动态称量信号离散小波变换数字滤波处理方法

针对动态称量快速准确的要求,结合小波变换变分辨率的时频联合分析特点.应用实时Mallat分解与重构去噪算法,探讨了动态称量信号离散小波变换实时处理方法.定量加料动态称量实验表明:小波分解去除高频信号后,重构出的低频信号稳定时间约0.128 s,相对误差为-1.5%～2%,均优于快速傅里叶变换法.     

基于LMD与Wigner-Ville分布的水力机组振动信号分析

针对现有非平稳信号处理方法在分析水力机组振动信号时,无法同时兼顾较高的时频分辨率和瞬时时频特征的有效提取问题,提出了一种新的将局域均值分解(LMD)和Wigner-Ville分布相结合的非平稳信号处理方法,并将其应用于水力机组甩负荷工况的上导轴承摆度信号分析.通过与短时傅里叶变换、小波变换和Wigner-Ville分布方法提取的时频谱图对比分析,表明该方法继承了局域均值分解可以将多分量非平稳信号分解为多个频率成分单一的PF分量、以直接计算瞬时幅值和瞬时频率的优点,以及Wigner-Ville高时频分辨率的优点,同时,避免了Wigner-Ville分布因为受到固有交叉项干扰导致多个频率成分的信号难以表示清楚的缺陷,能够有效提取与转速变化趋势基本一致的瞬时时频谱图,为后续机组状态识别与故障诊断提供分析工具.     

变工况下转子振动信号的时频分析方法比较

比较了时变参数自回归模型(TVAR)、短时傅里叶变换(STFT)、Wigner-Ville分布(WVD)、Choi-Williams分布(CWD)、连续小波变换(CWT)以及Hilbert-Huang变换(HHT)等几种时频分析方法的时频聚焦性、分辨率、交叉干扰项抑制以及计算效率.对一个具有调频和调幅特性的转子启动过程振动仿真信号进行分析,得出针对此类信号TVAR具有较好综合性能;以STFT的分析结果为比较基准,利用TVAR方法对加速启动工况下采集的实验台转子振动信号进行了分析.结果表明:TVAR不仅能够有效地分析转子启动过程非平稳振动信号,而且具有较强的信号特征提取和抗噪声能力.     

基于EMD+FFT联合滤波方法在机床主轴非平稳信号分析中的应用

针对数控磨床主轴振动信号中噪声影响特征值提取的问题,提出了一种基于经验模态分解方法(EMD)与快速傅里叶变换(FFT)联合的滤波方案。首先利用经验模态法(EMD)将主轴振动信号分解成若干个满足内稟模态函数的IMF分量,再利用快速傅里叶变换对每个IMF分量做时频转换,可以得出IMF分量的频域图谱。对包含噪声的IMF分量进行阈值滤波,得到降噪后的IMF分量,将IMF分量重新合成为原信号。利用仿真信号对该方法实验,同时对数控机床主轴信号进行实际测试表明,该方法不仅仅能够很好地分解出主要频率成分,同时弥补了FFT变换无法分析非平稳信号的缺点,提高了EMD算法的精度,有效地滤除主轴信号中的噪声成分。     

基于EDM-VKF的转子时变复杂信号时频表示方法

轴轨道的时频表示已被证明是分析非平稳振动信号的有效工具，但是传统时频表示方法分辨率较低，不易区分分布较近的特征频率。为解决该问题，提出转子时变复杂信号时频表示方法，首先运用基于经验模态分解的多尺度小波阈值降噪算法处理原始信号，得到降噪后的转子振动信号；其次针对信号时频谱图，引入欧几里得距离重构时频矩阵，不但提高信号的时频聚集性，而且使时频矩阵具有更好的极值点连贯性避免极值点偏移，进而更准确地检出时频脊线并估计信号基频分量瞬时频率值；最后采用Vold-Kalman滤波器在时域信号中分离基频和其谐波分量，并计算谐波分量的瞬时全谱参数，构建转子信号的高分辨率时频表示。通过对转子系统模拟仿真信号和转子不对中信号分析，验证了该方法的有效性。     

