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基于NRBO-VMD的谐波减速器故障特征提取
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作者 田康康 李志海 +3 位作者 于洪鹏 李星 顾岩 张博 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2025年第11期23-30,37,共9页
针对谐波减速器振动信号常包含机械振动谐波、环境噪声及随机瞬态冲击等成分,导致故障特征提取困难的问题,提出一种基于牛顿-拉夫逊优化算法(Newton-Raphson-based optimizer,NRBO)和变分模态分解(variational mode decomposition,VMD)... 针对谐波减速器振动信号常包含机械振动谐波、环境噪声及随机瞬态冲击等成分,导致故障特征提取困难的问题,提出一种基于牛顿-拉夫逊优化算法(Newton-Raphson-based optimizer,NRBO)和变分模态分解(variational mode decomposition,VMD)的故障特征提取方法。首先,根据故障信号的包络谱特点,提出谱峰值间隔标准差(standard deviation of spectral peak intervals,SDSPI);其次,将SDSPI作为适应度函数,采用NRBO对VMD的超参数进行寻优;最后,根据VMD最优超参数和SDSPI最小原则输出有效本征模态函数(valid intrinsic mode function,VIMF)的包络谱,通过包络谱提取故障特征。仿真与实验结果均表明,NRBO-VMD在迭代速度和识别准确性方面具有显著优势。 展开更多
关键词 变分模态分解(VMD) 牛顿-拉夫逊优化算法(NRBO) 谱峰值间隔标准差(SDSPI) 谐波减速器 故障特征提取
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基于NRBO-VMD-SVM的矿区地表沉降预测模型
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作者 罗炟 王怀宝 《北京测绘》 2025年第11期1627-1635,共9页
针对矿区沉降监测及预测一体化建设,本研究提出一种牛顿-拉夫逊优化(NRBO)算法、变分模态(VMD)算法与支持向量机(SVM)算法相结合的矿区地表沉降预测模型。本研究以内蒙古自治区某地下煤矿矿区为例,利用差分干涉测量短基线集时序分析技术... 针对矿区沉降监测及预测一体化建设,本研究提出一种牛顿-拉夫逊优化(NRBO)算法、变分模态(VMD)算法与支持向量机(SVM)算法相结合的矿区地表沉降预测模型。本研究以内蒙古自治区某地下煤矿矿区为例,利用差分干涉测量短基线集时序分析技术(SBAS-InSAR)数据获取研究区地表沉降时间序列,根据研究期内沉降累计值选择特征点,运用NRBO-VMD-SVM组合模型对特征点位置的沉降时间序列进行分解、预测及重构,得出对应沉降预测数据,并将预测结果与SBAS-InSAR技术监测结果进行对比分析。研究结果表明,NRBO-VMD算法对沉降时间序列的分解预测合理且有效,与反向传播神经网络(BP)算法、长短期记忆(LSTM)网络等其他常规预测模型相比,NRBO-VMD-SVM组合模型预测结果的均方根误差降低超过24.7%,平均绝对误差降低超过32.3%,决定系数数值在0.78~0.98波动,预测准确性和稳定性有了很大的提升,验证了运用NRBO-VMD-SVM组合模型对矿区地表沉降进行预测的可行性。 展开更多
关键词 沉降监测 差分干涉测量短基线集时序分析技术(SBAS-InSAR) 沉降预测 牛顿-拉夫逊优化的变分模态(nrbo-vmd)算法 支持向量机(SVM)算法
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压力容器气体泄漏的GSABO-VMD与CNN-SVM分类方法研究
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作者 张涛 张诗云 +1 位作者 孙君峰 朱菊香 《自动化与仪表》 2025年第2期93-98,共6页
以压力容器气体泄漏展开研究,提出了一种融合黄金正弦的减法平均优化器(subtraction-average-based optimizer with golden sine,GSABO)、优化变分模态分解(variational mode decomposition,VMD)和卷积神经网络(convolutional neural ne... 以压力容器气体泄漏展开研究,提出了一种融合黄金正弦的减法平均优化器(subtraction-average-based optimizer with golden sine,GSABO)、优化变分模态分解(variational mode decomposition,VMD)和卷积神经网络(convolutional neural network,CNN)与支持向量机(support vector machine,SVM)联合分类检测的方法。首先,引入了融合黄金正弦的减法平均优化器对变分模态分解的参数模态个数K和惩罚参数α进行寻优,将最小包络熵为适应度函数得到最佳的K和惩罚参数α,计算最佳IMF分量的9种时域指标构建特征向量,输入CNN-SVM联合的分类方法进行特征提取并对气体泄漏情况进行识别。经实验分析,提出的引入融合黄金正弦的减法平均优化器优化后的VMD方法能够有效地自适应获取最优参数组,然后对压力容器气体泄漏声波信号进行特征提取,选取最优的特征组合输入CNNSVM联合分类检测,得到泄漏与否判别准确率高达99.16%,有助于对后续研究进一步开展。 展开更多
