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基于判决理论的在线BCI系统的研究与建立

基于判决理论的在线BCI系统的研究与建立

作者：王媛媛大连理工大学

学位级别：硕士

腑－机接口(Brain-computer Interface, BCI)是不依赖神经肌肉组织的信息交流通道,它为患有运动障碍的病人与外界交互提供了一种新的手段。BCI的出现最初是以临床应用为目的,但近年来也已开始向非临床应用领域发展,所以BCI系统的在线实... 详细信息

腑－机接口(Brain-computer Interface, BCI)是不依赖神经肌肉组织的信息交流通道,它为患有运动障碍的病人与外界交互提供了一种新的手段。BCI的出现最初是以临床应用为目的,但近年来也已开始向非临床应用领域发展,所以BCI系统的在线实现具有十分重要的研究意义和应用价值。BCI系统的建立包括离线分析和在线实现两部分。目前虽然有许多关于脑电信号分析方法的介绍,并在竞赛数据中取得很高的分类正确率,但有许多方法因运算速度、算法复杂度等原因并不具有实用性,因此算法的实时性是确保在线实现的关键。本文着眼于建立基于左右于运动想象的BCI系统,并在提供给受试者实时反馈的情况下实现光标的方向控制,基于此本文分别使用自回归(Autoregression, AR)模型和自适应Morlet小波基作为特征提取方法,结合根据判决理论建立序贯假设检验(Sequence Probability Ratio Test, SPRT)和序贯判别分析(Sequential Linear Discriminant Analysis, SLDA)两种分类器,对国际BCI竞赛提供的数据集进行离线分析,验证算法识别准确率,实现动态分类。竞赛数据的仿真分析结果表明：采用自适应Morlet小波基提取特征比AR模型法能够取得更高的分类准确率,在同样的特征提取方法下,两种分类器对竞赛数据的分类效果相当。为验证算法的实时性能及实用性,本文基于BCI2000软件平台,以事件相关去同步、同步为基础,设计了左右手运动想象实验,该实验包含校准实验以及光标控制实验两个部分。离线分析中,首先使用BCI2000的离线分析工具对每位受试者定位两种任务类型下最具区分度的导联位置,然后采用自适应小波基进行特征提取,在4位受试者初次的实验数据中,SPRT获得了72.88%的平均正确率,SLDA获得76.21%的平均准确率,且SLDA所需判决时间要短于SPRT。基于离线分析结果,选取两名准确率最高的受试参与光标控制实验,采用自适应小波基结合SLDA作为实时算法,经训练后两名受试的平准正确率均高于80%。该研究为国内在线运动想象BCI系统的一个重要突破,也为今后的BCI系统的实时性及实用化研究积累了经验。

关键词：脑-机接口序贯概率比检验序贯线性判别分析判决理论

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Bayes序贯检验的研究与分析

Bayes序贯检验的研究与分析

作者：白杰华燕山大学

学位级别：硕士

序贯方法是A.wald在第二次大战期间，根据军需验收工作的需要而提出的。在一般的情况下抽取样本时采用序贯方法所需要的平均样本量最少，因而引起了许多统计学者对序贯方法及相关的序贯概率比方法、序贯估计等内容进行的研究。同时，许... 详细信息

序贯方法是A.wald在第二次大战期间，根据军需验收工作的需要而提出的。在一般的情况下抽取样本时采用序贯方法所需要的平均样本量最少，因而引起了许多统计学者对序贯方法及相关的序贯概率比方法、序贯估计等内容进行的研究。同时，许多学者将序贯相关的方法与生产生活相结合进行实际应用的研究，例如在质量控制与抽样检验中。论文对抽样中样本的正态性检验进行研究，运用了序贯方法讨论了参数服从正态分布、对数正态分布的情况下的Bayes序贯估计，后验概率下正态分布方差的Bayes序贯方差，以及在质量控制中多阶段抽样下的Bayes序贯模型。主要内容如下：首先，论文介绍了序贯方法在国内外发展的历程、迄今为止研究现状，以及序贯方法相关的基础知识。其次，论文对正态性检验W检验法的统计量进行了探讨，给出了新的统计量，并比较其检验功效;分析了双子样序贯估计方法与Bayes方法，探讨了参数服从正态分布、对数正态分布的情况下，Bayes序贯估计。再次，论文通过对方差序贯检验、后验概率、“小概率事件原理”和Bayes序贯检验进行了探讨，构造了Bayes序贯方差检验的模型以及截尾条件下假设检验判别准则。最后，论文针对质量控制模型的统计结构，研究了先验分布下参数的后验分布和Bayes估计以及下一阶段抽样的参数先验分布，构造了预警限的过程样本均值—标准差控制图及共轭先验分布的Bayes序贯均值—标准差控制图。