高阶非线性时频表示在故障特征提取中的应用

将高阶时频表示引入机械故障诊断领域。介绍了Wigner高阶矩谱(WHOS)的概念、定义。针对多分量信号Wigner高阶矩谱的交叉项会产生“虚假信号”,结合局域波法,提出了一种抑制WHOS交叉项的新方法。首先对复杂信号进行预处理,利用局域波分解方法把其分解成有限个具有单分量特性的基本模式分量,然后对每个基本模式分量计算WHOS。该方法能有效抑制WHOS时频分布的交叉项。通过仿真实验和转子的故障实验,以Wigner双谱为例,验证了该方法的实用性,为故障诊断的特征提取提供了新的工具。     

小麦硬度声学检测方法研究——基于小波变换与离散余弦变换

小麦硬度是评价小麦品质的一项重要指标。对小麦籽粒碰撞发声装置发出的声信号进行频域分析研究,结合使用小波变换与离散余弦变换算法对小麦声音信号进行分析处理,利用小波变换的多分辨率特性及离散余弦变换的能量压缩和解相关能力,提取一些有用的特征参数,分别采用一元和多元线性回归的方法构建不同小麦硬度的声学检测模型。研究结果表明:建立的回归模型的线性相关系数r2可达到0.957。     

频率外差经验模式分解改进算法

当信号中两个单频分量的频率在二倍频内时,经验模式分解(EMD)无法将两分量分解开.为了提高EMD的频率分辨率,根据频率外差EMD方法提出了一种改进算法.此方法增大了信号中组成分量的频率差距,使之达到EMD可分的程度,但不会使高低频率翻转.间隙非线性系统输出分析和转子复合故障诊断的应用表明,该算法能有效提高EMD的频率分辨率,分解精度高,操作简单.     

EMD在循环谱检测中的应用研究

为解决循环自相关函数对多分量信号解调时出现的交叉项干扰问题,文章提出一种基于经验模式分解(EMD)的方法,可有效消除交叉项干扰.     

频率外差经验模式分解改进算法

当信号中两个单频分量的频率在二倍频内时,经验模式分解（EMD）无法将两分量分解开。为了提高EMD的频率分辨率,根据频率外差EMD方法提出了一种改进算法。此方法增大了信号中组成分量的频率差距,使之达到EMD可分的程度,但不会使高低频率翻转。间隙非线性系统输出分析和转子复合故障诊断的应用表明,该算法能有效提高EMD的频率分辨率,分解精度高,操作简单。     

玉米单倍体籽粒特征提取及识别

研究了玉米单倍体育种过程经导入基因标记后杂交诱导产生的单倍体与杂合体籽粒特征提取及识别方法,实现了单倍体籽粒的准确识别。以导入基因标记后杂交诱导产生的玉米籽粒为研究对象,根据颜色特征将玉米分为紫色标记、黄色胚乳及白色胚部3部分,通过分析此3部分像素在RGB及HSV颜色空间内的分布特点,提出了(G-B)R/B模型,实现了紫色标记区域的有效提取;根据玉米籽粒形态特点及紫色标记部分的分布特点,提出了一种简单快速的单倍体籽粒识别方法。在单倍体分拣试验台上的试验结果表明,所提出的方法对单倍体的识别准确率达98.07%,且能满足动态检测要求。     

模糊先验信息下Bayes可靠性评估方法

在Bayes可靠性评估中通常需要利用专家经验等先验信息，而可靠性工程专家习惯于将自己的意见用模糊信息来表达。普通Bayes分析方法不易处理这些模糊先验信息，针对这种情况提出了一种Bayes可靠性评估方法：首先基于试验数据诱导出可靠性参数的置信分布，并将该分布视为“先验分布”，将专家意见视为模糊观测数据，再根据Bayes公式进行统计推断。     

基于自由曲面变形方法的离心泵叶片反问题方法研究

提出了一种基于自由曲面变形(FFD)方法的离心泵叶片反问题新方法。采用自由曲面变形方法对叶轮叶片形状进行控制,将叶片空间曲面嵌入到一个均匀剖分的三参数张量积控制体内,移动控制晶格点位置使控制体发生变形,控制体内的叶片曲面形状随之改变。根据给定的叶片目标载荷分布进行叶片形状的控制,构建控制晶格点的变形函数,根据叶轮内三维湍流数值模拟结果与期望的叶片载荷分布规律控制晶格点的变形,实现了由物理参数对叶片形状的直接控制。算例计算结果表明,所提出的基于FFD方法的离心泵叶片反问题方法是可行的。     

基于自适应带宽核密度估计的载荷外推方法研究

为了快速准确地得到玉米收获机车架的载荷谱,针对载荷谱编制过程中传统的载荷外推方法的局限性,提出一种基于四叉树算法的自适应带宽核密度估计(Kernel density estimation)算法,用来进行载荷外推.将经过预处理的实测原始载荷数据进行雨流计数统计,得到载荷循环均幅值矩阵,将小于载荷循环最大幅值10％的载荷滤...     

