基于多尺度CNN和BiLSTM-Attention的轴承故障诊断模型

针对传统的一维卷积神经网络模型无法高效提取多尺度数据特征,且在滚动轴承诊断任务中鲁棒性不佳的问题,提出了一种自适应的多尺度卷积神经网络故障诊断模型,可以从原始信号中学习多尺度特征,同时模型引入双向长短期记忆网络和注意力机制,有助于选择与故障状态相关的重要特征,提高模型的诊断准确率.通过凯斯西储大学轴承故障数据库对所提模型进行验证,结果表明,所提模型能捕获互补的多尺度信息,诊断准确率高,为滚动轴承故障诊断的工程应用提供了参考.

基于格林函数法研究分数阶Bessel-Gaussian光束近场传输

为揭示FBG(fractional-order Bessel-Gaussian)光束在近场传输时的光强和相位演化情况,基于光传播的独立性和叠加性原理,通过引入虚光源点,并结合格林函数法,严格推导了FBG光束的非傍轴积分表达式,并进一步利用非傍轴下的各阶修正解,精确计算了FBG光束轴上的光强分布.计算结果表明:对于分数阶Bessel-Gaussian光束的远场传输,利用经典的傍轴近似理论可以得到准确的计算结果,但在近场传输时,傍轴近似理论的计算结果误差很大,只有利用非傍轴修正解才能精确研究FBG光束的近场光学传输.研究结果为将FBG光束更好地应用于近场光学奠定必要的理论基础.

时滞随机关联系统的群稳定性

在假定激励是参数白噪声的前提下,基于箱体理论,研究了无限维时滞随机关联系统中各子系统的内部联系.利用向量Lyapunov函数法,研究了无限维时滞随机关联系统的群稳定性,分别得到了无限维时滞非线性复合随机系统、无限维时滞弱耦合随机系统,以及无限维时滞车辆跟随随机系统指数群稳定性的充分条件.最后给出一个算例,用以说明定理在实际中便于应用.

含随机干扰的车辆跟随系统滑模控制

为验证滑模控制用于含随机干扰的车辆跟随系统的可行性,建立了车辆跟随系统模型和相应的随机车辆动力学模型.用滑模控制法设计了随机车辆跟随系统的控制器.用向量Lyapunov函数法研究了控制系统稳定性,并得到系统指数均方稳定的充分条件.仿真中设置的随机因素为车辆的阻力.仿真结果表明,在5 s内跟随车辆的加速度和速度已接近领头车辆,车间距误差小于0.05 m.

扩散反应脉冲Cohen-Grossberg神经网络的鲁棒稳定性

应用光滑边界引理,分析具有反应扩散项和脉冲扰动的Cohen-Grossberg神经网络平衡点的全局指数鲁棒稳定性.假设激活函数满足Lipschitz条件,利用向量Lyapunov稳定性理论和数学归纳法,得到了系统全局指数鲁棒稳定的充分条件:由神经网络关联矩阵、增益函数、反应扩散项及激活函数界构造的表达式小于0.

具有反应扩散项的变时滞复数域神经网络的指数稳定性

该文研究了一类具有反应扩散项的变时滞复数域神经网络的指数稳定性.首先在假设复数域激活函数可分解的情况下,将该系统分解为相应的实部系统和虚部系统.利用矢量Lyapunov函数法和M矩阵理论,得到了确保该系统平衡状态指数稳定性的充分条件.该条件不含有任何自由变量,相对现有结论具有较低的保守性.最后通过一个数值仿真算例验证了所得结论的正确性.

一类随机非线性关联大系统的全局指数稳定性

为研究车辆建模导致的随机误差对自动化公路车辆系统等关联大系统的影响,将确定性箱体理论推广到随机箱体理论,利用M-矩阵理论和随机箱体理论,构造适当的向量Lyapunov函数,通过分析相应随机微分不等式的稳定性,利用随机大系统的系数矩阵以及与大系统关联的Lyapunov矩阵方程的解构造判定矩阵,得到该类大系统全局指数稳定性的充分性判据,即当判定矩阵为M-矩阵时,大系统是全局指数稳定的.仿真结果表明:本文算法收敛速度快,在20 s内系统状态就能达到稳定.

