分数阶频率加权能量算子在滚动轴承故障诊断中的应用

1

作者 李臻 《煤矿机械》 2024年第4期165-168,共4页

针对强噪声背景下滚动轴承故障特征难以提取的问题,提出了一种新的特征增强方法——分数阶频率加权能量算子。首先,利用傅里叶变换将信号从时域转换到频域,得到信号频谱的幅值函数和相位函数;其次,设定微分阶次的变化范围和变化步长,根... 针对强噪声背景下滚动轴承故障特征难以提取的问题,提出了一种新的特征增强方法——分数阶频率加权能量算子。首先,利用傅里叶变换将信号从时域转换到频域,得到信号频谱的幅值函数和相位函数;其次,设定微分阶次的变化范围和变化步长,根据傅里叶变换的时域微分性质在频域内对信号的幅值函数进行分数阶微分处理,将微分处理后的幅值函数与相位函数相结合,再利用傅里叶反变换得到微分处理后的信号;最后,对不同阶次的微分信号进行Hilbert变换得到包络信号,利用包络峭度指标选择最佳的微分阶次,利用该阶次下的微分信号求取包络谱,从而确定轴承的故障模式。实验结果表明,该方法可以有效地提取出强噪声背景下的滚动轴承故障特征。 展开更多

关键词 滚动轴承 故障诊断 分数阶频率加权能量算子 包络峭度

在线阅读 下载PDF 职称材料

高阶频率加权能量算子在列车轴箱轴承故障诊断中的应用 被引量：7

2

作者 刘泽潮 张兵 +2 位作者 易彩 吴文逸 黄晨光 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第12期46-56,共11页

针对轴箱轴承振动信号中微弱故障冲击难以识别的问题,提出了高阶频率加权能量算子的信号解调方法,进而完成轴箱轴承的故障诊断。频率加权能量算子(FWEO)通过在解调时加入信号中瞬时频率的权重,从而提高了干扰情况下解调的鲁棒性,但是当... 针对轴箱轴承振动信号中微弱故障冲击难以识别的问题,提出了高阶频率加权能量算子的信号解调方法,进而完成轴箱轴承的故障诊断。频率加权能量算子(FWEO)通过在解调时加入信号中瞬时频率的权重,从而提高了干扰情况下解调的鲁棒性,但是当干扰信号能量较大时,FWEO依然无法有效解调轴承的故障冲击信息。因此,在FWEO基础上通过高阶的导数运算,形成了高阶频率加权能量算子(HFWEO)。HFWEO通过高阶导数运算提高了瞬时频率的权重,从而有效提高了HFWEO对干扰信号的抑制作用;使用相关峭度准则确定合适的阶次,保证HFWEO在提高抗干扰性的同时又引入较少的高频噪声,从而实现更可靠的轴箱轴承故障诊断。使用所提出的解调方法对仿真信号与轴箱轴承振动信号进行解调,并与传统解调方法进行对比,结果表明,提出的HFWEO能量算子对干扰具有很好的抑制作用,可以在较低信号干扰比情况下具有良好的解调效果,同时所提的相关峭度准则可以准确地确定最佳的HFWEO阶次,在复杂干扰情况下依然可以有效提取轴承故障冲击,克服了传统解调方法在干扰严重时的局限性,抑制了干扰的影响,对信号中故障冲击识别更加有效,为更准确、快速判断轴承故障类型提供了可靠保证。 展开更多

关键词 列车轴箱轴承 滚动轴承故障诊断 能量算子解调 高阶频率加权能量算子

在线阅读 下载PDF 职称材料

变步长频率加权能量算子在轴承故障诊断中的应用 被引量：8

3

作者 刘泽潮 林建辉 +1 位作者 丁建明 吴文逸 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2019年第7期86-92,共7页