关键词：序贯检验序贯估计序贯概率比检验判别法则后验分布检验功效

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电源车远程智能健康评估系统研究

电源车远程智能健康评估系统研究

作者：周丙相兰州理工大学

学位级别：硕士

健康评估是实现视情维护的基础,而目前电源车缺乏有效的健康评估方法及系统性的实施方案。基于此,考虑电源车的移动性,本文从构建本地-远程融合的电源车智能健康评估系统框架入手,在此框架下展开了以故障诊断、故障预测及系统级健康评... 详细信息

健康评估是实现视情维护的基础,而目前电源车缺乏有效的健康评估方法及系统性的实施方案。基于此,考虑电源车的移动性,本文从构建本地-远程融合的电源车智能健康评估系统框架入手,在此框架下展开了以故障诊断、故障预测及系统级健康评估为主要内容的电源车智能健康评估方法研究。其主要工作如下:1)本地-远程融合的电源车智能健康评估系统框架的构建综合考虑电源车健康评估的实际需求和电源车的移动性,借助网络技术的优势,本文构建了本地-远程融合的电源车智能健康评估系统框架。该框架充分利用本地DSP的实时信号处理能力,以及远程Spark平台的大数据分析能力,为电源车云边端协同的联合智能健康评估提供了数据储备和平台支持。2)基于LSTM-SPRT的电源车故障诊断方法研究故障诊断是电源车健康评估的开端,针对目前基于深度学习的故障诊断方法,多数仍存在由于连带性故障特征提取不充分,且基于孤立的单样本进行判决而导致准确率低及可靠性差的缺陷,本文提出基于LSTM-SPRT的电源车故障诊断方法。仿真结果表明,该方法有效提高了电源车故障诊断的准确率和可靠性。3)基于多状态时间序列预测学习的电源车故障预测方法研究故障预测是电源车健康评估的重要内容,针对现有的故障预测方法难以适用于电源车,本文提出基于多状态时间序列预测学习的电源车故障预测方法。该方法基于LSTM网络建立电源车状态趋势实时预测模型,同时应用改进后的kNN算法对电源车故障进行预判。仿真结果表明,该方法具有较高的故障预测准确率。4)基于深度学习重构模型的电源车系统级健康评估方法研究为评估电源车的总体健康状态,考虑电源车不同组件对系统级健康状态影响不同,提出基于深度学习重构模型的电源车系统级健康评估方法。该方法建立了基于LSTM网络的电源车多状态重构模型,并利用重构模型的预测残差构建电源车系统级健康指数,从而实现对电源车系统级健康状态量化评估的目标。5)电源车远程智能健康评估系统设计与开发通过电源车仿真平台对上述研究方法进行验证的基础上,本文充分集成目前较先进的技术框架,开发实现了电源车远程智能健康评估系统。经过功能和性能测试,系统性能优良、界面友好、操作灵活,具有较强的实用性。

关键词：电源车远程智能健康评估长短时间记忆网络序贯概率比检验改进的kNN算法

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基于多元状态估计的引风机故障预警方法研究

基于多元状态估计的引风机故障预警方法研究

作者：孙博扬华北电力大学

学位级别：硕士

国家统计局数据展示,我国的电力生产结构仍然是以火力发电为主,其他发电方式为辅的局面。因此,减少火力发电生产各个环节故障发生的频率及次数成为社会研究热点及重点。火力发电过程中引风机较易发生故障,并且对火力发电过程有重要的影... 详细信息

