阀门内漏声发射检测传感器布局的试验研究

为研究传感器布局对阀门内漏声发射检测效果的影响,搭建了阀门内漏声发射检测试验平台。将三只相同参数的声发射传感器分别安装在阀门上游、本体和下游,并在不同的泄漏率工况下同时采集泄漏声发射信号。采用小波包分解重构、提取信号平均能量均方根(RMS)和线性拟合等方法,对采集信号进行特征提取分析。提取结果表明,三个位置传感器输出信号幅值随泄漏率的变化均接近线性关系。其中:安装在阀门下游处的声发射传感器输出信号能量更加集中,且幅值随泄漏率变化的线性度最好;安装在阀门上游处的声发射传感器输出信号幅值随泄漏率变化的线性度最差。在已有研究基础上,通过试验对比阀门上游、本体和下游传感器所测数据。试验结果表明,将传感器安装在下游靠近阀门处,可有效提高阀门内漏率声发射检测精度,并为预估阀门剩余寿命提供依据。

基于弹丸定位精度分析的传感器布局优化方法

能否快速准确地对超声速弹丸在靶面上的弹着点进行定位,是影响智能报靶系统性能的核心因素。在通过建立弹丸入射模型获取弹丸入射点的过程中,传感器的布局形式对弹丸入射精度的求解至关重要。针对如何选取最佳的传感器布局方法,该文提出使用几何精度因子(GDOP)精度分析与优化算法相结合的弹丸入射精度分析方法,通过计算高精度下弹丸入射精度等号线的面积,在特定范围内寻找最佳的传感器布局形式。基于弹丸入射精度分析法进行多组理论可行性仿真实验,实际情况下进行有限入射范围仿真实验及拓展实验等,最后得出基于高精度弹丸入射定位中传感器布局的基本规律。通过多组实验验证可得,该文提出的弹丸定位精度分析法可有效地选取高精度的传感器布局方式,且最优的传感器布局均符合高精度传感器布局的基本规律。

基于故障检测和可靠性约束的传感器布局优化

传感器布局优化是实现机电设备机内测试(B IT)系统设计优化的重要方法之一,保证系统对检测目标具有较好的检测效能是传感器布局优化的重要约束.通过测试信息模型分析,可知传感器自身可靠性问题将会影响系统效能的实现.本文在分析传感器故障概率对测试系统故障检测效能的影响的基础上,以传感器的故障概率和最小及传感器总价格最小为优化目标,以故障检测率、故障隔离率及虚警率为约束,基于系统故障———传感器的测试信息模型,设计并构建了一个传感器布局多目标优化的非线性整数规划模型(M INLP),对其求解可得到B IT系统的传感器布局优化设计方案,并以某伺服B IT系统为例进行优化设计分析.

基于改进离散粒子群算法的传感器布局优化设计

传感器布局优化是复杂系统测试性设计的重要内容,属于典型的组合优化问题.通过改进系统的故障-传感器相关性矩阵,建立了考虑传感器故障检测能力的约束优化模型.利用混沌的遍历性初始化粒子群的参数,惯性权重则根据粒子群的早熟收敛程度自适应调整,并对粒子的位置更新方式进行了重新定义,用改进后的离散粒子群算法求解建立的优化模型.仿真实例验证了本文方法的有效性,优化结果能满足系统的各项指标要求。

距离定位中的多传感器布局分析

利用目标定位的Fisher信息矩阵对采用径向距离、距离和、距离差定位的多传感器布局进行了研究.根据Fisher信息矩阵的几何特性,定义了传感器的单位球面布局,并指出决定Fisher信息矩阵特性的最直接因素是单位球面布局,而不是传感器的实际布局形式.在等测量方差假设下,分析了单位球面布局组合与拆分的关系,提出了奇异性布局的几种形式.以归一化GDOP因子最小为最优准则,讨论了某一参考坐标轴上的布局投影分布对该坐标方向定位精度的限制,并比较了三种距离定位的最优定位精度,其中,径向距离定位的最优定位精度优于其他两种距离定位方法.

面向林火监测的无线传感器布局规划模型

针对林火监测无线传感器的特点,基于遗传算法建立一个传感器规划模型.该模型在规划过程中通过考虑林区地形、传感器信号范围和信号穿透力等因素,根据所使用的传感器个数和覆盖度要求等约束条件终止算法,其收敛速度和迭代次数可控,可用于地形变化较大的林区火险监测传感器的布局规划,用尽可能少的传感器满足对林区的覆盖度要求.

