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电子测量与仪器学报
电子测量与仪器学报

崔建平

月刊

1000-7105

jemi@vip.163.com

010-64044400

100009

北京市东城区北河沿大街79号

电子测量与仪器学报/Journal Journal of Electronic Measurement and InstrumentCSCD北大核心CSTPCD
查看更多>>本刊旨在开展学术交流活动，沟通同行业科技人员之间的信息，以促进国内、外电子测量仪器的发展和科学技术的进步。
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    考虑磁链变化率的永磁同步电机失磁故障复合容错控制

    何静李希宇贾林
    1-11页
    查看更多>>摘要：针对永磁同步电机(PMSM)失磁故障中磁链变化较快,近似认为磁链变化率为0会导致传统PMSM失磁容错控制方法性能受限的问题,本文提出一种基于智能比例积分微分的无模型超螺旋滑模复合容错控制(iPID-MFSTSMC)方法.首先,构建考虑永磁体磁链变化量的PMSM失磁故障数学模型,根据这一模型设计了磁链滑模观测器,实现了对于磁链及其变化率的观测.此外,针对快速变化的负载转矩设计了负载转矩导数滑模观测器.然后,基于磁链及其变化率、负载转矩导数的观测,设计了iPID无模型容错控制方法,该方法采用超螺旋滑模算法对观测误差及其他扰动进行抑制,改善了动态性能且降低了控制器参数的设计难度.利用Lyapunov稳定性定理证明了所设计容错控制方法的稳定性,并给出了参数的设计条件.最后,在磁链以及负载转矩快速变化工况下,通过仿真和实验分析表明,该方法可以有效减少系统抖振并降低超调量.

    永磁同步电机无模型超螺旋滑模控制磁链观测器

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    基于时变啮合刚度的多剥落齿轮振动响应分析

    陈杨马军熊新朱江艳...
    12-22页
    查看更多>>摘要：为了探究多剥落齿轮系统中振动响应的演变规律,融合时变啮合刚度构建了多剥落齿轮动力学模型.首先,融合修正的能量法和单/双齿对啮合角位移计算方法,建立多剥落齿轮啮合刚度模型;其次,考虑时变啮合刚度、齿侧间隙和初始压力角等因素,构建6自由度多剥落齿轮动力学模型,并从仿真、理论和实验维度开展模型有效性分析;最后,基于所构建的模型,研究齿根、节线和齿顶位置同时发生剥落时,剥落尺寸变化对啮合刚度影响,获得多剥落齿轮振动响应的演变过程.研究结果表明,所构建模型与理论及实验误差小于0.5％,并得到了齿根、节线和齿顶位置剥落的啮合刚度及振动响应的演变规律,随着剥落宽度的扩展,节线附近振动幅值增大显著;随着剥落深度的增加,齿顶位置受到的振动冲击更为强烈;而随着剥落长度的增加,剥落的波及范围扩大.所得结论为齿轮系统的健康监测和早期故障诊断提供了理论指导.

    剥落齿轮时变啮合刚度动力学模型振动响应

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    滚动球轴承局部故障引起滚珠负载振荡性分析

    刘小峰顾军柏林
    23-31页
    查看更多>>摘要：为深入剖析滚动球轴承局部故障对轴承整体振动特性的影响,利用Hertz接触理论构建了转子偏心力激励下的球轴承-转子系统动力学数字仿真模型,并结合深沟球轴承外圈、内圈、滚珠的局部故障引起的轴承间隙变化,推演了滚珠与各类故障区域间的冲击激励响应方程.在此基础上通过分析单点损伤引起的滚珠内部接触负载变化,揭示了单个滚珠接触应力对相邻滚子负载与系统整体振动特性的影响规律.通过分析轴承转动过程中有效承载滚珠个数的变化情况,建立了的滚珠负载占比时间对故障冲击振荡幅值的影响关系.分析结果表明,滚珠与故障区域的接触分离会使其负载发生振荡,且各故障状态下的振荡频率都为系统共振频率;在2个等效承载滚珠上的运转时间占比越大,故障冲击振荡的强度越大;各类型早期故障状态下的Poincaré映射点的保持在相同幅值附近;当局部故障程度增大到一定程度时,系统振动混沌特性增强,振动幅值相应增大.

