DreamBlooms/HansPub-15000-to-45000 huggingface dataset:
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user: 4. 控制系统设计 由于并联机构具有低惯性、高精度、实时性好特点，控制系统设计时需充分考虑响应速度和运动精度的要求。 4.1. 硬件系统设计 二自由度并联机器人GPM系列的控制系统一般由电机、电控箱、上位机、运动控制器和相关软件等软硬件组成。本实验系统伺服驱动器采用松下MINASA系列，PC机采用联想系列，CPU型号是Intel(R) Core(TM)2 Quad Q9400，内存容量为3GB，主频为2.66GHz；采用固高科技公司生产的GT-400-SV-PCI控制卡作为该系统的运动控制器。系统的电机驱动器由该控制器控制，使各轴的运动协调同步，以保证其的运动控制精度。 运动控制原理：在上位机上用户采用高级语言编写好程序后，通过调用该系统中某些函数，将程序输送到系统运动控制卡上。控制卡把命令传递给电机驱动器，完成对电机的控制。经过减速器将电机的运动传递到各个运动轴上，最后完成对机器人末端执行部件的运动轨迹或者运动误差进行控制。各个电机采用绝对编码器记录电机位置，将结果反馈给上机位。并且用户能够随时读取并联机构末端的位置状态。运动控制工作原理如下图15所示。 图9. 非线性同步控制 图10. 主动关节1的跟踪误差 图11. 主动关节2的跟踪误差 图12. 主动关节3的跟踪误差 图13. 沿X轴的末端执行器跟踪误差 图14. 沿Y轴的末端执行器跟踪误差 图15. 运动控制工作原理图 4.2. 软件系统设计 系统控制软件是基于GT-400-SV PCI运动控制卡所配套的用户接口标准函数库开发的，把编写的控制程序通过该接口与运动控制器进行通讯，从而使控制系统软件与硬件之间建立联系。该系统软件以动态链接库函数为基础，充分利用Visual C++函数和Windows内部API，以Visual C++6.0为软件开发工具对系统进行开发、调试与维护。 控制系统软件具有功能如下： 1) 根据实际工作要求对控制卡和驱动器进行合理操作； 2) 零点标定和回参考零点； 3) 可以运行一些常用几何轨迹，也可以根据用户需求运行自定义的运动轨迹； 4) 有当前状态监测功能，并可以进行安全保护； 5) 有数据记录功能。 4.3. 轨迹规划控制 轨迹规划不仅要考虑机器人的工作空间，还要考虑机器人的奇异位形区域，因为异位形区域工作就会降低机器人各杆件运转的传递性能，还会加快机构各部件的磨损，轨迹规划控制流程图如图16所示。
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user: 5. 二自由度冗余驱动并联机器人的控制实验 实验借助固高GMP系列实验平台对并联机器人进行轨迹跟踪控制研究，实验验证非线性同步控制方法的优越性。对不同的轨迹曲线，采用计算力矩控制方法和非线性同步控制策略做了轨迹跟踪控制实验，从而对并联机器人不同轨迹曲线的跟踪效果进行了对比。实验台如图17所示。 轨迹跟踪实验结果与分析 应用VC++软件编写好控制程序，控制程序在上位机上进行运行，程序对控制器进行调试和运行来完成对并联机器人的控制。实验中采用计算力矩控制和非线性同步控制分别对心型曲线和三叶玫瑰曲线进行轨迹跟踪。 选用心型曲线作为末端执行器运动轨迹，分别在计算力矩控制和非线性同步控制作用下得到心型曲线位移跟踪效果图如图18所示，图(a)和图(b)分别表示两种控制方法对应的轨迹跟踪曲线。 机器人末端执行器运动轨迹选用三叶玫瑰曲线，分别在计算力矩控制和非线性同步控制作用下得到的跟踪效果图如图19所示，图(a)和图(b)分别为二者所对应的轨迹跟踪曲线。 由图18和图19可知，采用两种不同的控制方法对并联机器人末端执行器跟踪相同的运动曲线，采用计算力矩控制法，实际轨迹曲线和理想曲线重合度有一定的误差，但是采用非线性同步控制方法，实际轨迹曲线和理想曲线具有较高重合度，明显提高了轨迹跟踪性能。 该控制实验证了非线性同步控制能够明显的提高控制精度和各关节的跟踪精度，使各关节在运动过 图16. 轨迹规划控制流程图 图17. 二自由度冗余驱动并联机器人实验平台 图18. 心型曲线轨迹跟踪效果图 图19. 三叶玫瑰曲线轨迹跟踪效果图 程中出现不协调同步现象的问题得到了明显解决。该方法具有明显的优越性，对进一步研究冗余并联机器人具有指导意义。
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user: 6. 总结 1) 本文以二自由度冗余驱动并联机器人为研究对象，介绍了其结构特征和耦合性特点并给出该并联机器人的动力学参数，分析了并联机器人的控制理论并提出其控制原则。 2) 结合现有控制方法的不足之处，并基于同步耦合误差控制理论提出了一种非线性同步控制，仿真结果表明非线性同步控制能够明显的提高控制精度和各关节的跟踪精度，获得了良好的同步性能。 3) 对并联机器人不同轨迹分别采用计算力矩控制方法和非线性同步控制方法进行跟踪控制实验，实验结果验证了非线性同步控制方法的优越性，运动过程中不协调同步的现象明显改善。
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user: 摘 要 对高精度轧辊磨床进行了模态测试及动态性能分析，建立了该轧辊磨床的有限元仿真模型。研究了滑动导轨、滚珠丝杠、轴承以及地脚螺栓等磨床结合部的动态特性，通过在ANSYS软件中添加弹簧阻尼单元，简化了结合部的仿真。实验与仿真结果的对比分析表明，磨床头架、砂轮架、支撑架的振动对加工精度影响较大；轧辊磨床在动态分析时必须考虑工件的影响；利用加权分布的弹簧阻尼单元进行结合部建模的方法简单有效；提出的轧辊磨床动态性能分析流程有一定可行性。 关键词 :轧辊磨床，动态特性，模态测试，结合部
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user: 1. 引言 轧制作为金属加工的一种重要且基础的方法，其加工质量直接影响到后续生产。尤其是有色金属的加工，由于轧制板材极薄，对轧辊表面质量、光洁度、形状精度等有着极高的要求，对精密磨床的磨削精度要求达到了1 μm~0.1 μm [ 1 ] 。轧辊磨床的动静态性能决定了轧辊的精度，而动态性能不佳的磨床往往会使轧辊出现表面振纹，影响轧辊表面质量。因此研究轧辊磨床的动态特性有着重要意义。 磨床动态特性的研究，主要在于获取其振动特性，包括共振频率、振型、阻尼、谐响应、动刚度等 [ 2 ] ；通过分析整机动态特性并进行优化设计，实现减少共振，提高刚度以及找到薄弱、冗余结构，能够提高整机性能 [ 3 ] ，这是轧辊磨床动态特性研究的目的。 本文就某大型高精度轧辊磨床进行了动态特性分析，主要介绍了动态性能分析的主要流程、整机模态实验、整机模态仿真以及结果对比分析等，为进一步详细优化奠定了基础。
