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Underwater acoustic signal denoising model based on secondary variational mode decomposition
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作者 Hong Yang Wen-shuai Shi Guo-hui Li 《Defence Technology(防务技术)》 SCIE EI CAS CSCD 2023年第10期87-110,共24页
Due to the complexity of marine environment,underwater acoustic signal will be affected by complex background noise during transmission.Underwater acoustic signal denoising is always a difficult problem in underwater ... Due to the complexity of marine environment,underwater acoustic signal will be affected by complex background noise during transmission.Underwater acoustic signal denoising is always a difficult problem in underwater acoustic signal processing.To obtain a better denoising effect,a new denoising method of underwater acoustic signal based on optimized variational mode decomposition by black widow optimization algorithm(BVMD),fluctuation-based dispersion entropy threshold improved by Otsu method(OFDE),cosine similarity stationary threshold(CSST),BVMD,fluctuation-based dispersion entropy(FDE),named BVMD-OFDE-CSST-BVMD-FDE,is proposed.In the first place,decompose the original signal into a series of intrinsic mode functions(IMFs)by BVMD.Afterwards,distinguish pure IMFs,mixed IMFs and noise IMFs by OFDE and CSST,and reconstruct pure IMFs and mixed IMFs to obtain primary denoised signal.In the end,decompose primary denoising signal into IMFs by BVMD again,use the FDE value to distinguish noise IMFs and pure IMFs,and reconstruct pure IMFs to obtain the final denoised signal.The proposed mothod has three advantages:(i)BVMD can adaptively select the decomposition layer and penalty factor of VMD.(ii)FDE and CS are used as double criteria to distinguish noise IMFs from useful IMFs,and Otsu algorithm and CSST algorithm can effectively avoid the error caused by manually selecting thresholds.(iii)Secondary decomposition can make up for the deficiency of primary decomposition and further remove a small amount of noise.The chaotic signal and real ship signal are denoised.The experiment result shows that the proposed method can effectively denoise.It improves the denoising effect after primary decomposition,and has good practical value. 展开更多
