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拖拉机底盘振动故障诊断与优化——基于模态识别模型

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农机化研究 2024年第12期46卷 234-239页

作者：田萌河南工业贸易职业学院河南新郑451191

拖拉机是农业生产中非常重要的工具之一,被广泛用于耕种、播种、收割、运输和其他农业活动中。但是,由于农业生产环境恶劣、工况复杂多变,农业拖拉机底盘结构在运行过程中会发生各类故障,进而影响拖拉机工作可靠性,降低农业生产效率。... 详细信息

拖拉机是农业生产中非常重要的工具之一,被广泛用于耕种、播种、收割、运输和其他农业活动中。但是,由于农业生产环境恶劣、工况复杂多变,农业拖拉机底盘结构在运行过程中会发生各类故障,进而影响拖拉机工作可靠性,降低农业生产效率。为了精确地识别拖拉机底盘系统早期故障,融合了改进后的平均相关子空间方法,提出了一种以系统响应信号为特征输入的模态识别算法,并采用多次平均后的相关函数信号作为模型输入,通过测定拖拉机底盘不同位置振动信号验证算法的可行性。

关键词：拖拉机底盘故障诊断模态识别随机子空间法

DHDAS软件在研究生模态识别教学中的应用

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实验室研究与探索 2024年第6期43卷 147-152页

作者：汪敏蒋伟杨朝山田镇华陆军勤务学院地下建筑工程重点实验室重庆401311

模态识别是结构健康监测教学中的重要环节。依托某地下建筑工程实验室多年健康监测研究成果及设备环境条件,在传统理论教学模式上,将DHDAS软件及其所涉及的分析方法与应用工具引入研究生模态识别课程。以“混凝土简支桥梁模态识别方案... 详细信息

模态识别是结构健康监测教学中的重要环节。依托某地下建筑工程实验室多年健康监测研究成果及设备环境条件,在传统理论教学模式上,将DHDAS软件及其所涉及的分析方法与应用工具引入研究生模态识别课程。以“混凝土简支桥梁模态识别方案设计”为主题,构建了课堂讲解-现场演示-模拟操作-数据处理的多元化教学模式,并通过现场试验进一步论证了该模式的实用性。结果表明,学生通过课程学习掌握了DHDAS软件在模态识别中的相关分析方法与应用技能,达到了设计实践与理论支撑相结合的目的。

关键词：试验教学研究生模态识别 DHDAS软件健康监测

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基于简单无参注意力卷积神经网络的涡旋光束模态识别

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陕西师范大学学报（自然科学版） 2024年第2期52卷 111-120页

作者：魏冬梅刘芳宁杜乾王珂赵曰峰山东师范大学物理与电子科学学院光场调控及应用中心山东济南250358

由于大气湍流的影响,涡旋光在大气中传播时会产生相位畸变,造成接收端模态检测困难,导致通信系统的可靠性降低。为提高涡旋光束模态检测准确率,提出了利用简单无参注意力卷积神经网络(S-ConvNeXt)检测拉盖尔-高斯光束模态的算法。结果发... 详细信息

由于大气湍流的影响,涡旋光在大气中传播时会产生相位畸变,造成接收端模态检测困难,导致通信系统的可靠性降低。为提高涡旋光束模态检测准确率,提出了利用简单无参注意力卷积神经网络(S-ConvNeXt)检测拉盖尔-高斯光束模态的算法。结果发现:该网络可有效聚焦于关键亮斑特征。当光束分别经过较弱湍流、中等湍流、较强湍流和强湍流传输2 km后,本征态检测准确率分别为100%、98.8%、96.4%和89.7%,叠加态检测准确率分别为100%、99.8%、98.8%和96.5%。在强湍流下,S-ConvNeXt网络本征态检测准确率比ResNet50、ShuffleNetV2、ConvNeXt网络分别提高5.7%、3%、1.2%,叠加态检测准确率分别提高5.7%、4%、0.9%。S-ConvNeXt网络能够有效提高模态检测准确率,尤其在强湍流条件下表现更好。

关键词：涡旋光束 ConvNeXt网络大气湍流模态识别注意力机制

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基于变分模态逐步抽取的结构弱模态识别

工程力学 2024年第3期41卷 106-113页

作者：姚小俊吕玉春河北工业大学土木与交通学院天津300401

针对结构的弱模态易淹没在噪声中导致模态识别遗漏的问题,该文提出了一种基于变分模态逐步抽取高能量模态的结构弱模态识别方法。该方法采用自回归模型功率谱准确选取高能量模态的初始中心频率;利用变分模态抽取法进行高能量模态分量的... 详细信息