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user: 2. 轧辊磨床的动态性能分析流程 一般机床通常采用实验与仿真相结合的办法来分析其动态性能。最常用的实验是整机模态实验，可以获得整机的模态频率、振型、阻尼比等重要性能参数。为了获得整机范围内的谐响应与动刚度分布，还需要借助有限元仿真分析。 对磨床而言，其模态实验与通常机床无异，但由于磨床的主要结构件均为铸件，不同批次的材料有所差异，想要获得精度较高的仿真结果，需得到精确的材料参数(密度、弹性模量、泊松比等)。因此有必要进行主要部件的模态实验，通过单个零部件仿真与实验结果对比，修正材料参数，这是整机测试和仿真前必不可少的步骤。 在此基础上对磨床的结构进行简化或等效，可以在保证一定精度的基础上提高仿真效率，减少运算时间，同时可以使仿真模型模块化更强，辨识出影响磨床动态性能的环节，利于对磨床进行改进优化。 最后，进行整机模态测试是评价磨床动态性能的重要手段，也可以检验仿真模型是否准确。 综上，通过部件测试、模型参数调整、结构简化及等效，可以有效的建立起磨床仿真模型，最后综合整机模态实验结果，能够给出磨床动态性能的准确评价。磨床整机动态性能分析流程如图1所示。
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user: 3. 轧辊磨床整机模态测试 本实验采用单输入多输出法(SIMO)，即用力锤对测试结构的某一定点施加激振力，力传感器拾取力锤振动信号(激振信号)，加速度传感器测量拾振点的振动信号，通过更换加速度传感器位置的方法测量不 图1. 轧辊磨床动态性能分析流程 同拾振点。利用LMS多通道数据采集前端将振动信号传递至PC机，使用LMS Test Lab软件的Impact Testing模块将振动信号数据记录至工程文件，再用Modal Analysis模块进行处理分析。模态实验原理如图2所示，轧辊磨床的整机模态测试现场如图3所示。 进行整机模态实验时，选取靠近磨床端部的位置——头架端部作为激振点，这样可以增大激振引起的磨床振幅，减小外界振动和工频信号对加速度传感器信号采集的干扰。由于主要测量对象质量较大，因此选用橡胶锤头，其低频响应较好。实验所用轧辊磨床长7.4 m，宽3.1 m，重量约21 t。所用工件长3.2 m，直径0.4 m。在头架、磨架、床身、托板、工件等主要部件上共布置了358个测点。为了研究工件本身对于磨床动态特性的影响，在拆除工件后重复进行实验，得到无工件时的模态参数。 对实验数据进行分析，可得此轧辊磨床的整机固有频率等模态参数，模态测试结果如图4和表1所示。 由图4可知，在前3阶模态中，砂轮架整体振动都比较大，其原因在于砂轮架存在一个转动自由度用来实现微进给。这种转动结构靠丝杠–滑块来驱动，靠弹簧和轴承约束自由度，导致结合面增多，刚度变差，易在低频产生共振，影响加工精度。 在各阶模态中工件均有振动。前3阶模态中工件表现为整体弯曲振动，在第4阶模态中工件表现为端部的局部弯曲振动。工件本身结构形式决定于轧机型号，一般不会更改，因而支撑系统成为影响工件振动模态的决定因素。 另一方面，头架的振动也较为剧烈。头架位于工件端部，对工件状态影响较大，因此也会影响加工精度。 表1中各阶(尤其是低阶)模态阻尼比都较大，而从部件模态实验结果来看，单个零件的阻尼比通常在1%左右，可见此磨床存在较多的阻尼环节，而结合部是产生阻尼的重要因素 [ 4 ] ，因此无论在实验结果分析还是建立仿真模型时，结合部的刚度阻尼(尤其是阻尼)特性均不可忽略。 所有测点的频响函数如图5所示。 在图5中可见少数测点的频响函数曲线与其他曲线差异较大，其原因是某个部件的振幅较大，产生了局部模态。结合模态振型分析可知，这些测点处于砂轮架、工件等位置。由此可见，在某些模态频率处，砂轮架和工件更易产生较大幅度的振动。 由表1可知，无工件的各阶模态频率低于有工件时的模态频率，但从第4阶模态频率开始，两者相差很大。原因是有工件时的第4阶模态频率为工件的局部模态，而无工件时不存在这种情况。如图6所示，对比无工件第4阶与有工件第5阶模态，振型仍然相同。因此可以得到以下结论：工件对整机模态频率和振型均有影响，且无工件的模态频率低于有工件时的模态频率，因此在做整机模态测试和仿真分析时，必须考虑工件。 图2. 模态实验原理图 图3. 整机模态测试现场 图4. 整机模态测试前4阶振型 Table 1 Modal experiment results of roll grinde 模态阶数 模态频率(Hz) 模态阻尼比(%) 有工件 无工件 有工件 无工件 1 73.81 69.17 5.48 13.73 2 97.40 83.76 6.30 6.28 3 116.66 114.60 6.47 10.40 4 140.30 160.91 5.74 5.47 5 162.70 225.92 3.23 4.19 6 228.78 263.50 4.98 2.65 表1. 轧辊磨床模态实验结果 图5. 轧辊磨床模态测试各点频响函数 图6. 无工件4阶(左)与有工件5阶(右)对比
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user: 4. 整机模型建立及仿真 4.1. 几何模型简化 由于实际机床与图纸基本相同，因此在轧辊磨床图纸的基础上，参照实际结构和仿真需求进行几何模型简化：1) 去除影响不大的孔、凸台等小尺寸特征；2) 将箱盖等薄板结构去除；3) 去除影响不大且仿真不关心的零部件，如光栅尺、电线、油管等；4) 将建模难度较大的结构简化为单一零部件，等效其动态性能。如轴承、滚珠丝杠、地脚螺栓等结构可等效为数个弹簧阻尼系统，其对整机动态性能的影响与原零部件相近；5) 必要的减重孔、导轨等处不简化。图7为简化后的磨床几何模型。 4.2. 物理参数修正 MGK8440磨床的三大部件(床身、拖板、头架)的材料都为铸铁HT250。材料的基本参数如下：密度：约7350 kg/m 3 ；弹性模量：113~157 GPa；泊松比：0.23~0.3。以前十阶模态频率的平均误差最小为目标，有： 图7. 简化后的磨床模型 (1) (2) (3) 其中为 实验测得的单个部件第n阶模态频率， 为仿真所得的第n阶模态频率。 实际操作时可设定一个 ，不断调整材料参数，当 时即认为满足仿真精度要求。最后可得对于三个部件都满足上述条件的参数：密度：7400 kg/m 3 ；弹性模量：120 GPa；泊松比：0.27。进行整机仿真时参照此组参数进行，能够得到更为准确的结果。 4.3. 结合部建模 轧辊磨床刚度阻尼特性比较明显的几个部位有：1) 滑动导轨的结合面；2) 地脚螺栓；3) 轴承结合面；4) 滚珠丝杠。在整机分析中，这些部位的刚度阻尼特性可以单独进行计算，并通过弹簧阻尼单元进行等效，能够在提高计算效率的同时辨识出对磨床性能影响的关键部位。 4.3.1. 采用加权法分布弹簧阻尼的导轨结合面建模 利用弹簧阻尼单元阵列来等效结合面特性早在1987年就有所研究应用 [ 5 ] ，通常通过实验方法获取单位结合面的刚度阻尼参数，再将其用弹簧阻尼单元阵列分布到结合面的几何外形上。 为了保证运动精度，拖板上的滑动导轨一般较长。另一方面，拖板承受的重量集中于拖板中部的砂轮架，这就导致了拖板导轨的正压力分布不均。而结合面的动刚度与正压力为正相关关系 [ 6 ] 。所以应在正压力不同的位置取不同刚度。导轨材料、面积、正压力等已知，利用清华大学开发的《数控机床典型结合面静动热态特性参数数据库》可查得拖板导轨的总刚度K、阻尼C等，再按照加权的方法分配到8个弹簧阻尼单元上，即： (4) (5) (6) 其中 是弹簧阻尼分布的加权系数，按照不同弹簧位置处砂轮架和拖板重量的比例估算，再根据仿真误差进行调整。 