关键词 Underwater acoustic signal DENOISING variational mode decomposition Secondary decomposition Fluctuation-based dispersion entropy Cosine similarity
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融合残差与VMD-TCN-BiLSTM混合网络的鄱阳湖总氮预测 被引量:1
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作者 黄学平 辛攀 +3 位作者 吴永明 吴留兴 邓觅 姚忠 《长江科学院院报》 北大核心 2025年第3期59-67,75,共10页
对湖泊水质进行准确、高效的预测,对于保护水资源、维护生态平衡以及促进经济发展等方面都具有重要意义。为此提出了一种基于模态分解、多维特征选择、时间卷积网络(TCN)、自注意力机制、双向长短期神经网络(BiLSTM)和双向门控循环单元(... 对湖泊水质进行准确、高效的预测,对于保护水资源、维护生态平衡以及促进经济发展等方面都具有重要意义。为此提出了一种基于模态分解、多维特征选择、时间卷积网络(TCN)、自注意力机制、双向长短期神经网络(BiLSTM)和双向门控循环单元(BiGRU)的湖泊总氮(TN)组合预测模型。首先,采用变分模态分解将TN原始序列分解成不同频率的本征模态函数(IMF),以降低原始序列的复杂度和非平稳性;随后,通过随机森林算法为每个IMF选择相关性强的特征,将筛选出的特征矩阵输入到添加自注意力机制的TCN-BiLSTM混合网络中进行建模,充分提取数据中隐藏的关键时序信息;最后,为进一步提升模型预测精度,采用BiGRU网络学习残差序列的细节特征,将残差与模型预测结果融合得到最终的预测值。以鄱阳湖都昌监测站的水质数据为例进行试验分析,结果表明本文模型相比于其他模型对TN浓度预测效果提升明显,其平均绝对误差(MAE)、均方根误差(RMSE)和决定系数(R^(2))分别为0.03 mg/L、0.049 mg/L、0.992。 展开更多
关键词 水质预测 总氮 变分模态分解 时间卷积网络 集成预测
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融合二次分解的深度学习模型在PM_(2.5)浓度预测中的应用 被引量:2
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作者 江雨燕 黄体臣 +1 位作者 甘如美江 王付宇 《安全与环境学报》 北大核心 2025年第1期296-309,共14页
针对PM_(2.5)质量浓度时间序列呈非线性难以预测的特征,为了进一步提高PM_(2.5)质量浓度预测精确度,研究通过“分而治之”先分解再预测的思想,提出一种融合二次分解的PM_(2.5)质量浓度混合预测模型(Complete Ensemble Empirical Mode De... 针对PM_(2.5)质量浓度时间序列呈非线性难以预测的特征,为了进一步提高PM_(2.5)质量浓度预测精确度,研究通过“分而治之”先分解再预测的思想,提出一种融合二次分解的PM_(2.5)质量浓度混合预测模型(Complete Ensemble Empirical Mode Decomposition with Adaptive Noise-Variational Mode Decomposition-Temporal Convolutional Network-Bi-directional Long Short-Term Memory,CEEMDAN-VMD-TCN-BiLSTM)。该模型先由递归特征消除(Recursive Feature Elimination,RFE)进行特征筛选,随后使用自适应噪声完备集合经验模态分解(Complete Ensemble Empirical Mode Decomposition with Adaptive Noise,CEEMDAN)将2013—2016年北京市PM_(2.5)质量浓度序列分解为一系列高低频模态分量并计算各分量样本熵,将样本熵由K-means聚类整合为新的分量,再由变分模态分解(Variational Mode Decomposition,VMD)方法进行二次分解。最后,将所有分量先经时间卷积网络(Temporal Convolutional Network,TCN)进行特征提取,并通过双向长短期记忆网络(Bi-directional Long Short-Term Memory,BiLSTM)预测,叠加各分量预测值即为最终预测结果。消融试验结果显示,该模型相比于单次CEEMDAN分解模型均方根误差E_(MAPE)降低19.312%,绝对误差E_(MAE)降低34.423%,百分比误差E_(MAPE)与希尔不等系数E_(TIC)分别减少40.465百分点和59.794%。由此可见,研究在引入VMD构成二次分解模型相比于单次分解模型的预测误差更小,精度更高,可为决策者在PM_(2.5)质量浓度预测与治理等工作提供一定参考。 展开更多
