基于粗糙特征量的短期电力负荷预测

针对负荷特征一直是实际电力负荷预测中的重大问题。提出了基于粗糙特征量的约简算法。通过对天气及负荷历史数据进行挖掘,找到负荷的关键特征,并与径向基网络结合建立了负荷预测模型。算例结果表明,与按经验选取输入的传统网络相比,预测准确度有了明显的提高,更适用于电力负荷预测。

利用方向性粗糙度特征对SAR图像目标检测的研究

从反映纹理信息的粗糙度特征出发,深入研究利用方向性粗糙度特征对SAR图像进行目标检测的方法。方向性粗糙度特征是用指数小波在一个尺度上对检测图像滤波,对特定大小目标用能量关系函数求得各像素点在一个方向上的分形特征。针对MSTAR数据和ADTS数据的SAR图像,确定了用该方法检测目标时的最优参数。分别用方向性粗糙度特征和恒虚警率(CFAR)方法对上述两种不同波段的SAR图像进行目标检测,检测结果表明:方向性粗糙度特征能以更低虚警率检测出全部特定大小的目标,而且目标空间可分辨性好、位置指示准确。

基于IMF和粗糙度特征的发动机振动信号分析

航空发动机振动信号为典型的非平稳信号,包含了多种振源振动信息和大量的噪声分量。通过对航空发动机振动信号进行Hilbert-Huang变换,将复杂信号分解为代表不同物理意义的单分量固有模态函数(intrinsic mode functions,IMF),然后对每一个IMF信号提取广义粗糙度特征实现对振动信号的描述。由于各IMF分量的能量百分比大小表征了该分量信号的有效性,使用提取的能量百分比对各分量下的广义粗糙度特征进行加权,最后得到了对发动机振动信号进行描述的能量加权广义粗糙度特征。通过对航空发动机实际试车采集的碰摩振动信号和正常工况下信号的实验分析可以看出,两种情况下信号特征具有明显不同,说明该特征可以有效地对振动信号进行描述。

基于轧制界面表面粗糙度特征的板带轧机混合润滑特性研究

综合运用平均雷诺方程、Christensen随机粗糙峰分布理论、摩擦润滑理论和金属轧制变形理论,建立考虑表面粗糙度特征影响的轧制工作界面混合润滑模型,并采用该模型系统分析基于不同表面粗糙度方向、压下率、轧制界面膜厚比、接触载荷比、界面流体压力和接触面积比等混合润滑摩擦性能参数随润滑油卷吸速度或工作区位置变化的情况。研究结果表明:粗糙度横向分布更有利于润滑性能的提高;在相同表面粗糙度下,随着压下率增大,接触面积比和膜厚比减小;在相同压下率下,膜厚比随工作界面润滑油卷吸速度的增大而增大,而接触载荷比和接触面积比随之减小;工作界面表面粗糙度对界面流体压力分布有较大影响,在表面粗糙度最小处流体压力最小。

引入特征粗糙度参数的Stribeck曲线试验研究

为探讨表面粗糙度对Stribeck曲线的影响,对不同初始表面的不锈钢销试件与45#钢盘试件在浸油润滑条件下进行摩擦磨损试验,研究摩擦系数的变化规律.结果表明:摩擦副表面越粗糙,对应Stribeck曲线上混合润滑区域面积越大,曲线斜率越小,使得不同表面粗糙度下的摩擦系数试验模型不具有唯一性.因此,将由分形参数导出的能客观表征粗糙表面的"特征粗糙度"参数引入Stribeck动压参数,从而提出新的动压参数.在新的动压参数下,具有不同表面粗糙度摩擦副的Stribeck曲线具有较好的一致性,继而可建立与粗糙度无关的摩擦系数试验模型.