一类随机车辆跟随系统的控制策略

为了改善高速公路的通行能力和安全性,考虑随机因素的影响,研究一类顾前顾后自动高速公路车辆跟随系统的控制器设计。基于伊藤随机微分方程建立了随机车辆动力学模型,运用滑模控制设计了随机车辆纵向跟随系统的控制规律。然后根据系统稳定性判据分析了控制系统的稳定性,得到系统控制参数的收敛区域为式(18)^(20)。数值仿真实验表明:各跟随车辆的速度、加速度等状态在较短的时间内能迫近领头车辆,车间距误差有较快的收敛速度,在15 s内收敛于0。

具有时间滞后的随机大系统稳定性

为了确定随机因素对车辆系统等关联大系统的影响,基于向量Lyapunov函数法,研究一类具有变时滞的随机线性关联系统的稳定性.根据有关的随机微分不等式的稳定性,导出了系统指数稳定的充分条件.运用系统的系数矩阵和相应的Lyapunov矩阵方程的解构造判定条件,来判定时滞随机大系统的稳定性.最后给出一个仿真实例,验证了所得结论.

随机车辆跟随系统的鲁棒控制

基于车辆系统建模中忽略的随机因素,根据伊藤随机微分方程建立随机车辆动力学模型,运用滑模控制研究了具有鲁棒性的随机车辆纵向跟随控制。假设参数有界,设计了一类随机车辆跟随系统的变结构鲁棒控制规律。运用随机车辆跟随系统的稳定性判据分析了控制系统的稳定性,得到控制系统收敛的充分条件。数值仿真表明,根据所设计的鲁棒控制策略,既能达到满意的跟踪性能,又可以有效减弱控制抖动。

具有随机干扰的时滞车辆跟随控制

考虑信息传输和车辆动力学行为对控制指令具有时间滞后因素和车辆动力学系统建模中忽略的随机因素,建立了一类具有时间滞后的随机车辆跟随系统,并研究了该系统的稳定性和控制器设计.根据Ito(伊藤)随机微分方程建立随机车辆动力学模型.利用滑模控制设计了系统的控制策略,并运用系统的稳定性判据得到了系统控制参数的收敛区域.数值仿真试验结果表明:各跟随车辆的加速度、速度和位移等状态能在较短的时间内迫近领头车辆;各车辆的车间距误差有较快的收敛速度,均能在10 s内收敛于0.

脆弱条件下的死亡人寿保险精算模型

影响个体生存函数的因素有两大类:可观测因素和不可观测因素.在寿险精算学中,为了方便起见,各种模型的运算只考虑可观测因素,而忽视了不可观测因素,因此而建立起来的各种模型难免存在一些偏差,本文就是在把脆弱性也考虑在内的前提下来重新建立各种寿险模型.

应用EMD和双谱分析的故障特征提取方法

针对传统双谱分析从理论上仅能抑制高斯噪声,但对非高斯噪声无能为力的不足,提出了一种利用经验模式分解(empirical mode decomposition,简称EMD)和双谱分析的故障特征提取方法,并应用于滚动轴承故障诊断中。首先,对信号进行EMD分解;其次,利用能量相关法去除EMD分解过程中出现的伪本征模态分量(intrinsic mode function,简称IMF);最后,对得到的真实IMF进行双谱分析提取故障特征。仿真和实验结果表明,所提出的方法优于功率谱分析和传统双谱分析,能够更有效地提取强噪声背景下的机械故障特征信息,为滚动轴承的故障特征提取提供了一种新的方法。

一种旋转机械系统耦合故障诊断的新方法

旋转机械系统中,与转子振动响应相关的裂纹非线性开/合行为以及动-静件瞬态碰摩接触或齿轮啮合冲击、机座松动等缺陷或故障均会激起非线性振动,且不同的故障激励源相互作用,导致复杂的故障耦合形态,增加了故障诊断的难度。为此提出一种基于本征模函数能量矩-灰色关联分析的旋转机械系统耦合故障诊断方法。应用能量矩测度,从振动响应信号的经验模态分解本征模函数中分别抽取特征,然后进一步利用灰色关联分析对耦合故障的关联特性进行定量评价,从而实现复杂耦合故障模式的识别。仿真与实验研究结果验证了方法的有效性。而且,利用本方法可以对故障的严重程度进行排序,可以有力地支持合理的维修决策的制定。