关键词 环境工程学 PM_(2.5)质量浓度预测 自适应噪声的完备经验模态分解 变分模态分解 时间卷积网络 双向长短期记忆网络
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一种适用于混合三端直流输电线路的故障定位方法 被引量:1
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作者 高淑萍 杨莉莉 +2 位作者 武心宇 周晋宇 宋国兵 《西安交通大学学报》 EI CAS 北大核心 2025年第1期37-46,共10页
针对因结构复杂导致的混合三端直流输电线路故障定位困难的问题,提出了一种结合变分模态分解算法与改进卷积神经网络(CNN)的故障定位方法(VMD-CNN)。首先,利用PSCAD/EMTDC软件构建混合三端直流输电系统模型,获得故障电流数据,应用克拉... 针对因结构复杂导致的混合三端直流输电线路故障定位困难的问题,提出了一种结合变分模态分解算法与改进卷积神经网络(CNN)的故障定位方法(VMD-CNN)。首先,利用PSCAD/EMTDC软件构建混合三端直流输电系统模型,获得故障电流数据,应用克拉克变换对其解耦,获取故障电流的线模分量;其次,对得到的线模分量进行变分模态分解(VMD),得到多个本征模态函数(IMF)分量,选取特征信息最丰富的IMF分量作为VMD-CNN模型的输入;然后,利用高效的分类模型支持向量机(SVM)判别故障发生的区域,将提取到的IMF分量作为SVM输入进行训练学习,可以准确判断出故障发生区域;最后,搭建VMD-CNN模型进行故障定位,挖掘出行波信号中蕴藏的故障信息,同时通过麻雀搜索算法优化CNN中的超参数,实现混合三端直流输电线路的精确定位。仿真结果表明:过渡电阻为100Ω,不同故障位置情况下的定位相对误差均在0.17%以内;故障位置为460 km,不同过渡电阻情况下的定位相对误差均在0.25%以内;过渡电阻为50Ω,不同故障类型情况下的相对误差均在0.3%以内。所提方法能够提升不同故障位置、过渡电阻和故障类型下的定位准确性。 展开更多
关键词 混合三端直流输电 故障定位 变分模态分解 卷积神经网络 麻雀搜索算法
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基于数据驱动和机理模型的机械钻速预测 被引量:1
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作者 郑双进 江厚顺 +4 位作者 熊梦园 孟胡 詹炜 程荣升 王立辉 《钻采工艺》 北大核心 2025年第1期78-87,共10页
为准确预测复杂工况下的机械钻速,提出了一种基于数据驱动和机理模型的机械钻速预测方法。首先对收集的8000余条钻井数据进行斯皮尔曼和曼特尔特性分析,筛选出有效施工参数,采用变分模态分解算法(VMD)进行数据降噪,然后构建时序卷积网... 为准确预测复杂工况下的机械钻速,提出了一种基于数据驱动和机理模型的机械钻速预测方法。首先对收集的8000余条钻井数据进行斯皮尔曼和曼特尔特性分析,筛选出有效施工参数,采用变分模态分解算法(VMD)进行数据降噪,然后构建时序卷积网络结合长短期记忆网络(TCN-LSTM)作为数据驱动模型,并融合多元钻速预测机理模型,通过物理约束增强数据驱动模型的准确性与可解释性,实验表明融合模型比单一数据驱动模型或机理模型预测精度更高。随后,为进一步提升模型性能,采用了改进的蜣螂优化算法(IDBO)对TCN-LSTM模型进行优化,通过改进种群初始化和更新策略,实现了参数的高效搜索。消融实验及现场应用结果表明,对比BP、RF、LSTM、TCN模型,TCN-LSTM-IDBO模型可以实现机械钻速的精确预测,并且具有较好的泛化能力,可为钻井施工人员提供有力参考。 展开更多
关键词 机械钻速预测 时序卷积网络 长短期记忆网络 变分模态分解 蜣螂优化算法 数据分析
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基于SSA-VMD的空天地算力网络中数字孪生逻辑靶场负载预测 被引量:1
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作者 陈浩 党政 +2 位作者 黑新宏 赵彤 张杰 《计算机工程》 北大核心 2025年第5期20-32,共13页
在空天地多层次算力网络背景下,针对数字孪生逻辑靶场中因负载数据复杂性和非平稳特征带来的精准预测挑战,提出融合格拉姆转场(GAF)、卷积神经网络(CNN)、通道注意力机制的压缩与激励网络(SENet)和门控循环单元(GRU)的GCSG模型。GCSG模... 在空天地多层次算力网络背景下,针对数字孪生逻辑靶场中因负载数据复杂性和非平稳特征带来的精准预测挑战,提出融合格拉姆转场(GAF)、卷积神经网络(CNN)、通道注意力机制的压缩与激励网络(SENet)和门控循环单元(GRU)的GCSG模型。GCSG模型通过GAF将一维负载数据转换为二维图像,利用CNN提取局部特征,使用SENet优化特征重要性,采用GRU捕捉时序特征,实现了高效的特征融合和精准预测。此外,GCSG模型采用融合麻雀搜索算法(SSA)的变分模态分解(VMD)对负载数据进行平稳化处理,进一步提高了预测性能。实验结果表明,GCSG模型在不同数据长度下均表现出优异的预测精度和稳定性,且在多步预测任务中同样表现突出。因此,GCSG模型显著提升了负载数据的预测精度,为空天地算力网络中的数字孪生系统负载预测提供了强有力的解决方案。 展开更多
