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Intelligent Fault Diagnosis Method of Rolling Bearings Based on Transfer Residual Swin Transformer with Shifted Windows

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Structural Durability & Health Monitoring 2024年第2期18卷 91-110页

作者： Haomiao Wang Jinxi Wang Qingmei Sui faye zhang Yibin Li Mingshun Jiang Phanasindh Paitekul The Institute of Marine Science and Technology Shandong UniversityQingdao26623China The School of Control Sciences and Engineering Shandong UniversityJinan250061China Thailand Institute of Scientific and Technological Research Amphoe Khlong LuangPathum Thani12120Thailand

Due to their robust learning and expression ability for complex features,the deep learning(DL)model plays a vital role in bearing fault ***,since there are fewer labeled samples in fault diagnosis,the depth of DL models in fault diagnosis is generally shallower than that of DL models in other fields,which limits the diagnostic *** solve this problem,a novel transfer residual Swin Transformer(RST)is proposed for rolling bearings in this *** has 24 residual self-attention layers,which use the hierarchical design and the shifted window-based residual *** with transfer learning techniques,the transfer RST model uses pre-trained parameters from ImageNet.A new end-to-end method for fault diagnosis based on deep transfer RST is ***,wavelet transform transforms the vibration signal into a wavelet time-frequency *** signal’s time-frequency domain representation can be represented ***,the wavelet time-frequency diagram is the input of the RST model to obtain the fault ***,our method is verified on public and self-built *** results show the superior performance of our method by comparing it with a shallow neural network.

关键词： Rolling bearing fault diagnosis transformer self-attention mechanism

基于时序分解和SARIMA⁃DSR的台区可开放容量计算方法

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现代电子技术 2024年第2期47卷 127-132页

作者：冯隆基楚成博方磊钱勇张法业王宁王金喜国网江苏省电力有限公司南京供电分公司江苏南京210000 山东大学控制科学与工程学院山东济南250061

合理地分析并准确计算台区可开放容量,能够优化配电系统的运行,提高线路利用率,保证台区配电变压器安全、经济、稳定运行。传统的可开放容量计算方法主要基于线路输电能力经验公式进行计算,未考虑高负荷运行台区的短时性及季节性,存在... 详细信息

合理地分析并准确计算台区可开放容量,能够优化配电系统的运行,提高线路利用率,保证台区配电变压器安全、经济、稳定运行。传统的可开放容量计算方法主要基于线路输电能力经验公式进行计算,未考虑高负荷运行台区的短时性及季节性,存在计算准确率和普适性低的问题。因此,提出一种基于局部加权周期趋势分解算法(STL)和季节性自回归滑动平均模型(SARIMA)与动态同时率(DSR)的台区可开放容量计算方法。该方法首先利用STL将历史台区负荷数据分解为趋势项、季节项和余项;其次,根据调整的历史台区负荷数据建立SARIMA台区负荷预测模型,预测未来台区负荷的变化及负荷峰值;同时,根据台区历史负荷数据建立台区DSR准则;最后,构建SARIMA‐DSR模型,合理调整可开放容量计算方法中的配置系数,实现台区的可开放容量的准确计算。

关键词：可开放容量 SARIMA 动态同时率 STL 时序分解负荷预测

Acoustic Emission Source Linear Localization Based on an Ultra-Short FBGs Sensing System

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Photonic Sensors 2014年第2期4卷 152-155页

作者： Zhongwei JIN Mingshun JIANG Qingmei SUI faye zhang Lei JIA School of Control Seience and Engineering Shandong University Jinan 250061 China

An acoustic emission （AE） linear location system was proposed, which employed fiber Bragg gratings （FBGs） as AE sensors. It was demonstrated that the FBG wavelength could be modulated as the static case when the grating length was much shorter than the AE wavelength. In addition, an improved AE location method based on the Gabor wavelet transform （WT） and threshold analysis was represented. The method was testified through AE linear location experiments based on a tunable narrow-band laser interrogation system using ultra-short FBG sensors as AE sensors. Results of the experiments showed that 86% of the linear location errors were less than 10mm.

