电机运行故障检测是满足安全生产的关键技术。为了弥补局部均值分解(Improved Local mean decomposition,LMD)算法存在模态混叠的问题,设计了一种有理样条插值改进LMD方法,并成功应用于电机早期故障诊断领域。以LMD方法分解初始振动信...电机运行故障检测是满足安全生产的关键技术。为了弥补局部均值分解(Improved Local mean decomposition,LMD)算法存在模态混叠的问题,设计了一种有理样条插值改进LMD方法,并成功应用于电机早期故障诊断领域。以LMD方法分解初始振动信号得到乘积函数分量后,并获取乘积函数各个分量,通过包络方式对电机故障进行诊断。研究结果表明:通过有理样条插LMD分解后未出现模态混叠,在包络谱中出现明显故障特征频率与二倍频。以有理样条插LMD诊断准确度高达99.8%,该模型在电机故障诊断方面达到了有效性要求。该研究能够有效提高电机早期故障诊断能力,且适用于其它的机械传动设备上,具有很好的推广应用价值。展开更多
针对局部均值分解(Local Mean Decomposition,LMD)算法应用于电能质量扰动检测时存在“端点效应”与滑动平均收敛速度慢,严重影响测量精度的问题,提出一种改进局部均值分解方法(Modified LMD,MLMD)。通过分段三次Hermite插值取代滑动平...针对局部均值分解(Local Mean Decomposition,LMD)算法应用于电能质量扰动检测时存在“端点效应”与滑动平均收敛速度慢,严重影响测量精度的问题,提出一种改进局部均值分解方法(Modified LMD,MLMD)。通过分段三次Hermite插值取代滑动平均法,有效改善LMD收敛慢、受平滑长度影响的弊端。为避免延拓长度不够而导致的“延拓失败”情形,在镜像延拓法的基础上结合“奇延拓”方法提出改进镜像延拓法。针对“直接法”求频率存在“毛刺现象”的弊端,文中改用希尔伯特变换(Hilbert Transform,HT)求取瞬时频率。最后,将MLMD分别应用于单一扰动信号与复合谐波信号的检测,相较传统的经验模态分解方法(Empirical Mode Decomposition,EMD),MLMD方法可有效抑制“端点效应”,同时能更准确的定位扰动信号的起止时刻,并且对高次谐波信号有更好的提取能力。展开更多
振动信号分析是轴承故障诊断中的重要技术手段之一。变转速工况下的滚动轴承振动信号是典型的非平稳信号,并且在转频变化较小的工况中还存在噪声干扰的问题,使传统的时频分析技术难以应用。为解决该问题,提出了一种基于经验最优包络(emp...振动信号分析是轴承故障诊断中的重要技术手段之一。变转速工况下的滚动轴承振动信号是典型的非平稳信号,并且在转频变化较小的工况中还存在噪声干扰的问题,使传统的时频分析技术难以应用。为解决该问题,提出了一种基于经验最优包络(empirical optimal envelope,EOE)的局部均值分解(local mean decomposition,LMD)和采用分段线性插值的计算阶次跟踪(computing order tracking,COT)算法相结合的故障诊断方法。首先,确定低通滤波器的截止频率和滤波阶数,对滚动轴承振动信号进行滤波,并对滤波后的包络信号进行COT,以获得角域平稳信号。然后,利用EOE_LMD对重采样后的平稳信号进行处理,得到若干乘积函数(product function,PF)分量。最后,通过计算各分量的信息熵和相关系数,选取合适的分量进行阶次分析,以判断变转速滚动轴承的故障类型。结果表明,该方法可以消除转速波动对故障特征提取的影响,在不同转速变化条件下对滚动轴承具有良好的故障诊断能力。展开更多
Considering the instability of the output power of photovoltaic(PV)generation system,to improve the power regulation ability of PV power during grid-connected operation,based on the quantitative analysis of meteorolog...Considering the instability of the output power of photovoltaic(PV)generation system,to improve the power regulation ability of PV power during grid-connected operation,based on the quantitative analysis of meteorological conditions,a short-term prediction method of PV power based on LMD-EE-ESN with iterative error correction was proposed.Firstly,through the fuzzy clustering processing of meteorological conditions,taking the power curves of PV power generation in sunny,rainy or snowy,cloudy,and changeable weather as the reference,the local mean decomposition(LMD)was carried out respectively,and their energy entropy(EE)was taken as the meteorological characteristics.Then,the historical generation power series was decomposed by LMD algorithm,and the hierarchical