4.3.2. 其他结合部简化及建模 地脚螺栓、轴承、滚珠丝杠等轧辊磨床其他结合部的简化也使用弹簧阻尼单元进行等效。 1) 地脚螺栓等效建模。地脚螺栓对于整机的作用在于提供减振阻尼以及调节床身水平，主要由铸铁垫块座、铜垫片、螺栓等组成，结构较复杂，包含数个结合面以及不同材料，使用理论计算或仿真很难得到准确结果，因此采用实验方法对地脚螺栓进行参数识别。 在2个或4个地脚螺栓上安装不同质量的铸铁块，改变螺栓预紧力大小进行模态测试，得到不同条件下地脚螺栓–质量块系统的模态频率和振型。其中低阶模态是质量块的整体运动，其频率和振型反映出地脚螺栓的动态特性。在ANSYS中建立弹簧阻尼–质量块仿真模型，调整弹簧阻尼参数并对比仿真误差，可以得到比较准确的地脚螺栓等效参数。 2) 轴承等效建模。对于作为转动轴的轴承，利用4个中心对称的弹簧阻尼单元阵列进行等效；对于作为支撑和约束自由度作用的轴承(即圆柱–平面副)，在其约束自由度的方向添加弹簧阻尼单元。 3) 滚珠丝杠等效建模。滚珠丝杠的动态特性主要受丝杠、滑块–滚珠–丝杠结合面的影响。每米丝杠的刚度 可通过材料直接计算得出，滑块–滚珠–丝杠结合面的等效刚度 可根据丝杠厂家的样本数据查出。若整个丝杠的等效刚度为 ，则有 (7) (8) 其中， 为活动端距离某一固定端距离， 是两固定端间的距离。 4.4. 仿真结果及对比分析 在ANSYS软件中加载各结合部的弹簧阻尼单元后，对该轧辊磨床模型进行网格划分。床身、拖板、头架等主体部分采用自动划分的四面体或六面体单元，主轴及砂轮架进行网格细化，最后划分的网格节点数358537，单元数182790，如图8所示。 利用ANSYS软件进行模态分析，可以得到仿真计算的模态频率、振型等，与实验结果对比如表2所示。 仿真与实验模态频率误差不超过9%，可见通过对各个结合部的等效建模，能够把仿真误差控制在一定范围内，利用弹簧阻尼单元等效结合部特性这一方法能够实现整机的模态仿真。
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user: 5. 轧辊磨床动态性能分析与优化 对于轧辊磨床，在动态性能评价最关心的不仅仅是模态频率，还包括不同频率下的振型(位移分布)、应力分布。振型决定了磨削处的振幅从而影响加工精度，而应力分布则从另一个角度揭示了刚度薄弱区域。在电机减振措施良好的情况下，磨削时在砂轮架上几乎测不到电机转动的频率，因此主要振源是砂轮磨削振动。 对整机模型进行谐响应分析，分别在砂轮磨削点和工件磨削点加1000N的动载荷(沿磨削主运动方向)，可以得到整机应力分布和位移分布，如图9、图10所示。 从振型角度看，工件、砂轮架、头架等处振幅较大。从应力来看，工件、支撑架、砂轮架的局部应力较大。根据实验和仿真结果给出整机的薄弱环节，并提出相应的改进建议： 1) 含有转动微进给形式的砂轮架振动明显。可以采用刚度更高的微进给形式替代，减少砂轮架的结合面数量。 2) 头架的扭转振动较明显。可以从增加头架重量、增大螺栓预紧力、优化固定形式等方面来增大头架与床身的结合面刚度，改善头架的扭转振动。 3) 工件本身振动较为剧烈。可以从支撑系统的角度出发，优化支撑架位置和支撑形式。 4) 轧辊磨床结合部较多，各个结合部的阻尼效果明显，可以有效减少振动，但导轨、地脚螺栓等结合部也会明显降低磨床刚度。尽量提高结合部刚度或减少结合部数量是提升整机刚度、减小振动的关键。 Table 2 Comparison of modal test and simulation result 模态阶数 实验结果(Hz) 仿真结果(Hz) 仿真误差(%) 1 73.81 80.01 8.39 2 97.40 89.086 8.53 3 116.66 108.64 6.87 4 140.30 146.52 4.43 5 162.702 151.87 6.66 表2. 整机模态实验与仿真结果对比 图8. 轧辊磨床有限元模型 图9. 动载荷下整机应力分布(第1阶) 图10. 动载荷下整机位移分布(第1阶)
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user: 6. 结论 1) 建立了一套轧辊磨床动态特性分析流程，实验和仿真结果对比表面此分析方法能够得到较准确的仿真模型和分析结果。 2) 轧辊磨床的头架、砂轮架及支持架是影响整机性能最大的部件，整机性能分析及优化重点在于上述三个位置。 3) 工件(即轧辊)对磨床的动态性能有一定影响，在进行轧辊磨床整机模态测试和仿真分析时，必须考虑工件的影响。 4) 利用弹簧阻尼单元(或阵列)建立结合部等效模型的方法简单有效，能够使仿真模型有较高的精度。
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user: 摘 要 针对滚动轴承的故障振动信号的非线性非平稳性，提出了一种基于局部均值分解(Local Mean Decomposition， LMD)方法和逻辑回归(LR)的滚动轴承故障诊断方法。该方法将采集到的滚动轴承内圈、外圈振动信号进行LMD方法处理后，采用遗传算法(GA)和逻辑回归结合进行模型中的参数选择，通过逻辑回归进行训练和测试，结果表明该方法可以有效地对滚动轴承故障类型进行识别。 关键词 :局部均值分解(LMD)，逻辑回归，滚动轴承，遗传算法(GA)，故障状态识别
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user: 1. 引言 随着科学技术的快速发展，机械设备的功能变得越来越强大，越来越高效，变得越来越智能化。人们越来越依赖现代的应用设备，一旦设备发生故障，导致生产效率低，影响产品质量，造成不同程度的经济损失或导致重大事故。滚动轴承是旋转机械的重要组成部分，为监测和故障诊断具有重要意义。据统计，旋转机械中发生故障约有30%是由滚动轴承故障引起的。因此，对于滚动轴承的故障状态类型识别已经越来越重视。逻辑回归在许多科研领域尤其是医学上得到了广泛研究，主要用来评估人体健康状况 [ 1 ] 。机械设备运行过程中振动信号包含丰富的故障信息，然后进行信息的分析和处理，获得机械零件状态信息，进而判断是否有故障判断机械设备或组件。在滚动轴承故障或不正常工作，其振动信号是一种典型的非线性和非平稳信号，因此有必要采取故障诊断过程中适用于处理非线性和非平稳信号的特征提取方法。局部平均分解(LMD) [ 2 ] 方法是基于信号本身和自适应分解，得到每个组件的PF分量具有一定的物理意义，反映了信号的本质，具有很高的信噪比，非常适用于线性、非平稳信号处理。因此，我们可以采用LMD方法提取故障信息作为特征值，然后采用逻辑回归进行滚动轴承故障状态识别。 随着信号检测技术、数字信号处理技术以及人工智能技术的迅速发展，对于滚动轴承的故障诊断已发展成为集物理、数字信号处理以及人工智能等方面技术于一体的综合性课题。近些年来国内外大量专家对特征选择方法作了深入地研究，出现了各种各样的方法：如，主成分分析法(PCA)、神经网络法、无监督聚类法、粗糙集理论法、遗传算法、基于特征相关性和冗余性分析的特征选择方法、基于动态规划方法的特征选择法等。其中，遗传算法因其简单，鲁棒性强，适用于并行处理，已广泛应用于计算机科学、优化调度、运输问题、组合优化等领域，也被广泛应用于特征选择，并取得了较好的结果。因此，采用遗传算法对逻辑回归模型的参数选择 [ 3 ] 。在国内，北京化工大学的李峰峰采用Logistic回归模型的机械状态健康评估研究，取得了较好的效果，湖南大学的史美丽基于LMD的滚动轴承故障诊断研究，取得了良好的效果。
