检索结果-内蒙古大学图书馆

中南大学学报(自然科学版) 2025年第3期56卷 911-922页

作者：刘恒陶建峰孙炜孙浩刘成良上海交通大学机械系统与振动国家重点实验室

负载口独立控制阀控液压缸系统(IMVCS)控制自由度多，系统能效提升空间大，在工程机械等领域有很好的应用前景，然而，控制自由度增加以及阀口节流方案的固有非线性使得实现此类系统的高能效、高精度控制面临挑战。本文提出了一种基于... 详细信息

负载口独立控制阀控液压缸系统(IMVCS)控制自由度多，系统能效提升空间大，在工程机械等领域有很好的应用前景，然而，控制自由度增加以及阀口节流方案的固有非线性使得实现此类系统的高能效、高精度控制面临挑战。本文提出了一种基于深度神经网络库普曼(Koopman)算子的液压系统模型预测控制方法。首先，通过数据训练得到被控对象的高精度线性预测模型，并将预测模型用于IMVCS的模型预测控制；其次，在控制器的损失函数引入能耗项，分别控制执行器两侧腔室的流量和压力来减少能耗；最后，使用NSGA-II算法来对控制器参数进行调优，实现高能效、高精度控制。研究结果表明：该方法能够保证控制精度，提高节能效率；相较于传统的PID控制，所提出的控制策略降低了至少29%的能量消耗，并且轨迹跟踪误差控制在0.7 mm以内。

关键词：负载口独立控制阀控液压缸系统(IMVCS) 模型预测控制(MPC) Koopman算子深度神经网络(DNN)

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稀疏测度和复杂性测度及其在设备健康监测中的研究进展

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机械工程学报 2025年第1期61卷 123-139页

作者：王冬侯炳昌王玉婷夏唐斌彭志科奚立峰上海交通大学机械与动力工程学院上海200240 上海交通大学机械系统与振动国家重点实验室上海200240 宁夏大学机械工程学院银川750021

机械设备健康监测对于保障机械设备的健康运行起着至关重要的作用,其核心技术之一为故障特征提取。由于机械故障信号时域和频域具有稀疏性,因此基于稀疏测度和复杂性测度的故障特征提取被广泛应用于机械设备健康监测中。过去在机械设备... 详细信息

机械设备健康监测对于保障机械设备的健康运行起着至关重要的作用,其核心技术之一为故障特征提取。由于机械故障信号时域和频域具有稀疏性,因此基于稀疏测度和复杂性测度的故障特征提取被广泛应用于机械设备健康监测中。过去在机械设备健康监测领域主要是通过实验研究手段对稀疏测度和复杂性测度进行研究,缺乏足够的理论基础支撑。本研究主要总结和回顾了近年来稀疏测度和复杂性测度理论基础研究方面的新进展,并把其与设备健康监测研究结合进行阐述,利于机械设备监测领域的研究人员充分理解:①稀疏测度广义数学框架;②准算数均值比构建新型故障特征统计量;③新型稀疏测度与故障特征统计量构造;④稀疏测度性能比较;⑤改进稀疏测度;⑥稀疏测度与复杂性测度理论差异。通过稀疏测度与复杂性测度应用案例对比了稀疏测度和复杂性测度的应用效果。最后,研究展望给出了稀疏测度和复杂性测度在机械设备健康监测领域的未来发展方向。

关键词：稀疏测度复杂性测度峭度熵基尼指数相关维度近似熵模糊熵样本熵设备健康监测

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航空齿轮齿根磨削和超声滚压表面完整性分布规律研究

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机械工程学报 2025年第5期61卷 343-353页

作者：党嘉强安庆龙李宇罡明伟伟王浩伟刘忠明陈明上海交通大学机械系统与振动国家重点实验室上海200240 上海交通大学金属基复合材料国家重点实验室上海200240 郑州机械研究所有限公司郑州450001

提出了表面纹理作用下等效初始裂纹长度和应力集中系数评价模型,研究了齿轮成形磨削后齿根表面完整性分布规律,并对成形磨齿参数进行优选讨论。设计搭建了航空齿轮超声滚压强化试验装置,将其应用到齿根强化中,对齿根超声滚压后表面完整... 详细信息

