基于振动信号的水电机组状态劣化在线评估方法研究

实现水电机组状态劣化评估和故障预警是行业研究的热点。论文提出了一种结合时域与频域特征的机组劣化在线评估方法。(1)先利用检测指数确定振动信号中对机组运行状态最为敏感的时域特征;再以机组健康状态下工况参数X(水头、开度等)和检测指数筛选的振动信号时域特征Y为健康样本,利用最小二乘支持向量机构建机组状态健康模型Y=f(X)。基于该模型,以实时工况参数为输入,在线预测对应工况下机组振动信号时域特征健康值,计算健康值与实际值之间的相对误差,作为评估机组劣化程度的时域劣化指标。(2)利用小波变换与奇异值理论对振动信号进行分解,提取健康状态下机组振动信号奇异值特征向量并得到健康聚类中心,实时计算实测信号奇异值特征向量与健康聚类中心之间的相对欧式距离,作为频域劣化指标。结合时域和频域劣化指标,在线计算综合劣化指标评估当前时刻机组劣化程度。结合实际机组运行案例,验证了该模型的有效性和实用性。     

洪水预报智能模型在中国半干旱半湿润区的应用对比

为探究不同洪水预报智能模型在我国半干旱半湿润区的应用效果,选用决策树、多层感知器、随机森林和支持向量机4种模型在陕西省3个典型流域进行逐时洪水预报;选择相关系数、纳什效率系数、均方根误差、平均绝对误差和相对误差等评价指标,比较不同预见期下4种模型在半干旱半湿润典型流域洪水预报的适用性。结果表明:在短预见期预报中,4种模型在半湿润区典型流域均可获得较高的预报结果,在半干旱典型流域模拟精度相对偏低,仅支持向量机模型满足预报要求;随着预见期延长,不同模型性能变化差异大,支持向量机模型整体稳定,在小流域实时洪水预报中具有明显优势;随机森林模型与决策树模型精度随预见期延长而缓慢下降,前者适应性更好;多层感知器模型精度随预见期延长而骤减,模型稳定性较差。     

超球支持向量机的地下水水质参数自动监测技术研究

水质参数指标项相对较多,存在信息重叠等问题,导致水质参数监测精度降低,为此,提出基于超球支持向量机的地下水水质参数自动监测技术.通过主成分分析法消除信息重叠的影响,引入改进粒子群法,通过自适应调节惯性权重的方式,对动态变化学习因子进行融合,优化超球支持向量机模型运行参数,利用优化后的支持向量机对水质等级进行评价,构建评价指标体系,并将该体系作为建立模型训练样本集合的基础,可降低人为因素与监测数据对模型运行的干扰,完成自动监测与报警.依托地下水段,将其作为测试目标进行水质参数自动监测.监测结果表明,不同测试点测量结果与实际结果相同,表明基于超球支持向量机的地下水水质参数自动监测技术监测性能较高.     

基于R2指标和参考向量的高维多目标进化算法

在高维多目标优化中, 不同的优化问题存在不同形状的Pareto前沿(PF), 而研究表明大多数多目标进化算法(Multi-objective evolutionary algorithms, MOEAs) 在处理不同的优化问题时普适性较差. 为了解决这个问题, 本文提出了一个基于R2指标和参考向量的高维多目标进化算法(An R2 indicator and reference vector based many-objective optimization evolutionary algorithm, R2-RVEA). R2-RVEA基于Pareto支配选取非支配解来指导种群进化, 仅当非支配解的数量超过种群规模时, 算法进一步采用种群分解策略和R2指标选择策略进行多样性管理. 通过大量的实验证明, 本文提出的算法在处理不同形状的PF时具有良好的性能.     