prediction of the power curve was realized by echo state network(ESN)prediction algorithm combined with meteorological characteristics.Finally,the iterative error theory was applied to the correction of power prediction results.The analysis of the historical data in the PV power generation system shows that this method avoids the influence of meteorological conditions in the short-term prediction of PV output power,and improves the accuracy of power prediction on the condition of hierarchical prediction and iterative error correction.展开更多
直流输电线路故障行波波速不确定、波头提取困难以及噪声干扰等因素制约了直流电网中故障测距技术的应用。为了降低上述因素对定位准确性的影响,提出一种基于局部特征有理样条插值均值分解(LMD based on characteristic rational spline...直流输电线路故障行波波速不确定、波头提取困难以及噪声干扰等因素制约了直流电网中故障测距技术的应用。为了降低上述因素对定位准确性的影响,提出一种基于局部特征有理样条插值均值分解(LMD based on characteristic rational spline,CRS-LMD)和奇异值分解(singular value decomposition,SVD)的故障测距方法。首先,利用特征尺度选取最优极点系数,结合有理样条插值调节拟合曲线的松紧程度,实现对故障电压行波的局部均值分解。其次,采用奇异值分解对故障行波波头进行准确提取。最后,在PSCAD/EMTDC中搭建了张北±500 kV柔性直流电网的仿真模型,模拟各种故障情况并输出故障数据,利用Matlab对故障数据进行处理并验证定位算法。最后,仿真结果表明,所提故障测距算法在不同故障距离和故障类型下均能实现故障测距,且在叠加噪声和过渡电阻的情况下也能保障较高的精确性。展开更多
局部均值分解(Local Mean Decomposition,简称LMD)方法是一种新的自适应时频分析方法,并成功运用于滚动轴承故障诊断中,但对噪声比较敏感。为消除噪声对诊断结果的影响,提出了一种小波包降噪与LMD相结合的滚动轴承故障诊断方法。该方法...局部均值分解(Local Mean Decomposition,简称LMD)方法是一种新的自适应时频分析方法,并成功运用于滚动轴承故障诊断中,但对噪声比较敏感。为消除噪声对诊断结果的影响,提出了一种小波包降噪与LMD相结合的滚动轴承故障诊断方法。该方法首先利用小波包去除信号中的噪声,然后,进行LMD分解,并将分解后PF分量与分解前信号的相关系数作为判断标准,剔除多余低频PF分量,最后,选取有效PF集进行功率谱分析,提取故障特征。通过仿真数据和真实滚动轴承数据的故障诊断实验,其结果验证了该方法的有效性。展开更多
针对滚动轴承的故障振动信号的非平稳特性,提出了一种基于局部均值分解(Local mean decomposition,简称LMD)和神经网络的滚动轴承诊断方法。该方法首先对信号进行局部均值分解,将其分解为若干个PF分量(Product function,简称PF)之和,再...针对滚动轴承的故障振动信号的非平稳特性,提出了一种基于局部均值分解(Local mean decomposition,简称LMD)和神经网络的滚动轴承诊断方法。该方法首先对信号进行局部均值分解,将其分解为若干个PF分量(Product function,简称PF)之和,再选取包含主要故障信息的PF分量进行进一步分析,从这些分量中提取时域统计量和能量等特征参数作为神经网络的输入参数来识别滚动轴承的故障类别。通过对滚动轴承正常状态,内圈故障和外圈故障的分析,表明了基于LMD与神经网络的诊断方法比基于小波包分析与神经网络的诊断方法有更高的故障识别率,同时也证明了该方法可以准确、有效地对滚动轴承的工作状态和故障类型进行分类。展开更多
为了从故障轴承信号中提取包含故障信号的特征频率,提出了基于LMD(Local Mean Decomposition,LMD)自适应多尺度形态学和Teager能量算子解调的方法。首先,采用LMD将目标信号分解成有限个PF(Product Function,PF)分量,分别对其进行多尺度...为了从故障轴承信号中提取包含故障信号的特征频率,提出了基于LMD(Local Mean Decomposition,LMD)自适应多尺度形态学和Teager能量算子解调的方法。首先,采用LMD将目标信号分解成有限个PF(Product Function,PF)分量,分别对其进行多尺度形态学滤波,利用峭度准则优化形态学结构元素尺度,自适应寻求最优解,最后用Teager能量算子计算各PF分量的瞬时幅值,通过瞬时Teager能量的Fourier频谱识别轴承的故障特征频率。为了验证理论的正确性,进行了数字仿真实验和轴承故障模拟实验,并与EMD形态学和包络解调方法进行了比较,结果表明该算法明显优于其他两种方法,对滚动轴承外圈、内圈和滚子故障的检测精度更高,能够清晰地提取出故障信号的频率特征。展开更多