关键词： Acoustic emission (AE) linear location fiber Bragg gratings (FBGs) Gabor wavelet transform (WT),threshold analysis

Impact Damage Identification of Aluminum Alloy Reinforced Plate Based on GWO-ELM Algorithm

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Structural Durability & Health Monitoring 2023年第6期17卷 485-500页

作者： Wei Li Benjian Zou Yuxiang Luo Ning Yang faye zhang Mingshun Jiang Lei Jia School of Control Science and Engineering Shandong UniversityJinan250061China Communication Technology Division Shandong Institute of Space Electronic TechnologyYantai264000China

As a critical structure of aerospace equipment,aluminum alloy stiffened plate will influence the stability of spacecraft in orbit and the normal operation of the *** this study,a GWO-ELM algorithm-based impact damage identification method is proposed for aluminum alloy stiffened panels to monitor and evaluate the damage condition of such stiffened panels of ***,together with numerical simulation,the experimental simulation to obtain the damage acoustic emission signals of aluminum alloy reinforced panels is performed,to establish the damage ***,the amplitude-frequency characteristics of impact damage signals are extracted and put into an extreme learning machine(ELM)model to identify the impact location and damage degree,and the Gray Wolf Optimization(GWO)algorithm is employed to update the weight parameters of the ***,experiments are conducted on the irregular aluminum alloy stiffened plate with the size of 2200 mm×500 mm×10 mm,the identification accuracy of impact position and damage degree is 98.90% and 99.55% in 68 test areas,*** experiments with ELM and backpropagation neural networks(BPNN)demonstrate that the impact damage identification of aluminum alloy stiffened plate based on GWO-ELM algorithm can serve as an effective way to monitor spacecraft structural damage.

关键词： GWO-ELM aluminum alloy stiffened plate damage identification amplitude-frequency characteristic

Reconstruction Technology of Flexible Structure Shape Based on FBG Sensor Array and Deep Learning Algorithm

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Structural Durability & Health Monitoring 2022年第2期16卷 179-194页

作者： Kelong Huang Jie Yan Lei zhang faye zhang Mingshun Jiang Qingmei Sui Control Science and Engineering Academy Shandong UniversityJinan250012China

A structural displacement field reconstruction method is proposed to aim at the problems of deformation mon-itoring and displacement field reconstruction of flexible plate-like structures in the aerospace *** method combines the deep neural network model of the cross-layer connection structure with the fiber grating sensor *** paper first introduces the principle of strain detection of fiber grating sensor,studies the mapping relationship between strain and displacement,and proposes a strain-displacement conversion model based on an improved neural *** the intelligent structure deformation monitoring system is *** controlling the stepping distance of the motor to produce different deformations of the plate structure,the strain information and real displacement information are obtained based on the high-density fiber grating sensor network and the dial indicator ***,based on the deformation prediction model obtained by training,the displacement field reconstruction of the structure under different deformation states is *** results show that the mean absolute error of the deformation of the measuring points obtained by this method is less than 0.032 *** method is feasible in theory and practice and can be applied to the deformation monitoring of aerospace vehicle structures.

关键词： Plate structure visual reconstruction fiber Bragg grating sensor neural networks

基于光纤光栅传感器的板状结构形态感知与三维重构技术

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中国激光 2020年第11期47卷 224-233页

作者：闫洁李伟姜明顺张雷张法业隋青美山东大学控制科学与工程学院山东济南250061

以航天器中结构的形态感知与可视化重构为研究背景,提出了一种基于准分布光纤光栅传感器网络的板状结构变形监测系统和坐标转换曲面重构算法。首先利用ABAQUS有限元分析软件对四边固支平板结构中心点加载的变形状态进行仿真分析,确定了... 详细信息

以航天器中结构的形态感知与可视化重构为研究背景,提出了一种基于准分布光纤光栅传感器网络的板状结构变形监测系统和坐标转换曲面重构算法。首先利用ABAQUS有限元分析软件对四边固支平板结构中心点加载的变形状态进行仿真分析,确定了光纤光栅传感器的位置;研究并分析了光纤光栅的应变检测原理以及基于坐标变换的三维曲面重构算法;最终搭建了一套变形检测系统并进行了相关实验。结果表明,测量点变形量的均方根误差≤0.04 mm,相对误差≤3.5%,该系统可用于航天器板状结构的变形监测。

关键词：光纤光学光纤光栅板状结构曲率信息空间曲面变形重构

沿面型介质阻挡放电发生器结构特性的研究（英文）

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传感技术学报 2018年第7期31卷 987-992,997页

作者：陈霄范洁隋青美张法业国网江苏省电力有限公司南京210000 山东大学控制科学与工程学院济南250000

沿面介质阻挡放电(SDBD)等离子体发生器在等离子体的产生中起着重要的作用。通过实验和仿真计算相结合的的方法,研究了大气压环境下等离子体发生器的结构对正弦波电源作用下放电的影响。结果表明:相同条件下,对称结构发生器电场强度最大... 详细信息

