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小波包与遗传算法优化BP神经网络相结合的井架钢结构损伤识别

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机械科学与技术 2024年第1期43卷 39-44页

作者：韩东颖田伟黄岩朱国庆燕山大学车辆与能源学院河北秦皇岛066004

井架钢结构损伤影响其承载安全性,为快速、准确对损伤位置进行识别,提出小波包与遗传算法优化BP神经网络相结合的井架钢结构损伤识别方法。首先利用小波包处理非平稳振动信号的优良性能对原始振动信号进行特征提取,获得表征井架钢结构... 详细信息

井架钢结构损伤影响其承载安全性,为快速、准确对损伤位置进行识别,提出小波包与遗传算法优化BP神经网络相结合的井架钢结构损伤识别方法。首先利用小波包处理非平稳振动信号的优良性能对原始振动信号进行特征提取,获得表征井架钢结构损伤的信息;再通过特征参数建立数据集训练并测试井架钢结构损伤识别模型,该模型结合遗传算法自身特点改善了传统BP神经网络的不足。本文识别方法不需要损伤前的数据特征进行对比,便可对损伤位置进行确定。经过对石油井架钢结构模型实验验证:该方法对井架钢结构损伤识别准确率超过90%,相对于BP网络识别准确率以及识别速度均有所提高。

关键词：井架钢结构损伤小波包遗传算法优化的BP神经网络

基于时域多参数信息融合与机器学习算法的井架钢结构损伤识别

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计量学报 2024年第5期45卷 698-705页

作者：黄岩韩东颖朱国庆李岳峰李可欣燕山大学车辆与能源学院河北秦皇岛066004

为避免井架钢结构在作业过程中由结构损伤引发的安全隐患,将时域多参数信息融合与机器学习算法进行结合,基于井架钢结构位移响应信号提出了一种基于主成分分析和随机森林算法的井架钢结构损伤识别方法。利用加速度传感器提取在冲击载荷... 详细信息

为避免井架钢结构在作业过程中由结构损伤引发的安全隐患,将时域多参数信息融合与机器学习算法进行结合,基于井架钢结构位移响应信号提出了一种基于主成分分析和随机森林算法的井架钢结构损伤识别方法。利用加速度传感器提取在冲击载荷下井架钢结构的加速度响应信号,由加速度响应信号处理得到位移响应信号,并提取包含脉冲因子、裕度因子和峭度的3个时域特征;运用主成分分析法将3个特征融合成1个新的综合性时域特征,将原始信号中包含的大多数信息保留下来;将处理过的数据输入随机森林算法模型进行井架钢结构损伤识别,整个过程只需要采集损伤后的信号,不需要采集损伤前的信号。利用以上损伤识别模型对井架钢结构有限元模型进行仿真计算,同时结合ZJ70井架钢结构实验室模型的实验结果进行分析。分析结果表明:利用上述损伤识别方法可以准确高效地判断出井架钢结构单一或多处损伤,判断结果的正确率为90%以上。

关键词：损伤识别井架钢结构冲击载荷加速度传感器信息融合机器学习时域多参数

HVD分解和GA-BP神经网络结合的井架钢结构损伤识别

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噪声与振动控制 2024年第2期44卷 108-113页

作者：朱国庆韩东颖黄岩李岳峰李可欣葛文泰燕山大学车辆与能源学院河北秦皇岛066004

针对井架钢结构冲击载荷振动信号非线性、非平稳性对损伤识别的干扰问题,提出了一种基于希尔伯特振动分解(Hilbert Vibration Decomposition,HVD)与遗传算法优化的神经网络(Genetic BP Neural Networks,GA-BP)相结合的智能故障诊断方法... 详细信息

针对井架钢结构冲击载荷振动信号非线性、非平稳性对损伤识别的干扰问题,提出了一种基于希尔伯特振动分解(Hilbert Vibration Decomposition,HVD)与遗传算法优化的神经网络(Genetic BP Neural Networks,GA-BP)相结合的智能故障诊断方法。首先,利用HVD分解的方法处理冲击载荷作用下的加速度非平稳振动信号;其次,由斯皮尔曼相关系数选取HVD分解后的最优(Intrinsic Mode Function,IMF)分量,以最优IMF分量能量变化率构造特征向量;最后,通过特征向量建立数据集进行神经网络训练,完成信号的特征学习和故障分类。利用ZJ70型井架钢结构模型进行冲击载荷作用下的单处损伤和多处损伤的不同工况实验验证,结果表明:对于单处损伤位置识别率达到90%,多处损伤位置识别率高达96%,利用HVD分解与GA-BP神经网络相结合的方法具有较好的稳定性,能够准确判断出井架钢结构损伤位置,具有一定的实际应用价值。