基于3D图像重构的水分散粒剂在线混合分析方法研究

采用图像方法进行混药器在线混合效果分析具有不干扰流场、评价方便快捷的优点。基于所构建的用于农药水分散粒剂(WDG)在线混合效果评估的试验系统,采用模拟粒子进行了WDG应用于混药器的在线混合试验,借助高速相机、全反射三棱镜采集了水平及垂直视角下混药器检测区域中颗粒的流动分布情况。采用基于形态学校正的方法对所采集图像进行预处理,利用迭代式阈值法对其进行分割,提取各视角中粒子重心坐标及归一化转动惯量(I)参数;根据对应粒子横坐标一致性及帧间粒子运动非突变性,实现基于双视角图像的粒子匹配、三维重构及进一步的帧间粒子匹配,从而提出粒子空间分布均匀度计算方法,并实现粒子速度矢量提取。采用上述方法对4种用于模拟不同物理特性WDG的粒子进行在线混合试验,结果表明:在混药器水平放置条件下,沉降速度越小,混合均匀度越高,这是因为颗粒直径越小、密度与水更为接近的粒子不具有明显向下的速度矢量,更容易被流化,使得实际WDG分散溶解后不会出现药水分布不均匀的现象,从而在混药器实际应用时解决了WDG混合效果不佳的问题。     

果园滑动转向机器人轮胎动力学参数实时估计方法

受果园路面起伏及轮胎附着能力变化影响,滑动转向轮式机器人轮胎的垂直载荷及侧向力参数变化大且难以实时估计,针对现有滑动转向控制器设计时对轮胎动力学参数进行简化,从而导致机器人姿态控制稳定性低的问题,本文提出了非铺装路面滑动转向轮式机器人轮胎垂直载荷实时估计方法和轮胎驱动力实时估计及优化分配算法。首先,提出了适用于滑动转向过程静力学计算的理想平面以及基于该平面的四轮垂直载荷估计方法;其次,提出了基于Fiala轮胎动力学模型的小侧偏角侧向力估计方法;再次,建立了滑动转向轮式机器人坡道稳态动力学方程和轮胎实时驱动力估计方法;最后,基于轮胎利用率构造轮胎驱动力最优实时分配模型。为验证本文方法,建立了基于ADAMS的滑动转向轮式机器人动力学模型进行对比验证,并且对垂直载荷以及侧向力估计方法搭建了检测装置进行实际验证。实际验证结果表明,轮胎垂直载荷实时估计方法准确率为95%以上,侧向力实时估计方法准确率为85%以上,基于轮胎垂直载荷以及侧向力的轮胎驱动力优化方法使轮胎利用率从96.25%降低至93.75%,提高了轮胎附着裕量和姿态控制稳定性。     

基于模糊数据挖掘的灌区水资源配置研究

在分析灌区大数据资源构成的基础上,构建了面向水资源配置的数据挖掘算法;汇聚某行政区域水资源、经济、人口、行业用水等数据,运用模糊层次聚类分析方法,对行政区域内行业间的配水案例进行分类及特征分析;采用固定步长穷举法对灌区配水相关参数进行动态赋权;运用模糊距离匹配相似灌区,通过构造加权影响因子和采用指数平滑法,对基于实例推理的灌区进行需水量预测。将建立的方法应用于2018年浙江省11个市行政区行业间配水特征分析和中型灌区需水量预测,结果表明:浙江省不同区域行业间配水被划分为4类,呈现出不同行业间的配水特征,灌区需水量预测相对误差均不大于9.39%,说明该方法有效,可为制定合理的区域行业间配水方案、估算灌区需水量提供决策支持。     

任意分布参数的后桥壳可靠性优化设计

讨论了随机参数服从任意分布的后桥壳可靠性优化设计问题。在基本随机参数前四阶矩已知的情况下,应用随机摄动法和Edgeworth级数方法对后桥壳进行可靠性优化设计,通过计算机程序可以实现随机参数服从任意分布的后桥壳可靠性优化设计,迅速准确地得到了后桥壳的可靠性优化设计信息。计算结果表明,本文提出的方法是一种有效、实用的方法。