基于关联维数的柴油机声音信号特征分析

提出了基于分形关联维数的柴油机声音信号特征分析方法,通过主分量分析法证明了柴油机声音信号具有分形特征。根据G-P算法,阐述了柴油机声音信号关联维数的计算方法,并对计算过程中噪声对关联维数的影响进行了详细的论述。计算结果表明,柴油机声音信号关联维数随工作状况改变有明显的变化,可作为柴油机工作状态监测和故障诊断的一个特征量。     

柴油机振动信号分形特征诊断的改进算法

分析了目前利用振动信号的分形特征进行柴油机状态诊断中，影响分形维数计算结果一致性的因素，并根据柴油机故障诊断的特点，在柴油机振动信号提取时，利用等角域跟踪采样方法消除转速波动对采集振动数据产生的变化；然后，在关联维数计算时，针对分形无标度区间的截取提出了采用多段平均加阈值的计算方法来扩大无标度区的范围，为分形无标度区间的截取提供一种新的方法。通过仿真数据和实际测试数据对研究方法进行了验证。     

基于分形理论的内燃机噪声信号分析

提出了基于分形的内燃机噪声信号的内燃机故障诊断方法。根据分形理论的G-P算法,阐述了内燃机噪声信号分形关联维数的计算方法,并对维数计算过程中参数的选取进行了详细的论述。通过对实际测量的内燃机噪声信号的关联维数计算分析,证明了内燃机噪声信号的分形特性。计算结果表明:内燃机噪声信号关联维数随内燃机工作状况改变有明显的变化,可作为内燃机工作状态监测和故障诊断的一个特征量。     

局域波关联维数在柴油机故障诊断中的应用研究

根据局域波分解理论，分析了信号经局域波分解后所得各内蕴模式分量的特性，提出了用各分量的关联维数来描述柴油机的工作状态。研究结果表明：在相同工作状态下，同一模式分量有相近的关联维数，而在不同状态下则关联维数明显不同，故关联维数可用于故障的特征提取，通过仿真分析和对6BB1型车用柴油机的故障诊断结果表明了该方法的有效性和工程实用性，从而为柴油机的状态监测与故障诊断提供了一种有效途径。     

基于EEMD及分形方法的轴承振动信号分析

为对具有强烈非线性特征的轴承振动信号做出准确的故障识别,基于分形理论,采用辅助经验模态分解(Ensemble Empirical Mode Decomposition,EEMD)对信号进行降噪预处理,采用G-P算法分析轴承不同状态下振动信号关联维数。研究表明:基于EEMD的降噪方法可有效对振动信号进行降噪;轴承工作状态不同,其振动信号关联维数具有明显的可区分性,当轴承处于外环故障时,其关联维数最大为4.7,当轴承处于滚珠故障时,其关联维数最小仅为3.0,当轴承处于正常/内环故障时,其关联维数分别为4.0/3.2。因此,利用关联维数能定量识别轴承的不同故障状态及位置。     

柴油机活塞环胶结信息的符号李指数含噪辨识

噪声属于系统状态信息,故可利用信号含噪程度的差异分辨系统状态。由信号的时间序列获得符号概率序列后,对其构建了能够反映信号含噪程度的符号混沌特征族,包括符号熵、符号K熵、符号关联维和符号李指数4个参数。将符号混沌特征族中的符号熵和符号李指数用于辨识差异性甚微但具有不同活塞环胶结状态的一组柴油机机身振动强噪信号,结果表明,较之符号熵,采用符号李指数能够更加显著地分辨信号差异。因此,符号李指数能够用于辨识柴油机不同的活塞环胶结状态。     

基于CEEMD样本熵的柴油机故障诊断

针对柴油机振动信号非线性、非平稳的特点,提出一种基于互补集合经验模态分解(Complementary Ensemble Empirical Mode Decomposition,CEEMD)样本熵和支持向量机(Support Vector Machines,SVM)的柴油机故障诊断方法。该方法首先采用CEEMD对柴油机振动信号进行自适应分解,然后计算包含有主要故障信息的固有模态函数(Intrinsic Mode Function,IMFs)分量的样本熵,并结合主元分析对其进行降维处理;最后将提取出的主元特征向量输入SVM以判断柴油机的工作状态和故障类型。对CZ4110柴油机不同工况的分析结果表明,该方法可有效地用于柴油机故障诊断。     