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user: 2. 局部均值分解(LMD)的基本理论 局域均值分解(Local mean decomposition， LMD)是一种自适应分解方法，可以将一个复杂的多分量信号分解为若干个瞬时具有物理意义的乘积函数(Product function，简称PF)分量之和，每个PF分量均为包络信号和纯调频信号相乘而得到，所有PF分量的瞬时幅值和瞬时频率组合，便可以得到完整的原始信号时频分布，然后对其进行分析可以更准确有效的把握原始信号特征信息 [ 4 ] 。当滚动轴承发生故障影响设备运行时，损伤的滚动轴承元件在转动过程中产生脉动时引起的高频冲击振动会激起各个元件的固有频率振动，同时，各个固有频率振动的幅值和频率还会受到脉动激发力的调制，而每个机械元件又有各自的固有频率，这说明滚动轴承故障振动信号具有多载波多调制的特性，是一种多分量的复杂的调幅–调频信号 [ 5 ] 。LMD方法可以将复杂的多分量调幅–调频信号自适应分解成单分量的调幅–调频信号，分解后得到的PF分量很好的保持了原始数据的幅值和频率变换，因此可以采用LMD方法对滚动轴承故障振动信号进行处理分析来提取主要的故障特征 [ 6 ] 。 如下个图所示：图1为轴承信号LMD分解图。
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user: 3. 遗传算法和逻辑回归模型 3.1. 逻辑回归的基本原理 逻辑回归 [ 7 ] (Logistic Regression， LR)是一种多元统计分析方法，它主要适用于描述一组自变量与具有二分性质的响应变量之间的一种最佳映射关系。其中，响应变量是二分类变量(例如发生或者不发生，通常用0或者1表示)，而自变量可以是二分类的、连续性的、离散的或者是三者的混合。自变量与响应变量的一类(如取正常值)的概率之间的关系呈S型曲线。对于任意自变量X，在其它自变量不变的情况下，随着它的取值的不断增大，响应变量的概率P也会增大，一开始变化较慢，然后加速，最后又趋于平缓，但始终不会高于1 [ 1 ] 。 逻辑回归模型的数学表达式如公式(1)所示 [ 1 ] ： (1) 式中， ——自变量， 维输入值； ——实际观察到的响应变量； ——事件发生； ——事件未发生； ——第 个事件发生的概率(取值在0和1之间)； ——回归截距； ——回归系数 [ 8 ] 。 图1. 轴承信号LMD分解图 3.2. 遗传算法原理 遗传算法 [ 9 ] 是一种重要的优化算法，它以广泛的适应性越来越多地受到人们的青睐和重视。遗传算法是模拟生物群体的遗传和长期进化过程建立起来的一类搜索和优化算法，它模拟了生物界“生存竞争，优胜劣汰，适者生存”的机制，用逐次迭代法搜索寻优。按照一定的适配值函数及一系列遗传操作对各个体进行筛选，从而使适配值高的个体被保留下来，组成新的群体，新群体中各个体适应度不断提高，直到满足一定的极限条件。此时，群体中适配值最高的个体即为待优化参数的最优解，其优点为从一群点搜索，而不是从一点开始搜索，能快速全局收敛 [ 10 ] 。 遗传算法流程图如图2所示。 3.3. 适应度函数的设计 适应度函数的设计主要满足以下条件： (1) 单值、连续、非负、最大化 适应度函数 应该是实函数，并且单值、连续，但不要求可导，不过， 的曲线在重要部分，特别在最优解附近一般不宜太陡也不宜过于平缓 [ 9 ] 。 (2) 合理、一致性 是指适应度函数曲线上，各点的适应度值应与解的优劣成反比例，即 ， ， ，其中 是函数 的定义域 [ 9 ] 。 (3) 计算量小 不应设计的过于繁复，应在上述条件下越简单越好 [ 9 ] 。 (4) 通用性强 一个适应度函数的好坏，还应满足尽可能广泛的通用性，使用户在求解种种问题时，最好无需改变适应度函数中的参数。通用性要求是对适应度函数设计的更高一层的要求。它能使用户在对所求解函数的全局最优解的性质完全“无知”的情况下，由算法在运行过程中自动修正其中的参数值，从而一步一步接近最优解 [ 9 ] 。 图2. 遗传算法流程图 经过对以上各点的总结设计特征提取的适应度函数表达式如下： (2) 理想情况下： 的值是 ，当适应度值为0.5时， 是 到 的距离，本文将 值取为2，将 值分别取0.5。这里的群体大小，即群体中所含个体的数量N为20，遗传运算的终止进化代数T为100，交叉概率P c 为0.9，变异概率P m 为0.005。 3.4. 基于GA和逻辑回归模型的特征选择和参数优化 基于GA和逻辑回归的滚动轴承状态健康评估的具体过程如图3所示。 (1) 分别在正常状态、外圈故障状态和内圈故障状态下采集原始振动信号数据，经过降噪、滤波、LMD处理后，根据遗传算法和逻辑回归结合选取特征值作为特征向量，建立逻辑回归模型的训练样本； (2) 利用正常状态和每个故障状态对模型进行训练，得到所需要的逻辑回归模型参数； (3) 在测试状态下采集数据，采用(1)中相同的方法得到测试样本； (4) 将测试样本代入逻辑回归模型中，得到性能评估指数——CV (Confidential Value)，它在数值上与公式(1)有关，并以此为根据进行故障状态识别； (5) 将利用逻辑回归模型计算的CV值评估结果与实际状态进行对比，从而验证模型的有效性。 图3. 基于逻辑回归模型的设备状态识别
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user: 4. 应用实例分析 实验所用轴承破坏性数据来自于美国凯斯西储大学(Case Western Reserve University，CWRU)轴承实验室标准数据库 [ 1 ] 。轴承实验模拟装置如图4所示，轴承实验模拟装置由功率为1.5 kW的3相感应电机、扭矩传感器/译码器、电器控制装置和测力计组成，电动机带动输入轴，输入轴转速 ，由输出轴带动负载，本实验所用的轴承型号为SKF6205-2RS，基本几何参数如下表1。试验时分别在电动机端轴承的内圈、外圈和滚动体上使用电火花方法人为的加工了直径为0.021英寸的故障。将有故障的轴承重新装到电机上进行测试和记录振动数据，采样频率为12，000 HZ。根据轴承的参数以及故障频率公式求得滚动轴承理论的内圈故障频率为157.94 HZ，外圈故障频率为104.57 HZ。 将经过LMD方法处理后的滚动轴承故障振动信号分别求出7个有量纲时域参数，5个无量纲参数，还有9个PF能量值 [ 11 ] ，统计特征分别为平均值、方差值、方根幅值、均方根值、峰值、偏度值、峭度值、波形指标、脉冲指标、裕度指标、偏斜度指标、峭度指标、PF分量的能量值。 分别对正常、外圈故障、内圈故障和滚动体故障进行分组，每种状态分为100组，每组包含1024个数据，用每组状态的前50组训练逻辑回归模型，后50组作为测试数据。通过遗传算法和逻辑回归结合选出4个特征值，分别为频带上3，5，9的频带上的能量和脉冲指标。