脉冲干扰时滞复值神经网络的稳定性分析

为分析脉冲干扰因素对复值神经网络动态行为的影响,研究一类具有混合时滞和脉冲干扰的复值神经网络的平衡点的全局指数稳定性.在假定神经元状态、激活函数以及关联矩阵定义在复数域的情况下,利用M矩阵理论、向量Lyapunov函数法以及数学归纳法,分析确保该系统平衡点的存在性、唯一性以及全局指数稳定性的充分条件,并给出了指数收敛率,最后通过一个数值仿真算例验证了所得结论的正确性.结果表明:时滞和脉冲干扰均会降低神经元状态的指数收敛速度,所建立的稳定性判据推广了现有结论.

零件失效寿命相关的储备系统Copula可靠性模型

基于Copula函数,刻画当前工作零件寿命和储备零件工作寿命之间的相关结构,给出了2单元冷、温储备不可修系统可靠度计算模型。利用阿基米德Copula函数的可加性,通过迭代和降维,解决了n个寿命异型非指数分布零件构成的储备系统可靠度建模问题。根据极大似然估计和k-s检验思想,给出零件失效寿命相关程度参数的估计方法及相关结构的选择准则。最后,通过算例,说明该理论方法的可行性、有效性。

考虑零件失效相关性的机械系统可靠度分配

基于Copula函数,刻画零件间失效的相关结构,给出机械系统的相关性可靠度预计模型;并验证了该模型比传统独立性模型更符合工程实际情况。给出了相对失效概率的相关性可靠度分配方法以及零件失效相关条件下的再分配方法,拓宽了系统可靠性分配的应用面。最后,通过算例,说明该理论方法的可行性、有效性。

空间任意斜裂纹引起的转子刚度变化机理研究

转子在不同方向上刚度的变化特性及其交叉耦合是导致转子耦合振动的根本原因。基于材料力学和断裂力学理论,采用六自由度Timoshenko梁单元模型推导了空间任意斜裂纹的柔度参数和刚度矩阵,据此对比分析了含有横裂纹、横-斜裂纹以及空间任意斜裂纹转子因为旋转过程中的裂纹非线性呼吸(开/合)行为所导致的变刚度特性。与横裂纹与横-斜裂纹相比,空间任意斜裂纹的刚度矩阵具有更加广泛、更加明显的外加交叉耦合项。此外,针对空间任意斜裂纹情况,系统研究了裂纹方位角以及裂纹深度等参数对转子刚度特性的影响。所得的研究结果可以为进一步研究裂纹转子的耦合振动行为以及诊断应用奠定基础。

脉冲干扰复数域Cohen-Grossberg神经网络的稳定性

为了分析脉冲干扰因素对复数域神经网络的影响,研究了一类具有脉冲干扰的变时滞复数域CohenGrossberg神经网络的平衡点的动态行为.在假定放大函数、自反馈函数以及激活函数定义在复数域的情况下,首先,利用M矩阵和同胚映射的相关原理,分析了该系统平衡点的存在性和唯一性;其次,利用向量Lyapunov函数法以及数学归纳法,研究了该系统平衡点的全局模指数稳定性,并建立的稳定性判据;最后,通过两个数值仿真算例验证了所得结论的实用性和正确性.仿真结果显示系统状态在0.5 s便可收敛到平衡状态.研究结果表明:时滞和脉冲干扰强度越大、放大函数越小,则神经元状态的指数收敛速度越慢.

一类复值神经网络的随机指数鲁棒稳定性

为分析Markova跳变参数对系统的影响,研究了一类具有Markova跳变参数和变时滞的复数域区间神经网络的动态行为。在假定复数域激活函数仅满足Lipchitz条件的情况下,首先利用M矩阵理论和同胚映射相关原理,研究了该系统平衡点的存在性和唯一性。然后利用矢量Lyapunov函数法分析了不同模式下平衡点的随机指数鲁棒稳定性。建立的稳定性条件推广了现有结论,并且容易验证。最后,通过一个数值仿真算例验证了所得结论的可行性。