提出了表面纹理作用下等效初始裂纹长度和应力集中系数评价模型,研究了齿轮成形磨削后齿根表面完整性分布规律,并对成形磨齿参数进行优选讨论。设计搭建了航空齿轮超声滚压强化试验装置,将其应用到齿根强化中,对齿根超声滚压后表面完整性分布规律进行了分析。结果表明,齿根磨削后表面等效初始裂纹长度和应力集中系数分别高达5.09μm和2.6,表面微观组织变形层深约30μm,残余压应力层深约30μm,硬化层深约200μm。高磨削速度、高进给和小切深有助于减小齿根表面等效裂纹长度,低磨削速度、低进给和小切深有助于提升齿根残余压应力幅值。超声滚压工艺能提高齿根表面光洁度,将等效初始裂纹长度降低至0.28μm,引入较深塑性变形层,相比磨削加工和机械喷丸工艺,表面残余压应力层深明显提升。

关键词：超高强度钢齿根成形磨削超声滚压表面完整性

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基于OSGMD-Hilbert包络对数分析的齿轮箱齿面磨损早期故障诊断

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振动与冲击 2025年第7期44卷 225-231,274页

作者：俞香熔王友仁王胤博南京航空航天大学自动化学院南京211106 上海交通大学机械与动力工程学院机械系统与振动国家重点实验室上海200240

针对环境噪声下齿轮箱齿面磨损早期微弱故障特征难以提取的问题,提出了一种基于优化型辛几何模态分解-Hilbert包络对数分析的齿轮磨损故障诊断方法。新方法中引入Cao算法和功率谱密度,提出最近邻波动偏差实现嵌入维数的自适应确定,利用... 详细信息

针对环境噪声下齿轮箱齿面磨损早期微弱故障特征难以提取的问题,提出了一种基于优化型辛几何模态分解-Hilbert包络对数分析的齿轮磨损故障诊断方法。新方法中引入Cao算法和功率谱密度,提出最近邻波动偏差实现嵌入维数的自适应确定,利用奇异值分解进行降噪,采用Pearson-功率谱熵差和闵氏距离作为重构准则以获取特征模态分量,通过Hilbert包络对数分析法突出故障频率成分,并进行故障诊断。该新方法克服了辛几何模态分解嵌入维数依赖经验公式、重构准则单一和噪声鲁棒性欠佳的缺陷。仿真与试验结果分析表明,与辛几何模态分解(symplectic geometric mode decomposition,SGMD)、迭代SGMD、变分模态分解和经验模态分解相比,该新方法能够有效提取早期齿面磨损故障特征信息,表现出更好的鲁棒性。

关键词：早期故障诊断振动信号特征信息提取优化型辛几何模态分解(OSGMD) 齿轮磨损 Hilbert包络对数分析法辛几何模态分解(SGMD)

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基于代理模型的含摩擦机构动力学快速求解方法

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机械工程学报 2025年第4期61卷 323-332页

作者：魏齐陶建峰孙浩徐爽刘成良上海交通大学机电控制与物流装备研究所上海200240 上海交通大学机械系统与振动国家重点实验室上海200240

关节摩擦对机构的动力学行为有显著影响。在重载或机构中有球铰的场景中,构件间常用滑动关节连接,其关节摩擦力与约束力有关,因此约束力不能在广义坐标形式的动力学方程中被消去,导致机构正向动力学由一组微分-代数方程描述,未知中间变... 详细信息

关节摩擦对机构的动力学行为有显著影响。在重载或机构中有球铰的场景中,构件间常用滑动关节连接,其关节摩擦力与约束力有关,因此约束力不能在广义坐标形式的动力学方程中被消去,导致机构正向动力学由一组微分-代数方程描述,未知中间变量过多,动力学的实时求解不容易实现。针对这一问题,提出基于代理模型的含摩擦机构动力学快速求解方法。首先利用约束力有关的连续Stribeck摩擦模型,构建光滑的机构动力学方程,对含摩擦机构进行物理建模;其次采用单隐层神经网络构建机构动力学的代理模型,将机构正向动力学方程简化为常微分方程,大大减少需要求解的未知中间变量。最后,通过管片拼装机的液压举升系统来验证所提出方法的有效性和优越性,最大误差为0.0234 mm,平均节省了99.89%的求解时间,证明在含滑动摩擦的机构动力学分析中,所提出方法可以在保证精度的前提下显著提升计算效率。