提出利用LMD(Local Mean Decomposition)方法获取生产函数分量(PF分量)进行SVM(Support Vector Machine)建模,用此方法对采煤工作面瓦斯涌出量进行预测。通过LMD对瓦斯涌出量的历史数据进行分解得到其PF分量,然后,对应于每个PF分量各利...提出利用LMD(Local Mean Decomposition)方法获取生产函数分量(PF分量)进行SVM(Support Vector Machine)建模,用此方法对采煤工作面瓦斯涌出量进行预测。通过LMD对瓦斯涌出量的历史数据进行分解得到其PF分量,然后,对应于每个PF分量各利用SVM函数拟合方法进行外推预测,再把不同PF分量的预测结果进行叠加重构合成,进而获得瓦斯涌出量预测的理论结果值。通过对某煤矿监测历史数据进行实例分析,可见此方法预测效果比常规SVM方法预测精度高,LMD的引入可大幅度提高瓦斯涌出量的预测精度,表明此方法建立的采煤工作面瓦斯涌出量预测模型具有较好的合理性和可靠性。PF分量的获取和SVM方法小样本预测的结合,能够充分发掘数据本身所蕴含的物理机制和物理规律,这也十分符合利用数据自身驱动来获取其影响因素相互间的物理机制,从而为瓦斯涌出量预测精度的提高奠定较好基础。展开更多
文摘电机运行故障检测是满足安全生产的关键技术。为了弥补局部均值分解(Improved Local mean decomposition,LMD)算法存在模态混叠的问题,设计了一种有理样条插值改进LMD方法,并成功应用于电机早期故障诊断领域。以LMD方法分解初始振动信号得到乘积函数分量后,并获取乘积函数各个分量,通过包络方式对电机故障进行诊断。研究结果表明:通过有理样条插LMD分解后未出现模态混叠,在包络谱中出现明显故障特征频率与二倍频。以有理样条插LMD诊断准确度高达99.8%,该模型在电机故障诊断方面达到了有效性要求。该研究能够有效提高电机早期故障诊断能力,且适用于其它的机械传动设备上,具有很好的推广应用价值。
文摘振动信号分析是轴承故障诊断中的重要技术手段之一。变转速工况下的滚动轴承振动信号是典型的非平稳信号,并且在转频变化较小的工况中还存在噪声干扰的问题,使传统的时频分析技术难以应用。为解决该问题,提出了一种基于经验最优包络(empirical optimal envelope,EOE)的局部均值分解(local mean decomposition,LMD)和采用分段线性插值的计算阶次跟踪(computing order tracking,COT)算法相结合的故障诊断方法。首先,确定低通滤波器的截止频率和滤波阶数,对滚动轴承振动信号进行滤波,并对滤波后的包络信号进行COT,以获得角域平稳信号。然后,利用EOE_LMD对重采样后的平稳信号进行处理,得到若干乘积函数(product function,PF)分量。最后,通过计算各分量的信息熵和相关系数,选取合适的分量进行阶次分析,以判断变转速滚动轴承的故障类型。结果表明,该方法可以消除转速波动对故障特征提取的影响,在不同转速变化条件下对滚动轴承具有良好的故障诊断能力。
基金supported by National Natural Science Foundation of China(No.516667017).
文摘Considering the instability of the output power of photovoltaic(PV)generation system,to improve the power regulation ability of PV power during grid-connected operation,based on the quantitative analysis of meteorological conditions,a short-term prediction method of PV power based on LMD-EE-ESN with iterative error correction was proposed.Firstly,through the fuzzy clustering processing of meteorological conditions,taking the power curves of PV power generation in sunny,rainy or snowy,cloudy,and changeable weather as the reference,the local mean decomposition(LMD)was carried out respectively,and their energy entropy(EE)was taken as the meteorological characteristics.Then,the historical generation power series was decomposed by LMD algorithm,and the hierarchical prediction of the power curve was realized by echo state network(ESN)prediction algorithm combined with meteorological characteristics.Finally,the iterative error theory was applied to the correction of power prediction results.The analysis of the historical data in the PV power generation system shows that this method avoids the influence of meteorological conditions in the short-term prediction of PV output power,and improves the accuracy of power prediction on the condition of hierarchical prediction and iterative error correction.
