基于遗传小波神经网络的机器人腕力传感器动态建模研究

提出一种基于改进遗传算法进化小波神经网络用于机器人腕力传感器动态建模的新方法,介绍了该算法原理.该方法利用腕力传感器的动态标定数据,用改进的遗传算法来优化小波神经网络结构和参数,建立腕力传感器的动态模型.结果表明,采用遗传小波神经网络进行腕力传感器动态建模,能克服误差反向传播算法存在易陷入局部极小点的缺点,网络的复杂度、收敛性和泛化能力得到了好的综合,建模的速度和精度得到提高. 关键词： 腕力传感器 动态建模 小波神经网络 遗传算法     

基于连续小波变换的神经网络人脸识别研究

研究了基于连续小波变换的神经网络进行人脸识别的方法.介绍了小波分析的理论基础，详细讨论了根据小波变换系数的范数选取小波母函数的方法，根据小波脊线确定网络神经元个数的方法以及神经网络的初始化和参数训练方法.通过对人脸图像灰度的连续小波分析，神经网络的自组织自学习能力，调整连接权值和小波神经元的尺度、位移参数，完成人脸识别的任务.实验结果验证了该神经网络的识别性能明显优于用特征脸方法对相同人脸库进行的识别.     

基于小波神经网络的光纤陀螺误差补偿方法

为了提高光纤陀螺的测量精度,提出了一种基于小波神经网络的误差补偿方法。首先使用小波分析中的Mallat分解算法提取出陀螺信号中的主趋势项,对其误差余项进行重构。然后将重构信号作为小波神经网络的目标输出,将原始陀螺信号作为训练样本。为了提高小波神经网络的训练速度同时防止其陷入局部极小值,采用增加动量因子和自适应调整学习速率的方法来改进训练方法。训练后建立的神经网络模型对光纤陀螺误差具有良好的估计能力。结果表明,经过小波神经网络方法补偿后,光纤陀螺的输出精度达到了0. 019 4°/s,光纤陀螺的测量性能得到了提高。     

基于小波神经网络的模拟电路故障诊断技术

文章提出了一种基于小波神经网络的模拟电路故障诊断方法:通过分析被测电路的冲激响应来识别电路中的故障元件,利用小波理论中的多分辨率分析的方法提取出相应信号中的故障特征,组成特征向量后输入神经网络进行训练,实现故障诊断;该方法减少了神经网络的输入、简化了其结构、并缩短了训练和处理时间,文中分别用小波神经网络和传统的BP神经网络对实例电路进行故障诊断,仿真结果发现:小波神经网络相比BP网络方法收敛速度更快,诊断率更高。     

低频高灵敏度光纤Bragg光栅振动传感器设计

为实现对低频振动信号的准确测量,设计了一种新型的双光纤光栅振动传感器.首先,理论分析了传感器的灵敏度和谐振频率.其次,使用ANSYS数值模拟软件分析了传感器的灵敏度和谐振特性.最后,根据分析结果设计了光纤Brgg光栅振动传感器,并通过实验研究了传感器的幅频特性、线性响应、温度自补偿特性和抗横向干扰特性.实验结果表明:传感器在10~130Hz范围内加速度灵敏度为231.48pm/g,线性度为99.98%;-20~60℃范围内,具有良好的温度自补偿能力;同时,该传感器具有较强抗横向干扰能力,横向引入误差小于3.47%.     

基于FA-RBF神经网络的压力传感器的温度漂移补偿法

针对温度对硅压阻式压力传感器输出的影响问题,提出基于因子分析和RBF神经网络相结合的补偿方法.利用因子分析实现对原始信息的筛选和降维;结合RBF神经网络的非线性映射、自适应能力和强容错性对补偿过程进行建模,减少网络的输入,利于简化网络结构,进而加快收敛,节省运行时间,提高网络的学习速率与泛化能力.研究结果表明,该方法有效地抑制了温度对压力传感器的影响,提高传感器的稳定性和准确性.     