基于KPLS鲁棒重构误差的高炉燃料比监测与异常识别

作为钢铁冶金制造的核心工序, 高炉炼铁是典型的高能耗过程, 其运行能耗约占钢铁总能耗的50%以上, 其中, 80%的能耗是焦炭和煤粉等燃料消耗. 因此, 对表征高炉燃料消耗的燃料比参数进行监测, 并尽可能早地识别影响燃料比异常波动的关键因素, 对于高炉炼铁过程的节能降耗具有重要意义. 本文针对先验故障知识少的高炉燃料比监测与异常识别难题, 提出一种基于核偏最小二乘(Kernel partial least squares, KPLS)鲁棒重构误差的故障识别方法. 该方法首先建立过程变量与监测变量的KPLS监测模型, 然后根据非线性映射空间的协方差矩阵和核空间Gram矩阵之间的关系, 反向估计原始空间变量的正常估值. 为了增强算法的鲁棒性, 采用迭代去噪算法减少异常数据对原始空间正常估值的影响. 通过利用原始空间正常估值和真实值来构造故障识别指标, 并给出故障识别指标的控制限. 基于实际工业数据的高炉数据实验表明所提方法不仅可以监测出正常工况下影响燃料比异常变化的潜在因素, 还可识别出异常工况下影响燃料比异常变化的关键因素, 具有很好的工程应用前景.     

架空乘人装置用隔爆兼本安型控制箱的研制

针对采用继电器控制方式控制架空乘人装置存在维护困难、工作效率低、安全性能差等问题,提出了一种基于PLC控制的架空乘人装置用控制箱的研制方案,介绍了该控制箱的硬件、软件设计及功能特点。该控制箱采用PLC作为控制核心、MT6070I系列触摸屏作为人机界面,实现了架空乘人装置及时停车、急停闭锁、状态及时显示、保护等功能。实际应用表明,该控制箱运行稳定,实现了全自动无人值守运行,提高了架空乘人装置的安全性和可靠性。     

基于半监督学习和支持向量机的煤与瓦斯突出预测研究

针对支持向量机要求输入向量为已标记样本,而实际应用中已标记样本很难获取的问题,提出将半监督学习和支持向量机结合的煤与瓦斯突出预测方法;介绍了采用SVM预测煤与瓦斯突出的流程及其输入向量的选择;对半监督学习中的协同训练算法进行了改进:在同一属性集上训练2个不同分类器SVM和KNN,将2个分类器标记一致的样本加入训练集,从而充分利用未标记样本不断补充信息,更新训练集标记样本,达到强化训练集的目的。测试结果表明,改进后的算法比单独的支持向量机预测方法准确率更高。     

机械密封微小形变图像测量系统像素当量的标定

在机械密封数字散斑微小形变图像测量系统中,像素当量的标定工作介于图像采集和处理之间;基于VC++2008 MFC开发了图像像素当量标定系统;系统包含了抓图、图像的阈值分割、形态学处理、扫描检测标定块的边缘及线性回归分析功能;介绍了抓图软件的开发过程;编制了形态学的腐蚀、膨胀及开/闭运算的函数,使用这些函数实现了图像的形态学处理;在形态学处理后显示图像的基础上框选包含标定块的理想区域使用扫描法获取边缘信息;对获取的边缘信息进行线性回归分析拟合出标定块的上下边缘的直线方程,根据拟合出的方程求出两条直线间的距离,最后用标定块的实际宽度除以直线间的距离即为像素当量;运行结果表明获得了亚像素级别的像素当量,保证了后期使用DSCM方法计算微小形变的精度.     

基于三维依赖矩阵的故障预测策略设计

针对不同基于状态监测的故障预测方法难以在一个平台下集成和组合的问题,设计了基于故障、测试、衰退信息三维依赖矩阵的故障预测策略设计框架,在框架内给出了故障预测需求设计和预测用测试选择的基本方法,并在灰色预测和支持向量回归预测的基础上,通过融合粒子群和声算法给出了一种灰色支持向量回归智能组合衰退趋势预测分析方法,结合故障预测实例验证了所给方法的有效性和准确性.     

基于改进EMD的爆炸微差延期时间尺度识别及应用

经验模式分解(EMD)具有高度的自适应性,但是存在较大的端点效应.为此提出利用支持向量机-镜像延拓法对其端点效应进行处理,实际效果良好.提出了爆炸微差延时的改进EMD时间尺度识别法,并以某工程中微差爆炸监测到的爆炸振动信号为例,通过改进的EMD时间尺度法对监测得到的爆炸振动信号进行分解,从而获得多个固有模态函数(IMF)分类;然后通过Hilbert变换提取这些IMF中占主成分的IMF分量的包络幅值,进而达到识别实际微差延时的目的.该方法为爆炸延期参数设计提供了分析手段.