关键词 压力容器泄漏 气体泄漏检测 变分模态分解 减法平均优化器 黄金正弦 气体泄漏识别 卷积神经网络 支持向量机
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基于优化VMD-NLM与1DDRSN的齿轮箱故障诊断方法
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作者 万志国 赵伟 +1 位作者 王治国 窦益华 《机械传动》 北大核心 2025年第5期150-160,共11页
【目的】针对在噪声干扰情况下齿轮箱故障诊断准确率不佳的问题,基于优化变分模态分解(Variational Mode Decomposition,VMD)和非局部均值滤波(Non-Local Means,NLM)的去噪方法,与一维深度残差收缩网络(1Dimensional Deep Residual Shri... 【目的】针对在噪声干扰情况下齿轮箱故障诊断准确率不佳的问题,基于优化变分模态分解(Variational Mode Decomposition,VMD)和非局部均值滤波(Non-Local Means,NLM)的去噪方法,与一维深度残差收缩网络(1Dimensional Deep Residual Shrinkage Network,1DDRSN)相结合,构建了一种全新的齿轮箱故障诊断方法。【方法】首先,使用减法平均优化(Subtraction-Average-Based Opti-mizer,SABO)算法对VMD中的参数进行自动寻优;其次,使用样本熵筛选VMD后的各模态分量(Intrinsic Mode Function,IMF),对含有噪声的分量进行NLM去噪重构;再次,引入将注意力机制和软阈值化相结合的残差网络,建立1DDRSN模型;最后,将去噪重构的信号输入至1DDRSN进行故障诊断识别,并通过DDS试验台进行了验证。【结果】结果表明,去噪后的信号与原始信号相比,使故障准确率提升了3.16%,说明优化VMD-NLM具有较好的降噪效果;1DDRSN诊断准确率达到了99.33%,与卷积神经网络(Convolutional Neural Network,CNN)、ResNet相比,准确率分别提升了5.97%、1.17%,验证了该方法的可行性和诊断效果的准确性。 展开更多
关键词 变分模态分解 减法平均优化算法 非局部均值去噪 1DDRSN 故障诊断
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基于TLBO-LIBSVM的联合收割机振动筛螺栓故障诊断 被引量:1
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作者 李鹏程 顾新阳 +2 位作者 梁亚权 章浩 唐忠 《农机化研究》 北大核心 2025年第5期28-33,42,共7页
联合收割机振动筛工作时的瞬时冲击与交变载荷易导致振动筛螺栓结构发生失效。为解决联合收割机振动筛螺栓故障诊断问题,提出了一种基于多元特征融合TLBO-LIBSVM的振动筛螺栓失效故障诊断方法,通过提取特征矩阵,分别将时域特征、频域特... 联合收割机振动筛工作时的瞬时冲击与交变载荷易导致振动筛螺栓结构发生失效。为解决联合收割机振动筛螺栓故障诊断问题,提出了一种基于多元特征融合TLBO-LIBSVM的振动筛螺栓失效故障诊断方法,通过提取特征矩阵,分别将时域特征、频域特征、WOA-VMD能量熵特征组合归一化得到多元融合高维特征矩阵,导入经验参数LIBSVM模型,得到的成功率分别为64.44%、74.44%、81.11%、90%。结果表明:随着特征矩阵维数不断增加,失效特征信息不断完善,识别成功率不断提升,也验证了联合收割机振动筛螺栓频域特征敏感性高于时域特征。通过运用TLBO算法对LIBSVM模型超参数进行优化,得到最佳参数组合下的识别成功率为98.89%,完成了联合收割机振动筛螺栓失效故障的高精度识别,可为联合收割机振动筛螺栓故障的精确诊断提供参考。 展开更多
关键词 振动筛螺栓 变分模态分解 鲸鱼优化算法 支持向量机模型 教与学优化算法 故障诊断
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基于SABO-VMD的数控机床元动作单元故障可诊断性评价