基于经验小波变换和关联维数的风力机齿轮箱故障诊断

针对齿轮箱故障信号的非线性和非平稳性特征,提出基于经验小波变换(Empirical Wave-letTransform,EWT)、关联维数(Correlation Dimension,CD)和支持向量机(Support Vector Ma-chine,SVM)的故障诊断方法.首先通过EWT对风力机齿轮箱信号进行分解,得到若干本征模态函数(Intrinsic Mode Function,IMF)分量,再采用G-P算法求取各组IMF分量的关联维数,并将各组关联维数特征集输入SVM中完成故障识别及分类.结果表明:振动信号关联维数与嵌入维数呈正相关,且正常信号与故障信号的关联维数区分度不明显,通过SVM能对其进行精确识别和分类;该方法能有效提取系统故障非线性特征,故障识别准确率高达100％.     

转子系统分形故障诊断中无标度区的自动识别

采用振动信号关联维数计算中的相关积分算法,以及相关积分双对数点列的分布规律,提出了一种分形无标度区的自动识别方法.该方法采用曲线一直线一曲线对相关积分双对数点列进行分段拟合,以总的拟合残差平方和最小作为目标,并认为中间一段即为无标度区,进而求出该段斜率得到关联维数.运用该方法对在不同状态和不同转速下转子系统实际测量得到的振动信号进行了分析计算,自动得出了信号的分形无标度区范围和关联维数,并与传统的三折线段拟合法的计算结果进行了对比分析,验证了该方法的准确性及有效性.     

柴油机气门故障信号的双谱图形分形维数分析

气门间隙异常是柴油机常见机械故障之一,对其进行准确的诊断对提高柴油机的使用寿命具有积极的作用.针对柴油机气门间隙异常的问题,在某直列6缸柴油机上模拟了不同气门故障,提出了基于双谱估计、图像处理以及分形理论相结合的故障诊断方法.该方法首先利用双谱估计对非线性、非高斯信号的敏感性质,分析了不同故障状态下振动信号中非高斯成分及二次相位耦合特性,然后通过图像处理技术将双谱图表示为以像素位置及对应颜色强度构成的三维空间曲面,最后利用分形理论提取该曲面的分形盒维数作为故障特征.结果表明:不同状态下柴油机振动信号的双谱及其图像分形维数明显可分,正常状态下的双谱峰值分布最为复杂、分形维数最大,故障状态下的分形维数分别处在不同的范围.因此,以振动信号的分形维数作为特征值可实现柴油机气门故障诊断.     

变转速工况下基于改进奇异谱分解和1.5维包络阶次谱的风电机组轴承损伤识别

为实现变转速工况下风电机组轴承故障损伤的准确识别,提出一种基于改进奇异谱分解(ISSD)和1.5维包络阶次谱的诊断方法。针对奇异谱分解存在的端点失真和奇异谱分量数量判定问题,提出极限学习机延拓结合窗函数的端点效应抑制策略以及基于Person相关系数的分量数量判定策略。首先,通过计算阶次追踪算法对拾取的信号进行等角度重采样,继而对重采样角域信号进行ISSD处理;为便于后续分析,利用排列熵指标从ISSD处理结果中筛选出最佳主敏感奇异谱分量,对其执行对称差分能量算子解调运算,并计算所得包络信号的1.5维谱;最后通过分析1.5维包络阶次谱中的阶次成分准确判定轴承运行状态。实验台信号及实测工程信号验证表明,所提方法能有效提取变转速工况下风电机组轴承损伤特征,具有一定工程参考价值。     

电站煤粉锅炉炉内压力信号的混沌特性

大型电站燃煤锅炉炉内过程是一个复杂的非线性时变过程.综合考虑了电站煤粉锅炉实际运行和混沌动力学理论应用,研究了以炉内压力为参变量的炉内混沌运动特性.利用功率谱方法、Cao方法以及Kolmogorov熵,可确认炉内压力信号为包含着随机信号的混沌信号,并且随机信号的波动幅度约为混沌信号波动幅度的50%～75%.在某煤粉锅炉正常运行状态下以延时8 s、嵌入维数8重构炉内混沌运动的相空间,计算得到炉内运动关联维为6.56,存在正的lyapunov指数0.019 4,Kolmogorov熵为0.297 bits/s.最后指出,在实际锅炉运行中,可利用各混沌特征指数对炉内系统的深入分析,进一步指导电站锅炉优化运行操作.     