图像中非凸区域的粗糙关系特征研究

通过研究图像中非凸区域的特性和A Cohn提出的"蛋-黄"模型,定义最大可能凸子集和最小可能凸超集等概念,给出了非凸区域的上、下近似概念,在此基础上提出了一种非凸区域转化为凸区域的粗糙近似算法,然后研究了非凸区域间、凸区域间的关系特征,给出了非凸区域间的粗糙关系与凸粗糙区域间的粗糙关系等价图,从而简化了非凸区域之间的关系。这对基于图像的空间定性推理(QSR)进行了推广,使其不但能够对含有凸区域的图像进行语义推理,而且能够对含有非凸区域的图像也能进行推理。

利用平均粗糙度特征对SAR图像目标检测方法的研究

研究利用平均粗糙度特征对由MSTAR数据集构成的SAR图像进行目标检测的方法,分别使用平均粗糙度特征与CFAR方法对不同复杂度背景条件下的SAR图像进行目标检测。仿真结果表明,平均粗糙度特征能够在不同背景条件下以更低虚警率检测出特定大小的目标,目标空间可分辨性好、位置指示准确;但在复杂背景条件下的检测虚警率比单一背景下的检测虚警率有所上升。

基于方向性粗糙度特征的SAR目标检测算法

针对扩展分形(EF)特征检测SAR目标虚警率高的不足,提出了基于方向性粗糙度特征(Directional Roughness Feature,DRF)对SAR图像目标检测的算法。该算法用指数小波在一个尺度和任意一个方向θ(0 0<θ<900)上对SAR图像滤波,对滤波后图像应用能量关系函数求各像素点的DRF进行目标检测。针对X波段和Ka波段的SAR图像,确定了用该算法检测目标的最优参数。分别用该算法和EF特征方法对不同波段SAR图像进行目标检测,结果表明该算法具有检测虚警率低和目标空间可分辨性高的优点。

基于粗糙离散裂隙网络模型的煤层气流动特性研究

煤体内随机分布的裂隙网络是煤层气的主要流动通道,而研究煤层气流动特性的关键在于准确模拟煤体中错综复杂的裂隙网络。基于像元概率分解理论,介绍了一种新的离散裂隙网络建模方法,相比传统方法多假设裂隙为平滑裂隙这一不足,该方法可充分考虑裂隙的粗糙特征,并结合数值模拟手段分析了不同裂隙特征参数对煤层渗透性的影响规律。结果表明:裂隙率(0.1~0.25)、分形维数(1.55~1.85)、最大裂隙长度(0.011~0.026 m)以及比例系数(0.006~0.08)与裂隙网络出口流速之间呈现较好的幂律增长关系,而迂曲度分形维数(1.0~1.02)、裂隙倾角(10°~85°)与裂隙网络出口流速之间呈现幂律降低的关系;其中,比例系数、裂隙倾角和最大裂隙长度对裂隙网络出口流速的影响最为显著。

单轴压缩下粉砂岩热图像特征粗糙度演化特性

为探寻粉砂岩破裂失稳过程中红外异常,引入分形理论,通过盒维数法计算出粉砂岩红外热图像特征粗糙度,结合方差及AIRT对单轴压缩下粉砂岩特征粗糙度演化特征进行分析.结果表明:热图像的特征粗糙度演化过程与方差相似,具体可分为3个阶段:在压密阶段,特征粗糙度和方差迅速增大且方差在这个阶段刻画较好;弹性阶段,特征粗糙度开始变小,两者刻画能力相当;塑性-峰后阶段,特征粗糙度值波动性增强,跳动幅度和频率都明显增加,且在应力峰值点转为变大,此现象即为岩石破裂红外前兆信息,阶段刻画能力较方差更理想.

