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上海200240

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... 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0.7mm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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斜激波冲击下层合壁板-空腔系统流-固-声耦合动力学分析

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力学学报 2024年第6期56卷 1752-1761页

作者：刘昊瞿叶高孟光上海交通大学机械系统与振动全国重点实验室上海200240

斜激波作用下复合材料壁板-空腔系统气动弹性问题涉及非线性气动力、壁板大变形振动和声腔流体声波的强耦合作用,是高速飞行器弹性壁板设计中关注的重要问题.以往研究主要分析声腔恒定压力对壁板颤振特性的影响,忽略了声场与结构之间的... 详细信息

斜激波作用下复合材料壁板-空腔系统气动弹性问题涉及非线性气动力、壁板大变形振动和声腔流体声波的强耦合作用,是高速飞行器弹性壁板设计中关注的重要问题.以往研究主要分析声腔恒定压力对壁板颤振特性的影响,忽略了声场与结构之间的动态耦合特性.为了弥补这一研究缺陷,文章提出一种隐式分区计算方法实现对高速可压缩流体、大变形壁板和声腔流体声波3个物理场进行强耦合计算.基于任意拉格朗日-欧拉(arbitrary Lagrangian Eulerian,ALE)框架的有限体积法求解可压缩黏性流体Navier-Stokes方程,采用高阶剪切锯齿理论和有限元方法建立复合材料壁板非线性动力学模型,采用波动方程描述空腔内可压缩声学流体.揭示了空腔物理参数(声学流体密度、平均压力和空腔深度等)对壁板-空腔系统气动弹性响应的影响规律,发现了若干新现象:改变空腔物理参数可导致壁板运动从定点稳定静变形转变到周期极限环颤振;空腔内声学流体的“弹簧效应”导致壁板表面声压载荷反相位作用于壁板运动;特定空腔深度比下,空腔声模态变化会改变声压脉动与壁板振动的相位关系,导致壁板临界颤振动压降低.

关键词：流-固-声耦合非线性壁板颤振壁板-空腔系统气动弹性

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含摩擦界面复合材料输流管道非线性振动分析

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力学学报 2024年第11期56卷 3312-3323页

作者：乔逸飞瞿叶高高鹏林彭志科上海交通大学机械系统与振动全国重点实验室上海200240

针对含摩擦界面复合材料输流管道流固耦合动力学问题,基于Reissner薄壳理论和对流波动方程建立了纤维增强复合材料管道和流体介质的动力学方程,采用宏观滑移摩擦模型刻画管道摩擦界面上的非线性摩擦力分布,发展轴对称半解析有限元方法... 详细信息

针对含摩擦界面复合材料输流管道流固耦合动力学问题,基于Reissner薄壳理论和对流波动方程建立了纤维增强复合材料管道和流体介质的动力学方程,采用宏观滑移摩擦模型刻画管道摩擦界面上的非线性摩擦力分布,发展轴对称半解析有限元方法来构建含摩擦界面复合材料输流管道非线性动力学模型,研究了流体载荷和摩擦界面等对管道非线性振动响应的影响.结果表明,含摩擦界面复合材料输流管道摩擦界面上点的滞回曲线由两个对称的黏滞区域和两个对称的滑移区域组成,摩擦界面的黏滞-滑移切换导致输流管道振动响应除包含激励频率外,还包含一系列奇次超谐波;随着界面摩擦系数增大,输流管道基频处的轴向振幅减小,法向振幅增大,而3次超谐波处的轴向及法向振幅先增大后减小;随着界面摩擦刚度增大,输流管道基频及3次超谐波处的轴向振幅先减小后增大;来流速度主要影响含摩擦界面输流管道的法向振动,对管道的轴向振动影响很小.