令正常的CV值为0.9，令故障的CV值为0.1，建立逻辑回归模型，训练出的模型参数如表2所示。 前50组数据为正常数据，后50组数据分别为轴承外圈、轴承内圈的故障数据。代入逻辑回归模型，得到CV值如图5、图6所示。 图4. 滚动球轴承实验装置 Table 1 Geometric parameter table of 6205-2RS deep groove ball bearin 轴承型号 外径(mm) 内径(mm) 节径(mm) 接触角 滚珠个数 滚动体直径(mm) 6205-2RS 52 25 39 0 9 7.938 表1. 6205-2RS深沟球轴承几何参数表 Table 2 Logistic regression paramete 系数 轴承内圈故障 1.1363 0.0088 0.0025 −0.0001 0.0004 轴承外圈故障 2.7765 0.0001 0.0002 −0.0003 −0.2119 表2. 逻辑回归参数 图5. 正常与外圈故障CV图 图6. 正常与内圈故障CV图 根据图5、图6所示，正常轴承经评估后得到的CV值在0.9附近，而有故障的轴承的CV值在0.1附近，参考以前应用实例可以得到基于逻辑回归进行滚动轴承故障状态识别比较准确。
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user: 5. 结论 LMD是一种自适应的分析方法，可以处理非线性、非平稳信号，分析所得的PF分量可以反映信号的局部特征，将分解后的PF分量进行能量提取，可以更好的反映轴承特征。逻辑回归模型算法分析设备运行状态与历史数据分布之间的关系，用设备当前数据与设备历史状态数据之间的差异相似性来评估设备状态的健康程度，提供了一种简单实用的设备状态健康评估方法。本文将LMD方法和逻辑回归方法相结合，应用到滚动轴承故障状态识别中。通过LMD方法分解得到PF分量，对PF分量进行能量分析，通过遗传算法和逻辑回归结合选取能量值和脉冲指标作为特征向量，通过逻辑回归训练、测试。结果表明，基于LMD和逻辑回归的方法能有效的应用于滚动轴承的故障状态识别中。
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user: 摘 要 本文针对六通道道路模拟试验台迭代加速度目标信号筛选行了研究，提出了一种将载荷谱离散进行单位化拟合的相关度分析方法，计算了前车身加速度信号和前副车架应变信号之间的相关度，提出了一种基于相关分析的台架迭代目标信号筛选方法。以伪损伤最大原则筛选了一组台架试验迭代目标信号，对相关分析法筛选结果与伪损伤最大原则筛选结果进行了时域、频域、相关性三个方面对比。 关键词 :六通道道路模拟试验，载荷谱，相关分析，加速度目标信号
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user: 1. 引言 路模拟道试验是在室内实现汽车及其零部件快速耐久性评价的重要手段，在新产品的开发中占有举足轻重的地位 [ 1 ] 。车辆在行驶过程中受到来自路面的各种激励，在不同的位置会产生不同的响应，能否从这些响应点中选出代表车辆行驶各工况受载情况的响应点，关系到道路模拟试验台模拟的准确性 [ 2 ] [ 3 ] 。室内六通道道路模拟试验台如图1所示，根据其输入特性，需要筛选出X向1个，Y向2个，Z向3个加速度迭代目标信号。本文针对前副车架的六通道道路模拟试验评价，提出一种基于车身加速度信号的前副车架应变信号相关性分析的六通道台架试验迭代目标信号的筛选方法。
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user: 2. 基于相关分析的迭代目标信号筛选 2.1. 相关分析方法 相关分析一般用于分析两个随机信号之间的关联程度或者是同一个信号不同时刻的相似性 [ 4 ] 。车身加速度信号和前副车架应变信号性质不同，幅值变化范围不同，因此本文采取以下方法分析二者的相关性：在相同时域上将连续的应变信号和加速度信号离散化，提取出同一时刻加速度信号和应变信号的幅值，将连续信号转化为上百万个数据点；根据幅值分布情况，以最大幅值将数据点单位化；对单位化的应变幅值数据和加速度幅值数据进行拟合分析，拟合得到曲线的斜率大小就可以反映二者在时域上的相关程度。图2、图3分别是两组加速度和应变信号的相关分析结果图。 从图2可以看出，单位化后的加速度幅值和应变信号幅值二者具有负相关。图3中，应变和加速度幅值点杂乱无章，呈分散团状分布，没有相关性。 2.2. 前副车架应变信号的选取 根据有限元应力分析结果，在前副车架布置3个测点，测点位置如图4所示。在某试车场标准测试循环进行了9次数据采集，如果将这些信号按照不同的采集次数、不同的路段和不同的应变测点逐个与加速度信号进行相关分析，数据量庞大，不仅浪费时间，而且也没有必要。因此，从3个应变信号中，选取能够代表前副车架损伤程度的1个应变信号作为迭代目标信号筛选时的参考信号。 根据测试车辆前副车架所采用材料的力学性能，在N-Code软件中定义前副车架材料基本属性。力学性能为：抗拉强度极限为550 MPa，屈服极限为410 MPa，S-N曲线斜率b = −0.0872，曲线拐点对应疲劳寿命为10 6 循环，由此得到S-N曲线。根据确定的S-N曲线分别计算9组载荷谱中各个应变通道的损伤，选出每次采集损伤最大的通道，如表1所示。 Table 1 Damage comparison of 3 strain measuring points for 9 time 测点 1 2 3 损伤最大 第1次 2.0E−04 4.2E−03 1.2E−04 2 第2次 7.7E−04 4.3E−03 3.4E−04 2 第3次 1.0E−03 5.2E−03 4.4E−04 2 第4次 8.3E−04 4.7E−03 3.7E−04 2 第5次 8.8E−04 4.8E−03 3.8E−04 2 第6次 1.2E−03 6.0E−03 5.1E−04 2 第7次 3.0E−04 6.5E−03 2.0E−04 2 第8次 1.9E−04 3.8E−03 1.2E−04 2 第9次 2.0E−04 2.9E−03 1.3E−04 2 表1. 9次采集3个应变测点损伤比较 图1. 室内六通道道路模拟试验台 图2. 负相关分析结果 图3. 不相关分析结果 图4. 前副车架应变测点 由表1可知，中间测点2在一个循环中所受损伤最大，因此选这点应变信号作为后续台架迭代加速度目标信号筛选的参考信号。 2.3. 加速度–应变信号相关分析 试验中20个加速度测点在车上的位置如图5所示，在每个测点布置了三向加速度传感器，在试车场进行了正反两次的道路载荷谱采集。计算两次采集120个加速度信号和2号应变测点之间的相关度。 在N-code软件中，应用Data Value Display模块，对载荷谱进行数据点的离散化，为了不丢失峰谷信号，以500 Hz的频率，即每隔0.002秒提取一个幅值数据来进行信号的离散化，对离散后的数据点进行单位化拟合，分析计算结果如表2所示。 经过统计筛选得到的三个方向的加速度迭代目标信号如表3所示。 