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作者 葛红玉 赵展 +1 位作者 郭安祥 孙佳瑞 《中国机械工程》 北大核心 2025年第8期1774-1783,共10页
为了判断并量化元动作单元故障诊断的难度,提出一种元动作单元的故障可诊断性评价方法。利用减法平均优化算法(SABO)优化的变分模态分解(VMD)对元动作单元的故障信号进行分解,利用峭度准则筛选IMF分量,构建基于包络熵的元动作单元特征向... 为了判断并量化元动作单元故障诊断的难度,提出一种元动作单元的故障可诊断性评价方法。利用减法平均优化算法(SABO)优化的变分模态分解(VMD)对元动作单元的故障信号进行分解,利用峭度准则筛选IMF分量,构建基于包络熵的元动作单元特征向量;以余弦距离作为相似性度量指标,将故障可诊断性定量评价问题转换为不同故障模式下振动信号特征向量的相似性度量问题;构建元动作单元故障可诊断性评价矩阵,从而建立元动作单元的故障可诊断性评价指标。最后以蜗轮元动作单元为例进行实验验证分析,结果表明所提方法能够实现元动作单元不同故障模式的可诊断性的定量评价。 展开更多
关键词 元动作单元 故障可诊断性 减法平均优化算法 变分模态分解
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基于参数优化VMD和样本熵的滚动轴承故障诊断 被引量:82
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作者 刘建昌 权贺 +2 位作者 于霞 何侃 李镇华 《自动化学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第3期808-819,共12页
针对滚动轴承故障特征提取不丰富而导致的诊断识别率低的情况,提出了基于参数优化变分模态分解(Variational mode decomposition,VMD)和样本熵的特征提取方法,采用支持向量机(Support vector machine,SVM)进行故障识别.VMD方法的分解效... 针对滚动轴承故障特征提取不丰富而导致的诊断识别率低的情况,提出了基于参数优化变分模态分解(Variational mode decomposition,VMD)和样本熵的特征提取方法,采用支持向量机(Support vector machine,SVM)进行故障识别.VMD方法的分解效果受限于分解个数和惩罚因子的选取,本文分析了这两个影响参数选取的不规律性,采用遗传变异粒子群算法进行参数优化,利用参数优化的VMD方法处理故障信号.样本熵在衡量滚动轴承振动信号的复杂度时,得到的熵值并不总是和信号的复杂度相关,故结合滚动轴承的故障机理,提出基于滚动轴承故障机理的样本熵,此样本熵衡量振动信号的复杂度与机理分析的结果一致.仿真实验表明,利用本文提出的特征提取方法,滚动轴承的故障诊断准确率有明显的提高. 展开更多
关键词 变分模态分解 参数优化 遗传变异粒子群 样本熵 故障诊断
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基于自适应VMD-注意力机制LSTM的时间序列预测 被引量:8
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作者 姚林 张岩 +1 位作者 陈龙 韩中洋 《控制工程》 CSCD 北大核心 2022年第7期1337-1344,共8页
真实世界中的时间序列存在非平稳、非周期性波动等特点,直接对其进行预测通常难以达到较好的效果,且极易出现滞后现象。针对上述问题,提出了一种基于自适应变分模态分解的时间序列预测方法。为降低复杂度,首先利用变分模态分解将原始时... 真实世界中的时间序列存在非平稳、非周期性波动等特点,直接对其进行预测通常难以达到较好的效果,且极易出现滞后现象。针对上述问题,提出了一种基于自适应变分模态分解的时间序列预测方法。为降低复杂度,首先利用变分模态分解将原始时间序列分解为一系列相对平稳的子序列,并根据最大信息系数确定子序列的输入长度,进而采用带注意力机制的双向长短期记忆网络模型进行预测。为确保该方法能发挥最佳性能,提出一种网格贝叶斯优化方法,对方法参数进行自适应寻优。实验部分将所提方法对时间序列分别进行了单步、多步预测。通过与现有常用方法的对比可以看出,所提方法具有明显精度优势。此外,通过实验结果发现,所提方法可通过更换回归模型来取得预测精度和计算效率的折中,证明其场景适应能力较强。 展开更多
关键词 时间序列预测 变分模态分解 网格贝叶斯优化 注意力机制 LSTM
原文传递
短期光伏功率高精度组合预测模型 被引量:1
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作者 万谨瑜 宁勇 +3 位作者 孙静 赵振兴 龚军辉 龚希文 《湖南工程学院学报(自然科学版)》 2024年第4期1-8,共8页