关键词 空天地多层次算力网络 数字孪生 逻辑靶场 负载预测 变分模态分解
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基于改进VMD及ConvNeXt的小电流接地系统单相接地故障选线方法 被引量:1
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作者 张浩 张大海 +2 位作者 刘乃毓 吴奎忠 侍哲 《高电压技术》 北大核心 2025年第2期730-741,I0021,共13页
对于小电流接地系统的单相接地故障选线,传统方法普遍采用基于一维信号的选线模型,存在选线准确率低、抗噪性弱等问题。为此提出一种改进的变分模态分解及Conv Ne Xt的小电流接地系统单相接地故障选线方法。首先引入蚁狮算法优化变分模... 对于小电流接地系统的单相接地故障选线,传统方法普遍采用基于一维信号的选线模型,存在选线准确率低、抗噪性弱等问题。为此提出一种改进的变分模态分解及Conv Ne Xt的小电流接地系统单相接地故障选线方法。首先引入蚁狮算法优化变分模态分解算法,通过蚁狮算法自动寻优选取合适的分解次数和惩罚因子,计算分解得到的各分量的分布熵,将其中的噪声分量筛选去除,将其余有效分量进行线性重构得到降噪后的零序电流信号;其次,将经过降噪处理后的一维零序电流信号经格拉姆角场转换为二维图像,制备故障选线数据集;然后,引入预训练的ConvNeXt模型,根据该研究数据模型特征,在其已有权重基础上对模型参数进行对应微调,从而提高模型精度并形成最终的选线模型;最后引入绝对平均误差、均方根误差作为评价指标验证所提降噪算法有效性。分别在加入噪声与否的前提下,将所提模型与3种选线模型相比较。实验结果表明该模型的准确率最高、抗噪性方面更好,其中该研究算法准确率达到了99.82%并且在不同噪声条件下都能维持91%以上的准确率,高于其他选线模型,克服了传统故障选线方法准确率低、抗噪性差的问题。 展开更多
关键词 故障选线 蚁狮优化算法 变分模态分解 分布熵 格拉姆角场 Conv Ne Xt
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基于变分模态分解的宽频信号估计算法 被引量:2
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作者 符玲 郭颖 +2 位作者 李红艳 熊思宇 李小鹏 《电网技术》 北大核心 2025年第2期748-758,共11页
随着新能源并网的发展,电网宽频振荡频发,且具有频率范围宽、模态分量多等特点。而现有的宽频信号估计方法由于存在忽略各基波动态变化、未能很好降低分量间的相互干扰等情况而无法提供准确的宽频振荡相关参数信息。因此,该文提出一种... 随着新能源并网的发展,电网宽频振荡频发,且具有频率范围宽、模态分量多等特点。而现有的宽频信号估计方法由于存在忽略各基波动态变化、未能很好降低分量间的相互干扰等情况而无法提供准确的宽频振荡相关参数信息。因此,该文提出一种考虑基波动态、降低相互干扰的宽频信号估计方法,以实现信号参数的高精度辨识,为宽频振荡分析、扰动溯源定位等应用提供数据支撑。首先,利用变分模态分解(variational mode decomposition,VMD)提取宽频信号中多种模态分量的波形信息以及对应的中心频率;其次,考虑到实际电力系统中基波频率的动态变化,利用离散傅里叶变换(discrete fourier transform,DFT)跟踪基波分量的实际频率,并以此修正基波中心频率;最后,将中心频率、模态分量波形等信息代入动态相量模型,实现宽频信号参数估计。在频率线性变化、频率动态调制、噪声等工况下验证算法性能,仿真结果表明,所提算法能更准确地获取宽频信号的参数信息,保持总相量误差(total vector error,TVE)低于3%。 展开更多
关键词 宽频振荡 参数估计 变分模态分解(VMD) 基波动态
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基于改进变分模式分解的煤矿通风机振动信号特征提取 被引量:1
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作者 陶珑 郭燕飞 《工矿自动化》 北大核心 2025年第2期131-137,共7页