Table 2 Correlation of acceleration signal and strain measuring point 测点序号 正向采集相关度 反向采集相关度 X Y Z X Y Z 1 −0.2650 0.2891 0.1314 0.2238 0.2739 0.1089 2 −0.2436 0.1173 0.1657 −0.2074 0.1433 0.1408 3 −0.2712 0.3175 0.1189 −0.2270 0.3036 0.1033 4 −0.2312 0.2603 0.1062 −0.2005 0.2666 0.0749 5 −0.2955 0.1650 0.1399 −0.2502 −0.0808 0.1266 6 −0.0859 0.1013 −0.1592 −0.0992 0.1229 −0.0879 7 −0.0688 0.0035 −0.0341 −0.1415 −0.0549 0.0196 8 −0.2251 0.0699 0.3374 −0.1933 0.0957 0.2026 9 −0.0462 −0.0695 0.2784 −0.1888 −0.0604 −0.1917 10 −0.2337 0.3210 0.1864 −0.2048 0.3161 −0.0347 11 0.2427 −0.0514 −0.0855 0.2293 0.1335 −0.0580 12 −0.2242 0.1316 0.0415 −0.1753 0.1049 0.0071 13 −0.2579 0.1993 0.1444 −0.2349 0.2410 0.1355 14 −0.1535 0.2412 0.0397 −0.1299 0.0936 0.0041 15 0.2025 0.2489 0.1100 0.1688 0.2753 0.0992 16 0.2417 −0.0664 0.0118 0.2242 −0.0513 0.0586 17 0.2118 0.2917 −0.2496 0.0287 0.1341 0.1623 18 0.1811 −0.0618 0.0109 0.1487 −0.0453 −0.0056 19 −0.2943 0.2346 0.0989 −0.2044 0.2652 0.1234 20 −0.1905 0.2194 0.1537 −0.1815 0.1898 0.1052 统计结果 5 3、10 8、9、17 5 3、10 8、9、17 表2. 加速度信号与应变测点2的相关度 Table 3 Correlation analysis iterative acceleration target screening result 加速度方向 测点序号 位置 X 5 发动机左连接点 Y 3 发动机左悬置车身连接点 10 整车质心 Z 8 发动机悬置副车架连接点 9 发动机 17 空调/制动主缸支架 表3. 相关分析迭代加速度目标信号筛选结果 图5. 加速度测点布置图 从筛选的结果看，X、Y、Z三个方向加速度迭代目标信号所对应的测点，相互之间没有重合，比较独立，可以全面的反映车头整体的载荷空间分布。
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user: 3. 基于伪损伤最大原则的迭代目标信号筛选 为了进一步对比验证本文所提出的基于相关度分析的加速度目标信号筛选方法，采用传统的伪损伤最大原则进行加速度信号的筛选 [ 5 ] 。计算得到20个加速度测点X、Y、Z三个方向的伪损伤，选出每个方向伪损伤最大的加速度信号，如表4所示。 统计以后，根据伪损伤分析结果，筛选出如表5所示的加速度迭代目标信号。 统计结果表明，基于伪损伤最大原则筛选出的加速度目标信号，在X、Y、Z三个方向对应的测点互有重合，集中于整车载荷谱采集过程中的前车身受载较大的部位，没有考虑整个前车身的载荷空间分布，以及前副车架的受载状态。
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user: 5. 结论 针对前副车架六通道试验迭代目标信号的筛选问题，本文提出一种先将载荷谱离散为数据点，再用最大幅值单位化进行拟合的相关度分析方法。分析计算20个加速度测点X、Y、Z三个方向加速度信号与前副车架应变信号之间的相关度，依据其相关性大小筛选出六通道道路模拟试验台三个方向上的6个迭代加速度目标信号。用伪损伤分析方法，筛选出一组台架试验迭代加速度目标信号，与相关分析法筛选得到的信号进行时域、频域、相关度三个方面的对比分析，分析结果表明：Z方向信号筛选上，两种方法筛选得到的信号在时域、幅值、频域上分布特点接近，二者各有优缺点；在X、Y方向信号筛选上，相关分析法明显优于伪损伤筛选法。
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user: 摘 要 适当的脉冲整形对降低码分多址(Code Division Multiple Access， CDMA)通信系统中的多址干扰(Multiple Access Interference， MAI)具有良好的效果。本文针对这一问题，提出将椭圆球面波函数(Prolate Spheroidal Wave Functions， PSWF)引入CDMA系统进行脉冲整形，通过理论分析和Matlab仿真，与常规波形进行了对比，研究了该函数对CDMA系统通信性能的优化情况。理论分析和仿真结果均证明：在能量有限条件下，本文提议的PSWF_4、PSWF_3具有比其他常规波形更优的通信性能。 关键词 :码分多址，脉冲整形，椭圆球面波函数，误码率，吞吐量
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user: 1. 引言 CDMA通信系统中广泛存在着MAI [ 1 ] 。MAI的存在会直接影响到系统的误码性能和吞吐量，甚至对整个通信系统的容量造成极大影响。 适当的脉冲整形可以改善传输信号的频谱性能 [ 2 ] 。这种改善对于CDMA系统非常重要，因为它使得系统可以在一个给定的带宽内使用较长的扩频码，或者在相同的条件下容纳更多的用户。CDMA系统广泛采用相关接收机，这种技术使得MAI的方差既与整形脉冲的能量有关，又与整形脉冲的形状自身相关。因此，研究不同整形脉冲对于CDMA系统性能的影响具有非常重要的意义 [ 3 ] [ 4 ] 。而PSWF可在时域范围和频域范围内都近似带限。这一优良特点使得它在脉冲整形中的应用成为可能 [ 5 ] - [ 7 ] 。 本文针对这一问题，提出将PSWF函数引入CDMA系统作为整形脉冲，通过理论分析和Matlab仿真，与常规波形进行对比，研究该函数对CDMA系统检测性能的优化情况。理论分析和仿真结果均证明：在能量有限条件下，具有更大时间带宽积因子的PSWF波形对应的CDMA系统通信性能更优。
