的U型变化趋势。(2)针对该U型相关关系,集约性开发模式与多样性开发模式都发挥正向调节作用,且多样性开发模式的调节效应更强。(3)流域水资源禀赋与水电梯级开发的水资源效率间呈正相关关系,相比集约性开发模式,多样性开发模式更有利于加强这种正相关关系。【结论】上述结果证明了水电梯级开发能节水,但只有当开发规模超过59%的阈值后,节水效果才稳定且明显。为促进节水开发,在梯级开发起始阶段,宜推广集约性开发模式;当开发规模超过阈值后,宜推广多样性开发模式;径流资源禀赋越稀缺,越应实行多样性开发模式。

关键词：水电梯级开发水资源效率节水水资源禀赋调节效应

地下立交主体侧墙混凝土抗裂性能试验优化及其结构数值分析

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地下立交主体侧墙混凝土抗裂性能试验优化及其结构数值分析

作者：闵通安徽理工大学

学位级别：硕士

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航发叶片铣削颤振特征提取与识别方法研究

航发叶片铣削颤振特征提取与识别方法研究

作者：闵榕城重庆理工大学

学位级别：硕士

航发叶片作为航空发动机的核心部件,航发叶片的加工质量直接决定了航空发动机的性能。但航发叶片具有的材料难加工、薄壁、曲面等特性导致了航发叶片在加工过程中极易发生颤振现象。颤振的产生破坏了航发叶片的加工稳定性,制约了航发叶... 详细信息

航发叶片作为航空发动机的核心部件,航发叶片的加工质量直接决定了航空发动机的性能。但航发叶片具有的材料难加工、薄壁、曲面等特性导致了航发叶片在加工过程中极易发生颤振现象。颤振的产生破坏了航发叶片的加工稳定性,制约了航发叶片的加工效率,影响了航发叶片的加工质量。为抑制颤振实现航发叶片的高效率、高精度加工,国内外已对该领域进行了相关探索。但当前研究较少将变曲率走刀-刀具磨损耦合扰动下的铣削稳定性突变纳入考量,容易出现颤振特征提不准、分类模型建不准、颤振状态识不准的情况。在此背景下,本文综合考虑影响航发叶片铣削稳定性的各类因素,对面向航发叶片铣削过程的颤振特征提取与识别技术进行了深入研究。本文首先通过对颤振稳定边界预测、颤振特征提取和颤振识别三个方面国内外研究现状的分析,了解当前研究颤振领域的基础和不足,明确了本文的研究方向和研究内容。继而介绍了叶片铣削实验平台与配套振动信号采集软件系统,明确了正交实验的加工参数配置,通过开展铣削实验采集到10份叶片凹面和10份叶片凸面的振动数据;介绍了模态锤击实验,描述了模态锤击实验平台的硬件组成,并通过峰值辨识法对机床刀具-主轴系统进行了多阶模态分析,识别了加工系统固有频率。以实际铣削的铣削路径数据点为数据基础,拟合了航发叶片铣削路径各数据区间的三次样条方程,并由各数据区间的样条方程计算出各数据区间的弧长;根据五轴加工中心的进给速度分配策略计算出各数据区间的进给速度和铣削时间;结合振动信号的离散结果和铣削时间,实现了各离散振动信号与铣削路径的一一对应。使用经麻雀算法(Sparrow Search Algorithm,SSA)优化的变分模态分解算法(Variational Mode Decomposition,VMD)对离散后的振动信号进行预处理,分离出能表征叶片铣削状态的信号分量,并选择能量占比最高的三个信号分量进行信号重构;基于重构信号,选择多尺度排列熵值(Multi-scale Permutation Entropy,MPE)和颤振频段能量占比两个指标对颤振进行识别;根据建立的信号处理办法和颤振识别策略完成对信号铣削状态的标记,最终建立由切削深度、主轴转速、铣削方式(顺铣/逆铣)、刀具磨损状态、真实进给速度、曲率、铣削状态组成的多源异构数据库。最后,结合正交实验获取的多源异构数据库,利用BP神经网络算法(Back Propagation,BP)初步搭建了颤振状态识别模型,模型识别精度为91.74%;针对BP神经网络算法局限性,还使用遗传算法(Genetic Algorithm,GA)优化了BP神经网络算法的初始权值和阈值,提高了模型的识别精度,优化后的模型识别精度为92.68%;为验证颤振状态识别模型的有效性,设计了验证实验,验证实验中对颤振状态的识别精度为95.05%,证明了本研究所提颤振状态识别模型的有效性。

关键词：颤振样条插值法麻雀算法变分模态分解 BP神经网络遗传算法

水下湍流信道中指向—抖动误差对无线光通信系统性能影响

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水下湍流信道中指向—抖动误差对无线光通信系统性能影响

作者：闵展望西安邮电大学

学位级别：硕士

水下无线光通信(Underwater Wireless Optical Communication,UWOC)技术凭借高速传输、带宽大和低延迟等优势在海底勘测、水下救援和水下潜航器等方面有着广泛的发展空间。但是光信号传播会受到海水吸收散射衰减和湍流效应导致光强闪烁... 详细信息