煤矿通风机振动信号是一种非平稳多分量信号。传统的非平稳信号特征信号提取方法存在自适应性差、对通风机早期故障的微弱特征辨识能力有限等问题,基于广义变分模式分解的特征提取方法的信号处理速度难以满足通风机振动信号特征快速提... 煤矿通风机振动信号是一种非平稳多分量信号。传统的非平稳信号特征信号提取方法存在自适应性差、对通风机早期故障的微弱特征辨识能力有限等问题,基于广义变分模式分解的特征提取方法的信号处理速度难以满足通风机振动信号特征快速提取的要求。针对上述问题,提出了一种基于改进变分模式分解的煤矿通风机振动信号特征快速提取方法。在广义变分模式分解算法的基础上,采用乘子交替方向法迭代求解,将约束优化问题转换为无约束优化问题。应用改进变分模式分解算法对信号进行等效分解,得到匹配目标信号特征的等效滤波器,通过内积变换原理快速提取通风机振动信号特征分量。仿真和实验结果表明,改进变分模式分解算法对不同强度的特征分量提取效果均较好,准确性和抗噪性良好,处理通风机实测振动信号的耗时为0.008165 s,与广义变分模式分解算法相比,特征提取速度大幅提升。 展开更多
关键词 煤矿通风机 振动信号 非平稳信号特征提取 变分模式分解 等效滤波器 内积变换
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基于SAO-VMD-S的双端柔性直流输电故障测距方案 被引量:1
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作者 王思华 王羚佰 《电力系统保护与控制》 北大核心 2025年第1期1-12,共12页
针对柔性直流输电线路故障定位过程中信号易受噪声干扰、耐过渡电阻能力差的问题,提出了采用小波变换(wavelet transform,WT)进行消噪处理、并结合变分模态分解(variational mode decomposition,VMD)的柔性直流输电线路故障定位方案。... 针对柔性直流输电线路故障定位过程中信号易受噪声干扰、耐过渡电阻能力差的问题,提出了采用小波变换(wavelet transform,WT)进行消噪处理、并结合变分模态分解(variational mode decomposition,VMD)的柔性直流输电线路故障定位方案。首先利用基于Logistic函数的循环位移小波阈值去噪对故障信号进行处理。然后采用雪消融优化器(snow ablation optimizer,SAO)结合VMD对信号进行有效分解。最后对分解后的高频分量进行S变换(S-transform,ST),选取对应频率下的幅值曲线进行波头标定。此外,提出了一种不依赖波速的测距算法。在PSCAD/EMTDC平台中搭建双端柔性直流系统并进行仿真验证。结果表明,所提方案不仅对采样率要求低,且能耐受300Ω的过渡电阻和30 dB的噪声,在不同故障距离下均能准确进行测距。 展开更多
关键词 柔性直流输电 小波去噪 雪消融优化器 变分模态分解 S变换 故障测距
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基于优化VMD和BiLSTM的短期负荷预测 被引量:3
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作者 谢国民 陆子俊 《电力系统及其自动化学报》 北大核心 2025年第4期30-39,共10页
针对电力负荷数据周期性强、波动性高,预测效果不佳的问题,建立一种基于优化变分模态分解、改进沙猫群优化(improved sand cat swarm optimization,ISCSO)算法和双向长短时记忆(bidirectional long short-term memory,BiLSTM)网络的集... 针对电力负荷数据周期性强、波动性高,预测效果不佳的问题,建立一种基于优化变分模态分解、改进沙猫群优化(improved sand cat swarm optimization,ISCSO)算法和双向长短时记忆(bidirectional long short-term memory,BiLSTM)网络的集成预测模型。首先,对原始电力负荷数据进行变分模态分解,降低数据复杂度,在变分模态分解中,引入白鲸算法对分解层数和惩罚因子寻优,优化分解效果。其次,采用Logistic混沌映射、螺旋搜索和麻雀思想引入的多策略改进方法,增加原始沙猫群优化算法的种群多样性,提升收敛精度和全局搜索能力,并用改进后的算法对BiLSTM中的超参数进行优化。然后,结合AdaBoost集成学习算法构建ISCSO-Bi LSTM-AdaBoost预测模型,将分解后的各分量输入模型预测。最后将各预测值叠加,得到最终预测结果。实验结果表明,本文建立的组合模型预测精度高,稳定性强。 展开更多
关键词 电力负荷预测 变分模态分解 双向长短期记忆网络 改进沙猫群优化算法 集成学习算法
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基于VMD-BN的液压支架电磁先导阀故障诊断方法研究
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作者 张杰 杨爱琴 +6 位作者 许春雨 宋建成 田慕琴 宋单阳 李磊 郝振杰 马锐 《机床与液压》 北大核心 2025年第16期164-171,179,共9页
