基于CEEMDAN多尺度改进排列熵和SVM的空化噪声特征提取

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作者 兀成龙 高翰林 +1 位作者 朱丹丹 李亚安 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2024年第13期190-197,216,共9页

当水下航行器处于高速航行时就会形成空化噪声,所产生的噪声会严重影响水下航行器的性能和安全。螺旋桨噪声包含着丰富的空化信息,是识别空化状态的有效手段。针对改进排列熵在单尺度下对原信号进行分析,无法有效区分不同空化状态,提出... 当水下航行器处于高速航行时就会形成空化噪声,所产生的噪声会严重影响水下航行器的性能和安全。螺旋桨噪声包含着丰富的空化信息,是识别空化状态的有效手段。针对改进排列熵在单尺度下对原信号进行分析,无法有效区分不同空化状态,提出了将改进排列熵与自适应噪声完备经验模态分解(complete ensemble empirical mode decomposition with adaptive noise, CEEMDAN)相结合的空化噪声特征提取方法。首先,采用CEEMDAN方法对水下航行器螺旋桨的空化噪声进行分解,提取具有空化特征的固有模态函数(intrinsic mode function, IMF)分量;其次,选取相关系数最高的IMF分量并计算其多尺度改进排列熵(multi-scale improved permutation entropy, MIPE);最后,基于多尺度改进排列熵,建立支持向量机的特征分类模型。仿真和试验结果表明,该方法具有更好的可分性。 展开更多

关键词 多尺度改进排列熵(MIPE) 自适应噪声完备经验模态分解(CEEMDAN) 空化噪声 特征提取

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基于ICEEMDAN-多尺度排列熵的拆除爆破振动信号降噪研究 被引量：2

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作者 康怡泽 姚颖康 +2 位作者 董润龙 贾永胜 谢全民 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2024年第13期275-287,共13页

由于工程环境、炸药爆炸等因素影响,实测建(构)筑物爆破拆除所产生的低频振动信号常受到噪声干扰。提出改进的自适应噪声完全集合经验模态分解(improved complete ensemble empirical mode decomposition with adaptive noise, ICEEMDAN... 由于工程环境、炸药爆炸等因素影响,实测建(构)筑物爆破拆除所产生的低频振动信号常受到噪声干扰。提出改进的自适应噪声完全集合经验模态分解(improved complete ensemble empirical mode decomposition with adaptive noise, ICEEMDAN)与多尺度排列熵联合的降噪算法,并运用皮尔逊系数、信噪比和均方误差来验证所用算法的可行性。对实测拆除爆破塌落触地振动信号进行降噪处理,通过频谱分析以及各类指标对比表明,该联合降噪方法能够有效降低拆除爆破振动信号中的噪声,并且对信号的低频能量影响较小,降噪效果显著,为拆除爆破振动信号分析和处理提供了一种新的有效的方法。 展开更多

关键词 拆除爆破 振动信号 改进的自适应噪声完全集合经验模态分解(ICEEMDAN) 多尺度排列熵 信号降噪

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基于熵-流特征和樽海鞘群优化支持向量机的故障诊断方法 被引量：23

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作者 王振亚 姚立纲 +1 位作者 蔡永武 张俊 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2021年第6期107-114,共8页

针对旋转机械设备故障特征提取困难的问题,提出一种熵-流特征和樽海鞘群优化支持向量机(salp swarm optimization support vector machine,SSO-SVM)的故障诊断方法。利用改进多尺度加权排列熵(improved multiscale weighted permutation... 针对旋转机械设备故障特征提取困难的问题,提出一种熵-流特征和樽海鞘群优化支持向量机(salp swarm optimization support vector machine,SSO-SVM)的故障诊断方法。利用改进多尺度加权排列熵(improved multiscale weighted permutation entropy,IMWPE)提取机械设备不同工况下的故障特征;采用监督等度规映射(S-Isomap)流形学习进行降维处理,获取低维的熵-流特征集;将熵-流特征输入至SSO-SVM多故障分类器进行识别与诊断。行星齿轮箱故障诊断实验分析结果表明:IMWPE+S-Isomap熵-流特征提取方法优于现有的多尺度排列熵(multiscale permutation entropy,MPE)、多尺度加权排列熵(multiscale weighted permutation entropy,MWPE)和IMWPE等熵值特征提取方法以及IMWPE+等度规映射(Isomap)和IMWPE+线性局部切空间排列(linear local tangent space alignment,LLTSA)等熵-流特征提取方法;樽海鞘群算法对支持向量机参数寻优效果优于粒子群、灰狼群、人工蜂群和蝙蝠群等算法;所提故障诊断方法识别精度达到100%,能够有效诊断出行星齿轮箱各工况类型。 展开更多