水下无线光通信(Underwater Wireless Optical Communication,UWOC)技术凭借高速传输、带宽大和低延迟等优势在海底勘测、水下救援和水下潜航器等方面有着广泛的发展空间。但是光信号传播会受到海水吸收散射衰减和湍流效应导致光强闪烁;除此之外实际海洋环境错综复杂、洋流波动紊乱,会导致通信链路之间的不对准,也会导致机体出现来回抖动的现象,从而影响通信链路的稳定性。基于上述问题,本文采用了水体分层不稳定的海洋湍流功率谱,建立了包含指向-抖动系统误差链路模型,并采用孔径平均技术来优化系统性能。具体研究如下:首先,根据海水的吸收、散射和湍流特性,采用能够模拟真实海洋水体分层稳定性的海洋折射率功率谱-Yue谱,推导了基于Yue谱的高斯光束经过孔径平均后的闪烁指数解析式。通过仿真分析表明,盐度变化对高斯光束的闪烁指数数值的影响比温度更大;另外,在盐度波动为主导的湍流信道中,将海水视作稳定分层状态会高估闪烁指数数值,而在温度波动为主导的湍流信道中,将海洋水体分层视为稳定状态会低估闪烁指数数值;从而相应的影响海洋湍流参数中均方温差耗散率和湍流动能耗散率对闪烁指数的高估或低估。其次,针对存在的机体指向和抖动造成的系统误差问题,提出了包含指向-抖动误差水下无线光通信链路模型,可以模拟真实情况下发射端的不同状态。根据链路模型建立了包含海水衰减和海洋湍流复合信道,以及包含指向误差和抖动误差的系统误差通信链路理论模型;采用适合弱湍流的对数正态分布模型作为海洋湍流信道模型,中强湍流使用伽马-伽马分布模型作为的海洋湍流信道模型,并加入孔径平均技术来提高系统性能;最后分别推导出两种湍流分布模型下的系统误码率表达式。通过仿真分析得到,弱湍流下的信道主要受到指向误差和抖动误差的影响,而且指向误差是作为主要的影响因素;中强湍流下的系统主要受海洋湍流的影响,指向误差和抖动误差依旧会增加系统误码率;而孔径平均技术对海洋湍流、指向误差和抖动误差均有不同程度的抑制和缓解作用;此外,通过光束扩展的方法可以适当减少系统误差带来的损耗。最后,使用波长450nm单模激光,搭建了水下无线光通信实验测试系统。实验结果与理论仿真结果相同,孔径平均技术能够有效降低光信号的闪烁,增强信号幅度;孔径平均技术在缓解系统误差方面同样表现出了显著的效果;另外,光束扩展技术可以有效改善系统误差对系统性能的影响。

关键词：水下无线光通信海洋湍流指向-抖动误差链路模型系统误码率

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面向连续手语识别的自适应关键帧选择

中国科学：信息科学 2024年第4期54卷 893-910页

作者：闵越聪陈熙霖中国科学院计算技术研究所智能信息处理重点实验室北京100190 中国科学院大学计算机科学与技术学院北京100049

基于视觉的连续手语识别旨在从图像序列中识别出对应的手语词序列,可以为手语使用者提供一种便利的辅助工具.现有的连续手语识别方法大多需要从图像序列中,逐帧提取视觉和时序特征,而相邻帧中存在的相似视觉信息带来了大量的冗余计算.... 详细信息

基于视觉的连续手语识别旨在从图像序列中识别出对应的手语词序列,可以为手语使用者提供一种便利的辅助工具.现有的连续手语识别方法大多需要从图像序列中,逐帧提取视觉和时序特征,而相邻帧中存在的相似视觉信息带来了大量的冗余计算.本文通过分析帧率对连续手语识别算法的影响,发现降低帧率可以显著地提升计算效率,但也会带来一定的性能损失.为了在降低帧率的同时保留更多手语关键信息,本文提出了自适应动态池化层(adaptive dynamic temporal pooling,ADTP),ADTP基于序列特征的自相似性对序列进行动态下采样.在此基础上,本文进一步提出了一种两阶段的训练方式,以更充分地利用原始帧率中的时空信息.具体而言,该训练方式在第一阶段只训练基于原始帧率的手语识别模型,并以此模型为教师网络,通过知识蒸馏的方式引导第二阶段含ADTP模块的模型训练.实验结果表明,本文所提的方法在损失少量性能的情况下,可以大幅度减少识别所需的计算量.此外,本文所提出的ADTP也可用于手语视频结构分析,生成简略直观的手语视频摘要.

关键词：连续手语识别时间序列分析视觉语言知识蒸馏计算效率