通过包络解调可以提取调制信号中的周期成分来实现轴承故障的早期诊断与预警。但在进行包络解调时,需要解调信号必须为单调幅调频信号,且解调效果容易受到其他干扰信号的影响。频率加权能量算子较包络解调具有更高鲁棒性,但频率加权能... 通过包络解调可以提取调制信号中的周期成分来实现轴承故障的早期诊断与预警。但在进行包络解调时,需要解调信号必须为单调幅调频信号,且解调效果容易受到其他干扰信号的影响。频率加权能量算子较包络解调具有更高鲁棒性,但频率加权能量算子在离散化时使用的中点平均差分方法对中心频率较低的调制信号进行解调时鲁棒性较差。因此变步长频率加权能量算子通过改变步长参数来增强其在中心频率较低时的鲁棒性。通过分析与试验验证表明,变步长频率加权能量算子在整个频带都具有较好的解调效果。变步长频率加权能量算子可以在信号未经分解的前提下实现不同共振频带的解调,所以具有更强的工程应用价值。 展开更多

关键词 滚动轴承故障诊断 频率加权能量算子 变步长差分

在线阅读 下载PDF 职称材料

频率加权能量算子在振动筛故障诊断中的应用 被引量：6

4

作者 徐元博 蔡宗琰 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第9期2475-2482,共8页

Teager能量算子解调方法在信号领域已经得到广泛应用,但由于对噪声较为敏感,造成其鲁棒性较差。振动筛属于振动机械设备中的筛分设备,其结构特点与运行原理与普通的旋转机械有着很大不同,因此提取出的振动信号同旋转机械提取出的振动信... Teager能量算子解调方法在信号领域已经得到广泛应用,但由于对噪声较为敏感,造成其鲁棒性较差。振动筛属于振动机械设备中的筛分设备,其结构特点与运行原理与普通的旋转机械有着很大不同,因此提取出的振动信号同旋转机械提取出的振动信号也同样有着较大区别,主要体现在,信号中不仅存在着大量的背景噪声,而且信号中的成分也较为复杂,因此传统的能量算子在振动机械的实际应用上受到了很大限制。基于此,提出一种全新的能量算子方法—频率加权能量算子,该方法在很大程度上解决了传统能量算子关于噪声敏感性的缺点。将该方法应用到仿真模拟实验与振动筛实际应用中,并同传统的能量算子进行比较,发现能够很好的分离出故障频率,证明了该方法具有实用性与优越性。 展开更多

关键词 振动筛 轴承故障诊断 频率加权能量算子 能量算子

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于高斯加权分数阶傅里叶变换的LFM信号参数估计 被引量：5

5

作者 王鹏 邱天爽 +1 位作者 李景春 谭海峰 《通信学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第4期107-115,共9页

针对低占空比下传统算法参数估计性能下降的问题,提出了一种高斯加权分数阶傅里叶变换(GFRFT,Gaussian-weighted fractional Fourier transform)参数估计方法。给出了时限信号GFRFT的定义并推导了其模值平方的特性,研究了高斯白噪声背景... 针对低占空比下传统算法参数估计性能下降的问题,提出了一种高斯加权分数阶傅里叶变换(GFRFT,Gaussian-weighted fractional Fourier transform)参数估计方法。给出了时限信号GFRFT的定义并推导了其模值平方的特性,研究了高斯白噪声背景下GFRFT的输出信噪比并给出了闭式表达式,进行了仿真实验并讨论说明了该方法的适用条件。仿真结果表明,该方法在低占空比的情况下可以有效地提高参数估计精度。 展开更多

关键词 分数阶傅里叶变换 高斯加权 线性调频信号 频率估计

在线阅读 下载PDF 职称材料

双边空间分数阶反常扩散方程的加权有限差分解法

6

作者 马亮亮 《中北大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2014年第5期525-529,共5页

在一般空间分数阶反常扩散方程的基础上,研究了一类含有初边值条件的双边空间分数阶反常扩散方程的有限差分问题.利用能量估计方法验证了所提出的加权有限差分格式是条件稳定的.借助于数学归纳法证明了在相同条件下所提出的加权有限差... 在一般空间分数阶反常扩散方程的基础上,研究了一类含有初边值条件的双边空间分数阶反常扩散方程的有限差分问题.利用能量估计方法验证了所提出的加权有限差分格式是条件稳定的.借助于数学归纳法证明了在相同条件下所提出的加权有限差分格式是收敛的.最后,通过一个数值例子验证了所提出的加权有限差分格式是可靠和有效的. 展开更多