关键词：故障诊断 HVD分解 GA-BP神经网络冲击载荷井架钢结构损伤识别

Analysis of the Ultimate Bearing Capacity of Oil Field Drilling Masts

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Petroleum Science 2005年第3期2卷 33-36页

作者： han dongying Zhou Guoqiang Li Zifeng College of Mechanical Engineering of Yanshan University ChinaQinhuangdao Hebei 066004 Qinhuangdao Division of Daqing Petroleum Institute ChinaQinhuangdao Hebei 066004

In order to improve the safety of drilling operations, this paper presents a new method for forecasting the ultimate bearing capacity of oil field drilling masts. The method is based on a double nonlinear finite element theory and applies a referential stress method for measuring defects and defacements. The lab mast model was analyzed using the proposed method. The relative error, which was less than 5.0% between the forecast results and the destructive experiment values,verified the correctness of this method. It also forecasts the ultimate bearing capacity for a local drilling mast.

关键词： Drilling mast ultimate bearing capacity double nonlinearity referential stress method defects anddefacements

A strategy based on water soluble coal tar pitches to construct MnO_(2)@C composite materials with high electrochemical performance

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Science China(Technological Sciences) 2024年第1期67卷 311-320页

作者： LIU Bo WANG Kun GUO ZhaoQi han BeiBei XU GuiYing JU dongying AN BaiGang LI YongCheng NI ZhenYong ZHOU WeiMin Key Laboratory of Energy Materials and Electrochemistry Research Liaoning Province University of Science and Technology LiaoningAnshan 114051China Advanced Science Research Laboratory Saitama Institute of TechnologyFusaiji 1690Japan Liaoning Starry Sky Sodium Battery Co. Ltd.Anshan 114051China Sinosteel Anshan Research Institute of Thermo-Energy Co. Ltd.Anshan 114051China State Key Laboratory of Marine Resource Utilization in South China Sea Hainan Provincial Key Lab of Fine ChemistrySchool of Chemical Engineering and TechnologyHainan UniversityHaikou 570228China Key Laboratory of Advanced Fuel Cells and Electrolyzers Technology of Zhejiang Province Ningbo Institute of Materials Technology and EngineeringChinese Academy of SciencesNingbo 315201China

The water soluble coal tar pitches(WS-CTPs)were successfully prepared and used to construct the MnO_(2)@C composite materials by a hydrothermal *** is interestingly observed that the structures and morphologies of MnO_(2)@C materials can be controlled by controlling the dosages of WS-CTPs and ***,it is aware that MnO_(2)exists in the MnO_(2)@C materials in an amorphous *** with MnO_(2),MnO_(2)@C materials output a remarkable improvement in electrochemical *** instance,MnO_(2)@C-0.3 shows the storage capacity at 965.7 mA h g^(−1)after 300 cycles at a current density of 0.1 A g^(−1).In addition,after 600 cycles at a current density of 1.0 A g^(−1),the storage capacity of MnO_(2)@C-0.3 still keeps 450.3 mA h g^(−1),indicating that MnO_(2)@C-0.3 owns tremendous cycle stability at a high current *** view of the fact that the coal tar pitches possess great cost advantages,the strategy of using WS-CTPs as a carbon source to cover the metal oxides is a competitive way to expand the application of metal oxides in the fabrication of electrodes of LIBs.

关键词： water soluble coal tar pitches MnO_(2) composite materials lithium ion batteries(LIBs) energy storage systems(ESSs) coal tar pitches

基于自适应变尺度频移带通随机共振降噪的EMD多频微弱信号检测

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机械工程学报 2013年第8期49卷 10-18页

作者：韩东颖丁雪娟时培明燕山大学车辆与能源学院秦皇岛066004 燕山大学河北省测试计量技术及仪器重点实验室秦皇岛066004

针对强噪声背景下多频微弱信号检测的难题,提出一种基于自适应变尺度频移带通随机共振(Adaptive re-scaling frequency-shifted band-pass stochastic resonance,ARFBSR)降噪的经验模态分解(Empirical mode decomposition,EMD)多频微弱信号检测方法。对不同频段的信号进行频率尺度变换处理,使其满足随机共振条件,根据噪声强度自适应地优化系统的参数,进而对每个频段信号分别进行随机共振处理,使得待检信号目标频段得到增强,对各个频段的共振输出进行带通滤波再合成,实现多频微弱信号的增强。对处理后的信号进行EMD分解,得到每个频率的信号分量,实现多频微弱信号的检测。仿真分析和滚动轴承内圈故障诊断实例表明,该方法不仅能够增强信号幅值,同时减少虚假分量,提高EMD算法的精度,有效检测出被噪声淹没的多频微弱信号。