国家统计局数据展示,我国的电力生产结构仍然是以火力发电为主,其他发电方式为辅的局面。因此,减少火力发电生产各个环节故障发生的频率及次数成为社会研究热点及重点。火力发电过程中引风机较易发生故障,并且对火力发电过程有重要的影响,因此加强对引风机的状态监测及故障预警势在必行。本文采用多元状态估计技术对现场引风机设备进行状态监测,基于该模型,通过不同的统计学残差处理方法,实现了异常运行状态预警目的,验证了序贯概率比检验方法应用于故障预警的可行性。首先研究引风机机械结构及常见故障。深入现场,了解火电厂DCS系统和SIS系统的工作模块及原理,基于Python开发实时/历史数据采集工具,实现了火电厂现场快速稳定的采集数据。结合当下对多元状态估计算法的理论研究及现场应用,根据测点选取原则,详细解释了基于多元状态估计模型参数变量的确定过程。本文以引风机为研究对象,采用多元状态估计技术,依托宁夏方家庄火电厂建立了基于多元状态估计引风机故障预警模型。在该模型中,前人基本采用相似度函数方法实现故障预警功能。本文分析了相似度函数方法故障预警原理,明确模型残差处理过程,引进序贯概率比检验方法替代相似度函数方法,实现了故障预警功能。通过模型验证和现场应用,序贯概率比检验方法能够更好地实现火电厂设备的故障预警功能,为基于多元状态估计引风机故障预警方法补充了新的现场应用实践。

关键词：汽动引风机多元状态估计故障预警序贯概率比检验

天然气长输管道泄漏检测与定位方法研究 ——基于小波分析与SPRT法

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天然气长输管道泄漏检测与定位方法研究 ——基于小波分析与SPRT法

作者：朱芸兰州理工大学

学位级别：硕士

长输管道以高效、便捷、环保等特点已成为与铁路、公路、航空、水运并行的大运输手段之一。然而由于不可避免的老化、腐蚀及人为损坏等原因,管道泄漏频发生,所产生的经济损失和环境污染也十分严重。因此管道泄漏的实时检测已为世界重要... 详细信息

长输管道以高效、便捷、环保等特点已成为与铁路、公路、航空、水运并行的大运输手段之一。然而由于不可避免的老化、腐蚀及人为损坏等原因,管道泄漏频发生,所产生的经济损失和环境污染也十分严重。因此管道泄漏的实时检测已为世界重要的研究课题。由于基于硬件的方法不能连续检测,而基于单一检测方的软件系统在检测的实时性、可靠性、精确性、灵敏性等综合性能很难达到令人意的效果,因此近年来随着SCADA系统在油气管道行业的广泛应用,基于信息理的多种检测方法复合的软件技术已成为学术界关注的热点和发展的潮流。本文前期研究工作的基础上,针对存在的一些问题,主要进行了以下工作。首先针对管道泄漏时所采集的含噪声的负压波信息,提出了一种基于小波变换术的自适应滤波算法,通过逐层的白化检验和选取一个有效门限阈值的规则,自应地确定小波消噪的分解层数和各层的门限阈值并滤波,仿真结果表明该方法不具有良好的滤波效果,而且可以加快响应速度。其次针对小波变换技术对压力信号奇异点过于敏感,易产生误报警的问题,基动态质量平衡原理,利用序贯概率比检验方法,在确保泄漏检测的误报率和漏报性能要求的情况下,使检验样本个数最小;文中还对序贯概率比检验方法(SPRT)的延迟问题,采用了相应的补偿算法,从而提高了泄漏检测速度,缩短了响应时;针对泄漏量未知或估计不够精确的问题,提出了利用多个SPRT并行检漏的设,仿真证明了其可能性和有效性。最后针对负压波定位公式中管道传输介质采用平均流速影响定位精度的问题,出了一种变介质平均流速的循环迭代算法,仿真结果表明此算法较原算法定位精有所提高。