关键词 分数阶反常扩散方程 空间分数阶导数 加权差分格式 能量估计法 稳定性 收敛性

在线阅读 下载PDF 职称材料

变速工况下基于IEWT能量阶次谱的风电机组轴承故障诊断 被引量：11

7

作者 王晓龙 闫晓丽 何玉灵 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第4期479-486,共8页

为准确检测变转速工况下风电机组轴承损伤,对传统经验小波变换进行改进,并与计算阶次追踪和频率加权能量算子相融合,提出基于改进经验小波变换(IEWT)能量阶次谱的诊断方法。首先,利用计算阶次追踪对获取的时域信号进行等角度重采样,继... 为准确检测变转速工况下风电机组轴承损伤,对传统经验小波变换进行改进,并与计算阶次追踪和频率加权能量算子相融合,提出基于改进经验小波变换(IEWT)能量阶次谱的诊断方法。首先,利用计算阶次追踪对获取的时域信号进行等角度重采样,继而对重采样角域信号进行IEWT处理,通过小波支撑区间的平移-缩放操作确定最佳边界参数后,利用所构造的小波从角域信号中分离出敏感模态分量。为进一步放大故障特征,利用频率加权能量算子计算出敏感模态分量的瞬时能量,并通过分析所得能量阶次谱可最终判定轴承运行状态。实验及工程现场信号验证表明,IEWT能量阶次谱方法能有效诊断变速工况下风电机组轴承损伤,具有一定工程参考价值。 展开更多

关键词 变转速 风电机组 轴承损伤 经验小波变换 频率加权能量算子

在线阅读 下载PDF 职称材料

分数阶耦合非线性Schrdinger方程组的山路解 被引量：2

8

作者 魏公明 李青 《数学物理学报（A辑）》 CSCD 北大核心 2016年第1期65-79,共15页

该文研究一类非线性分数阶Schrdinger方程组Dirichlet问题非平凡解的存在性.所用主要工具是分数阶Sobolev空间上的山路引理.要点是证明PS条件及该方程组的山路解是非平凡的.

关键词 分数阶拉普拉斯算子 临界点 山路引理 PS条件 极小能量解

在线阅读 下载PDF 职称材料

chirp信号在分数阶Fourier变换域欠采样研究 被引量：1

9

作者 曾祥来 郑霖 +1 位作者 黄强 王智博 《电视技术》 北大核心 2011年第23期88-90,共3页

针对chirp信号在分数阶Fourier域上被低于二倍信号频率采样(欠采样)后,仍能恢复原始信号的问题,依据分数阶Fourier域上带限信号的采样定理,分析了分数阶Fourier域上欠采样时应满足的条件,并对其进行了仿真验证。结果表明:对chirp信号进... 针对chirp信号在分数阶Fourier域上被低于二倍信号频率采样(欠采样)后,仍能恢复原始信号的问题,依据分数阶Fourier域上带限信号的采样定理,分析了分数阶Fourier域上欠采样时应满足的条件,并对其进行了仿真验证。结果表明:对chirp信号进行欠采样后能够得到采样信号的能量聚焦。取不同的调频率,欠采样的采样信号仍能较好地估计出调频率,并能恢复原始信号。 展开更多