绝对重力测量中振动传感器振动补偿性能的分析

绝对重力测量的精度主要受振动噪声的限制.振动补偿是一种简单可行的振动噪声处理方法,它通过传感器探测振动噪声来对测量结果进行修正.现阶段对于不同传感器的振动补偿性能缺乏系统的分析与评估,仅停留在应用阶段.本文从理论出发分析了传感器性能对补偿效果的影响,并通过实验评估了不同振动环境下不同传感器的振动补偿性能.实验结果显示,采用低噪声地震计的振动补偿效果主要受带宽和量程的限制,在安静环境下可实现优于百微伽的单次测量标准差,但补偿效果随振动噪声高频成分的增强而降低,在动态环境下地震计则受量程限制而无法工作.采用加速度计的振动补偿效果主要受分辨率的限制,在复杂和动态环境下均可实现毫伽量级的单次测量标准差.本文为振动补偿技术应用于绝对重力测量提供了振动传感器选型的理论和实践依据,有望为振动补偿技术的进一步发展提供技术支撑.     

基于SA-WNN模型的水电机组故障诊断研究

针对水电机组振动故障征兆和故障类型的非线性特性及传统小波网络在故障诊断中的缺陷,设计了一种基于模拟退火算法的小波神经网络(SA-WNN)故障诊断模型。将SA-WNN诊断模型应用到水电机组四种典型故障,验证其可行性。实例结果表明,与传统小波网络相比,基于模拟退火算法优化的小波神经网络训练次数少,收敛精度高,为水电机组故障诊断提供了新途径。     

基于BP神经网络模型时钟同步误差补偿算法

误差补偿是保证水下传感器网络时钟同步精度的一个重要保障,现有研究方法主要采用线性拟合和最小二乘法对时钟同步参数进行误差补偿,但该类方法并未考虑受海流影响时节点移动所导致的时钟同步精度问题.针对此问题,本文提出一种基于BP神经网络模型的时钟同步误差补偿算法.首先采用深海拉格朗日洋流模型描述水下节点运动规律,模拟水下节点运动速度,进而建立时钟同步参数模型,最后构建符合水下环境的BP神经网络时钟同步误差补偿模型,通过定义激励函数,引入正则项因子和补偿性因子避免模型过拟合,建立误差反向传播的BP神经网络模型时钟同步误差补偿算法.仿真实验表明,本文提出的算法与TSHL算法、MU-sync算法、MM-sync算法相比,在时钟同步精度(即时钟同步时间与标准时间的误差)上分别提升了37.42%, 17.29%和21.86%,并且均方误差得到显著降低.     

基于L-M算法的反向传播网络的湿度传感器输出误差补偿研究

针对湿度传感器的输出非线性问题,提出了基于L-M算法建立BP神经网络进行补偿校正,实现电阻湿度传感器的输入与输出非线性补偿,并与共轭梯度算法、拟牛顿算法所建立的神经网路模型进行对比,重点比较了模型误差性能、收敛速度。结果表明：基于L-M算法建立的神经网络模型,在收敛速度、误差性能等方面具有更高效的表现,更适合湿度传感器的非线性特性的补偿校正。     

黏弹材料动力学参数的宽频测试

利用改进的波速法,对黏弹性材料连续宽频范围的动力学参数进行测试。利用有限元方法,对波速法的测试过程进行了仿真,验证了利用长短棒波速法测量宽频动力学参数的有效性。采用可控脉冲生成技术,在激振器上产生了用于宽频测试的短脉冲信号。黏弹性长短棒在上述宽带短脉冲激励下作纵向强迫振动,利用激光测振仪测量长短两棒自由端的纵向振动速度,从而可得两振动信号在连续宽频范围的幅值比和相位差,进而可根据波速法原理计算得到材料在连续宽频范围的储能模量和损耗因子。测试结果表明,该系统通过较少次数测试,可直接计算得到1~5 kHz连续宽频范围的动力学参数,测试结果与黏弹仪数据吻合。通过对幅值比和相位差进行线性最小二乘拟合,可以进一步拓展测量的频率范围。该方法准确可靠、简便快速,具有实际应用价值。      

Dynamic modeling of thickness-mode piezoelectric transducer using the block diagram approach

This paper aims to provide an alternative method to determine the characteristics of a piezoelectric transducer from measurement. A block diagram approach is proposed to analyze the dynamic characteristics of a thickness-mode piezoelectric transducer at its resonance frequency. Based on the feedback loop framework, the input-output relations of the electromechanical interaction of the transducer are described in terms of linear block diagram models. Furthermore, the closed-loop relations from external force to vibration velocity and electric current from generated voltage are easily found by Mason’s rule to characterize the equivalent mechanical admittance and electrical impedance, respectively. An example of a Langevin transducer with 28.15 kHz resonance frequency is illustrated for dynamics analysis. The frequency responses of the piezoelectric transducer, resulting from a force and current input, are respectively measured to identify the system parameters of the feedback model. The experimental results demonstrate the effectiveness of the proposed method.     