关键词：经验模态分解随机共振自适应参数优化多频微弱信号检测

基于AMD-HHT的非平稳信号紧密间隔频率检测

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仪器仪表学报 2014年第12期35卷 2817-2825页

作者：时培明苏翠娇韩东颖燕山大学电气工程学院秦皇岛066004 燕山大学车辆与能源学院秦皇岛066004

针对希尔伯特-黄变换方法不能识别具有相近频率的非平稳信号(两个频率之间的比值小于1.5)的问题,提出一种解析模态分解法(AMD)与希尔伯特-黄变换(HHT)结合的非平稳信号紧密间隔频率检测新方法。由于AMD方法需要确定信号里的各个频率成分... 详细信息

针对希尔伯特-黄变换方法不能识别具有相近频率的非平稳信号(两个频率之间的比值小于1.5)的问题,提出一种解析模态分解法(AMD)与希尔伯特-黄变换(HHT)结合的非平稳信号紧密间隔频率检测新方法。由于AMD方法需要确定信号里的各个频率成分,因此,首先通过EMD对信号进行分解,再利用希尔伯特变换得到信号的频谱并经过处理得到各个频率值。利用AMD方法提取各个不同频率成分的信号,并用该方法对信号进行分解,判断该频率成分是否由于含有多个相近频率成分而没有被分解,如果含有相近频率成分,则用AMD方法将其分解为单频率分量信号。仿真结果表明,该方法解决了希尔伯特-黄变换不能有效分离两个相近频率信号的问题,保证了信号有效数据的正确分解,提高了信号的分解精度。通过对滚动轴承故障信号的分析证明该方法有良好的效果。

关键词：解析模态分解法希尔伯特-黄变换相近频率分量信号提取

基于HVD包络谱瞬态能量曲率的井架钢结构损伤识别

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振动与冲击 2021年第2期40卷 135-140,147页

作者：韩东颖罗皓孔祥西时培明燕山大学车辆与能源学院河北秦皇岛066004 燕山大学河北省测试计量技术及仪器重点实验室河北秦皇岛066004

针对复杂工作环境下井架钢结构损伤识别问题,提出了一种基于希尔伯特振动分解(HVD)包络谱瞬态能量曲率的井架钢结构损伤识别方法。已知非平稳、非线性的复杂信号,利用结构低阶信息,利用HVD法将其分解为拥有缓慢变化多个信号分量之和,选... 详细信息

针对复杂工作环境下井架钢结构损伤识别问题,提出了一种基于希尔伯特振动分解(HVD)包络谱瞬态能量曲率的井架钢结构损伤识别方法。已知非平稳、非线性的复杂信号,利用结构低阶信息,利用HVD法将其分解为拥有缓慢变化多个信号分量之和,选取主分量提取信号特征;对于井架钢结构损伤识别,利用HVD法提取振动信号的损伤特征,将HVD包络谱瞬态能量曲率作为损伤敏感指标;计算井架钢结构振动信号包络谱瞬态能量曲率完成损伤识别,以ZJ70井架钢结构为例,通过损伤识别仿真计算,得出该指标对井架钢结构损伤敏感,能够准确识别单损伤和多损伤位置;将该方法应用于ZJ70井架钢结构实验模型,成功地识别了单损伤和两损伤,验证了该方法的可行性和准确性。

关键词：井架钢结构希尔伯特振动分解(HVD) 包络谱瞬态能量曲率损伤识别

基于改进EMD的旋转机械耦合故障诊断方法研究

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中国机械工程 2013年第17期24卷 2367-2372页

作者：时培明李庚韩东颖燕山大学秦皇岛066004

提出一种基于改进EMD的旋转机械耦合故障诊断方法。该方法结合相似极值延拓和加余弦窗函数运算的优点,解决了延拓部分不精确和加窗函数后使原信号发生改变的问题,提高了EMD方法的运算精度。应用该方法对存在裂纹碰摩故障的转子-轴承系... 详细信息

提出一种基于改进EMD的旋转机械耦合故障诊断方法。该方法结合相似极值延拓和加余弦窗函数运算的优点,解决了延拓部分不精确和加窗函数后使原信号发生改变的问题,提高了EMD方法的运算精度。应用该方法对存在裂纹碰摩故障的转子-轴承系统振动信号进行了特征提取,并进行了故障诊断,与单一故障特性相比,诊断出的振动信号既有裂纹引起的高频成分,也有碰摩引起的低频成分,得到的耦合故障特征证明了该方法的有效性。

关键词：旋转机械故障诊断改进EMD 裂纹碰摩