文摘直流输电线路故障行波波速不确定、波头提取困难以及噪声干扰等因素制约了直流电网中故障测距技术的应用。为了降低上述因素对定位准确性的影响,提出一种基于局部特征有理样条插值均值分解(LMD based on characteristic rational spline,CRS-LMD)和奇异值分解(singular value decomposition,SVD)的故障测距方法。首先,利用特征尺度选取最优极点系数,结合有理样条插值调节拟合曲线的松紧程度,实现对故障电压行波的局部均值分解。其次,采用奇异值分解对故障行波波头进行准确提取。最后,在PSCAD/EMTDC中搭建了张北±500 kV柔性直流电网的仿真模型,模拟各种故障情况并输出故障数据,利用Matlab对故障数据进行处理并验证定位算法。最后,仿真结果表明,所提故障测距算法在不同故障距离和故障类型下均能实现故障测距,且在叠加噪声和过渡电阻的情况下也能保障较高的精确性。
文摘局部均值分解(Local Mean Decomposition,简称LMD)方法是一种新的自适应时频分析方法,并成功运用于滚动轴承故障诊断中,但对噪声比较敏感。为消除噪声对诊断结果的影响,提出了一种小波包降噪与LMD相结合的滚动轴承故障诊断方法。该方法首先利用小波包去除信号中的噪声,然后,进行LMD分解,并将分解后PF分量与分解前信号的相关系数作为判断标准,剔除多余低频PF分量,最后,选取有效PF集进行功率谱分析,提取故障特征。通过仿真数据和真实滚动轴承数据的故障诊断实验,其结果验证了该方法的有效性。
文摘针对滚动轴承的故障振动信号的非平稳特性,提出了一种基于局部均值分解(Local mean decomposition,简称LMD)和神经网络的滚动轴承诊断方法。该方法首先对信号进行局部均值分解,将其分解为若干个PF分量(Product function,简称PF)之和,再选取包含主要故障信息的PF分量进行进一步分析,从这些分量中提取时域统计量和能量等特征参数作为神经网络的输入参数来识别滚动轴承的故障类别。通过对滚动轴承正常状态,内圈故障和外圈故障的分析,表明了基于LMD与神经网络的诊断方法比基于小波包分析与神经网络的诊断方法有更高的故障识别率,同时也证明了该方法可以准确、有效地对滚动轴承的工作状态和故障类型进行分类。
文摘为了从故障轴承信号中提取包含故障信号的特征频率,提出了基于LMD(Local Mean Decomposition,LMD)自适应多尺度形态学和Teager能量算子解调的方法。首先,采用LMD将目标信号分解成有限个PF(Product Function,PF)分量,分别对其进行多尺度形态学滤波,利用峭度准则优化形态学结构元素尺度,自适应寻求最优解,最后用Teager能量算子计算各PF分量的瞬时幅值,通过瞬时Teager能量的Fourier频谱识别轴承的故障特征频率。为了验证理论的正确性,进行了数字仿真实验和轴承故障模拟实验,并与EMD形态学和包络解调方法进行了比较,结果表明该算法明显优于其他两种方法,对滚动轴承外圈、内圈和滚子故障的检测精度更高,能够清晰地提取出故障信号的频率特征。
文摘提出利用LMD(Local Mean Decomposition)方法获取生产函数分量(PF分量)进行SVM(Support Vector Machine)建模,用此方法对采煤工作面瓦斯涌出量进行预测。通过LMD对瓦斯涌出量的历史数据进行分解得到其PF分量,然后,对应于每个PF分量各利用SVM函数拟合方法进行外推预测,再把不同PF分量的预测结果进行叠加重构合成,进而获得瓦斯涌出量预测的理论结果值。通过对某煤矿监测历史数据进行实例分析,可见此方法预测效果比常规SVM方法预测精度高,LMD的引入可大幅度提高瓦斯涌出量的预测精度,表明此方法建立的采煤工作面瓦斯涌出量预测模型具有较好的合理性和可靠性。PF分量的获取和SVM方法小样本预测的结合,能够充分发掘数据本身所蕴含的物理机制和物理规律,这也十分符合利用数据自身驱动来获取其影响因素相互间的物理机制,从而为瓦斯涌出量预测精度的提高奠定较好基础。