关键词 故障诊断 行星齿轮箱 熵-流特征 改进多尺度加权排列熵(IMWPE) 等度规映射(Isomap) 樽海鞘群优化算法(SSO) 支持向量机(SVM)

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基于互补集合经验模态分解的相位敏感光时域反射计系统降噪方法

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作者 岳新博 高旭 +2 位作者 高阳 王海涛 鲁秀娥 《红外与激光工程》 北大核心 2025年第2期134-148,共15页

为了提高相位敏感光时域反射计(Φ-OTDR)系统测量振动信号信噪比,提出了一种基于互补集合经验模态分解(CEEMD)的新型去噪方法。CEEMD算法对数字正交(I/Q)解调算法获取的瑞利后项散射光幅值信号和相位信号进行分解,经多尺度排列熵(MPE)... 为了提高相位敏感光时域反射计(Φ-OTDR)系统测量振动信号信噪比,提出了一种基于互补集合经验模态分解(CEEMD)的新型去噪方法。CEEMD算法对数字正交(I/Q)解调算法获取的瑞利后项散射光幅值信号和相位信号进行分解,经多尺度排列熵(MPE)算法筛选后,通过改进的小波阈值算法进行去噪,并设计采用多元宇宙优化(MVO)算法对参数进行优化。实际搭建了外差式Φ-OTDR系统,经仿真和实际测试验证文中算法有效性。最后,将设计算法与以往的经验模态分解-皮尔逊相关系数(EMD-PCC)、自适应噪声完备集合经验模态分解(CEEMDAN)及变分模态分解-改进小波阈值(VMD-NWT)去噪方法进行了对比。结果表明,在10.14 km的传感光纤位置上,该方法对于低频10 Hz、中频200 Hz以及高频1 200 Hz的振动事件,其位置信息信噪比分别可达8.88、30.26、11.90 dB,对不同频率段的振动信号均具备有效的去噪能力,且系统定位精度更高。该方法在提高系统信噪比的同时,成功地对振动信号进行了解调,且解调效果比其他三种算法效果更好,为Φ-OTDR系统降噪研究提供了新思路。 展开更多

关键词 相位敏感光时域反射仪 互补集合经验模态分解算法 多尺度排列熵 改进的小波阈值算法 多元宇宙优化算法

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基于ICEEMDAN-MPE和GWO-SVM的滚动轴承故障诊断方法

5

作者 许浩飞 潘存治 《国防交通工程与技术》 2024年第1期33-37,96,共6页

针对滚动轴承故障状态难以准确且快速的识别,提出了一种基于改进自适应噪声完备集成经验模态分解(Improved Complementary Ensemble Empirical Mode Decomposition with Adaptive Noise,ICEEMDAN)-多尺度排列熵(Multi-Scale Permutation... 针对滚动轴承故障状态难以准确且快速的识别,提出了一种基于改进自适应噪声完备集成经验模态分解(Improved Complementary Ensemble Empirical Mode Decomposition with Adaptive Noise,ICEEMDAN)-多尺度排列熵(Multi-Scale Permutation Entropy,MPE)和灰狼算法优化支持向量机(Grey Wolf Optimization Algorithm-Support Vector Machine,GWO-SVM)结合的故障诊断方法。首先将轴承信号进行ICEEMDAN分解,然后选取其中相关性较大的IMF(Intrinsic Mode Function)分量计算多尺度排列熵构成特征集合,最后通过GWO-SVM算法进行故障状态识别。通过滚动轴承数据集和不同算法的对比实验,验证了ICEEMDAN-MPE-GWO-SVM方法的有效性,表明该方法可以准确且快速的诊断滚动轴承的故障情况。 展开更多

关键词 滚动轴承 改进自适应噪声完备集成经验模态分解(ICEEMDAN) 多尺度排列熵(MPE) 支持向量机(SVM) 灰狼算法(GWO) 故障诊断

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基于VMD与IMWPE的舰船辐射噪声特征提取研究

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作者 丁元明 柳力嘉 +1 位作者 刘苏睿 杨阳 《舰船科学技术》 北大核心 2023年第4期121-127,共7页