基于通风影响的哈尔滨中心区空间粗糙度特征分析

文中以哈尔滨中心区作例,在提取空间基本参数的前提下,展开寒地城市空间形态分析参数的选取及方法构建。并依托不同的土地利用类型展开分析,明确不同建筑用途下的空间粗糙度特征。研究发现城市粗糙元的影响高度、风速衰减的主要影响面及其原因,所用方法将作用于大尺度空间形态的参数化解释,为后续数值模拟和空间设计提供形数据基础。

磨合阶段的机械密封端面形貌特征研究

表面粗糙度对机械密封性能有着显著影响。利用MMU-2摩擦磨损试验机和表面轮廓仪,对3个不同粗糙程度的密封端面进行了摩擦磨损试验。引入特征粗糙度,研究了3个不同粗糙程度的密封端面在摩擦磨损过程中的特征粗糙度变化规律,并与表面的轮廓算术平均偏差粗糙度变化规律进行了比较。研究表明,不同初始粗糙程度的端面在跑合过程结束后,粗糙度趋于一致。这一结果为利用特征粗糙度正确设计机械密封端面,合理选择端面加工方法提供了依据。

HHT统计特征在航空发动机振动分析中的应用

航空发动机振动信号包含了多种振源的振动信号和大量的噪声分量。通过对其进行Hilbert-Huang变换,将复杂信号分解为代表不同物理意义的单分量固有模态函数(Intrinsic Mode Functions,IMF),然后对每一个IMF子带信号提取基于能量加权的广义粗糙度特征实现对振动信号的描述。最后将上述特征送入SVM分类器进行训练,根据分类器的输出结果确定航空发动机的工作状态和故障类型。通过对实测航空发动机试车时得到的振动信号的实验分析结果表明,该算法可以有效地识别发动机的振动故障。

有限水域近水面气流演化特征试验研究

气流作为湖泊、湿地等有限水域的主要驱动力之一,其演化特征是研究水—气间能量与物质传递的基础,决定了水域水环境与水生态格局,具有重要研究意义.采用室内风洞水槽,通过设置不同试验风速,研究近水面气流与风速和吹程的响应关系与演化特征,并将光滑壁面条件下的气流特征作为试验对照组,分析时间域内风速垂向分布形式、摩阻风速、特征粗糙度等变化规律,剖析频率域内风速的主频变化与波致气流边界层厚度等参数的分布特征.结果表明:近水面时均风速符合对数分布,摩阻风速与特征粗糙度均与风速呈正相关,且同等风速与吹程条件下两者均大于光滑壁面条件,波致气流边界层厚度与风速和吹程均呈正相关.分析了采用风速作为气流动力参数存在不妥的原因,认为采用摩阻风速或切应力作为气流动力参数更具合理性,基于前人研究数据的统计分析,给出了特征粗糙度与风速、吹程和水深的回归关系式.探讨了气流—风浪“同频率”的互馈模式,发现波致气流边界层厚度不只与波长有关,还受波高、波周期和水深等多因素影响,建立了考虑风浪非线性特征的波致气流边界层厚度关系式.

磨合表面形貌变化的分形表征

用结构函数法计算磨损表面轮廓的分形维数和尺度系数。研究表明 :分形维数或尺度系数不能实现表面的唯一性表征。因此 ,把分形维数和尺度系数相结合 ,提出一个新的分形参数———特征粗糙度 ,给出了其定义和计算表达式 ,并在推进式试验机上进行摩擦磨损试验 ,对试件表面某一位置在不同磨合阶段的形貌进行精确复位测量 ,用特征粗糙度表征形貌的变化。表征结果表明 :特征粗糙度对反映磨合表面形貌的变化不但表现出很好的灵敏性 ,而且比分形维数更具有规律性。

磨合试验与表面形貌变化规律的分形表征

为了研究和掌握真实磨合过程中表面形貌的变化规律,在自制的摩擦磨损试验机上进行了更换摩擦副的磨合磨损试验,用T1000表面轮廓测量仪对试件表面形貌进行在线测量,进而运用分形理论对磨合过程中表面形貌的变化规律进行表征研究。结果表明:采用同一表面性质的一组试件进行磨合过程试验比传统的磨合试验方法科学合理,其试验结果具有客观性;随着磨合过程的进行,磨损表面粗糙度值Ra和尺度系数C逐渐减小,分形维数D与特征粗糙度Ra*逐渐增大,当达到磨合状态时它们都将达到稳定的数值。且特征粗糙度Ra*在反映磨合表面形貌的变化时不但具有与分形维数D和尺度系数C一样的规律性,而且表现出更高的灵敏性。