关键词：机构动力学摩擦模型代理模型快速计算

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基于EWT-LSTM的工业机器人关节异常检测

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浙江大学学报(工学版) 2025年第5期59卷 982-994页

作者：蒋沁诚陶建峰王洋洋张宇磊刘成良上海交通大学机械与动力工程学院上海200240 上海交通大学机械系统与振动国家重点实验室上海200240

针对工业机器人制造企业工业机器人出厂检测场景关节伺服参数异常检测问题和不添加传感器、高准确率和实时性的需求,提出基于经验小波变换(EWT)和长短时记忆网络(LSTM)的检测方法.构建工业机器人可编程逻辑控制器-智能终端-云服务器一... 详细信息

针对工业机器人制造企业工业机器人出厂检测场景关节伺服参数异常检测问题和不添加传感器、高准确率和实时性的需求,提出基于经验小波变换(EWT)和长短时记忆网络(LSTM)的检测方法.构建工业机器人可编程逻辑控制器-智能终端-云服务器一体化关节实时数据采集平台,无须额外添加传感器即可实现关节电流和速度信号的实时采集、存储和传输,在云端进行状态监测和异常检测.利用EWT分解电流信号以获得特征分量,将光滑的特征分量作为LSTM模型的输入,提高了预测准确性.针对机器人运动周期中实时信号周期不完整的问题,采用卷积神经网络和注意力机制优化的双向LSTM模型预测补全完整的周期信号,与标准信号特征分量进行差异度量,实现实时异常检测.采用1组标准伺服参数和24组异常伺服参数进行故障注入实验,验证了利用该方法能够定位异常关节,与注入异常程度有较好的一致性,检测准确率超过90%.

关键词：工业机器人经验小波变换长短时记忆网络异常检测云边协同

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冲液压力对高速电弧加工高温合金蜂窝质量影响的研究

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电加工与模具 2025年第2期 21-25,48页

作者：李辰龙柏聪李柯林顾琳上海交通大学机械与动力工程学院机械系统与振动国家重点实验室上海200240

针对航空发动机高温合金材料蜂窝结构的加工难题,提出并验证了高速电弧加工蜂窝的可行性,分析了高速电弧加工在提高加工效率和加工精度方面的优势。试验采用内冲液圆盘电极,研究了冲液压力对蜂窝结构加工质量的影响。结果表明,冲液压力... 详细信息

针对航空发动机高温合金材料蜂窝结构的加工难题,提出并验证了高速电弧加工蜂窝的可行性,分析了高速电弧加工在提高加工效率和加工精度方面的优势。试验采用内冲液圆盘电极,研究了冲液压力对蜂窝结构加工质量的影响。结果表明,冲液压力对改善加工质量具有显著作用,尤其是达到0.6 MPa以上时能显著提高加工表面质量并降低电极损耗率,有效验证了高速电弧加工航空蜂窝的潜力,也为相关技术的优化与发展提供了理论和试验依据。

关键词：高速电弧放电加工蜂窝结构冲液压力加工效率

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融合场景的产品绿色设计方案建模与优化

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机械工程学报 2025年第3期61卷 40-51页

作者：郭婧王黎明戚进胡洁孔琳山东大学机械工程学院济南250061 上海交通大学机电设计与知识工程研究所上海200240 上海交通大学机械系统与振动国家重点实验室上海200240 山东科技大学机械电子工程学院青岛266590

机电产品的制造和使用过程会耗费大量的资源和能源,同时会产生大量的污染物排放,从而导致严重的环境污染问题。使用全生命周期的设计方法可以最小化产品对环境的负面影响,进而提高产品品质和可持续性。因此,提出基于有向网络结构的产品... 详细信息