不同因素对交通传感器布局优化问题的影响模式

详细分析了传感器布局(SLP)的多种影响因素并给出相应的数学表达,在最大综合价值模型(MIVM)的基础上,给出了MIVM简化模型及其算法,并用于研究各因素对SLP问题的影响模式.数值实例结果表明,本简化模型能揭示SLP与影响因素之间的内在作用方式,能直观分析各因素对最优SLP问题的影响模式.通过各因素变化时最优SLP二维离散点的分布和运动趋势,揭示了各因素对最大综合价值和最优传感器个数的影响机理,从而当某影响因素变化时能给出相应的策略,使SLP时刻保持或趋向于最优状态.

基于线性优化模糊C均值算法和人工神经网络的光照传感器布局方法

针对目前光照传感器的布局方式计算量大、能耗高,易受人为因素的影响,难以准确地预测室内日光强度等问题,该文提出一种基于线性优化模糊C均值算法(LOFCM)和人工神经网络(ANN)的光照传感器布局方法。LOFCM算法利用线性优化(LO)稀疏权重矩阵后,使用模糊C均值(FCM)筛选数据,确定工作面光照传感器布局。随后,使用ANN分别训练工作面光照传感器测量值与4组辅助光照传感器测量值之间的非线性数学模型。实验结果表明,该文提出的基于LOFCM算法在保证计算工作面平均照度和均匀度准确的情况下,工作面光照传感器的数量比对比方法减少了37.5%。此外,在4组辅助光照传感器布局中,墙壁和窗户布局方式具有较好的预测精度,为预测室内日光强度提供了更加准确的预测方式。

新测度下交通传感器布局的建模与优化

交通传感器网络节点的布局关系到智能交通系统的经济效益.文中利用交通信息空间特性的新测度,在传感器最大信息价值和最小投资成本的博弈中建立了最大综合价值优化模型,并通过构造有向图将模型求解转化为有向图的最短路问题,分析了该模型的相关参数并给出了各参数的数学描述和标定方法.为了简化问题,在最大综合价值模型的基础上给出了简化模型,并推导出传感器个数与综合价值的函数关系.最后通过北京市三环路传感器布局实例,确定了北京市三环路的最优断面传感器个数为142,最佳布设间距约为676m.结果表明,与广泛应用的图论模型相比,文中模型不但能确定最优传感器的个数,还能给出各传感器的最佳位置.针对不同情形对模型各参数进行标定,结果表明,文中模型易于扩展到不同城市、不同道路条件、不同传感器类型的情形,具有很好的普适性.

基于统计方法的CPU内电压传感器布局综述

针对如何使用电压传感器监测CPU芯片供电网络内电压紧急状态发生状况这一核心问题,介绍和对比了两种最新的研究成果:基于统计概率计算框架的传感器布局方案和基于统计学习Group Lasso算法的传感器布局方案。前者选择最容易发生电压紧急状态的节点用于放置传感器,后者则通过对供电网络内各节点电压的线性关系施以正则化的方法来选择线性预测模型中最重要的节点用于放置传感器。通过分析两种方法的异同和各自的适用场景,指出了布局问题未来与机器学习相结合的发展方向。

基于键合图模型的解析冗余关系法在传感器布局中的应用

传感器布局对系统的故障诊断特性有非常大的影响。基于键合图理论,提出了一种基于解析冗余关系(ARRs)的传感器布局方法。在分析键合图建模原理的基础上,研究了基于系统键合图模型推导系统ARRs的方法,并利用ARRs提取系统故障特征矩阵(FSM)。最后,以两容水箱为例,利用键合图建模优势,建立了两容水箱系统键合图模型,分析系统ARRs,得到系统故障特征矩阵,并推导得到系统所有满足部件故障可诊断性要求的传感器布局方案,该方法具有模型直观、易于获取系统的故障特征等优点。

基于键合图模型的传感器布局方法

为研究传感器布局对于故障诊断性能的影响,使用键合图方法对系统建模。通过在键合图模型中设置虚拟传感器模拟测点,利用键合图的结构信息和因果关系约束推导出一组解析冗余关系式,即系统残差,通过分析残差、故障及传感器配置的关系,提出了一种基于满足故障检测性和隔离性要求的传感器布局方法,在最大限度满足系统诊断性能前提下选择数量最少的传感器配置方案。最后,以同步发电机为例建立键合图传感器布局模型,通过残差推导其结构故障特征矩阵以及传感器特征矩阵,并对所提出的传感器优化布局方法进行验证,得出在参数性故障检测和隔离性能最高前提下的传感器配置方案。

基于有限包络圆的光电平台传感器布局设计

为保证光电平台视轴稳定精度,在装配阶段需要通过配平来最小化其静不平衡力矩。为降低某两轴四框架形式机载光电平台的静不平衡力矩,建立了一种多传感器布局优化设计方法。以各传感器的布局位置为变量,基于有限包络圆方法实现各传感器间的不干涉约束,快速得到具有较小静不平衡力矩的传感器布局方案。该方法成功将某光电平台关于内方位、内俯仰运动轴系的静不平衡力矩分别降低了45%和68%,有效降低了配平质量,提高了光电平台性能。