电磁先导阀是液压支架电液控制系统的重要组成部分,其数量大、故障率高且难以识别,直接影响电液控制系统工作的可靠性和连续性,已成为影响综采工作面自动化生产的主要问题之一。针对此,对电液控制系统先导阀的故障检测、故障分析和故障... 电磁先导阀是液压支架电液控制系统的重要组成部分,其数量大、故障率高且难以识别,直接影响电液控制系统工作的可靠性和连续性,已成为影响综采工作面自动化生产的主要问题之一。针对此,对电液控制系统先导阀的故障检测、故障分析和故障诊断方法进行研究,提出基于电流信号变分模态分解和贝叶斯网络的电液控制系统电磁先导阀故障诊断方法。采用变分模态分解算法对液压支架电磁先导阀的驱动电流信号进行分析,利用鲸鱼优化算法优化IMF个数和惩罚因子,得到多个时域和频域的分量。提取电流信号各个分量的能量熵,将其作为故障特征向量并输入所建立的贝叶斯网络中分析故障原因,利用先验概率和条件概率对故障发生的后验概率进行推理。最后,通过煤矿井下实际的故障电磁先导阀对文中所提故障诊断方法进行实验验证。结果表明:所提诊断方法可以基于电磁阀驱动电流单一信源提取能量特征差异,实现电磁先导阀的故障诊断,准确率达到90%;与现有诊断方法相比,准确性提高,实施难度降低。 展开更多
关键词 电磁先导阀 变分模态分解 能量熵 贝叶斯网络 故障诊断
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基于变分模态分解的地面磁共振谐波消噪方法
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作者 王琦 刘钊闻 +2 位作者 杜海龙 玄玉波 刁庶 《吉林大学学报(理学版)》 北大核心 2025年第2期559-566,共8页
针对地面磁共振信号非常弱,极易受电磁噪声干扰的问题,提出一种基于变分模态分解的地面磁共振谐波消噪方法.该方法采用基于改进变分模态分解的工频谐波消除方式,并根据频谱分析设定模态分量数与初始中心频率,解决了常规谐波建模消噪方... 针对地面磁共振信号非常弱,极易受电磁噪声干扰的问题,提出一种基于变分模态分解的地面磁共振谐波消噪方法.该方法采用基于改进变分模态分解的工频谐波消除方式,并根据频谱分析设定模态分量数与初始中心频率,解决了常规谐波建模消噪方法仅能处理单次采集数据而导致的运算效率慢等问题.实验结果表明,该方法在多基频或基频随时间变化等复杂噪声场景中,得到了良好的谐波分量估计效果,并可快速、有效地消除工频谐波干扰,大幅度提升了地面磁共振探测数据信噪比. 展开更多
关键词 变分模态分解 地面磁共振 谐波干扰 基频变化
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基于RIME-IAOA的混合模型短期光伏功率预测 被引量:1
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作者 王仁明 魏逸明 席磊 《三峡大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2025年第1期81-88,共8页
光伏发电在如今的新能源发展中逐渐成为重点,其中光伏功率预测成为研究的主要方向.为了提升光伏功率预测的精度和效率,提出了RIME-VMD-IAOA-LSTM模型.该模型通过霜冰优化算法(RIME)优化变分模态分解(VMD)的参数来提升分解效率;引入余弦... 光伏发电在如今的新能源发展中逐渐成为重点,其中光伏功率预测成为研究的主要方向.为了提升光伏功率预测的精度和效率,提出了RIME-VMD-IAOA-LSTM模型.该模型通过霜冰优化算法(RIME)优化变分模态分解(VMD)的参数来提升分解效率;引入余弦控制因子的动态边界策略来控制算数优化算法(AOA)数值的增长速率从而提升算法的精度和稳定性;利用自适应T分布变异策略来改进AOA的局部搜索能力和全局开发能力,更好地避免局部最优解.两种智能优化算法的加入使得整体模型的预测效率和速度都有很大提升,实验结果表明组合模型RIMEVMD-IAOA-LSTM相比于其他预测模型有较高的光伏功率预测精度. 展开更多
关键词 霜冰优化算法 变分模态分解 算术优化算法 余弦控制因子策略 自适应T分布策略 短期光伏功率预测
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基于SVD与参数优化VMD的联合降噪方法研究
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作者 赵月静 杜国 +1 位作者 才进 秦志英 《海军工程大学学报》 北大核心 2025年第5期92-98,共7页
针对滚动轴承因长期处于强噪声工作环境而故障频发,且早期故障信息微弱难以提取等问题,提出了一种基于奇异值分解(singular value decomposition,SVD)与参数优化变分模态分解(variational mode decomposition,VMD)的联合降噪方法。首先... 针对滚动轴承因长期处于强噪声工作环境而故障频发,且早期故障信息微弱难以提取等问题,提出了一种基于奇异值分解(singular value decomposition,SVD)与参数优化变分模态分解(variational mode decomposition,VMD)的联合降噪方法。首先,对轴承振动信号进行了SVD,依据奇异值差分谱理论确定了有效奇异值的阶数并进行了叠加重构,经过矩阵逆变换得到了初步降噪信号;然后,运用灰狼优化算法对VMD的模态个数K和惩罚因子α两参数寻优后进一步分解了初步降噪信号,同时基于峭度和相关系数复合指标选取模态分量;最后,对筛选信号进行了重构,并包络解调分析了降噪前后的故障特征频率。仿真数据和实验数据分析表明:所提方法在强噪声背景下或故障特征信息极其微弱时,都能够有效抑制噪声并提取有效故障信息。 展开更多