机电产品的制造和使用过程会耗费大量的资源和能源,同时会产生大量的污染物排放,从而导致严重的环境污染问题。使用全生命周期的设计方法可以最小化产品对环境的负面影响,进而提高产品品质和可持续性。因此,提出基于有向网络结构的产品绿色设计方案表达方法,实现产品全生命周期设计相关的功能域、结构域、工艺域以及材料域信息的有效集成以及与全生命周期阶段的多域关联映射。建立了基于集合理论的生命周期场景表达方法,并通过设计节点接口的逐级匹配,构建了融合生命周期场景的设计方案表达模型。针对所建立的产品绿色设计网络模型的特点,使用融合剪枝策略的深度优先搜索算法,通过对设计网络模型中各个设计节点的遍历,实现了初始设计方案个体的生成。针对设计方案个体中设计节点之间相关联的特点,制定了基于邻接实数矩阵的编码策略。通过设置的差分进化算子,以满足产品生命周期场景的环境约束为条件,完成了2.5 MW风力发电机设计方案的优化。

关键词：绿色设计设计方案表达模型差分进化算法

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流形正则化支持高阶张量机及其在行星齿轮箱半监督故障诊断中的应用

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振动工程学报 2025年第1期38卷 78-87页

作者：杨诚何清波贾民平李志农彭志科上海交通大学机械系统与振动国家重点实验室上海200240 东南大学机械工程学院江苏南京211189 南昌航空大学无损检测技术教育部重点实验室江西南昌330063 宁夏大学机械工程学院宁夏银川750021

本文提出了一种基于流形正则化支持高阶张量机(MRSHTM)的行星齿轮箱半监督故障诊断方法。在MRSHTM中引入CP分解挖掘张量数据中的内在结构信息,并定义张量逆多元二次核函数(Tensor‐IMKF)以构建图拉普拉斯算子,从而更好地描述张量数据之... 详细信息

本文提出了一种基于流形正则化支持高阶张量机(MRSHTM)的行星齿轮箱半监督故障诊断方法。在MRSHTM中引入CP分解挖掘张量数据中的内在结构信息,并定义张量逆多元二次核函数(Tensor‐IMKF)以构建图拉普拉斯算子,从而更好地描述张量数据之间的流形结构。针对多分类问题,将一对多(OVR)策略引入MRSHTM中,提出一对多流形正则化支持高阶张量机(OVR‐MRSHTM)模型。利用层次多尺度排列熵(HMPE)提取多通道振动信号的“通道×层次×尺度”三阶张量故障特征,并输入OVR‐MRSHTM中进行自动识别。实验结果表明,所提算法能够在张量空间中实现稀缺标记样本下的行星齿轮箱智能故障诊断。

关键词：半监督故障诊断行星齿轮箱张量学习流形正则化

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平面二自由度过约束并联机构运动学标定方法

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机械设计与研究 2025年第1期41卷 1-6+12页

作者：刘瑞睿吴海宇于洋梁振鹍王皓陈根良上海交通大学上海市复杂薄板结构数字化制造重点实验室江南造船(集团)有限责任公司上海交通大学机械系统与振动国家重点实验室

过约束并联机构凭借其高稳定性和强负载特性被广泛应用在精密加工、智能制造等众多重要场景中，由于制造精度和结构变形的存在，过约束并联机构运动精度不高。本文针对一种用于大型部件运动调姿的过约束并联机构存在末端定位精度较差的... 详细信息

过约束并联机构凭借其高稳定性和强负载特性被广泛应用在精密加工、智能制造等众多重要场景中，由于制造精度和结构变形的存在，过约束并联机构运动精度不高。本文针对一种用于大型部件运动调姿的过约束并联机构存在末端定位精度较差的问题开展参数误差建模和标定研究，其构型为2-P(Pa)。基于POE方法建立机构考虑几何偏差与结构变形的运动学模型。在此基础上推导支链到整机的误差传递模型，继而构建了机构的参数辨识与标定流程。在样机中对本文的标定方法进行实验验证，实验结果表明该标定方法显著提高了机构的末端定位精度，其平均位置残差和姿态残差分别为0.45 mm与0.001 9 rad,较标定前提升88.2%与81%,验证了方法的有效性。

关键词：过约束并联机构运动学参数标定误差建模

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