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user: 2. CDMA系统 直接序列扩频CDMA(Direct sequence CDMA，DS-CDMA)系统利用不同的地址码来区分不同的用户，接收端可以利用这种差别，从接收信号准确地分离出所要传输的有用信息。图1所示为DS-CDMA系统简单框图。 由图1可知，在发射端经过基带调制和直接序列扩频后的不同用户信号进行叠加，相加后的信号经过脉冲整形进行传输。接收端，经过Rake接收，匹配滤波，然后进行解扩，最后经基带解调和抽样判决，恢复出原始信息。 DS-CDMA系统利用不同用户之间的正交性来区分用户，而实际应用中，这种正交性不会那么严格，这种不完全正交产生的干扰叫做多址干扰(MAI)。单个用户时MAI很小，可以忽略不计，但当用户增多时，MAI就会越来越明显，并影响到系统的误码率和吞吐量，对系统容量产生极大影响。 为了克服MAI对CDMA通信系统的影响，进一步优化CDMA数字通信系统的传输性能。我们试图找到更加恰当的脉冲波形，通过脉冲整形改善传输性能，满足系统对传输的更高要求。传统的整形脉冲有：矩形、半正弦、三角波、升余弦等。
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user: 3. PSWF波形 PSWF最早由Slepian和H. O. Pollark等人在上世纪60年代提出，其带通形式的积分定义如式(1) [ 8 ] ： 图1. DS-CDMA系统框图 (1) 式中，参数 表示PSWF函数 的能量集中度因子， 为阶数； 是角频率带宽； 为时间带宽积因子，且满足 。 PSWF可以在时域持续时间有限的条件下，满足在近似带限的频率范围内最大化集中频域的能量。这一优良特性使得它在脉冲整形中的应用成为可能。 但PSWF函数为积分形式，它的闭式解很难求取。这在实际分析和研究过程中显得十分不方便。在文献 [ 9 ] 中，作者通过计算机仿真得到了 、 、 、 时的计算机仿真波形，如图2所示。 在文献 [ 10 ] 中，作者给出了图2几种波形的近似解析表达式，用于理论分析和研究，各表达式如式(2)~式(5)。 1) 99%BW，WTc = 1.2： (2) 2) 99.9%BW，WTc = 1.6： (3) 3) 99%BW，WTc = 2： (4) 4) 99%BW，WTc = 3： (5) 图2. PSWF函数仿真波形 其中， 和 为幅度归一化常数， ， 。 本文引用上述PSWF波形的表达式，用来与常规波形进行比较分析和研究。
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user: 4. 波形比较研究 4.1. 误码率比较 假设 个用户的DS-CDMA系统采用QPSK调制，根据文献 [ 3 ] ，其系统 可表示为如式(6)： (6) 其中， 为单位比特能量， 为噪声功率谱密度， 为用户个数， 为单位比特内的chip个数。 是波形的相关性指标，不同波形的相关性不同。 部分相关性指标反映的是不同码片之间的正交性， 越小，反映的是码片之间的正交性越好，即不同码元之间产生的码间干扰就会越低，这对于DS-CDMA系统来说意味着系统误码性能的提升。 整形脉冲的部分相关性指标定义为： (7) 其中 为整形脉冲的频域表达式。 根据公式(6)可以发现，在相同的 条件下，对于相同的用户数 ， 的大小仅与 相关，而 反映的是信号的波形形状。也就是说，不同形状的整形脉冲通过相关函数 对系统的 产生影响，进而影响到系统的误码性能，并且， 的值越小，系统 越大，对应的系统误码率 也就越小。 本文针对能量有限条件，研究不同整形脉冲对系统检测性能的影响。为了保证波形形状，首先要对整形脉冲进行归一化，即满足式(7)和式(8)： 时域： (8) 频域： (9) 为了保证能量有限条件，限制不同波形的 均为1。在式(8)和式(9)的条件下，整形脉冲的能量均为1，满足要求。同时，为了公平，要求不同波形对应系统具有相同的比特速率 ，即相同的比特周期 。由于 均为1，根据 可知，不同系统的 也相同。因此，不同系统的 将只与系统的 相关。 根据以上分析，只需比较不同整形脉冲的 值， 数值越小，DS-CDMA系统的误码率性能越好。 这里选择六种波形进行对比，其中常规波形两个，PSWF波形四个。 常规波形为：三角波和升余弦波。两种常规波形经过幅度归一化后表达式为： 1) 三角波： (10) 2) 升余弦： (11) PSWF波形选择PSWF_1( )、PSWF_2( )、PSWF_3( )、PSWF_4( )四种。 表1所示为按照 公式计算得到的各波形 值的大小。由表可知， 的大小顺序由大到小依次为：PSWF_1 > 三角波 > 升余弦(PSWF_2) > PSWF_3 > PSWF_4。根据以上分析，采用相应波形的DS-CDMA系统的 的大小顺序依次为：PSWF_4 > PSWF_3 > PSWF_2(升余弦) > 三角波 > PSWF_1，对应的系统误码性能优劣顺序从优到劣依次应为：PSWF_4、PSWF_3、PSWF_2(升余弦)、三角波、PSWF_1。由于升余弦波形是常规波形中性能最优的波形，也就是说PSWF_3和PSWF_4波形具有比上述常规波形更好的误码率性能。 4.2. 吞吐量比较 对于DS-CDMA系统，当用户的数量 超过DS-CDMA的系统容量 时，由于过载，数据包就会发生丢失。为了考量系统发送数据的能力，在DS-CDMA系统中，定义系统的吞吐量(Throughput)为：单位时间段内成功接收到的平均数据块个数。如果用系统容量进行归一化，则可得到归一化吞吐量。其定义式如式(12)： (12) Table 1 Mc value of wave forms under the condition of limited energ 波形 PSWF_1 0.2928 三角波 0.2691 升余弦 0.24 PSWF_2 0.24 PSWF_3 0.1303 PSWF_4 0.0851 表1. 能量有限条件下各波形的M c 值 其中， 为包含 个数据比特的数据块传输成功的接收概率，定义为： ， 为 个用户同时出现时的平均误比特率， 是每个传输成功的数据块所包含的比特数目。同时， 为在传输的数据块中包含 个用户的概率，若给定通信速率 服从泊松分布，则其定义为： (13) 若给定通信速率 服从二项分布，则其定义为： (14) 其中， 是系统容量，即系统所能容纳的最大用户数。本文仅对通信速率 服从二项分布的情况讨论研究。 由DS-CDMA系统的归一化误码率定义式可以看出，在系统容量 和通信速率 都给定的情况下， 相当于已经给定，对某个特定DS-CDMA系统， 也是给定的，因此只需要求得系统中同时存在不同个用户时的误比特率 ，根据以上公式便可通过计算得出DS-CDMA系统的归一化吞吐量。
