关键词： 塔式起重机   有限元仿真   Kriging近似技术   有限元修正方法  

摘要： 研究塔机一类复杂机械结构时,有限元模型计算结果与真实结构的力学响应存在着一定的偏差,有限元模型修正方法可以在一定程度上减小这种偏差.针对既有塔机主结构的有限元建模进行研究,通过选取合适的模型参数,构建真实塔机结构的仿真模型,结合Kriging近似技术,利用实测塔机数据对该仿真模型的参数进行修正,得到修正的塔机有限元模型.通过对比真实塔机与修正模型的力学响应数据,验证了对于既有塔机主结构有限元模型的建立问题,基于Kriging近似技术的有限元模型修正方法是有效的,并得到了可以再现实际塔机载荷变形情况的有限元修正模型.

关键词： UPFC   输电线路保护   故障检测   故障分类   TET  

摘要： 为应对统一电力流控制器对传统距离保护的影响，提出了一种新的输电线路故障检测与分类方案。方案运用瞬态提取变换算子进行快速故障检测，继而通过BP神经网络、支持向量机、决策树和随机森林等分类器进行故障分类。仿真结果表明，TET特征使BP神经网络、支持向量机、决策树和随机森林分类器的平均分类准确率分别达到99.71%、99.82%、99.89%和99.93%，检测时间均在5 ms以内。该方案在OPAL-RT实时仿真平台上的验证也证实了其有效性，可快速准确地检测和分类UPFC补偿线路的各种故障。

关键词： 大型呼吸机   低噪声系统电源   故障信号   小波变换技术   自动检测模块  

摘要： 大型呼吸机在运行时，由于环境噪声与故障信号在频域和时域上可能发生重叠或混叠，传统的故障检测模块往往难以准确区分这两者。这导致在提取故障特征时，模块容易受到噪声的干扰，进而对整体的检测性能产生负面影响。为此，本研究设计一种针对大型呼吸机故障信号的自动检测模块。模块配备了低噪声系统电源，为呼吸机提供稳定电力支持，并设计了高效的通讯电路以确保数据传输的顺畅。通过ADC自动化采样程序精准采集关键信号，运用小波变换技术去除噪声，并对处理后的信号进行时-频分析，提取故障特征。结合智能分类算法，模块能够准确识别出各种故障类型。测试结果显示，该模块具备出色的RASIS性能，完全满足大型呼吸机故障检测的需求。

关键词： 故障辨识   行波   数据立方体   CNN   深度学习  

摘要： 配电网故障的准确辨识是故障选线、定位与线路恢复的基础，对用户供电可靠性具有重要意义。针对现有方法易受局部测点影响、可泛化能力差等问题，提出了基于时空数据立方体的配电网故障辨识方法。论文分析了不同类型故障、扰动信号传播特征差异性，揭示了利用整个网络全景故障数据的优越性。论文对故障信号进行时频分解得到时频谱图，将不同测点的谱图进行堆叠，构建得到时空数据立方体。最后提出了基于3维卷积核的卷积神经网络模型，以时空数据立方体为基本数据单元输入网络模型，通过3维卷积核的卷积操作实现对数据立方体的特征挖掘与故障辨识。经过大量的仿真与现场试验验证，论文方法可以准确区分不同故障与扰动类型，对高阻接地故障辨识具有较高的准确度，抗噪能力较强。

关键词： 单相接地故障   故障定位   累加向量求和   变分模态分解  

摘要： 为探究适用于小电流接地系统的故障定位方法，本文提出一种基于暂态信息融合的小电流系统单相接地故障区段隔离方法。首先，利用断路器提取线路上的零序电压以及各区段零序电流等明显的暂态参数信息，采用变分模态分解对提取的暂态信息进行去噪、滤波处理，获得有效且稳定的信号特征。其次，通过零序电流幅值和零序电流五、七次谐波相角累加测度，判断出故障上下游。对于中性点经消弧线圈接地系统，以零序电流稳态幅值与故障区段最大值作为判断依据。对于中性点直接接地系统，设置特殊函数进行故障区段区分，零序电流阈值进行定位。最后，以Simulink平台搭建的小电流接地系统故障选线模型为基础，对单相接地故障下的准确度进行仿真校验。结果表明该方法不受故障电阻、故障发生位置、故障时刻和系统接地方式的影响，有着良好的准确度和鲁棒性。

关键词： 航空发动机   气路突变故障   稀疏诊断   正交匹配追踪(OMP)   改进正交匹配追踪(IStOMP)  

