滚动轴承复合故障振动建模及Lempel-Ziv复杂度评价

故障建模是探寻机械诊断中认知规律的关键环节。为了更能准确地预知振动特征,研究滚动轴承结合面间的多体接触与传递过程的耦合作用,根据Hertzian理论建立一种详细的计及内圈-外圈-轴承座传递过程的6DOF振动模型。从轴承实际运动学的角度刻画故障的形成及渐进发展过程,进而实现单点、复合故障的有效模拟,并与实验结果进行了比较。轴承运行过程中故障状态的变化,必然导致振动信号复杂性的变化。基于非线性动力系统理论,引入Lem-pel-Ziv复杂度指标评价运行状态。结果表明,单点及复合故障的信号具有不同的复杂度,反映了不同故障状态的动力学响应的差异。Lempel-Ziv复杂度能有效描述轴承振动信号的复杂性,可作为量化指标用于滚动轴承状态评价。

基于多尺度Lempel-Ziv复杂度的运动想象脑电信号特征分析

运动想象脑电信号特征提取是脑机接口研究领域的重要问题,提出一种基于多尺度Lempel-Ziv复杂度的运动想象脑电信号特征提取算法。该算法是传统二值化Lempel-Ziv复杂度算法的改进,它将脑电信号分成多个不同幅值范围的区域,根据信号在各区域间的上升和下降趋势,对脑电信号进行二值化处理得到Lempel-Ziv复杂度。本文将运动想象脑电信号分为4个区域,提取各典型时段的Lempel-Ziv复杂度作为特征值,最后利用支持向量机对脑电信号进行分类识别。实验结果表明,以多尺度Lempel-Ziv复杂度为特征的分类方法,对想象左右手运动脑电信号的平均分类识别率最高达87.87%,优于传统二值化Lempel-Ziv复杂度算法。

情感识别中脑电信号Lempel-Ziv复杂度的研究

在生理信号中,基于脑电信号的情感识别越来越引起研究者的重视。Lempel-Ziv复杂度测量是一种有效的非线性脑电信号分析方法,同时在情感脑—机接口系统中还可以用于进行情感的识别。文章在传统Lempel-Ziv复杂度算法的基础上,提出一种新的Lempel-Ziv复杂度算法,从而更好地进行基于脑电信号的情感识别。首先进行脑电信号的预处理,通过小波包变换来保留脑电信号的低频信号;然后利用非线性滤波器来移除脑电信号中的奇异值;进一步我们提出一种有效的自适应Lempel-Ziv复杂度算法来度量脑电信号的复杂度,并应用此特征值来识别情感。实验结果证明此方法可以从脑电信号中提取出更多有效的模式。同时,它还能够精确地检测到脑电信号的振荡情况,从而提取出不同情感状态下脑电信号中本质的非线性特性。

基于AR模型和Lempel-Ziv复杂度的癫痫发作预报

目的癫痫是由多种病因引起的慢性脑功能障碍综合征,及时的发作预报,对于建立新的治疗方法和改善患者的生活质量有着至关重要的作用。目前大部分脑电分析算法存在计算速度慢、适应性差等问题,无法满足癫痫脑电发作预报的要求。方法本文应用自回归模型对脑电信号进行特征提取,支持向量机(support vector machine,SVM)作脑电各个时期分类器,并与Lempel-Ziv复杂度分析计算相结合,准确识别发作前期,以实现癫痫的发作预报。结果应用弗莱堡大学数据对上述方法的有效性进行验证。仿真结果表明,该方法得到的发作漏检率、误报率较低,预报提前时间较长。结论将AR模型和Lempel-Ziv复杂度相结合,对癫痫发作预报的实现,有一定参考价值和意义。

基于自适应Lempel-Ziv复杂度的情感脑电信号特征分析

脑电信号是研究人类情感的主要手段之一。将Lempel-Ziv复杂度算法应用在脑电情感分类方面,并对其进行相应改进。针对脑电信号变化微弱的情况,在二值化过程对原有二值化方法进行改进,采用自适应方法调整信号分段区域,提取脑电情感数据特征,刻画了相邻点之间的相互关系和细节信息。探究不同情感状态下、不同电极复杂度的变化规律,采用SVM进行特征分类,验证了所提取特征的质量和有效性。

基于Lempel-Ziv复杂度和经验模态分解的癫痫脑电信号的检测方法

癫痫脑电信号是非平稳、非线性的,根据此特性我们提出一个基于Lempel-Ziv复杂度和经验模态分解(EMD)的癫痫脑电信号的检测方法,首先将癫痫脑电信号用EMD分解,再分别计算每阶固有模态函数(IMF)的复杂度,最后将得到的复杂度作为特征进行检测.实验用波恩数据库来评估提出的方法.结果表明,该方法检测准确率可达到95.25%,具有准确率高、适应性强等优点.