关键词 奇异值分解 降噪 变分模态分解 特征提取 参数优化
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基于VMD-RNN-NM的农产品期货价格分解集成预测研究
16
作者 袁宏俊 黄胜龙 胡凌云 《安徽大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第5期1-10,共10页
为了捕捉高频数据中的复杂波动特征并提高期货价格的预测精度,采用了一种分解集成的策略,构建了基于变分模态分解(variational mode decomposition,简称VMD)、循环神经网络(recurrent neural network,简称RNN)和下山单纯形法(nelder-me... 为了捕捉高频数据中的复杂波动特征并提高期货价格的预测精度,采用了一种分解集成的策略,构建了基于变分模态分解(variational mode decomposition,简称VMD)、循环神经网络(recurrent neural network,简称RNN)和下山单纯形法(nelder-mead,简称NM)的分解集成预测模型.首先,利用VMD将原始信号序列分解成多个固有模态函数(intrinsic mode function,简称IMF);接着,使用RNN并结合网格搜索方法对各IMF值进行预测;最后,采用NM寻找IMFs预测值的最优系数,进行加权集成后得到最终预测结果.为了验证模型的有效性,选取农产品期货的5 min交易价格作为研究对象,实证结果表明,所提出的分解集成预测模型在预测精度方面显著优于单一预测模型,说明通过分解期货交易价格数据,分解集成模型在一定程度上能够有效捕捉多尺度特征,从而提升预测效果.同时,在对各IMF值进行汇总时,相较于传统的直接加总方法,论文为每个IMF分配不同的系数进行加权组合,更能提高模型的精度. 展开更多
关键词 变分模态分解 循环神经网络 下山单纯形法 高频数据 分解集成预测
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基于改进SVD-HPO-VMD电缆局部放电去噪方法
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作者 马星河 李凯濛 +1 位作者 赵军营 刘鹏 《广东电力》 北大核心 2025年第4期89-100,共12页
对局部放电(partial discharge,PD)的检测是获知高压电缆绝缘状态的主要手段之一,但现场对PD信号的检测易受到噪声的干扰,从而影响对信号检测的准确度。为此,提出一种采用猎人猎物优化算法(hunter-prey optimization algorithm,HPO)优... 对局部放电(partial discharge,PD)的检测是获知高压电缆绝缘状态的主要手段之一,但现场对PD信号的检测易受到噪声的干扰,从而影响对信号检测的准确度。为此,提出一种采用猎人猎物优化算法(hunter-prey optimization algorithm,HPO)优化变分模态分解(variational mode decomposition,VMD),再采用改进奇异值分解(singular value decomposition,SVD)对PD信号进行降噪的方法。首先,对含噪PD信号进行傅里叶变换,在傅里叶变换功率谱中运用差分变换及设定阈值的方法去筛选周期性窄带干扰奇异值;然后,通过HPO优化VMD的参数选择,分解出K个本征模态函数(intrinsic mode function,IMF),利用模糊散布熵(fuzzy dispersion entropy,FuzzyDispEn)确定IMF的性质,从而区分有效分量和噪声分量,对分类后的噪声主导分量通过改进小波阈值方法进行去噪;最后,将信号进行重构,通过仿真和实验计算去噪后信号的信噪比、归一化相关系数以及均方误差,并与传统方法进行比对,证明提出的方法能够有效去除PD信号中的噪声分量,能够运用到供电系统中。 展开更多
关键词 局部放电 变分模态分解 奇异值分解 猎人猎物优化算法 模糊散布熵
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基于改进VMD与熵值特征融合的滚动轴承故障特征提取方法
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作者 刘亚荣 支正新 谢晓兰 《科学技术与工程》 北大核心 2025年第28期12013-12022,共10页