针对结构的弱模态易淹没在噪声中导致模态识别遗漏的问题,该文提出了一种基于变分模态逐步抽取高能量模态的结构弱模态识别方法。该方法采用自回归模型功率谱准确选取高能量模态的初始中心频率;利用变分模态抽取法进行高能量模态分量的分解,接着将去除高能量模态成分的信号代替原始结构响应,重复进行下一阶高能量模态的初始中心频率选取和模态成分分解;对各模态分量进行主成分分析法实现振型识别。进一步,通过地震激励下的十自由度数值算例验证该方法在非平稳激励下弱模态识别的有效性;利用IASC-ASCE健康监测工作组开发的4层框架基准模型试验进行数据分析,验证该方法在实际应用中的有效性。结果表明,所提方法能够用于地震激励下含噪情况的结构弱模态识别。

关键词：模态识别变分模态抽取自回归模型功率谱主成分分析弱模态

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基于计算机视觉和视频插帧的结构振动测试与模态识别

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福建理工大学学报 2024年第1期22卷 22-29,38页

作者：杨克超李林福建农林大学交通与土木工程学院福建福州350002 福建江夏学院工程学院福建福州350108

结构振动测试和模态参数识别是基于结构动态特性进行结构健康监测(SHM)的基本方法。为克服传统接触式测试的不便,引入了非接触式计算机视觉方法,其中以智能手机为数据采集装置的方法受到越来越多的关注。然而智能手机相机往往因为性能... 详细信息

结构振动测试和模态参数识别是基于结构动态特性进行结构健康监测(SHM)的基本方法。为克服传统接触式测试的不便,引入了非接触式计算机视觉方法,其中以智能手机为数据采集装置的方法受到越来越多的关注。然而智能手机相机往往因为性能受限无法满足需求,从而导致测量结果精度下降。为此,提出一种改进的视频插帧算法EQVI-T与改进的边缘检测算法,通过提高原始视频的帧率和提出的特征点追踪方法共同提升计算精度。为验证这一方法的有效性,将其应用于试验室模型的位移响应监测和模态参数识别,并进行了定量和定性评估。结果表明,所提方法在提高测量精度和准确性方面具有显著优势,展示了其在结构振动测试中的潜在应用价值。

关键词：结构振动测试模态识别计算机视觉视频插帧注意力机制

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间接测量法在盾构隧道模态识别中的应用研究

建筑结构学报 2023年第1期44卷 203-214页

作者：罗辉周剑锋朱宏平华中科技大学土木与水利工程学院湖北武汉430074 中冶南方工程技术有限公司湖北武汉430223

为了快速、经济且准确地实现盾构隧道的健康监测,将桥梁健康监测的间接测量法应用于盾构隧道结构中,在推导了移动车辆-盾构隧道耦合振动作用下车辆加速度响应解析解的基础上,分析了考虑阻尼影响的盾构隧道振型间接识别方法,从理论上证... 详细信息

为了快速、经济且准确地实现盾构隧道的健康监测,将桥梁健康监测的间接测量法应用于盾构隧道结构中,在推导了移动车辆-盾构隧道耦合振动作用下车辆加速度响应解析解的基础上,分析了考虑阻尼影响的盾构隧道振型间接识别方法,从理论上证明了间接测量法在盾构隧道模态识别中应用的可行性。通过实验室试验验证盾构隧道频率间接识别方法,试验结果表明,采用间接测量法与直接测量法测试得到的盾构隧道频率接近,误差为2.8%。同时,通过数值算例验证了基于间接测量法的盾构隧道频率、振型、阻尼比识别方法,并分析车辆速度、车辆阻尼、盾构隧道阻尼等参数对盾构隧道模态间接识别结果的影响。分析结果发现:车速对频率间接识别的影响较小,而过低的车速会导致振型无法识别,应选择5 m/s以上的车速;车辆阻尼大小对振型间接识别的影响较小,而增大车辆阻尼有利于频率间接识别;盾构隧道阻尼的增大不利于频率和振型的间接识别。

关键词：盾构隧道健康监测间接测量法模态识别车辆振动响应

基于边缘提取的MEMS谐振器谐振模态识别算法

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中国惯性技术学报 2023年第5期31卷 490-494页