基于确定学习理论和Lempel-Ziv复杂度的非线性系统动态特征提取

对非线性系统产生的非线性非平稳信号进行有效的特征表达是特征提取领域重要且困难的问题.本文基于确定学习理论和Lempel-Ziv复杂度(LZ复杂度)提出一种新的非线性系统动态特征提取方法.新方法将从系统的动力学轨迹中提取特征.通过确定学习理论对产生回归轨迹的非线性动力学系统的未知系统动态进行局部准确建模/辨识, 1)使用LZ复杂度对辨识得到的动力学轨迹进行特征表达,并提出时间复杂度和空间复杂度两个指标组成时空LZ复杂度,从时间域和空间域的角度刻画系统动力学轨迹的复杂程度. 2)对提出的动态特征提取方法进行敏感度分析,定量评价系统的动态特征指标相对于系统从周期轨迹到混沌轨迹的参数变化敏感程度. 3)通过数值仿真和实验分析以验证动态特征提取的有效性.与从系统状态轨迹中提取特征相比,本文提出的动态特征提取方法可以从系统内在动态的角度对原系统进行更好的表达.

Lempel-Ziv复杂度在非线性检测中的应用研究

在对动力学结构进行动力学特性分析时,首先对结构进行非线性检测,并判断该系统的非线性因素是否可以忽略非常重要。根据复杂度的物理意义和系统单一变量的时间序列隐含着整个系统运动规律的特性,本文提出系统变量的Lempel-Z iv复杂度与动力学结构的非线性程度有一定的关系,并通过计算系统变量的Lempel-Z iv复杂度对动力学结构的非线性进行检测。数值模拟结果表明,系统变量的Lempel-Z iv复杂度值的大小可以反映系统的非线性程度。

CEEMD与Lempel-Ziv复杂度相结合的滚动轴承损伤程度评估方法

针对不同损伤程度的滚动轴承其内、外圈故障在背景噪声影响下难以检测的问题,提出补充总体平均经验模态分解(Complementary ensemble empirical mode decomposition,CEEMD)与Lempel-Ziv复杂度(简称LZC指标)分析相结合的滚动轴承损伤程度评估方法。首先,对滚动轴承振动信号进行CEEMD分解,得到多个IMF(Intrinsic mode function)分量;然后,基于峭度最大准则选取有效IMF分量并计算其Lempel-Ziv复杂度综合指标;最后,根据Lempel-Ziv复杂度综合指标的变化规律判断滚动轴承的损伤程度,并基于6σ原则给出了不同损伤程度的滚动轴承内、外圈故障Lempel-Ziv复杂度取值区间。将该方法应用于滚动轴承的损伤程度评估,分析结果表明了该方法的有效性和可行性。

基于变步长多尺度Lempel-Ziv复杂度融合指标的旋转设备损伤评估

损伤程度评估对于旋转设备的故障预测与维护至关重要。Lempel-Ziv复杂度已被广泛用于旋转设备的定量故障诊断。但是传统Lempel-Ziv复杂度指标只能在单一尺度提取故障信息,难以全面挖掘故障特征。为此,学者提出了多尺度Lempel-Ziv复杂度。然而,多尺度分析会缩减时间序列的长度,易于导致评估结果不准确。因此,提出了一种基于变步长多尺度Lempel-Ziv复杂度融合的旋转设备损伤程度评估指标。首先采用变步长策略优化粗粒化过程,更全面地挖掘故障信息;然后运用基于拉普拉斯得分加权的融合方法来评估每个尺度的重要性,将变步长多尺度复杂度序列转化为一个单一但全面的评价指标,即所提的变步长多尺度复杂度融合指标,用以全面挖掘振动信号的特征,实现对旋转设备的损伤评估。本文采用轴承单点缺陷数据、轴承全寿命数据和齿轮箱疲劳试验数据验证所提方法的有效性,并与其他复杂度指标进行比较分析,结果表明:所提指标可100%准确地对轴承故障严重程度及齿轮磨损程度进行评估,发现早期故障,实现旋转设备的定量诊断。