针对变分模态分解(variational mode decomposition,VMD)人为选择惩罚因子和模态个数难以有效分解振动信号,导致故障诊断识别率低的问题,提出一种基于改进VMD与熵值特征融合的滚动轴承故障特征提取方法。首先,利用Cubic混沌映射、黄金... 针对变分模态分解(variational mode decomposition,VMD)人为选择惩罚因子和模态个数难以有效分解振动信号,导致故障诊断识别率低的问题,提出一种基于改进VMD与熵值特征融合的滚动轴承故障特征提取方法。首先,利用Cubic混沌映射、黄金正弦策略改进海象优化算法(improved walrus optimization algorithm,IWaOA)。然后用IWaOA优化VMD,找出最佳的惩罚因子和模态个数,再使用VMD对振动信号进行分解并计算各个模态分量的7种熵值特征,建立IWaOA-VMD特征提取模型。其次,采用线性判别分析(linear discriminant analysis,LDA)方法对7种熵值特征进行降维融合,得到融合后的特征向量输入反向传播(back propagation,BP)神经网络中进行识别,建立LDA-BP故障识别模型。最后,对本文方法进行实验验证。结果表明:所提方法在对凯斯西储大学轴承数据集上的故障识别准确率达99.58%,且在强噪声干扰下达到92%以上的准确率;为验证其适用性,进一步在对西安交通大学XJTU-SY数据集上的故障识别准确率达到100%,证实了所提方法的噪声鲁棒性与多源数据适用性。 展开更多
关键词 振动信号 变分模态分解(VMD) 特征提取 故障诊断
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基于变分模态分解的深挖方膨胀土渠道边坡变形预测
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作者 胡江 李星 马福恒 《工程地质学报》 北大核心 2025年第4期1540-1552,共13页
膨胀土渠道边坡运行期变形受降水、地下水位以及蒸发等干湿循环作用的影响显著,变形预测可为渠坡稳定性评判提供依据。以某调水工程的一深挖方膨胀土渠段为例开展研究,该段渠坡地下水位较高,开挖完成3 a后渠坡的刚性支护结构出现了损坏... 膨胀土渠道边坡运行期变形受降水、地下水位以及蒸发等干湿循环作用的影响显著,变形预测可为渠坡稳定性评判提供依据。以某调水工程的一深挖方膨胀土渠段为例开展研究,该段渠坡地下水位较高,开挖完成3 a后渠坡的刚性支护结构出现了损坏,变形超设计警戒值且还在持续发展。基于工程地质、水文地质与现场检查数据,分析渠坡变形特征与影响因素,发展位移统计模型;融合VMD和LSSVM算法,构建深挖方膨胀土渠道边坡垂直位移预测的VMD-LSSVM模型。结果表明,影响因素与垂直位移周期性部分的灰色关联度均大于0.6,呈较好相关性,其中地下水位、有效降水量、气温为负相关;渠道水位为正相关。VMD算法能较好地分解趋势性、周期性和波动性位移,同时能将影响因素分解为周期性和波动性成分,且能识别影响因素的局部波动。以时间作为趋势性位移的输入因子,以影响因素的周期性和波动性成分作为周期性和波动性位移的输入因子,进行训练和预测,叠加得到累计位移输出值。运行初期渠坡垂直位移的时效显著,VMD-LSSVM模型预测精度明显优于统计模型和直接将影响因素作为输入因子的LSSVM模型。 展开更多
关键词 膨胀土边坡 位移预测 地下水 变分模态分解 支持向量机
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基于GMVMD-ECA-ResNet-MA在生产噪声环境下轴承套圈磨削烧伤识别
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作者 迟玉伦 高程远 +1 位作者 朱欢欢 朱文博 《振动与冲击》 北大核心 2025年第17期295-312,共18页
为实现生产噪声环境下小样本、多型号的轴承套圈磨削烧伤现象的有效识别,避免不合格零件流入装配环节,提出一种多元模态分解(multivariate variational modal decomposition,MVMD)和残差神经网络相结合的轴承套圈磨削烧伤识别方法。首先... 为实现生产噪声环境下小样本、多型号的轴承套圈磨削烧伤现象的有效识别,避免不合格零件流入装配环节,提出一种多元模态分解(multivariate variational modal decomposition,MVMD)和残差神经网络相结合的轴承套圈磨削烧伤识别方法。首先,利用灰狼算法对MVMD进行参数寻优,筛选本征模态函数进行信号重构,实现多元信号联合去噪;其次,将去噪后的信号利用格拉姆角场转换为二维图像并进行多通道融合,获得红绿蓝融合特征图;然后,将其作为输入构建融合多注意力的识别模型GMVMD-ECA-ResNet-MA进行磨削烧伤特征提取及分类,再使用不同型号轴承套圈数据并微调基础模型权重参数,进行迁移学习,实现轴承套圈多型号烧伤识别。最后,试验结果表明:GMVMD-ECA-ResNet-MA在仅有少量训练样本的情况下,烧伤识别率依然可达90%以上。与其他模型进行对比,两组迁移任务中所得模型的平均识别准确率分别为94.44%与95.83%,因此,本文所提方法得到的模型在生产噪声环境下具有更高的识别准确率和更强的泛化能力。 展开更多
关键词 多元变分模态分解(MVMD) 深度学习 磨削烧伤 格拉姆角场
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