基于CRP和RQA的变压器绕组压紧状态检测

为了掌握绕组压紧力状况,通过分析变压器表面振动变化情况,提出了基于交叉递归图(Cross Recurrence Plot,CRP)和递归定量分析(Recurrence Quantification Analysis,RQA)的绕组压紧状态检测方法。首先,从振动信号的递归特性出发,对多元和一元振动信号进行相空间重构。然后,分别采用CRP和RQA对相轨迹进行定性和定量分析,据此对绕组压紧状态进行检测。实验数据的分析结果表明,CRP中对角线结构的变化能定性反映出绕组压紧状态的变化,多元与一元振动信号的RQA度量能够分别从整体和局部角度对绕组压紧状态进行定量检测。研究结果为从非线性动力学角度监测绕组松动故障提供了理论依据。

基于递归相似性的非线性振动损伤敏感识别

对角线状分布是递归图和相干递归图最显著的视觉特征之一,其长度反映了系统动力学行为之间的相似性。基于最大对角线长,提出了评价两时间序列在重构相空间中演化趋势相似程度的定量指标,即最大相似度。将递归图方法引入到直杆的非线性纵振问题中,研究结果表明:针对不同损伤阶段,描述对角线长度的递归定量指标均能够有效识别出非线性结构的损伤,其中最大相似度指标对损伤最为敏感,特别适合于结构早期微小损伤的有效识别。

Lamb波的交叉递归分析在金属板损伤量化中的应用

针对金属板疲劳损伤演变的非线性动力学特性,提出了基于Lamb波交叉递归分析的疲劳裂纹量化检测方法。该方法首先从结构动力学角度采用交叉递归图分析了损伤信号与无损信号在相空间中的非线性相关性,并在此基础上采用了交叉递归量化分析(cross-recurrence quantification analysis, CRQA)特征对Lamb波信号中的裂纹损伤进行表征。接着,结合CRQA特征的状态相关性、单调性、鲁棒性及特征间的关联性进行特征的优化选择,采用支持向量描述模型对优选特征进行了融合,构建了金属板疲劳损伤的统一量化指数。最后,采用铝板随机裂纹仿真试验与铝板弯折试验对该研究提出方法进行了验证。结果表明,基于Lamb波交叉递归分析的损伤评估方法突破了Lamb波的多模态性、散射性、损伤波包的微弱性造成的损伤特征提取困难的问题,不仅能够对金属板疲劳损伤进行有效的量化评估,还具有较好的噪声鲁棒性,在复杂结构疲劳损伤检测与评估领域具有较好的应用前景。

前伸实验中姿势稳定性的年龄差异研究

目的:探究老化对人体站立平衡控制能力的影响。方法:招募14例老年人和14例青年人进行站立前伸实验,计算稳定极限的保持过程中双足与单足的压力中心点(center of pressure,COP)信号的95%置信椭圆面积、平均距离和平均移动速度,并对COP信号进行去趋势波动分析和交叉递归定量分析。结果:相较于青年组,老年组双足和右足COP信号的95%置信椭圆面积,老年组的双足、左足和右足中的平均距离,以及平均速度均显著增大,老年组双足和左足的COP信号标度指数值均显著增大,老年组足内COP信号对中左足和右足的确定性值、左足的熵值、双足和右足的递归度,以及双足及左右单足的平均对角线长度显著增大;在老年组的足间COP信号对中这些参数均显著增大。结论:老年人COP轨迹的路径偏差增大,平衡控制精度降低。老年人COP信号动力学结构更加规则,运动控制模式僵化,对于平衡扰动的适应性降低,跌倒概率增加。本研究揭示了老化对动态平衡稳定性的影响,为老年人站立平衡能力的准确客观评估和跌倒风险的预防提供了新的见解。

基于CRP和RQA的高压并联电抗器振动信号分析

并联电抗器油箱表面的振动信号与电抗器绕组和铁心的状态密切相关。因此,可以通过振动信号来监测并联电抗器绕组和铁心状态。本文针对电抗器振动信号的非线性特征,提出了一种基于交叉递归图(CRP)与递归量化分析(RQA)相结合的信号处理方法,对铁心饼上表面振动信号与油箱表面多个测点信号的相关性进行研究。实验结果表明,该方法不仅能定性描述电抗器不同测点信号的相关性,还可利用提取的RQA参量对递归现象定量表述。研究结果从非线性动力学角度为高压并联电抗器振动敏感区域确定及振动测点选取提供了依据。

短时交通流交通状态转变及其特性分析

针对短时交通流预测中忽视交通流所处交通状态的转变及所处的状态。首先简要介绍了相干递归图及相干定量递归分析,以1分钟为间隔的实测数据为例,通过相干递归图分别可视化常发性拥挤和偶发性拥挤中时间占有率和流量的递归特性,然后运用相干定量递归分析分别确定了常发性拥挤和偶发性拥挤交通状态的转变时刻,得到了不同交通状态的统计特征值,并做出分析。结果表明将交通流划分为四个状态更具合理性,同时各状态的统计特性分析对短时交通量预测及交通拥堵机理研究都有重要的意义。