基于MINLP模型的航空液压系统传感器布局优化

液压系统作为航空装备的核心系统,其运行状态直接关系到装备的安全。为掌握航空液压系统故障演化规律,实现液压系统故障的诊断和隔离,在液压系统FMECA分析的基础上,确立需研究的液压系统故障模式及相对应的关键征兆参数,明确传感器布局优化过程中约束条件和布局方案,采用混合整数非线性规划(MINLP)模型描述其传感器布局优化问题,并采用枚举法求解该模型获得传感器布局的优化结果,优化后的方案可满足设计要求,达到了优化的目的,从而证明了MINLP方法和模型的有效性和实用性。基于MINLP方法的传感器优化布局技术可使液压系统监测系统整体布局更加合理、可靠,提升系统的测试性和可靠性,为实现液压系统PHM提供技术支撑。

数控机床故障特征分析和传感器布局研究

针对数控机床传动部件的传感器布局展开研究,通过对主轴、丝杠、导轨的故障特征分析,选取振动、噪声、温度3类特征信号表征机床的主要机械故障,结合理论分析、有限元分析、试验论证3种研究方法,确立了数控机床传感器合理布局的实施方案,初步实现了对机械部件故障特征信号的提取。

改进型蚁群算法融合混沌优化的pSPIEL算法的无线传感器布局优化

针对无线传感器布局存在覆盖率低、通信成本高等问题,提出一种基于改进蚁群算法(IHACA)的融合混沌优化pSPIEL算法(IHACA-CpSPIEL)的传感器布局方法。首先,采用互信息量建立观测点与未观测点间相关性,并以图论形式对通信成本进行描述,建立具有子模性的数学模型;其次,引入混沌算子以提高pSPIEL算法局部性参数的整体搜索能力,进而找到最优分簇个数;然后,更改蚁群距离启发函数因子及信息素更新机制以跳出通信成本局部解;最后,将基于混沌优化的pSPIEL(CpSPIEL)与IHACA融合以确定出最短路径,从而实现低成本部署的目的。实验结果表明,该算法能够较好地跳出局部最优解,且通信成本比pSPIEL算法减少了6.5%~24.0%,具有更快的搜索速度。

采用ELM和优化电压传感器布局的光伏阵列故障检测与区域定位

为快速检测并定位光伏阵列中出现的故障,提出一种新的传感器布局策略,通过优化电压传感器的位置减少电压传感器的数量,同时显化故障的特征.然后,将定位问题转化为分类问题,选用极限学习机(ELM),将最大功率点处的电压数据作为输入训练分类模型.结合实验室屋顶光伏并网发电平台获取的故障数据,对健康状态和所设置的3种故障状态下细化的故障共18种类别,进行分类模型的建立与测试.实验表明,应用本模型故障检测与区域定位的精确率达99.52%,优于所对比的支持向量机、多层感知机网络和随机森林的诊断结果.

基于CVaR子模效益模型的传感器布局优化

针对在不确定情况下如何保证传感器布局取得最优效果问题,本文在初始部署节点时考虑节点存在的不确定性,采用基于CVaR的子模效益模型来最小化这种不确定性对传感器网络布局效果的影响,为了快速有效获得该模型下的最优传感器布局,对传统贪婪算法进行改进,根据模型中存在的参数τ对全局最优解进行有序搜索,同时引入lazy evuluation减少算法的时间复杂度.仿真实验表明,在不确定情况下对传感器进行布局时,CVaR模型可以有效提高网络布局的鲁棒性,与改进的贪婪算法相结合,可以快速获得保证较高信息增益下的布局点集.

基于改进离散粒子群算法优化故障等级的传感器布局

文章提出一种基于改进离散粒子群算法优化故障等级的传感器布局方法用于解决传感器检测故障的布局问题,通过故障模式影响和危害性分析得到系统的故障模式,对系统故障模式进行故障等级划分;然后依据故障等级漏检率构造约束条件,传感器成本构造适应度函数;并构造出非线性优化学习因子的动态调整策略;利用改进的离散粒子群算法求解故障漏检率约束条件下适应度函数最优的传感器布局离散序列,仿真实验表明应用文章方法布局具有在满足不同故障等级的漏检率条件下的成本低优越性。

基于温压爆炸温度分布重建的传感器布局研究

旨在研究温压爆炸场内的温度分布情况,利用走时层析反演技术对温度场进行重建。为了能够在保证重建精度的前提下,尽可能少的使用传感器,基于一种分区域多尺度的网格划分方式,改变传感器数量和位置,分析重建误差来寻找最优的传感器布局。