关键词 分数阶Fourier域 分数阶FOURIER变换 带限信号 调频率 能量聚焦

在线阅读 下载PDF 职称材料

分数阶数字FIR微分器的快速WSLD设计算法 被引量：2

10

作者 李琪 周宇 +1 位作者 和浩铭 袁晓 《太赫兹科学与电子信息学报》 2023年第5期652-660,670,共10页

一阶逼近格林瓦尔-莱特尼科夫(G-L)加权系数的计算具有准确快速的递推公式,而高阶逼近鲁比希加权系数的求解则复杂度高,计算消耗时间长。本文通过傅里叶变换证明了鲁比希算子的逼近阶,并基于移位鲁比希算子提出一类四阶逼近的加权移位... 一阶逼近格林瓦尔-莱特尼科夫(G-L)加权系数的计算具有准确快速的递推公式,而高阶逼近鲁比希加权系数的求解则复杂度高,计算消耗时间长。本文通过傅里叶变换证明了鲁比希算子的逼近阶,并基于移位鲁比希算子提出一类四阶逼近的加权移位鲁比希差分(WSLD)算子。从数字信号处理角度分析WSLD算子滤波特性,设计基于WSLD算子的分数阶数字FIR微分滤波器并进行数值仿真验证。对比Al-Alaoui、鲁比希2种典型分数阶算子,结果表明,利用WSLD算子求解分数阶数字FIR滤波器滤波系数的算法简单、高效,且相对其他算子能有效减小吉布斯效应影响。 展开更多

关键词 鲁比希加权系数 WSLD算子 滤波特性 分数阶 FIR微分器设计

在线阅读 下载PDF 职称材料

利用Laplace变换求解分数阶Allen-Cahn方程 被引量：6

11

作者 汪精英 邓杨芳 翟术英 《华侨大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2020年第4期549-554,共6页

考虑Caputo型分数阶Allen-Cahn方程的高效数值算法,利用Laplace变换将其转化为整数阶Allen-Cahn方程.利用算子分裂方法进一步将其分解为热传导方程和非线性方程.其中,非线性方程精确求解,热传导方程采用二阶差分方法求解.数值实验表明... 考虑Caputo型分数阶Allen-Cahn方程的高效数值算法,利用Laplace变换将其转化为整数阶Allen-Cahn方程.利用算子分裂方法进一步将其分解为热传导方程和非线性方程.其中,非线性方程精确求解,热传导方程采用二阶差分方法求解.数值实验表明了所给格式的有效性. 展开更多

关键词 分数阶Allen-Cahn方程 Caputo型分数阶导数 LAPLACE变换 算子分裂 能量递减

在线阅读 下载PDF 职称材料

分数阶Laplace方程组的山路解

12

作者 李青 魏公明 《上海理工大学学报》 CAS 北大核心 2016年第3期235-244,共10页

对一类非线性分数阶Laplace方程组Dirichlet问题非平凡解以及正解的存在性分别进行了研究.针对非线性分数阶Laplace方程组在满足Dirichlet边值条件下所具有的特征,通过定义能量空间,然后在该空间中利用Sobolev嵌入定理、控制收敛定理、B... 对一类非线性分数阶Laplace方程组Dirichlet问题非平凡解以及正解的存在性分别进行了研究.针对非线性分数阶Laplace方程组在满足Dirichlet边值条件下所具有的特征,通过定义能量空间,然后在该空间中利用Sobolev嵌入定理、控制收敛定理、Brezis-Leb引理,证明分数阶方程组的能量泛函满足Palais-Smale紧性条件,最后利用分数阶Sobolev空间中的山路引理,得出方程组存在非平凡临界点,也即得出这类非线性分数阶Laplace方程组Dirichlet问题存在非平凡解的结论.此外,还利用Nehari流形、极小能量法,通过比较能量法得出一类耦合的非线性分数阶Laplace方程组Dirichlet问题存在正解需要满足的条件,进而得出这类分数阶Laplace方程组存在正解的结论. 展开更多