摘要： 针对常规突变故障稀疏诊断的正交匹配追踪算法(Orthogonal Matching Pursuit， OMP)中选择单原子进行匹配，仅获得故障状态下原子全局最优稀疏特征，导致对部分故障诊断结果仍存在误差过大和计算效率不高的问题，本文结合特征原子筛选策略和内积门限设定，挖掘原子局部稀疏特征并筛选多个原子进行匹配，提出了基于改进正交匹配追踪(Improved Stage-wise Orthogonal Matching Pursuit， IStOMP)的气路突变故障稀疏诊断方法，以提高对气路部件突变故障诊断效果。通过典型气路突变故障仿真计算结果表明：IStOMP算法解决了OMP算法由于单原子匹配导致部分故障误差过大现象，有效提升了突变故障匹配跟踪的精度，求解速度较扩展卡尔曼滤波(extended Kalman filter， EKF)算法和OMP算法分别提升了35.53%和52.58%。

关键词： 交流接触器   有限元分析   传输线法   并行计算   动态特性  

摘要： 动态特性评估对于交流接触器的可靠性和优化设计至关重要，数字样机模型与实验测量相结合的方法为评估动态特性提供了新方案。然而，现有商用有限元软件在求解数字样机模型时存在耗时长、收敛性差等诸多问题。对此，本文提出一种基于传输线法的交流接触器动态特性有限元并行计算方法，实现交流接触器动态特性的加速求解。该方法首先利用有限元法和场路耦合建立交流接触器电磁-力耦合的数字样机模型。然后基于传输线法将有限元模型的三角形单元等效成电路模型和传输线模型，从而将非线性问题解耦为线性网格和非线性网络。非线性网络等效成多个独立的电路，可以进行单元的大规模并行计算。通过与商用有限元软件COMSOL Multiphysics?以及实验测量结果进行对比，验证了传输线法在交流接触器动态特性计算方面的准确性。与COMSOL Multiphysics?求解动态特性的时间相比，传输线法的计算速度比COMSOL Multiphysics?提升了2.46倍。

关键词： 特征提取   层次聚类   支持向量机   参数寻优  

摘要： 为提高变压器故障诊断准确率，本文提出基于层次聚类和改进支持向量机的变压器故障诊断方法，首先，将轻载、轻载螺钉松动和轻载垫片作为故障诊断的输入参数，利用快速傅立叶变换（fast fourier transform， FFT）从变压器运行的振动信号中提取特征参数，并通过不同聚类方法比较分析聚类划分的性能，得到与电气量相对应的振动簇类别作为输出。其次，利用四种常见核函数的支持向量机(support vector machines， SVM)对样本数据进行训练，建立子分类器用于故障诊断，并利用网格搜索（grid search， GS）寻找最优核函数。最后，将神经网络方法、K-临近算法、本文提出的方法和优化后的方法对比分析，实验结果表明，本文提出的诊断方法在精度和效率方面对比传统诊断方法均有提升，验证了本文所提方法的优越性。

关键词： 规范变量差异度分析   微小故障   故障检测   稀疏表征   核密度估计  

摘要： 微小故障由于其故障征兆不明显,且在高维数据下可能出现变量共线性的情况,导致协方差矩阵病态而难以求逆甚至不可逆,因此传统的多元统计分析方法难以在故障发生早期对其进行检测.针对上述问题,本文提出了基于稀疏规范变量差异度分析(SCVDA)的微小故障检测方法.首先,构造改进惩罚矩阵分解算法(IPMD)对Hankel矩阵执行矩阵分解获得稀疏规范变量,其增强了变量间潜在关系的直观理解并有助于发现故障变量.其次,利用正常阶段规范变量的协方差和伪逆分别对状态向量和残差向量进行变量赋权,进而使用稀疏表征后的规范变量来构造基于条件期望的早期微小故障检测指标.此外,采用核密度估计确定非高斯分布数据下统计指标的控制限.最后,通过田纳西伊斯曼(TE)化工过程和连续搅拌反应釜(CSTR)的案例研究结果表明,所提方法在TE过程中相比SCVA、CVDA在检测率上分别取得了29.0%、16.6%的提升,在CSTR过程微小故障检测中相比上述算法分别提前142、96个样本预警到故障.

关键词： 碳纤维增强树脂复合材料   柱壳   缺陷   屈曲理论模型   有限元  

摘要： 为开展碳纤维增强树脂复合材料柱壳周向缺陷下屈曲特性理论与试验研究，设计并制作了含周向缺陷的碳纤维柱壳，通过试验与数值分析了周向缺陷下碳纤维柱壳失稳及破坏机制，并与完整柱壳对比分析，发现周向凹陷缺陷可削弱柱壳对缺陷的敏感度；接着，通过分析缺陷柱壳极限载荷变化趋势，建立了柱壳极限载荷与周向缺陷下缺陷长度比与壁厚比之间的数学关系，推导了碳纤维柱壳在周向缺陷下抗压极限载荷理论模型，与试验、数值结果对比分析发现：缺陷柱壳与完整柱壳的理论载荷比值与数值结果最大误差9.7%；四种载荷理论修正值与试验结果分别误差1.4%、4.1%、1.3%、9.3%。修正的理论模型与数值计算、试验结果具有良好一致性。对考虑制造、安装及使用过程中所造成周向凹坑缺陷下碳纤维柱壳耐压理论评估具有重要的实际应用意义。