    球轴承-转子系统动力学局部故障Hertz接触负载冲击振动

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    基于形态波动一致性偏移距离的滚动轴承剩余寿命预测方法

    秦娅马军熊新朱江艳...
    32-44页
    查看更多>>摘要：针对滚动轴承完全失效阈值的设置多根据人工经验选取、退化轨迹适配忽略时间序列整体形态趋势变化的问题,提出一种基于形态波动一致性偏移距离的滚动轴承失效阈值设置与剩余寿命预测方法.首先,引入前向差分(FD)对振动信号进行预处理,并对处理后的信号计算均方根(RMS)值作为退化指标(DI);其次,融合双指数模型对DI曲线进行拟合确定最终参考轴承的完全失效阈值(TFT),降低TFT的设置偏差;最后,利用形态波动一致性偏移距离(MFCDD)计算DI曲线相似度,完成对测试轴承失效阈值的设置,并利用粒子滤波更新双指数模型完成滚动轴承的剩余使用寿命(RUL)预测.在XJTY-SY数据集上的实验结果表明,滚动轴承RUL预测的score得分较动态时间规整匹配方法、卷积神经网络-双向长短期记忆网络预测方法分别提升了82.97％和73.64％;在PHM2012数据集上的实验结果表明,滚动轴承RUL预测的score得分较动态时间规整匹配方法、卷积神经网络-双向长短期记忆网络预测方法、长短期记忆-自注意力机制预测方法分别提升了99.99％、60.65％和99.90％.

    滚动轴承失效阈值双指数模型剩余寿命预测

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    变转速工况下基于角度重采样与PCA-XGBoost轴承故障诊断方法研究

    刘馨雅马超黄民张占一...
    45-54页
    查看更多>>摘要：针对变转速工况下,轴承振动信号容易发生信号特征混叠、频率偏移、信号截断和噪声污染问题,提出了一种结合角度重采样、主成分分析(PCA)和极端梯度提升树(XGBoost)的故障分类模型.首先,采用脉冲信号估计轴承转速的方法对轴承振动信号进行角度重采样并求取时频特征指标;其次,利用主成分分析(PCA)对时频特征参数进行降维核心提取,选取总贡献大于95％的主元作为XGBoost模型的输入样本;最后,利用网格搜索法对XGBoost进行主要参数调优,并划分训练集和测试集对该模型进行训练,验证其故障分类的准确性.结果表明该方法的故障诊断准确率为96.44％,相较于未降维后的数据运行时间缩短了27.24 s,且角度重采样后的诊断效果明显优于未角度重采样的诊断效果,故障识别率提高了7％以上,证明所提方法能够更加快速、准确的做出诊断.

    变转速轴承PCAXGBoost

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    电压电流能量信息融合的低压交流电弧故障检测

    王俊法胡伟王玮徐丙垠...
    55-66页
    查看更多>>摘要：针对串联电弧故障检测判据选择难、阈值设置难的问题,本文在传统基于电流检测方法的基础上融合使用电压信息,提出了一种电压电流能量信息融合的交流电弧故障检测方法.以分析开关电源和非开关电源类负荷下的各自故障特征为基础,提出了利用电压半波总能量的开关电源类电弧故障直接判定方法,并融合使用电压电流特征能量波形相关性实现故障线路的选择;提出了基于敏感域电压电流最大瞬时特征能量相位匹配的适用于非开关电源类负荷下的故障检测方法,以特征能量相位信息构建判据,克服了传统检测方法的阈值设定困难问题.本文检测方法判据虽利用了负荷分类思想,但由于开关电源类负荷下的故障检测可利用电压半波总能量幅值实现故障直接判定,因此实际应用中无需辨识负荷类型.相较传统利用电流特征的检测方法,本文方法具有判据简单、易于阈值设定的优势.试验结果表明,本文方法可有效用于多种类型负荷的电弧故障检测,检测时间满足相关标准规定.