关键词：长输管道泄漏检测与定位小波变换动态质量平衡序贯概率比检验 MATLAB

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关于序贯抽样检验

浙江林学院学报 2002年第1期19卷 90-94页

作者：管宇浙江林学院基础部浙江临安311300

利用Wald的序贯概率比检验中接收产品时对应的批检验数 :n1 (0 ,c1 1 ) ,n2 (1 ,c1 2 ) ,… ,nk (k - 1 ,c1k) ,… ,设计出一种改进型序贯检验 (其中当c1t 详细信息

利用Wald的序贯概率比检验中接收产品时对应的批检验数 :n1 (0 ,c1 1 ) ,n2 (1 ,c1 2 ) ,… ,nk (k - 1 ,c1k) ,… ,设计出一种改进型序贯检验 (其中当c1t 序贯检验的平均抽检个数N (p)与序贯概率比检验的N(p)比较接近 ,但抽检周期要小得多。表 1参

关键词：序贯概率比检验序贯抽样序贯检验平均抽检个数产品抽样检验

基于LabVIEW的管道泄漏序贯比检测技术研究

维普期刊数据库

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基于LabVIEW的管道泄漏序贯比检测技术研究

作者：王树达大庆石油学院

学位级别：硕士

管道泄漏检测技术是保障管道安全生产的重要手段。近年来,随着现代控制论和信号处理技术的发展,基于软件的泄漏检测方法以其较高的性价比、灵活运用方式获得了广泛的应用,尤其在国内,其成为对管道泄漏进行连续监测的重要手段。进入21世... 详细信息

管道泄漏检测技术是保障管道安全生产的重要手段。近年来,随着现代控制论和信号处理技术的发展,基于软件的泄漏检测方法以其较高的性价比、灵活运用方式获得了广泛的应用,尤其在国内,其成为对管道泄漏进行连续监测的重要手段。进入21世纪,管道安全生产中又提出了提高定位精度、检测小泄漏信号、降低误报警率等新的要求。本文就是在此背景下对管道泄漏检测及其定位技术进行了深入研究。本文针对小泄漏信号的检测,提出了序贯概率比检验(SPRT)的统计决策方法。根据输油管道泄漏检测的实时性要求,提出了用卡尔曼滤波作用生成的归一化新息序列作为序贯概率比检验的输入序列,以满足序贯概率比检验的要求。分析了序贯概率比检验用于管道泄漏检测时的泄漏判断和定位的方法。本文基于负压波法检测管道泄漏的基本原理,改进了序贯概率比检验的定位方法。另外还分析了均值的变化量对检验参数的影响。该方法对小泄漏事故很有成效,而且由于与卡尔曼滤波的配合使用,其定位精度较高,而且可以大大降低管道检测系统的误报警率。最后,本文在分析了虚拟仪器基本理论的基础上,设计了卡尔曼滤波和序贯率比检验算法的LabVIEW程序模块,设计的模块可以直接嵌入到现有的管道漏实时监测系统中,提高监测系统的可靠性。

关键词：负压波卡尔曼滤波器序贯概率比检验虚拟仪器小泄漏检测

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基于压力信号的气液两相流泄漏检测研究

基于压力信号的气液两相流泄漏检测研究

作者：王庆中国石油大学(华东)

学位级别：硕士

在油气混输管道的运行管理中,及时发现管道泄漏并确定泄漏位置,是管道安全运行的保障。而目前关于气液两相流混输管线的泄漏检测系统尚不成熟,迫切需要一种实时有效的泄漏检测方法来保证混输管线的安全运行。因此,分析两相流管线泄漏特... 详细信息