巷道围岩红外温度场特征粗糙度演化过程研究

开展巷道岩爆室内模拟实验,利用红外辐射技术监测岩爆过程巷道围岩红外辐射温度场变化。模拟结果表明,岩爆过程中,巷道围岩红外辐射温度场值具有明显的阶段性演化特征,且在时序上与巷道破坏特征良好对应,可分为红外辐射温度场Ra稳定阶段,红外辐射温度场Ra下降阶段,红外辐射温度场Ra回升阶段,红外辐射温度场Ra激增阶段4个阶段。其中,临近岩爆时Ra值出现了"下降-回升"的特征,这一特征可作为岩爆发生之前红外辐射温度场的特异性前兆,对巷道岩爆预警具有借鉴意义。

W-M函数模型下表面轮廓形貌的变化规律

通过将分形理论引入摩擦学,利用分形理论对表面形貌的分形特点即表面形貌的自相似性进行研究。在运用Matlab软件建立W-M函数模型的前提下对表面轮廓形貌进行二维及三维的模拟仿真分析,借此以二维以及三维模型中轮廓曲线随维数D、系数G及特征粗糙度Ra*的变化规律进行探究。最终证明了对分形维数D造成影响的主要因素为表面轮廓的复杂程度且系数G与表面轮廓高度呈正比关系,对于三维模型存在着随着分形维数D的增大则所获得的表面轮廓形貌越来越趋于复杂的规律。

基于NSGA-Ⅱ算法优化的SiC_(p)/Al复合材料超声磨削表面评价研究

碳化硅颗粒增强铝基复合材料(SiCp/Al)具有优异的机械物理性能,也是一种典型的难加工材料,加工表面易产生裂纹、凹坑等缺陷,使用表面粗糙度难以有效表征评价该类材料的表面加工质量。针对SiCp/Al复合材料加工表面质量表征评价困难的现状,文章提出了综合反映SiCp/Al复合材料已加工表面形貌特点的特征参数Scr的概念,并以其为优化目标,基于NSGA-Ⅱ算法对SiCp/Al复合材料超声振动磨削加工进行了工艺参数优化,获得了优化工艺参数组合为主轴转速n=15000 rpm、进给速度vf=5 mm/min、磨削深度ap=15μm、超声振幅A=5μm。对工艺参数优化方法的有效性进行了实验验证,结果表明,采用优化后的工艺参数提高了SiCp/Al复合材料的加工表面质量,特征粗糙度能够有效表征SiCp/Al复合材料的加工表面质量。

开放性裂隙岩石三轴加载破坏前兆信息

含节理的岩质边坡开挖卸荷时易发生突发性失稳破坏,对含不同岩桥长度的花岗岩试件开展三轴加载试验,运用红外热像仪全程采集,引入温度特征粗糙度,研究含节理岩石试件三轴加载过程中临空面上平均温度变化和温度特征粗糙度变化特征,将温度特征粗糙度与声发射振铃计数率和应力应变曲线对比分析。研究表明:温度特征粗糙度在试件破坏前夕出现突跳现象,而此时平均温度无任何异常表现,温度特征粗糙度前兆性优于平均温度;温度特征粗糙度与声发射振铃计数率和应力应变曲线三者阶段性较为一致,温度特征粗糙度突跳现象均略提前于声发射振铃计数率陡增和应力应变曲线下降;不同岩桥长度试件的温度特征粗糙度变化特征较为一致,以此作为研究指标受节理长度影响较小。研究结果可为节理岩质边坡开挖卸荷防治提供理论参考。