Lempel-Ziv复杂度算法中粗粒化方法分析及改进

为了提高Lempel-Ziv复杂度(LZC)的抗干扰能力和稳定性,提出用等概率粗粒化方法计算LZC的思想,介绍其具体算法,分析二值粗粒化阈值与LZC的关系.用Logistic映射生成87个序列进行抗干扰试验,计算这些序列加噪前后所得LZC序列的相关系数和相对变异系数,作为LZC指标抗干扰能力的测度,用10个脑电图进行LZC稳定性测试.结果表明,用等概率粗粒化方法时的相关系数都大于0.998,相对变异系数较小,脑电的LZC稳定性好.该方法可明显提高LZC的抗干扰能力和稳定性.

基于Lempel-Ziv复杂度的精神分裂症MEG信号分析

将非线性动力学中的Lempel-Ziv复杂度分析方法应用于精神分裂症的脑磁图(MEG)信号的复杂性研究,探究精神分裂症MEG信号的非线性动力学特性。对10例精神分裂症患者和10个健康正常人(正常对照组)的静息态MEG信号进行Lempel-Ziv复杂度分析,并采用两独立样本t检验方法进行统计学分析。研究发现,精神分裂症患者MEG信号的Lempel-Ziv复杂度明显高于正常对照组。这表明精神分裂症患者比健康正常人有更高的大脑活动复杂性。

心电RR间期序列的近似熵与Lempel-Ziv复杂度分析

目的:探究度量心率变异性(HRV)指标的稳定性和有效性。方法:以207名心律失常患者在服用氟卡尼前后所得到的心电RR间期序列为实验数据,将长RR序列分割成多个短序列,计算出短序列的Lempel-ziv复杂度(LZC)和近似熵(ApEn),还计算了长RR序列相邻两个正常间期的差值均方根(RMSSD)、平均值、标准差以及心率变异系数等指标。结果:经比较发现LZC能明显地反映出氟卡尼对抑制患者HRV的效果,服药后的RMSSD降低(P<0.0001),每段LZC也减少(P<0.05)。结论:结果表明,用LZC和RMSSD等指标分析药物对HRV的作用是可行的。

脑电Lempel-Ziv复杂度分析的预处理

目的:探究脑电序列预处理的方法,并研究预处理所导致的脑电序列的Lempel-Ziv复杂度的差异。方法:利用小波包变换去掉脑电序列中易受干扰的低频部分,再通过滤掉脑电序列中的奇异值以达到对脑电序列预处理的目的。选取一段受干扰的脑电子序列,通过图像具体的显示预处理的过程中脑电子序列的变化。对每个受试者,挑选出同一脑电序列中受干扰与未受干扰的脑电子序列,分别计算预处理前后二者的Lempel-Ziv复杂度。任意挑选一段子序列,画出其预处理前后的Lempel-Ziv复杂度曲线。利用统计检验分析预处理所导致的脑电子序列的差异。结果:这种预处理有效地滤掉了脑电序列的噪声干扰和奇异值。统计检验的结果显示:本来具有明显差异的受干扰与未受干扰的脑电子序列,预处理后,二者几乎没有差异了。并且受干扰的脑电子序列预处理后的Lempel-Ziv复杂度接近未受干扰的脑电子序列预处理后的Lempel-Ziv复杂度。结论:对脑电序列进行预处理是必要的。预处理能有效地消除脑电序列中的干扰,同时较好的保留了脑电序列中的有用信息。

粗粒化编码对Lempel-Ziv复杂度的影响

通过分析非线性、非平稳、非周期信号的二值化与四值化的粗粒化编码对Lempel-Ziv复杂度的影响,发现粗粒化的程度会对Lempel-Ziv复杂度产生显著影响;随着粗粒化精度的提高,Lempel-Ziv复杂度增加,计算难度增大,但其灵敏度也相应增加。在应用粗粒化编码计算LempelZiv复杂度时,应正确选择适当的粗粒化程度。

两类具有低自相关和大线性复杂度的4p周期二元序列

具有良好自相关性质和大线性复杂度的二元序列设计对于通信系统和流密码的各种应用非常重要.本文从Hall六次剩余序列和它们的修改版本中选取4条合适的序列作为基序列,利用交织技术构造了两类周期为4p的二元序列,并且完全确定了这两类序列的自相关和线性复杂度.研究结果表明这两类序列既具有低自相关性质又具有非常大的线性复杂度.