在油气混输管道的运行管理中,及时发现管道泄漏并确定泄漏位置,是管道安全运行的保障。而目前关于气液两相流混输管线的泄漏检测系统尚不成熟,迫切需要一种实时有效的泄漏检测方法来保证混输管线的安全运行。因此,分析两相流管线泄漏特征、研究适用于两相流管线的泄漏检测方法具有重要意义。本文基于理论研究、数值模拟、实验研究及编程计算对气液两相流管线泄漏规律及检测方法展开研究,主要研究内容如下:(1)分析气液两相流管线检漏技术的难点,主要难点有流动状态不稳定;泄漏参数对泄漏规律影响较大;压力波动大,产生较大环境噪声;多相流流量计精度低。(2)对气液两相流动泄漏过程进行瞬态分析,利用双流体模型建立气液两相流泄漏系统数学模型,利用隐式差分法求解控制方程,并用C++编程计算气液两相流泄漏数值解。计算结果显示,管线泄漏后,泄漏点下游管线压力、持液率、气液相流速等参数均下降,且数值计算结果与实验数据趋势一致。(3)为分析泄漏孔尺寸、泄漏位置及气液比等因素对泄漏规律的影响,利用多相流模拟软件建立管道模型进行模拟。提出将变动规律明显、工程易于监测的压力信号作为泄漏检测的依据。根据模拟结果拟合泄漏参数F的计算公式。(4)针对压力信号定位原理的两个关键问题,研究气液两相中压力波速的计算方法及压力信号奇异点的识别方法。推导分析得到分层流压力波速计算公式,并基于压力波速计算公式、定位公式与水力特性方程提出泄漏定位的循环迭代方法。采用小波变换中的模极大值法捕捉压力信号的突变点,采用sym4小波基分解压力信号,分解到第七层时可以在噪声中清晰地识别到泄漏导致的压力下降点。(5)为观察泄漏规律、采集压力信号,进行水+空气环道实验。改变泄漏点直径、气液流量、泄漏点周向位置等条件,在DN50和DN80管段进行了以分层流为主的多组泄漏实验。实验探究调节气液相流量、启泵/停泵、启动/停运压缩机等瞬态操作导致的流量、压力变化规律,通过实验可知上述瞬态操作导致的流量、压力变化规律与泄漏造成的不同,因此利用压力进行检漏时结合流量分析即不会造成误报。(6)为在较大背景噪声的环境中有效识别出微小泄漏,引入统计决策法对实验结果进行处理分析,将统计分析与压力信号联合应用于泄漏检测。利用Labview软件编程,实现压力信号的卡尔曼滤波与泄漏判断,并利用程序分析背景噪声及泄漏参数对泄漏检验的影响。

关键词：气液两相流泄漏规律数学模型泄漏实验小波去噪序贯概率比检验

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机场油料供给管网泄漏检测系统研究

机场油料供给管网泄漏检测系统研究

作者：王佳西安石油大学

学位级别：硕士

机场油料供给管网泄漏检测系统为机场安全提供了保障,油料供给管网的泄漏检测是一种高标准、高难度、高灵敏度的检测,针对以上特点,本文对机场油料供给管网的泄漏检测系统进行了研究。本文采用质量守恒原理诊断机场油料供给管网单元的... 详细信息

机场油料供给管网泄漏检测系统为机场安全提供了保障,油料供给管网的泄漏检测是一种高标准、高难度、高灵敏度的检测,针对以上特点,本文对机场油料供给管网的泄漏检测系统进行了研究。本文采用质量守恒原理诊断机场油料供给管网单元的状态。文章首先对航空煤油的物理性质进行了研究,建立了机场油料供给管网的泄漏检测模型,并分析了影响泄漏检测精度的主要因素。对于实时采集的压力和温度信号进行预处理,本文在MATLAB软件中编制程序,实现了对信号的预处理,其中包括对压力和温度信号的卡尔曼滤波,以及对单元泄漏量序列的归一化处理。针对机场油料供给管网的微小泄漏检测,提出了序贯概率比检验的统计决策方法,并在C++Builder6.0开发平台下,采用C++语言编写了序贯概率比检验程序,根据序贯概率比检验的算法要求,提出了将归一化处理后的单元泄漏量序列作为序贯概率比检验的输入序列,以满足序贯概率比检验的要求。最后,由于实验条件的限制,本文采用了国际知名仿真软件SPS进行泄漏模拟,获取实验数据,评价检测系统对机场油料供给管网微小泄漏的检测效果。

关键词：机场油料供给管网泄漏检测系统信号预处理序贯概率比检验