舰船辐射噪声的特征提取是水下识别的依据,传统的特征提取可识别性较弱,水下识别较为困难。本文提出一种基于变分模态分解(variational mode decomposition, VMD)与改进多尺度加权排列熵(improved multisacle weighted permutation entr... 舰船辐射噪声的特征提取是水下识别的依据,传统的特征提取可识别性较弱,水下识别较为困难。本文提出一种基于变分模态分解(variational mode decomposition, VMD)与改进多尺度加权排列熵(improved multisacle weighted permutation entropy, IMWPE)相结合的方法进行特征提取,将原始信号通过VMD分解成多个固有模态函数(intrinsic mode function, IMF),选取能够充分体现目标复杂度特征的IMF作为研究对象,然后通过IMWPE方法采用平移均值法解决多尺度加权排列熵(multisacle weighted permutation entropy, MWPE)的单一粗粒化问题。实验数据表明,将本文算法与对比算法提取的特征参数经过粒子群优化的支持向量机(particle swarm optimization support vector machine, PSO-SVM)进行分类识别,IMWPE算法识别率最高,具有良好的稳定性和优越性。 展开更多

关键词 舰船辐射噪声 特征提取 VMD 改进多尺度加权排列熵

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基于多点线圈联合数据的高速公路匝道影响范围识别 被引量：3

7

作者 李岩 曾明哲 +2 位作者 朱才华 汪帆 邓亚娟 《交通运输系统工程与信息》 EI CSCD 北大核心 2022年第3期53-62,共10页

为准确识别高速公路匝道对主线车流的影响等级和范围,本文提出基于速度波动特性的高速公路匝道影响量化方法。通过建立改进加权速度排列熵指标以量化各服务水平下匝道对高速公路主线车流的影响,对建立的指标进行谱聚类分析来确定匝道的... 为准确识别高速公路匝道对主线车流的影响等级和范围,本文提出基于速度波动特性的高速公路匝道影响量化方法。通过建立改进加权速度排列熵指标以量化各服务水平下匝道对高速公路主线车流的影响,对建立的指标进行谱聚类分析来确定匝道的影响阈值。应用京昆高速及二广高速的99个平行式合流匝道和直接式分流匝道多点主线线圈检测器数据的分析结果表明,所提出方法可识别高速公路主线车流受匝道的影响程度。合流匝道对主线最外侧车道的影响比次外侧车道高4%~69%;A~C级服务水平下,分流匝道对上游主线最外侧车道影响程度比次外侧车道高6%~29%,D~F级服务水平下,最外侧车道受影响程度比次外侧车道低10%~13%。合流匝道的影响范围是合流点上游350 m至下游550 m;其中上游160 m至下游100 m和下游180~270 m为核心影响范围。分流匝道影响范围为分流点至主线上游850 m,其中750~850 m、450~600 m、100~300 m为核心影响范围。研究成果可为高速公路匝道交通设计、管控策略和提升仿真可靠性提供依据,可有效降低设置匝道带来的影响。 展开更多

关键词 交通工程 匝道影响范围 速度波动特性 改进加权速度排列熵 多点线圈联合数据

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基于CEEMDAN-TSMPE-PCA风力发电机齿轮箱高速轴承故障诊断技术 被引量：10

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作者 张玉兰 张宏伟 王新环 《噪声与振动控制》 CSCD 北大核心 2022年第4期158-164,234,共8页

针对风力发电机组轴承故障信号微弱、不易提取、识别困难等问题,提出基于自适应白噪声完备经验模态分解(Complete Ensemble Empirical Mode Decomposition with Adaptive Noise,CEEMDAN)、时移多尺度排列熵(Time-Shift Multiscale Permu... 针对风力发电机组轴承故障信号微弱、不易提取、识别困难等问题,提出基于自适应白噪声完备经验模态分解(Complete Ensemble Empirical Mode Decomposition with Adaptive Noise,CEEMDAN)、时移多尺度排列熵(Time-Shift Multiscale Permutation Entropy,TSMPE)、主成分分析法(Principal Component Analysis,PCA)相结合的振动信号降噪算法,结合改进人工鱼群(Improved Artificial Fish Swarm Algorithm,IAFSA)优化支持向量机(Support Vector Machine,SVM)分类算法,实现风力发电机轴承的故障诊断。首先将风力发电机轴承原始振动信号进行CEEMDAN分解,得到一系列由高频到低频的IMF分量,通过相关系数筛选出经CEEMDAN分解后所产生虚假分量以及残余噪声分量并进行剔除,再通过峭度值在剩余分量中筛选出包含故障信息较多的IMF分量进行信号重构;其次,采用TSMPE计算重构信号的敏感特征值,经PCA选择后组成特征向量;最后,以IAFSA优化SVM,训练IAFSA-SVM多分类故障分类器,实现风力发电机轴承故障识别。将该方法与其他组合方法进行比较,证明所提方法在风力发电机轴承故障诊断中具有优越性和有效性。 展开更多