切削参数对KDP晶体加工表面实际频率特征的影响

针对采用单点金刚石超精加工的KDP晶体光学表面,研究了切削参数对微观形貌频率特征的影响。通过功率谱密度获得表面轮廓频率分布,并用连续小波重构加工过程中随切削用量变化的微观轮廓频率特征。结果表明:切削参数对微观形貌的影响具体表现在实际频率特征上,中频特征波长及幅值反映了切深及转速变化,随切深及转速增加,幅值变大;低频特征反映了进给量变化,随着进给量变小,频率及幅值变小;高频特征是加工过程中振动及材料各向异性的具体表现。     

Shock measurement with non-contacting fiber optic levers

The displacement, velocity, and acceleration performance limits of a non-contacting fiber optic lever vibration transducer are quantified. Performance characteristics are experimentally verified and measurements of displacement, velocity, and acceleration obtained from impacted plates are compared with those obtained by using conventional accelerometers. It is shown that all relevant transducer quantities, i.e., absolute maximum and minimum levels, dynamic range, and frequency response, lend themselves to quantification (or optimization) on a single graphic representation. The transducer is particularly useful for measuring high frequency shock parameters.     

聚苯硫醚材料复合棒型换能器

本文选择了高聚物中杨氏模量较大、损耗较小的聚苯硫醚作为复合棒型换能器的前盖板.计算了聚苯硫醚棒中的纵波传播速度,研究了基于聚苯硫醚材料的复合棒型换能器的等效电路设计方法.利用有限元方法计算了换能器谐振频率、轴向应变分布、平均耗散功率等性能参数.对本文研制的前盖板为聚苯硫醚、后盖板为钢(1#)和前后盖板均为聚苯硫醚(2#...     

超声换能器辐射场应力定量测量方法研究

提出了一种基于动态光弹观测系统的超声换能器在透明固体中辐射场应力定量测量新方法。该方法关注到激光束穿过非均匀应力区时的双折射累积效应和Senarmont补偿法均匀应力假设与真实应力非均匀分布之间的差异,利用滤波反投影算法重建出应力场;根据应力与换能器激励电压的线性关系,用4种激励电压动态校准重建后的应力数据。实验定量测量了圆形晶片超声换能器在固体内部辐射的瞬态纵波场的应力分布,结果表明应力幅值与激励电压成正比,符合线性规律。     

经颅超声聚焦方法和声场特性研究

基于高分辨的CT数据建立了非均匀颅骨仿真模型,该模型引入了颅骨的声衰减系数,深入研究和分析了声波时间反转法和超声相控阵法在颅脑中的聚焦方法及效果。颅骨具有较强的声波衰减特性,使用时间反转聚焦时需要进行幅度补偿,对于0.7MHz的频率信号,幅度补偿后的时间反转聚焦声场主瓣宽度窄、旁瓣低,焦点处声场比无幅度补偿的时间反转法提高8.86dB,比超声相控阵聚焦法提高7.89dB,具有很好的空间聚焦精度和聚焦效率。研究了颅骨衰减系数、声场焦点位置、声波频率、换能器阵列位置和方位等参数对聚焦声场的影响,结果表明,幅度补偿时间反转法比相控阵法具有更低的旁瓣,且高频时的聚焦效果比相控阵好,相控阵聚焦对换能器阵列的位置和方位比较敏感,而时间反转经颅超声聚焦对声传播路径和入射角具有更高的鲁棒性。      

机载光电系统稳定精度测试方法研究

提出了一种实时高频角位移测量的新方案，采用该方案可对机载光电系统动态稳定精度进行测试。该方案采用激光自准直测量，以及高精度、高响应频率PSD探测器传感稳定平台的角位移，有效解决了频率达500Hz角振动状态下的稳定精度测量。与传统的脱靶量测试方法相比，精度提高了几个数量级，优于10μrad。该方法可用于机载高精度稳定平台稳定精度的实时测量。