Investigation into some aspects of fluid flow and thermal analysis in annuli

Flow in annuli has wide application in industry. The modelling of the flow field improves design of such equipment and reduces the experimental cost. The entropy minimization can be used as a very useful tool in process optimization. In the present study, a laminar flow generated due to outer cylinder rotation in an annuli is considered. The velocity profiles, shear stress, torque required for the rotation, and the mean entropy generation are formulated for an isothermal case. The parametric study for the torque required and the mean entropy generation is conducted with water as the fluid medium. The parameters include the outer cylinder radius, the radius ratio and rotational speed. It is found that at large outer radii and large radius ratios, the rate of increase of torque exceeds the rate of increase of entropy generation. Consequently, the energy distribution reduces while torque increases under this condition. Copyright © 2001 John Wiley & Sons, Ltd.     

On the performance and entropy generation of the double-pass solar air heater with longitudinal fins

The performance and entropy generation of the double-pass flat plate solar air heater with longitudinal fins are studied numerically. The mathematical models described the heat transfer characteristics of the double-pass flat plate solar air heater derived from the conservation equations of energy. The predictions are done at air mass flow rate ranging between 0.02 and 0.1 kg/s. The effects of the inlet condition of working fluid and dimension of the solar air heater on the heat transfer characteristics, performance, and entropy generation are considered.     

基于关联维数的鼓泡流化床风帽压力波动特性研究

通过采集鼓泡流化床风帽入口的压力信号,利用小波方法对信号进行消噪处理后,对流化床风帽入口压力信号的时间序列进行了相空间重构,利用G-P算法计算了重构相空间的关联维数,并对冷态实验台采集的风帽压力数据进行了分析处理.结果表明：鼓泡流化床风帽压力波动信号具有混沌特性;自相关函数为0.1时,对应的延迟时间较为合适;典型冷态试验工况下,当表观气速增大时,关联维数呈上升趋势;当静床高增大时,关联维数随之减小.     

基于组合赋权的模糊熵与灰色聚类-SPA水资源短缺风险二维综合评判模型及应用

水资源短缺风险评价存在诸多不确定因素,而传统灰色聚类评价法忽视了这一因素,且根据聚类系数最大原则确定评价等级降低了结果的可靠性。为此引入集对分析SPA理论,建立联系度分量与聚类系数的耦合关系,以兼顾评价中的确定性与不确定性信息;同时选用指数型白化函数,运用最小偏差组合赋权法确定各指标权重。此外,将模糊熵理论作为第二维评价体系来表征短缺风险的复杂度,建立基于组合赋权的模糊熵与灰色聚类-SPA二维综合评判模型,并应用于水资源短缺风险评价。评价结果与传统单一等级评价模式相比,可从等级与复杂度两个维度揭示短缺风险程度,更加直观合理,为相关评价研究提供了新思路。     

Diagnosis method based on wavelet coefficient scale relativity correlation dimension for fault

Correlation dimension as a tool to describe machinery condition is introduced. Vibration signals of the fan under different working conditions are analyzed using a threshold filtering algorithm based on the region relativity of the wavelet coefficients for reducing noise. The result shows that the characteristics of the signal could be preserved completely. The correlation dimension is able to identify conditions of the fan with faults compared with the normal condition, thereby providing an effective technology for condition monitoring and fault diagnosis of mechanical equipment.     

Type II Thermoelasticity. A New Aspect

In this paper we investigate the thermomechanical theory of thermoelasticity without energy dissipation. We consider the case where the assumptions on the constitutive tensor are different from the usual ones in the current literature. These assumptions are suitable because they correspond to situations where the material is prestressed and has initial entropy flux. When we restrict our attention to the one-dimensional problem, we first establish a condition on the coefficients to guarantee the hyperbolicity of the system. Then we prove that the problem is well posed and stable. When the hyperbolicity condition is not satisfied we prove that the problem is ill-posed. We also prove a similar result when the dimension is greater than one whenever the domain satisfies a certain condition. Though we cannot expect in general the stability of solutions in dimension greater than one, we prove the uniqueness and stability of radial solutions in the general case. To obtain the results, we need the use of a conservation law which has not previously been considered in the literature. Similar results are not known for other thermoelastic theories.