关键词：复合材料输流管道摩擦界面黏滞-滑移运动非线性振动半解析有限元方法

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面向电磁水声换能器的高静低动型悬架动力学研究

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振动与冲击 2024年第7期43卷 300-307,316页

作者：孙士涛么宇辉张希李鸿光上海交通大学机械系统与振动国家重点实验室上海200240

针对目前线性悬架无法兼顾电磁水声换能器降低谐振频率与承载较大静水压力的难题,设计引入了高静低动型悬架装置,并分析其对换能器声辐射性能的影响。建立了系统动力学模型和动态特性微分方程组,仿真分析了引入非线性刚度前后换能器系... 详细信息

针对目前线性悬架无法兼顾电磁水声换能器降低谐振频率与承载较大静水压力的难题,设计引入了高静低动型悬架装置,并分析其对换能器声辐射性能的影响。建立了系统动力学模型和动态特性微分方程组,仿真分析了引入非线性刚度前后换能器系统声源级及谐振频率的变化。研究了输入电压对不同系统谐振频率的影响,探究了不同高静低动系统之间的差异。通过锤击试验测得引入高静低动刚度前后悬架的固有频率和加速度导纳。研究结果表明:相较于原线性悬架,高静低动型悬架在承受相同负载时具备更低的固有频率,低频段内具有更高的加速度。在电磁换能器中引入具有高静低动刚度特性的悬架装置可以获得比原系统更低的谐振频率,使低频区域内的声源级得到提升。

关键词：换能器谐振频率高静低动仿真分析

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小样本下基于孪生神经网络的柱塞泵故障诊断

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北京航空航天大学学报 2023年第1期49卷 155-164页

作者：高浩寒潮群徐孜陶建峰刘明阳刘成良上海交通大学机械系统与振动国家重点实验室上海200240

针对目前基于深度神经网络的柱塞泵故障诊断方法在小样本条件下精度低、模型欠拟合问题,提出一种小样本条件下基于孪生神经网络的柱塞泵故障诊断方法。搭建了柱塞泵故障实验台,采集柱塞泵在不同健康状态下的壳体振动信号;使用由卷积层... 详细信息

针对目前基于深度神经网络的柱塞泵故障诊断方法在小样本条件下精度低、模型欠拟合问题,提出一种小样本条件下基于孪生神经网络的柱塞泵故障诊断方法。搭建了柱塞泵故障实验台,采集柱塞泵在不同健康状态下的壳体振动信号;使用由卷积层和池化层组成孪生子网络自适应地从原始振动信号中提取低维特征,使用欧式距离判定输入样本对的特征相似度;通过相似度对比的方法扩大训练样本数量并训练孪生神经网络模型;最后,对测试样本进行健康状态识别。实验结果表明:与传统深度神经相比,所提方法在小样本情况下具有更高的准确率。同时,多通道数据融合实验表明:所提方法能够从不同通道的信号中学习到有关故障信息,多通道数据融合可以进一步提高诊断准确率。

关键词：柱塞泵卷积神经网络孪生神经网络小样本故障诊断数据融合

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基于反馈FxLMS-鲁棒混合控制算法的主动隔振平台研究

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振动与冲击 2024年第19期43卷 59-67页

作者：杨纪楠焦素娟龙新华上海交通大学机械系统与振动国家重点实验室上海200240 上海交通大学振动、冲击、噪声研究所上海200240

为解决传统滤波最小均方差(filtered-x least mean square,FxLMS)算法在收敛速度和稳定性之间存在的矛盾,以及次级通道模型不确定性对控制收敛性能的影响,将反馈FxLMS算法和混合灵敏度鲁棒控制器相结合,提出了一种反馈FxLMS-鲁棒混合控... 详细信息

为解决传统滤波最小均方差(filtered-x least mean square,FxLMS)算法在收敛速度和稳定性之间存在的矛盾,以及次级通道模型不确定性对控制收敛性能的影响,将反馈FxLMS算法和混合灵敏度鲁棒控制器相结合,提出了一种反馈FxLMS-鲁棒混合控制算法,并在工程应用中常见的主动撑杆隔振平台上对该混合算法的振动控制性能进行仿真分析和试验验证。变载荷激励及控制通道变化仿真和试验结果均表明,不同激励下各个阶段的加速度响应衰减均超过80%,且与传统的FxLMS算法相比,所提出的混合控制算法具有更快的收敛速度和更强的鲁棒性。

