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应用生成对抗网络的地震数据重建和去噪一体化方法

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石油地球物理勘探 2024年第4期59卷 714-723页

作者：张岩张一鸣董宏丽宋利伟东北石油大学计算机与信息技术学院黑龙江大庆163318 东北石油大学人工智能能源研究院黑龙江大庆163318 黑龙江省网络与智能控制重点实验室黑龙江大庆163318 东北石油大学物理与电子工程学院黑龙江大庆163318

在实际采集过程中,受地形条件和人为因素的影响,地震数据不仅在空间上会出现采样不足或不规则的情况,而且会混入噪声,不利于后续地震数据的处理和解释。通常将重建与去噪分为两个阶段处理,这样往往会引入额外的误差。为此,文中提出了一... 详细信息

在实际采集过程中,受地形条件和人为因素的影响,地震数据不仅在空间上会出现采样不足或不规则的情况,而且会混入噪声,不利于后续地震数据的处理和解释。通常将重建与去噪分为两个阶段处理,这样往往会引入额外的误差。为此,文中提出了一种基于条件韦氏生成对抗网络(cWGAN)的地震数据重建去噪一体化方法,该方法研究的重点是在缺失道和噪声的混合干扰下,准确提取地震数据的有效特征。首先,以U-Net模型为基本网络结构来构建生成器模型,分级提取地震数据同相轴特征;在判别器模型中引入条件约束,引导生成器优化梯度方向。其次,建立重建和去噪误差描述模型,该模型设计了一体化损失函数,可以兼顾重建与去噪两方面的处理任务。最后,经过合成数据和实际数据测试,证明文中所提的网络模型恢复的地震数据信噪比更高且具有较强鲁棒性。

关键词：地震数据处理重建与去噪一体化深度学习生成对抗网络一体化损失函数

基于等效电路模型和数据驱动模型融合的SOC和SOH联合估计方法

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电工技术学报 2024年第10期39卷 3232-3243页

作者：刘萍李泽文蔡雨思王文夏向阳长沙理工大学电气与信息工程学院长沙410114

针对电池SOC与SOH估计结果相互影响,单独估计准确度不高的问题,该文提出了一种基于等效电路模型和数据驱动模型融合的SOC和SOH联合估计方法。通过构建考虑老化和SOC的电池二阶RC等效电路模型,采用带遗忘因子的递推最小二乘法,在不同SOC... 详细信息

针对电池SOC与SOH估计结果相互影响,单独估计准确度不高的问题,该文提出了一种基于等效电路模型和数据驱动模型融合的SOC和SOH联合估计方法。通过构建考虑老化和SOC的电池二阶RC等效电路模型,采用带遗忘因子的递推最小二乘法,在不同SOC和SOH的情况下,对电池的参数进行在线辨识,实现电池参数在线辨识与电池SOC和SOH估计的耦合。以锂离子电池自SOC=20%到恒流充电阶段结束所需时间为输入,电池SOH值为输出,训练GPR模型,实现电池SOH估计。将输出的SOH估计值与电池的额定容量相乘,得到电池的实际容量,更新二阶RC状态空间方程,采用扩展卡尔曼滤波算法对电池进行SOC估计,实现电池SOH估计和SOC估计之间的联合。采用牛津大学电池退化数据集和NASA随机使用电池数据集进行算法验证,结果表明,所提联合估计方法能够在电池的生命周期内较准确地跟随锂离子电池SOC和SOH的真实值。

关键词：锂离子电池荷电状态健康状态高斯过程回归带遗忘因子的递推最小二乘法

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利用麦克风阵列的管道主动噪声控制方法

控制理论与应用 2024年第7期41卷 1286-1295页

作者：刘全利刘宏博钱加浩张立勇王伟高广恩大连理工大学控制科学与工程学院辽宁大连116024 大连市轨道交通智能控制与智慧运行技术创新中心辽宁大连116024 中国船舶重工集团公司第七〇五研究所昆明分部云南昆明650033

空调通风管道在运行时,内部出现的低频噪声很难通过包裹消音材料等被动式降噪方法消除.而在部署主动噪声控制时,会出现声反馈现象,影响降噪性能甚至造成控制系统的响应发散.针对这种声反馈现象,本文在分析其产生原因的基础上,将麦克风... 详细信息