    串联电弧故障特征频带特征能量波形匹配相位匹配

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    多策略改进黏菌算法阶段优化HSVM变压器故障辨识

    谢国民林忠宝
    67-76页
    查看更多>>摘要：为解决变压器故障诊断精度较低的问题,提出了一种多策略改进黏菌算法(ISMA)阶段优化混合核支持向量机(HSVM)的变压器故障诊断新方法.首先,利用主成分分析(PCA)来消除变量之间的信息冗余并降低数据集维度.其次,引入黏菌算法(SMA),并结合Logistic混沌映射、二次插值、自适应权重多策略改进SMA,以提高SMA算法收敛速度和局部搜索能力;然后,与原始SMA、WHO和GWO算法进行寻优测试,对比验证改进后SMA算法的优越性;最后,使用改进SMA算法分阶段对混合核支持向量机参数寻优,构建ISMA-HSVM变压器故障诊断模型.将降维后的特征数据输入HSVM模型与BPPN、ELM和SVM进行比较,HSVM模型的诊断准确性分别提高了5.55％、8.89％、5.55％.使用ISMA优化HSVM模型参数,与WHO、GWO、SMA算法优化效果比较,结果准确性提高了13.33％、12.22％、5.55％.其中,ISMA-HSVM模型的诊断精度为93.33％.实验结果表明,所提模型有效提升故障诊断分类性能,且具有较高的故障诊断精度.

    故障诊断主成分分析黏菌算法混合核支持向量机

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    融合多传感器的飞行器电缆网状态在线监测系统

    纪泽源许晓凡孙伟胡云涛...
    77-85页
    查看更多>>摘要：飞行器电缆网承担着电气、信号和数据传输等关键职能.在飞行器超声速飞行过程中电缆网面临诸如高温、振动、电流过载和低气压等挑战,对飞行器电气系统的安全性和可靠性产生影响.本研究设计了电缆网多传感器监测系统和基于多传感器融合的电缆网健康状态监测算法.在监测系统中实现了电压、电流、温度、加速度和气压等数据采集、存储以及无线传输功能.算法在预处理阶段通过归一化的方式,综合考虑了高温、振动、电流过载和低气压等稳态和瞬态值对电缆网健康状态的影响,算法健康状态分类部分设计了多层分类网络对电缆网状态进行分类,在实际实验数据集与仿真数据集中,本文多层分类网络相比于SVM分类网络正确率平均提升6.4％,虚警率平均降低了77.2％;本文的多传感器监测算法相比于单通道监测算法,正确率有显著提升,对比实验结果验证了本文算法在电缆网健康状态分类任务中的有效性.实验结果表明,电缆网多传感器监测系统可以有效监测并识别飞行器电缆网的健康状态,为飞行器电气系统运行提供了有力保障.

    电缆网状态监测传感器神经网络通信协议

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    高本振中频隔离超宽带混频芯片设计

    韩星宇年夫顺代秀张婷...
    86-93页
    查看更多>>摘要：超宽带谐波混频器一般采用本振中频双工器,从本振通路引出中频信号.但是当本振频率和中频频率相近或者重叠时,难以实现本振到中频高隔离.本文采用了不同于常用谐波混频器结构,用射频中频双工器替代了本振中频双工器,从射频通路引出中频信号,设计了30～110 GHz 4次谐波混频芯片,并进行了封装实验测试.经测试,4次谐波混频器射频频率30～110 GHz,中频频率1 GHz的变频损耗小于25 dB,DC-15 GHz本振和中频端口间的隔离度可达30 dB,固定本振时中频频率DC-7 GHz变频损耗小于28 dB.因此,本设计可有效隔离频率相近的本振和中频信号,为拓宽中频带宽提供可能.

    混频器谐波混频反向二极管对超宽带

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    细微特征增强的多级联合聚类跨模态行人重识别算法

    范馨月张阔张干李嘉辉...
    94-103页
    查看更多>>摘要：目前跨模态行人重识别研究注重于通过身份标签在全局特征或局部特征上提取模态共享特征来减少模态差异,但却忽视了具有辨别力的细微特征.为此提出了一种基于特征增强的聚类学习网络,该网络通过全局和局部特征来挖掘并增强不同模态的细微特征,并结合多级联合聚类学习策略,最小化模态差异和类内变化.针对训练数据设计了随机颜色转换模块,在图像输入端增加模态之间的交互,以克服颜色偏差的影响.通过在公共数据集上进行实验,验证了所提方法的有效性,其中在SYSU-MM01数据集的全搜索模式下Rank-1和mAP分别达到了70.52％和64.02％;在RegDB数据集的V2I检索模式下Rank-1和mAP分别达到了88.88％和80.93％.

    行人重识别跨模态随机颜色转换细微特征增强多级联合聚类学习

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