关键词 分数阶Laplace算子 山路引理 PALAIS-SMALE条件 极小能量解

在线阅读 下载PDF 职称材料

一种低信噪比下的LFM脉冲信号起始频率校正方法 被引量：2

13

作者 陈万里 李伟 柴远波 《火力与指挥控制》 CSCD 北大核心 2021年第2期58-63,共6页

采用分数阶傅里叶变换(Fractional Fourier Transform,FRFT)实现LFM脉冲信号检测与参数估计时,针对处理数据与LFM脉冲信号起始点不一致时,LFM脉冲信号起始频率存在一定偏差问题。依据分数阶傅里叶变换中信号能量峰固有特性,提出一种适... 采用分数阶傅里叶变换(Fractional Fourier Transform,FRFT)实现LFM脉冲信号检测与参数估计时,针对处理数据与LFM脉冲信号起始点不一致时,LFM脉冲信号起始频率存在一定偏差问题。依据分数阶傅里叶变换中信号能量峰固有特性,提出一种适用于低信噪比条件下的LFM脉冲信号起始频率校正方法。该方法首先通过FRFT变换和chirp相乘对数据进行变换处理,消除LFM脉冲信号中调频斜率;然后对变换后结果进行滑动、累积处理,得到一组能量峰数据;最后通过搜索该组能量峰拐点实现对LFM脉冲信号起始点检测,并利用检测起始点对LFM脉冲信号起始频率实现校正。数值仿真结果表明,该方法在事先无法获取处理数据中LFM脉冲信号起始点情况时,可有效校正分数阶傅里叶变换对LFM脉冲信号起始频率估计存在的偏差。 展开更多

关键词 起始频率校正 LFM脉冲信号 分数阶傅里叶变换 能量峰拐点

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于WCPF和FRFT的LPI信号识别研究 被引量：1

14

作者 赵凯凯 杨承志 王龙 《现代防御技术》 北大核心 2016年第3期186-193,207,共9页

针对低截获概率雷达信号难以识别和分类的问题,提出了基于加权型三次相位函数(weighted-type cubic phase function,WCPF)和分数阶傅里叶变换(fractional fourier transform,FRFT)的低截获概率雷达信号识别算法。用短时傅里叶变换剖析... 针对低截获概率雷达信号难以识别和分类的问题,提出了基于加权型三次相位函数(weighted-type cubic phase function,WCPF)和分数阶傅里叶变换(fractional fourier transform,FRFT)的低截获概率雷达信号识别算法。用短时傅里叶变换剖析了应用较广的8种低截获概率雷达信号的时频特性,然后依据调频率将其分为2类。先用加权型三次相位函数估计信号的调频率,然后再用分数阶傅里叶变换获得信号的各分量峰值,根据峰值能量比进行细分类。通过大量的实验仿真验证,在信噪比为0 d B的条件下,正确识别率能够达到95%以上。 展开更多

关键词 三次相位函数 分数阶傅里叶变换 低截获概率 峰值能量比 信号识别 调频率

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于FGM-SVR组合模型的港口吞吐量预测 被引量：5

15

作者 邓萍 刘淑龙 《重庆交通大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2023年第8期132-138,共7页

为提高港口吞吐量的预测精度,建立基于分数阶累加GM(1,1)预测模型FGM(1,1)和支持向量回归(support vector regression, SVR)的组合预测模型进行港口吞吐量的预测。首先,分别运用FGM(1,1)模型和SVR模型对吞吐量进行预测;然后,针对传统组... 为提高港口吞吐量的预测精度,建立基于分数阶累加GM(1,1)预测模型FGM(1,1)和支持向量回归(support vector regression, SVR)的组合预测模型进行港口吞吐量的预测。首先,分别运用FGM(1,1)模型和SVR模型对吞吐量进行预测;然后,针对传统组合模型赋权不能兼顾各单项模型在各时点预测能力强弱的问题,提出基于诱导有序加权平均(induced ordered weighted averaging, IOWA)算子的赋权方法进行组合预测;最后,以重庆港2005—2020年港口货物吞吐量为数据样本进行实例验证,分别使用FGM(1,1)模型、SVR模型和赋权后的组合模型进行港口吞吐量预测,并比较3种模型的预测精度;最后,分别使用这3种模型对2021—2024年港口吞吐量进行了预测。研究结果表明:基于IOWA组合预测模型的均方根误差、平均绝对误差和平均绝对百分比误差均明显小于各单一预测模型。该组合模型可以为港口吞吐量预测提供一种新的方法。 展开更多

关键词 交通运输工程 港口吞吐量 组合预测 分数阶累加 支持向量回归 诱导有序加权平均算子

在线阅读 下载PDF 职称材料