空调通风管道在运行时,内部出现的低频噪声很难通过包裹消音材料等被动式降噪方法消除.而在部署主动噪声控制时,会出现声反馈现象,影响降噪性能甚至造成控制系统的响应发散.针对这种声反馈现象,本文在分析其产生原因的基础上,将麦克风阵列作为前馈,对Duvall-Frost结构的线性约束最小方差波束成形算法加入预调向,提出了利用麦克风阵列的管道主动噪声控制方法,实现单方向拾取来自管道上游的噪声信号,避免声反馈带来的影响.并利用滤波器x最小均方误差(FxLMS)算法作为自适应控制算法,针对4种典型低频噪声,在真实管道环境下进行主动降噪实验.实验结果表明,相比不使用麦克风阵列的情况,本文提出的主动噪声控制方法能达到明显的降噪性能,且在稳定性方面取得较好结果.

关键词：主动噪声控制声反馈管道系统 FxLMS 麦克风阵列

门式起重机主梁蚀坑-裂纹模型应力强度因子研究

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大连理工大学学报 2024年第2期64卷 164-172页

作者：王欣张峰郭晓光王远友滕儒民大连理工大学机械工程学院辽宁大连116024 大连船舶重工集团有限公司辽宁大连116000

造船门式起重机长期服役在沿海的潮湿盐雾环境中,主梁多处受腐蚀疲劳形成了蚀坑,影响了结构强度.腐蚀疲劳裂纹成核是一个局部损伤演化的过程,应力强度因子准则是判定蚀坑处萌生裂纹的临界条件之一.在门式起重机有限元模型的基础上建立... 详细信息

造船门式起重机长期服役在沿海的潮湿盐雾环境中,主梁多处受腐蚀疲劳形成了蚀坑,影响了结构强度.腐蚀疲劳裂纹成核是一个局部损伤演化的过程,应力强度因子准则是判定蚀坑处萌生裂纹的临界条件之一.在门式起重机有限元模型的基础上建立了蚀坑-裂纹模型,并使用ANSYS软件对复杂边界条件下应力强度因子进行了仿真计算.结果显示,预制裂纹深度和蚀坑深径比影响了应力强度因子的取值,随着蚀坑深径比的增大,蚀坑-裂纹模型的应力强度因子明显增大.应力集中现象可能是引起裂纹萌生的主要因素,蚀坑半径的变化对应力强度因子的影响并不明显.根据半椭球点蚀假设,提出了蚀坑处应力强度因子与应力集中系数的关系式,发现蚀坑对应力强度因子的影响与应力集中系数正相关;随着蚀坑深径比的增大,裂纹萌生位置会随着应力集中位置的变化而变化.

关键词：门式起重机蚀坑有限元应力强度因子

基于可见/近红外光谱和函数型线性回归模型的成熟期苹果可溶性固形物含量预测

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光谱学与光谱分析 2024年第7期44卷 1905-1912页

作者：黄华刘亚马毅航向思函何佳宁王诗婷郭俊先新疆农业大学数理学院新疆乌鲁木齐830052 新疆农业科学院综合试验场新疆乌鲁木齐830013 新疆农业大学机电工程学院新疆乌鲁木齐830052

可溶性固形物含量(SSC)是反映苹果品质和成熟度的重要指标,能够用于苹果品质分析和成熟度预测。以新疆阿克苏冰糖心红富士苹果为研究对象,从果实膨大定形期至完熟期,以3d等间隔周期采摘样本,采集其380~1110nm的可见/近红外光谱,测定其S... 详细信息