关键词 故障诊断 风力发电机轴承 自适应白噪声完备经验模态分解 时移多尺度排列熵 改进人工鱼群 支持向量机

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基于VMD与GWO优化SVM的轴承故障诊断 被引量：11

9

作者 郑佳昕 杨灿 +1 位作者 郎永存 李积元 《煤矿机械》 2021年第1期147-150,共4页

针对传统振动信号特征提取方法与支持向量机(SVM)分类方法的缺陷,提出一种基于变分模态分解(VMD)故障特征提取方法与灰狼优化器(GWO)优化SVM的诊断模型。首先,将滚动轴承的原始振动信号采用VMD得到若干本征模态分量(IMF);其次,将IMF的... 针对传统振动信号特征提取方法与支持向量机(SVM)分类方法的缺陷,提出一种基于变分模态分解(VMD)故障特征提取方法与灰狼优化器(GWO)优化SVM的诊断模型。首先,将滚动轴承的原始振动信号采用VMD得到若干本征模态分量(IMF);其次,将IMF的多尺度加权排列熵作为特征向量并使用t-sne方法做降维处理;最后,使用GWO对SVM进行优化并对样本数据进行分类判别。实验结果表明,该方法相比于其他传统算法能够有效提高故障分类精度。 展开更多

关键词 VMD 多尺度加权排列熵 GWO SVM 故障诊断

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基于ICEEMDAN-MPE-RF和SVM的齿轮箱特征提取与故障诊断 被引量：2

10

作者 丁晓锋 张宇华 《机车电传动》 北大核心 2023年第1期42-50,共9页

针对齿轮箱非平稳振动信号特征提取难、特征向量冗余度高和故障识别率低的问题,提出基于改进的自适应噪声完备集成经验模态分解(Improved complete ensemble empirical mode decomposition with adaptive noise,ICEEMDAN)、多尺度排列熵... 针对齿轮箱非平稳振动信号特征提取难、特征向量冗余度高和故障识别率低的问题,提出基于改进的自适应噪声完备集成经验模态分解(Improved complete ensemble empirical mode decomposition with adaptive noise,ICEEMDAN)、多尺度排列熵(Multi-scale permutation entropy,MPE)、随机森林(Random forest,RF)特征重要性排序和支持向量机(Support vector machine,SVM)的齿轮箱特征提取与故障诊断方法。首先,通过ICEEMDAN将各种故障状态的齿轮振动信号分解为一系列不同频率分布的本征模态分量(Intrinsic mode functions,IMF);然后,计算各阶IMF的MPE值获得非平稳信号时频分布下的非线性动力学特征;最后,通过RF算法评估特征重要性,选择高重要性敏感特征组成最优特征子集输入SVM进行故障模式识别。试验结果表明,该方法特征提取和表征能力强,在不同工况下的平均识别率可达99.79%,在多工况和小样本数据集上比其他方法更具稳健性。 展开更多

关键词 齿轮箱 改进的自适应噪声完备集成经验模态分解 多尺度排列熵 随机森林 支持向量机 特征提取 故障诊断

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一种SCNGO-MMPE-VMD的滚动轴承故障诊断方法

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作者 张涛 魏彪 +2 位作者 李永健 马赫 何勇 《现代电子技术》 2025年第12期54-60,共7页

针对滚动轴承故障诊断中种群分布不均匀及算法早熟收敛问题,提出一种SCNGO-MMPE-VMD的滚动轴承故障诊断方法。首先,利用折射反向学习方法初始化种群,并生成反向解,有效扩大搜索范围;然后,将正余弦算法(SCA)策略引入北方苍鹰优化算法(NGO... 针对滚动轴承故障诊断中种群分布不均匀及算法早熟收敛问题,提出一种SCNGO-MMPE-VMD的滚动轴承故障诊断方法。首先,利用折射反向学习方法初始化种群,并生成反向解,有效扩大搜索范围;然后,将正余弦算法(SCA)策略引入北方苍鹰优化算法(NGO)勘察阶段,通过非线性加权系数ω动态调节步长搜索因子,降低个体位置更新对局部信息的依赖,显著提高算法收敛速度与精度;最后,构建多尺度均值排列熵(MMPE)与峭度的融合指标作为适应度函数,增强故障特征敏感性。通过对不同的实测信号进行测试,结果表明,在强噪声干扰下,相较传统方法,所提方法可提前300 min(初期故障)和700 min(微弱故障)识别故障特征,验证了其工程实用性。 展开更多

关键词 正余弦算法 滚动轴承 故障诊断 改进北方苍鹰优化算法 多尺度均值排列熵 变分模态分解

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