中国省会航空节点城市复杂时空系统协调度变化及空间特征分析

航空运输业提升了城市系统的吸引力并激发新的交通需求,引导城市经济和空间结构快速演进。本文构建了包含经济、规模、外贸、科技、社会、环境、航空等要素在内的城市复杂时空系统指标体系,对中国省会航空节点城市及其构成的7个空管区的复杂时空系统发展的协调程度变化情况及时空聚类特征、空间溢出效应进行了分析。研究发现:2001—2019年,中国31个省会(首府、直辖市)航空节点城市在复杂时空系统发展过程中呈现了或分散、或集中的趋势特征,南方城市在研究末期的协调程度表现更好。7个空管区中,华北区协调度最高,新疆区、西北区、华东区、中南区的协调度水平发展增速较快,航空系统的平均协调度最高。各航空节点城市复杂时空系统协调度的时空聚类模式存在空间分异特征与聚类特征,航空系统在空管区的聚类优势最为突出,经济系统在空管区聚类辐射范围最大。航空、规模、科技与环境系统均表现了正向直接空间溢出效应,经济与科技系统表现了正向间接空间溢出效应。通过全面分析航空节点城市及空管区的复杂时空系统协调度变化,精准判定了航空节点城市多指标系统在区域发展过程中的影响程度及时空分布异质性,对拓展航空地理研究及促进航空节点城市高质量综合发展提供理论依据。

三类低复杂度基及其对偶基

设N={α_(0),α_(1),…,α_(n-1)}是E在F上的一组基,构造了一类给定乘法表及复杂度为3n-2的低复杂度正规基,根据迹函数和乘法表的相关概念,证明其对偶基M的生成元的形式,并证明了对偶基的复杂度为3n-2或3n-3.计算了E在F上的伪自对偶多项式基和弱自对偶多项式基的复杂度.为密码学领域寻找优化的算法,选择合适的基提供了理论依据.

不同复杂度干扰影响下疏散标志搜索行为研究

为分析不同复杂度干扰因素对疏散标志搜索的影响,招募33名志愿者进行疏散标志搜索眼动试验。组织被试者完成了3×3因素设计的疏散标志视觉搜索试验,并对眼动数据进行了非参数检验。结果显示:不同复杂度各类型干扰物对疏散标志搜索任务均具有显著影响。在低复杂度水平中,物品类材料标志搜索用时最长;当复杂度增加至中等水平时,文字类、物品类材料标志搜索用时更长;至高复杂度时,图像类材料标志搜索用时更长。眼动数据分析显示,不同复杂度水平下,各类型材料眼动数据表现出显著差异。在低复杂度水平下,物品类材料注视点数量、扫视长度数据水平更高;在中复杂度水平下,文字类材料注视点数量、扫视长度明显增加;在高复杂度水平下,图像类材料注视点数量、扫视长度大幅增加,各注视点注视时长显著低于文字类、物品类材料。研究分析了不同复杂度水平各类型干扰因素对疏散标志搜索效率影响,分解了疏散人员视觉搜索眼动行为,可为提高疏散引导系统效能提供实证依据。

低复杂度永磁同步电机三矢量固定开关频率模型预测电流控制策略

针对传统永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)三矢量模型预测电流控制(three-vector model predictive current control,TV-MPCC)存在开关频率不固定和计算复杂的问题,提出一种固定开关频率TV-MPCC策略。利用前一周期的零电压矢量和参考电压矢量所在扇区来快速筛选所需最优电压矢量和次优电压矢量,避免了无效枚举计算,从而降低了开关频率和计算复杂度。引入系统d和q轴电流差参数,计算各电压矢量的作用时间,确保电压矢量作用时间恒大于零和开关频率固定。以三相两电平电压型逆变器驱动的表贴式PMSM为被控对象,通过仿真和实验对传统TV-MPCC策略和所提三矢量固定开关频率模型预测电流控制策略进行对比研究,仿真和实验结果表明,所提策略在保证系统稳态和动态性能的基础上,在固定和降低开关频率的同时,降低了计算复杂度。