可溶性固形物含量(SSC)是反映苹果品质和成熟度的重要指标,能够用于苹果品质分析和成熟度预测。以新疆阿克苏冰糖心红富士苹果为研究对象,从果实膨大定形期至完熟期,以3d等间隔周期采摘样本,采集其380~1110nm的可见/近红外光谱,测定其SSC,共552个样品。然后,利用基函数平滑方法将采集的可见/近红外光谱离散数据转化为光谱曲线,即函数型数据,并以可见/近红外光谱曲线、一阶导曲线、二阶导曲线为函数型解释变量,SSC为标量响应变量,分别建立函数型线性回归模型。为了验证和分析模型的性能,根据原始光谱离散数据,经过移动平滑、一阶导和二阶导预处理后,分别建立偏最小二乘回归(PLSR)、核支持向量机(KSVM)、随机森林(RF)、梯度提升树(GBM)和深度神经网络(DeepNN)。结果表明,在建立的18个模型中,针对训练集,PLSR-dNIR模型、KSVM-dNIR模型、RF-dNIR模型、GBM-dNIR模型和Deep NN-d2NIR模型都优于FunLR-NIR模型、FunLR-dNIR模型、FunLR-d2NIR模型,且Deep NN-dNIR模型最优(r_(c)=0.9996,R_(c)^(2)=0.9986,RMSEC=0.0740,RPDC=27.4366);针对测试集,FunLR-NIR模型、FunLR-dNIR模型、FunLR-d2NIR模型均优于其他所有模型,且FunLR-NIR模型最优(r_(v)=0.9534,R_(v)^(2)=0.9077,RMSEV=0.5856,RPDV=3.3017)。综合训练集和测试集的结果来看,核支持向量机模型、随机森林模型、梯度提升树模型和深度神经网络模型容易过拟合,而函数型线性回归模型具有更好的普适性。此外,从三个函数型线性回归模型(FunLR-NIR模型、FunLR-dNIR模型、FunLR-d2NIR模型)的预测效果看,模型均具有良好的鲁棒性和较高的预测精度。试验结果表明,结合可见/近红外光谱技术与函数型数据分析构建的函数型线性回归模型,可成功、有效地实现成熟期苹果的可溶性固形物含量预测。

关键词：苹果可溶性固形物含量可见/近红外光谱函数型数据分析函数型线性回归模型

可用于微型开关研发的液态金属桥拉伸断裂过程仿真研究

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电工技术学报 2024年第17期39卷 5508-5520页

作者：朱晓楠杨飞张云轩孙晋茹荣命哲中国船舶集团有限公司第705研究所西安710077 西安交通大学电气工程学院西安710049

构建流体仿真模型可以有效地分析液桥拉伸断裂过程中的流体动力学特性,为基于液态金属桥拉伸断裂过程的电弧开断性能调控提供指导。已有的液桥仿真模型基于动网格或其他网格变形方法,无法仿真液桥的大范围拉伸形变和几何断裂。为此,该... 详细信息

构建流体仿真模型可以有效地分析液桥拉伸断裂过程中的流体动力学特性,为基于液态金属桥拉伸断裂过程的电弧开断性能调控提供指导。已有的液桥仿真模型基于动网格或其他网格变形方法,无法仿真液桥的大范围拉伸形变和几何断裂。为此,该文提出了一种不依赖网格形变的液桥拉伸断裂有限元仿真方法。该方法对液体设置极大黏度值,以不可流动液体区域对固体进行近似,同时通过极大黏度值界线的移动配合计算域内液体的流出来等效液桥的拉伸,实现了对液桥拉伸断裂过程的仿真。基于该仿真模型探究了液桥体积、拉伸速度等对液桥拉伸断裂过程的影响,获得了全拉伸速度范围内液桥拉伸断裂特性的转变规律。最终,结合实验结果分析了液桥拉伸断裂特性转变对于电弧燃烧模式的影响,给出了全拉伸速度范围内电弧燃烧模式转变相图,为液桥式开关的电弧开断性能调控提供了依据。该文研究内容对微型继电器、接触器等基于液桥断裂原理的微型开关研发具有指导意义。

关键词：电弧和电接触液态金属桥机械开关直流开断有限元仿真流体仿真

全球近期“非典型”海啸源事件机制分析及其对南海海啸研究的启示

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科学通报 2024年第18期69卷 2480-2497页

作者：李琳琳胡桂王伟涛张坎杜朋李志刚王培涛王大伟邱强张培震中山大学地球科学与工程学院南方海洋科学与工程广东省实验室(珠海)广东省地球动力作用与地质灾害重点实验室珠海519080 国家海洋环境预报中心北京100081 中国科学院深海科学与工程研究所三亚572000 中国科学院边缘海与大洋地质重点实验室中国科学院南海海洋研究所广州510301

2018年以来,全球发生了多起“非典型”海啸源事件,其中包括2018年9月印度尼西亚Sulawesi岛Mw 7.5走滑地震在Palu湾引发的灾害链事件、2018年12月印度尼西亚巽他海峡Anak Krakatau海啸事件、2020年10月欧洲东爱琴海Samos岛北部海域Mw 6.... 详细信息