沿面介质阻挡放电(SDBD)等离子体发生器在等离子体的产生中起着重要的作用。通过实验和仿真计算相结合的的方法,研究了大气压环境下等离子体发生器的结构对正弦波电源作用下放电的影响。结果表明:相同条件下,对称结构发生器电场强度最大,产生的等离子体分布在正面电极的两侧,等离子体层面积大,亮度高,但消耗功率较大;不对称结构发生器电场强度最低,产生的等离子体在正负电极处对称分布,整体看上去比较均匀;不对称结构底面电极封装之后正面电极处电场强度增强,等离子体分布在正面电极的一侧,亮度居中,底面电极附近的电场降低,抑制了低电极放电消耗能量,但均匀性最差。证明了等离子体激励器的封装抑制了底面电极的放电,同时降低了功耗。

关键词：沿面介质阻挡放电等离子体发生器电实验高速摄像

基于柔性铰链结构的高灵敏度低频光纤光栅加速度传感器

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红外与激光工程 2017年第3期46卷 253-260页

作者：张法业姜明顺隋青美张雷曹玉强马国文魏钧涛山东大学控制科学与工程学院山东济南250061 国网山东安丘市供电公司山东潍坊262100

设计了一种基于柔性铰链结构的光纤光栅加速度传感器,进行了结构理论分析,并构建有限元模型仿真分析了传感器的加速度传感特性。基于F-P滤波器构建了具有温度自补偿功能的光纤光栅加速度检测系统,并通过增加反馈控制电路,对F-P滤波器进... 详细信息

设计了一种基于柔性铰链结构的光纤光栅加速度传感器,进行了结构理论分析,并构建有限元模型仿真分析了传感器的加速度传感特性。基于F-P滤波器构建了具有温度自补偿功能的光纤光栅加速度检测系统,并通过增加反馈控制电路,对F-P滤波器进行反馈控制,实现了系统的零点自温度补偿。对系统的特性进行了实验测试,结果表明:系统对加速度的连续激励信号和冲击激励信号均有良好的动态响应,系统的固有频率为380.0Hz,动态响应范围可达65.6dB,频率响应范围为10.0~240.0 Hz,灵敏度为236 pm/g,所设计的加速度传感器具有较强的横向抗扰能力,干扰方向灵敏度仅为工作方向灵敏度的3.5%。

关键词：光纤Bragg光栅柔性铰链加速度传感器可调谐F-P滤波器冲击响应

强噪声下碳纤维增强树脂复合材料结构Lamb波层析损伤成像方法

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复合材料学报 2020年第4期37卷 886-895页

作者：苏晨辉姜明顺梁建英田爱琴孙琳张法业张雷隋青美山东大学控制科学与工程学院济南250061 中车青岛四方机车车辆股份有限公司青岛266111

Lamb波因其检测范围广、对缺陷敏感性高等特点在复合材料无损检测中广泛应用。但强噪声环境给有效信号的提取带来难度,影响损伤位置判定精度。针对该问题,提出了一种在强噪声背景下基于计盒维数和Lamb波层析成像技术的损伤定位成像方法... 详细信息

Lamb波因其检测范围广、对缺陷敏感性高等特点在复合材料无损检测中广泛应用。但强噪声环境给有效信号的提取带来难度,影响损伤位置判定精度。针对该问题,提出了一种在强噪声背景下基于计盒维数和Lamb波层析成像技术的损伤定位成像方法。首先通过仿真分析了Lamb波在碳纤维增强树脂(CFRP)复合材料板损伤前后传播的特性。在选定的复合材料板上均匀布置圆形传感器阵列,以粘结质量块改变结构局部刚度的形式模拟真实损伤;其次每个传感器依次作为激励器产生Lamb波,其他传感器采集有无损伤下的响应信号,采用小波变换进行信号去噪。将去噪后的信号添加不同等级的白噪声实现噪声干扰;最后采用计盒维数计算有无损伤的信号差异确定损伤因子,并通过概率成像算法实现损伤的定位成像。实验结果表明,在强噪声环境中单损伤与多损伤成像定位最大和平均误差分别为11.18 mm和6.88 mm,该方法无需信号降噪技术,且避免了多损伤时复杂反射信号的提取过程,在强噪声下复合材料损伤定位识别方面具有较大的潜力。

关键词：碳纤维增强树脂(CFRP)复合材料 Lamb波损伤识别层析成像结构健康监测