为了提高光伏功率预测的精确性,提出一种基于变分模态分解(variational mode decomposition,VMD)-蜣螂优化算法(dung beetle optimizer,DBO)-核极限学习机(kernel based extreme learning machine,KELM)的组合光伏功率预测模型.该模型... 为了提高光伏功率预测的精确性,提出一种基于变分模态分解(variational mode decomposition,VMD)-蜣螂优化算法(dung beetle optimizer,DBO)-核极限学习机(kernel based extreme learning machine,KELM)的组合光伏功率预测模型.该模型对光伏发电影响因素进行分析筛选,选出与光伏输出功率高度相关的因素作为输入,并采用变分模态分解(VMD)将光伏原始功率数据分解为多个特征模态函数(intrinsic mode function,IMF).然后,将分解得到的IMF分量分别输入KELM光伏功率预测模型,同时通过DBO优化算法对KELM初始输入权重进行优化,从而提高核极限学习机的泛化能力.最后,将各IMF分量预测结果叠加求和得到最终预测结果.仿真结果表明,该组合光伏功率预测模型相较于KELM、VMD-KELM模型具有更好的预测精度. 展开更多
关键词 光伏功率预测 蜣螂优化算法 变分模态分解 核极限学习机
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基于DIGWO-VMD-CMPE的轴承故障识别方法
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作者 辛昊 鲁玉军 朱轩逸 《机电工程》 CAS 北大核心 2024年第2期205-215,共11页
针对滚动轴承故障信号特征提取困难和识别准确率低的问题,提出了一种基于维度学习的改进灰狼优化算法(DIGWO)优化变分模态分解(VMD)和复合多尺度排列熵(CMPE)的轴承故障识别方法。首先,采用基于维度学习的狩猎(DLH)搜索策略、余弦收敛因... 针对滚动轴承故障信号特征提取困难和识别准确率低的问题,提出了一种基于维度学习的改进灰狼优化算法(DIGWO)优化变分模态分解(VMD)和复合多尺度排列熵(CMPE)的轴承故障识别方法。首先,采用基于维度学习的狩猎(DLH)搜索策略、余弦收敛因子a和个体狼ω位置更新的方法将灰狼优化算法(GWO)改进为DIGWO,并利用DIGWO算法的自适应性优化VMD分解,得到了多个本征模态函数(IMFs);然后,利用复合多尺度排列熵计算IMFs的特征值,选取适当维数的特征,构建了故障特征向量;最后,利用DIGWO算法优化支持向量机(SVM)的惩罚系数C和径向基函数g,建立了DIGWO-SVM滚动轴承故障诊断分类器,并利用滚动轴承的振动数据验证了算法的有效性。研究结果表明:基于CMPE的DIGWO-SVM滚动轴承故障诊断方法能够有效地识别轴承的运行状况,识别准确率达到了99.42%,相较于PSO-SVM、SSA-SVM方法提高了7.75%、1.68%,证明了该方法的分类性能在滚动轴承故障诊断中更具优势。 展开更多
关键词 基于维度学习的改进灰狼优化算法 变分模态分解 复合多尺度排列熵 支持向量机 本征模态函数 基于维度学习的狩猎
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基于ISFO-KELM的SF_(6)电气设备故障组分CO_(2)浓度反演模型
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作者 黄杰 张英 +1 位作者 张靖 王明伟 《电子科技》 2024年第11期62-69,共8页
SF_(6)电气设备内部的分解组分可以通过可调谐吸收光谱技术进行检测,其中CO_(2)浓度反映了设备内部的绝缘缺陷情况。因此,通过准确测量CO_(2)浓度可以及时发现设备潜在的绝缘故障。为克服传统最小二乘法浓度反演模型稳定性较差的问题,... SF_(6)电气设备内部的分解组分可以通过可调谐吸收光谱技术进行检测,其中CO_(2)浓度反映了设备内部的绝缘缺陷情况。因此,通过准确测量CO_(2)浓度可以及时发现设备潜在的绝缘故障。为克服传统最小二乘法浓度反演模型稳定性较差的问题,文中基于改进的旗鱼优化算法(Improved Sailed Fish Optimizer,ISFO)与核极限学习机(Kernel Based Extreme Learning Machine,KELM)建立了ISFO-KELM气体浓度反演模型。利用多策略初始化方法、Levy随机步长、柯西变异和自适应t分布变异等技术提升了旗鱼优化算法寻优能力和跳出局部最优解能力。实验结果表明,该模型具有高精度和鲁棒性,并且在稳定性和泛化能力方面优于最小二乘法、极限学习机、反向传播(Back Propagation,BP)神经网络等传统方法,对评估SF_(6)电气设备运行状态具有重要意义。 展开更多
关键词 可调谐吸收光谱技术 SF_(6)电气设备 CO_(2)浓度反演 降噪 拟合 变分模态分解 核极限学习机 旗鱼优化器
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