2018年以来,全球发生了多起“非典型”海啸源事件,其中包括2018年9月印度尼西亚Sulawesi岛Mw 7.5走滑地震在Palu湾引发的灾害链事件、2018年12月印度尼西亚巽他海峡Anak Krakatau海啸事件、2020年10月欧洲东爱琴海Samos岛北部海域Mw 6.9正断层地震海啸事件和2022年1月15日南太平洋汤加火山海啸事件等.目前科学家对这些“非典型”海啸源触发海啸机制与过程的认知非常有限,现有灾害防御系统也很难对这些“出人意料”的极端灾害事件作出及时响应,从而造成重大人员伤亡和经济损失.本文针对“非典型”海啸事件的触发机制深入剖析,揭示地震导致沿岸/海底砂土液化,继而触发滑坡并产生海啸的链生效应;沿海特殊岸线形态;火山剧烈活动引起的大气-海洋-火山固体物质多相耦合作用等是“非典型”海啸源触发机制复杂化的主要原因.这些机制挑战了海啸形成需伴随海域地震造成的大规模垂向形变这一传统认识,发现海域的正断型和走滑型地震、陆地近岸地震、剧烈火山喷发均可触发链生海啸灾害.结合我国南海及其周边海域的构造特征与历史“非典型”海啸源事件分析,文章指出了南海“非典型”海啸源(南海北部板内地震、周缘火山等)分布特点和致灾机制,提出未来南海“非典型”海啸源灾害的重点研究方向.

关键词：海啸灾害致灾机制板内地震火山活动链生效应

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考虑精确磁通的电磁加载装置等效磁路建模

振动．测试与诊断 2024年第4期44卷 718-725,827页

作者：王楠江帆高嘉龙王明武王鹏张昌明陕西理工大学机械工程学院汉中723001 陕西省工业自动化重点实验室汉中723001 起落架及飞机结构件加工检测陕西省高校工程研究中心汉中723001

为提高电磁加载装置在控制应用时的模型预测快速性与精确性,考虑电磁加载装置硅钢片表面涡流磁场生成因素与不同轴偏心下有效气隙长度,采用非线性方程拟合硅钢片磁化曲线,建立包含磁极边缘效应、磁极铁心、转子硅钢片动态磁阻与涡流磁... 详细信息

为提高电磁加载装置在控制应用时的模型预测快速性与精确性,考虑电磁加载装置硅钢片表面涡流磁场生成因素与不同轴偏心下有效气隙长度,采用非线性方程拟合硅钢片磁化曲线,建立包含磁极边缘效应、磁极铁心、转子硅钢片动态磁阻与涡流磁场的电磁加载装置非线性等效磁路模型。研究了硅钢片表面涡流磁场生成因素与气隙磁场分布,并与有限元仿真结果比较分析。应用该模型在水润滑轴承试验台上进行电磁加载力测试试验。研究结果表明:等效磁路法对磁场分布的表征与有限元法一致,且对气隙的计算更为精确;电磁加载力稳态误差小于4%,响应时间低于0.55 s。

关键词：电磁加载装置等效磁路法涡流效应非线性水润滑轴承

综合振动信号能量比和幅值标准差的铣削颤振实时监测方法

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机械工程学报 2024年第14期60卷 11-23页

作者：李超张俊田辉赵万华西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室西安710054 中航西安飞机工业集团股份有限公司西安710089

航空航天装备中诸多薄壁结构件铣削加工过程中的颤振现象是影响加工质量的主要因素之一,为避免颤振的持续发生,提出综合振动信号能量比和幅值标准差的铣削颤振实时监测方法。首先通过三向加速度传感器测得铣削加工过程中的主轴实时振动... 详细信息

航空航天装备中诸多薄壁结构件铣削加工过程中的颤振现象是影响加工质量的主要因素之一,为避免颤振的持续发生,提出综合振动信号能量比和幅值标准差的铣削颤振实时监测方法。首先通过三向加速度传感器测得铣削加工过程中的主轴实时振动信号,其次从中提取能量比和辅助监测指标幅值标准差,然后进行特征层融合并得到6个监测指标,最后监测模型输出采样时间段的铣削加工状态。测试试验结果表明,当所有工艺参数都变化时,该方法对颤振状态的识别准确率可达99.07%。数值试验结果则表明该方法能够满足在线颤振监测的实时性要求。该方法有效解决了铣削颤振在线监测应用的两大难点——泛化性(工艺泛化能力)差和实时性低。

关键词：能量比幅值标准差主轴振动信号特征层融合铣削颤振