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user: 5. 仿真结果和分析 为了验证第3节关于误码率的比较结果，并进一步研究Throughput性能，本节在能量有限条件下，通过对不同整形脉冲对应的DS-CDMA系统进行Matlab仿真，研究系统误码率和吞吐量性能的变化情况。 5.1. 误码率仿真 仿真主要参数为：DS-CDMA系统，QPSK调制，Gold码(码长为31)扩频，用户数选择user = 1，user = 10，user = 30三种情况，信道选择AWGN信道和Rayleigh信道两种，采用Rake接收机。 由图3可知，在AWGN信道下，对于单用户情况，采用四种不同整形脉冲的DS-CDMA系统的误码率性能几乎一样。对于多用户情况，无论是user = 20还是user = 30，系统误码率性能的优劣顺序从优到劣均为：PSWF_4、PSWF_3、PSWF_2(升余弦)、三角波、PSWF_1，并且，随着user个数的增加，各波形之间的误码率差距越来越大，也就是说，系统的检测性能差别越来越大，这与多用户下MAI对DS-CDMA系统误码率影响的理论分析是吻合的。另外，对于PSWF波形，时间带宽积因子越大，对应的系统误码率性能越好。 由图3可知，在Rayleigh信道条件下，无论单用户情况还是多用户情况，采用不同整形波形的系统误码率性能顺序和AWGN信道情况完全一致。不同的是，同等条件下，Rayleigh信道情况的误码率更大， 图3. 误码率性能仿真结果(a) (b) (c) 为AWGN信道环境，(d) (e) (f) 为Rayleigh信道环境 不同波形之间的误码率性能差距更小。 5.2. Throughput仿真 仿真参数为：DS-CDMA系统，Gold码扩频， ， ， ，Rayleigh信道，Rake接收，接收分集数分别为2和3。仿真结果如图4。 由图4可知，在Rayleigh信道下的DS-CDMA系统，无论接收分集数M = 2还是M = 3时，系统吞吐量的大小顺序从大到小均为：PSWF_4、PSWF_3、PSWF_2 (升余弦)、三角波、PSWF_1。并且，随着M值的增大，相同整形脉冲情况下，系统的吞吐量变大。由此可见，在Rayleigh信道下的DS-CDMA系统吞吐量性能与误码率性能的顺序完全相同，且当接收分集数越多时，系统吞吐量性能更好。对于PSWF波形，由仿真结果可知，时间带宽积因子越大，系统吞吐量性能越好。
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user: 6. 结束语 本文针对CDMA系统面临的多址干扰问题，首先从理论上分析了能量有限情况下整形脉冲对DS-CDMA系统性能的影响，提出了将椭圆球面波函数PSWF作为整形脉冲。与其他常规波形进行比较，分析得出了PSWF_4、PSWF_3波形比其他常规波形对DS-CDMA系统性能的提升更大的结论。进一步通过Matlab仿真验证了如下结论：在AWGN信道和Rayleigh信道环境中，不同用户数情况下，PSWF_4、PSWF_3波形比其他常规波形具有更优的误码率性能，在Rayleigh信道环境中，不同分集数条件下，PSWF_4、PSWF_3具有比其他常规波形更优的Throughput性能。 图4. 误码率性能仿真结果(a) (b) (c) 为AWGN信道环境，(d) (e) (f) 为Rayleigh信道环境 综上所述，在CDMA多用户通信中，在能量有限情况下，PSWF_4、PSWF_3具有比其他常规波形更优的检测性能，可以有效降低多址干扰的影响。
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user: 摘 要 为确定并比较云纹石斑鱼(Epinephelus moara)、七带石斑鱼(Epinephelus septemfasciatus)及其云纹石斑鱼(Epinephelus moara)♀ × 七带石斑鱼(Epinephelus septemfasciatus)♂杂交F 1 的营养成分及差异，对3种石斑鱼的6月龄幼鱼进行肌肉营养成分、氨基酸、脂肪酸、矿物质和微量元素的组成及含量分析。结果表明，七带石斑鱼粗蛋白(17.40%)和粗脂肪(5.40%)含量最高，杂交F 1 水分(77.00%)含量最高；七带石斑鱼肌肉中总氨基酸(13.11%)含量、必须氨基酸(4.88%)含量以及鲜味氨基酸(4.13%)含量均最高，并且比例最为适宜；3种石斑鱼多不饱和脂肪酸(PUFA)与饱和脂肪酸(SFA)比例均符合理想脂肪酸的标准，其中杂交F 1 的多不饱和脂肪酸(33.50%)含量最高，并且EPA和DHA(16.13%)含量最高，七带石斑鱼的单不饱和脂肪酸(36.23%)含量最高；七带石斑鱼的铜、钙、钾、磷、镁含量最高，杂交F 1 的铁、钠含量最高，云纹石斑鱼锌含量最高。研究表明，3种石斑鱼中，七带石斑鱼是最为优质的蛋白源，杂交F 1 和七带石斑鱼中不饱和脂肪酸含量高，杂交F 1 多不饱和脂肪酸含量具有明显优势，具有较高的营养和经济价值。 关键词 :云纹石斑鱼，七带石斑鱼，杂交F 1 ，营养成分，氨基酸，脂肪酸
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user: 1. 引言 云纹石斑鱼(Epinephelus moara)和七带石斑鱼(Epinephelus septemfasciatus)同属于鲈形目(Perciformes)、鮨科(Serranidae)、石斑鱼亚科(Epinephelinae)、石斑鱼属(Epinephelus)，均具有较高的营养价值和经济价值 [ 1 ] - [ 4 ] ，是海水养殖的优良品种 [ 5 ] [ 6 ] 。为利用两者的优良性状，将其进行杂交，成功获得了杂交F 1 [ 7 ] ，经前期实验表明，杂交F 1 在生长速度、耐低温等方面具有一定的杂种优势 [ 8 ] 。为确定和比较不同生长阶段的云纹石斑鱼、七带石斑鱼及云纹石斑鱼(♀) × 七带石斑鱼(♂)杂交F 1 肌肉营养成分及差异，并分析杂交F 1 在营养价值方面是否具有优势，本文对6月龄的三种石斑鱼肌肉营养成分、氨基酸、脂肪酸、矿物质和微量元素的组成及含量进行分析比较，以期为3种石斑鱼的营养价值评价提供科学依据，为其在后期生长阶段的比较提供参照，为该杂交鱼的应用及进一步选育提供基础资料。
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user: 2. 材料与方法 2.1. 试验材料 试验鱼取自莱州明波水产有限公司，为同期繁殖的云纹石斑鱼 [ 9 ] 、七带石斑鱼 [ 10 ] 和云纹石斑鱼(♀) × 七带石斑鱼(♂)杂交F 1 [ 11 ] ，其中云纹石斑鱼与杂交F 1 的母本为同一尾亲鱼，七带石斑鱼与杂交F 1 的父本为同一尾亲鱼。3种石斑鱼样本均为6月龄，采用相同的饲养方式，随机各取5尾，均体质健康。平均体长为云纹石斑鱼(10.11 ± 0.65) cm、七带石斑鱼(10.33 ± 1.12) cm、杂交F 1 (12.36 ± 0.77) cm；平均体重为云纹石斑鱼(26.07 ± 7.29) g、七带石斑鱼(36.26 ± 11.79) g、杂交F 1 (58.47 ± 9.64) g。 2.2. 测定方法 将试验鱼背部的鳞片和皮肤剔除，取两侧肌肉，因样本规格较小，分别将3个品种中每个品种5尾个体的肌肉混合，捣碎搅拌均匀，用于营养成分测定。每个品种的测定值即为5尾个体的平均值。 粗蛋白含量的测定采用凯氏定氮法(GB5009.5-2010)，粗脂肪含量采用索氏抽提法(GB5009.6-2003)测定，灰分采用马福炉550℃高温灼烧法(GB5009.4-2010)测定，水分含量采用常压恒温干燥法(GB5009.3- 2010)测定；氨基酸含量由日立L-8800型氨基酸分析仪测定，依据GB/T 5009.124-2003；脂肪酸测定使用日本岛津GC-17A气相色谱仪按照内标法，依据GB/T 9695.21-2008；矿物质及微量元素的测定使用日本岛津AA6800型原子吸收分光光度计，依据GB/T5009.(13、14、87、90、91、92)-2003方法测定。 2.3. 数据处理 试验数据采用Excel和SPSS软件进行分析。