作者：谷留涛张卫平卢浩琳吴雨婷范重阳微米纳米加工技术国家级重点实验室上海200240 上海交通大学电子信息与电气工程学院微纳电子学系上海200240

针对有限元分析方法中工作模态识别问题,提出一种基于边缘提取的MEMS谐振器谐振模态识别算法。首先使用图像灰度化、颜色翻转、边缘提取算法对微谐振器谐振模态的边缘形状进行提取,减少内部结构对识别算法的影响。然后计算不同模态边缘... 详细信息

针对有限元分析方法中工作模态识别问题,提出一种基于边缘提取的MEMS谐振器谐振模态识别算法。首先使用图像灰度化、颜色翻转、边缘提取算法对微谐振器谐振模态的边缘形状进行提取,减少内部结构对识别算法的影响。然后计算不同模态边缘形状的圆形度和偏心率,并根据这两个图像特征实现了在有限元分析过程中对获取的微谐振器谐振模态的识别分类。使用随机产生的1000个不同结构参数的鸟巢型微谐振器的10000个谐振模态对算法进行了测试,其中对于椭圆形工作模态的识别准确度可以达到100%,其他模态的识别准确度超过99%。最后利用所提算法搭建了一套通用的有限元计算平台,该平台在没有人为干预条件下可以实现大规模样本的快速有限元分析,为微谐振器结构的优化设计提供了一种可靠的工具。

关键词：微谐振器有限元分析圆形度偏心率模态识别

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一种基于决策树的行人运动模态识别方法

测绘地理信息 2022年第6期47卷 60-64页

作者：计洁黄劲松武汉大学测绘学院湖北武汉430079

微机电系统(micro-electro-mechanical system,MEMS)技术的快速发展及其在移动智能终端中的日益普及,促进了人们对移动智能终端高精度定位算法的研究,尤其是利用智能手机进行无缝定位。然而,目前多数行人导航系统都以单一姿态为前提进... 详细信息

微机电系统(micro-electro-mechanical system,MEMS)技术的快速发展及其在移动智能终端中的日益普及,促进了人们对移动智能终端高精度定位算法的研究,尤其是利用智能手机进行无缝定位。然而,目前多数行人导航系统都以单一姿态为前提进行定位推算,并未考虑行人在使用手机过程中的多模态问题。因此,利用手机内置MEMS传感器的原始数据,基于决策树模型对行人运动模态进行了识别,判别模态包括绝对静止、通话步行、摆臂步行以及裤兜步行4种。首先,采用巴特沃斯低通滤波器对原始数据进行了数据预处理,并计算其模值;其次,提取特征值,包括信号能量、方差、均值、最大值和最小值,结合k折交叉验证(kfold cross-validation)法,采用决策树进行了模态识别,并进行验证。实验结果表明,本文模型的整体分类准确率可达97.23%,可为行人导航系统提供较为准确、可靠的模态信息以辅助定位。

关键词：模态识别 MEMS传感器 k折交叉验证决策树

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环境激励下风机结构模态识别算法的对比

噪声与振动控制 2022年第4期42卷 64-68,92页

作者：赵艳郑卫锋王新武杜艳强王振宇洛阳理工学院土木工程学院河南洛阳471023 河南省装配式建筑结构工程技术研究中心河南洛阳471023 河南省新型土木工程结构国际联合实验室河南洛阳471023 浙江大学建筑工程学院杭州310058

为了准确掌握风机结构在实际运行中的动态特性,对风机结构的振动响应和运行数据进行现场监测,基于随机子空间算法(Stochastic Subspace Identification,SSI),使用3种不同的加权算法对监测数据进行模态分析,并将其与数值模型的模态分析... 详细信息

为了准确掌握风机结构在实际运行中的动态特性,对风机结构的振动响应和运行数据进行现场监测,基于随机子空间算法(Stochastic Subspace Identification,SSI),使用3种不同的加权算法对监测数据进行模态分析,并将其与数值模型的模态分析结果进行比较。结果表明:SSI-UPC和SSI-PC算法精度较高,且采用SSI-UPC算法可以识别出较多的模态阶数,而SSI-CVA算法识别效果最差。此外,风机的数值模型在频域特征上与实际风机基本一致。该成果可以为同类型风机的设计、数值模拟提供参考和验证,同时为连续识别风机运行过程中的重要振动模态奠定基础。

关键词：振动与波风机振动监测模态识别 SSI算法数值模拟