关键词：主动撑杆隔振平台混合控制滤波最小均方差(FxLMS) 混合灵敏度

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舱段主动隔振系统作动器配置优化

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振动与冲击 2024年第1期43卷 91-98页

作者：巫頔谢溪凌张志谊上海交通大学机械系统与振动国家重点实验室上海200240 上海交通大学振动、冲击、噪声研究所上海200240

针对舱段主动隔振系统中作动器配置优化问题,给出一种优化模型和方法,通过数值计算进行方法验证。首先建立了多通道舱段主动隔振系统的动力学模型,然后将作动器配置优化转换为约束0-1非线性规划问题,以系统监测点响应为优化目标函数,作... 详细信息

针对舱段主动隔振系统中作动器配置优化问题,给出一种优化模型和方法,通过数值计算进行方法验证。首先建立了多通道舱段主动隔振系统的动力学模型,然后将作动器配置优化转换为约束0-1非线性规划问题,以系统监测点响应为优化目标函数,作动器启用状态为自变量,最后采用教与学优化(teaching and learning-based optimization,TLBO)算法寻找最优配置。仿真计算结果表明,对于不同的激励,多通道主动隔振系统的最优配置不同,即存在对应给定激励下抑制壳体振动与声辐射的最优配置。

关键词：主动振动控制教与学算法(TLBO) 配置优化

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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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声学时域边界元法的时间卷积计算方法研究

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声学学报 2023年第6期48卷 1218-1226页

作者：朱寅弢吴海军孙瑞华蒋伟康上海交通大学机械系统与振动国家重点实验室上海200240

核函数中保留Dirac函数的原型,形成关于时间的卷积积分,是声学时域边界元法中一种稳定、有效的时间数值积分计算方法(CQ-BEM)。然而,传统CQ-BEM中卷积积分系数的获取有计算量大、耗时长,且对不同单元需要重新计算的问题,极大地降低了CQ-... 详细信息

核函数中保留Dirac函数的原型,形成关于时间的卷积积分,是声学时域边界元法中一种稳定、有效的时间数值积分计算方法(CQ-BEM)。然而,传统CQ-BEM中卷积积分系数的获取有计算量大、耗时长,且对不同单元需要重新计算的问题,极大地降低了CQ-BEM法计算时域声场的效率。针对传统CQ-BEM积分系数计算效率低的问题,本文利用多项式展开定理给出了待求函数泰勒系数的解析表达与数值计算方法,建立了不同单元间待求系数的转换理论,可以在一次循环迭代内完成不同单元的积分系数的计算,大幅降低了计算量,提高了CQ-BEM方法的声场计算效率。脉动球源数值算例结果表明,在相同要求下,本文方法计算时间较传统方法减少50%以上,相对误差小5个数量级以上,且计算时间随单元数的增长率仅为传统方法的2.34%。因此,本文提出的系数计算方法能够有效提高CQ-BEM方法的时域声场计算效率,拓展了CQ-BEM在大型机电设备时域声场模拟的计算规模。

关键词：时域边界元方法卷积积分方法泰勒级数多项式定理

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压电复合材料结构的减振/致动性能优化

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振动与冲击 2023年第5期42卷 176-182页

作者：李志欣郑智伟黄修长上海交通大学机械系统与振动国家重点实验室上海200240

压电复合材料由于其优越的机械能-电能转换能力,既可用于吸收结构振动能量进行减振,也可施加电压进行致动,但是针对减振与致动性能的设计异同点未被探讨与研究。针对碳纤维-玻璃纤维-压电纤维组成的多层压电复合材料结构的减振及致动性... 详细信息

压电复合材料由于其优越的机械能-电能转换能力,既可用于吸收结构振动能量进行减振,也可施加电压进行致动,但是针对减振与致动性能的设计异同点未被探讨与研究。针对碳纤维-玻璃纤维-压电纤维组成的多层压电复合材料结构的减振及致动性能进行设计与优化,给出了相应的结构铺层建议及优化结果。所设计的复合材料结构包括多层单向混合纤维复合基底和分布式压电片两个主要部分,基底中碳纤维、压电纤维和玻璃纤维对称铺设,压电片贴于基底最外层。基于Euler-Bernoulli梁理论及Hamilton原理推导了压电复合材料结构的机电耦合模型并分析其动力学特性。通过对比不同铺层顺序下结构的减振与致动性能,得到了混合控制结构的最佳铺层顺序。在此基础上,使用遗传算法对分布式压电片贴附位置和整体复合结构中的铺层角度进行优化,分别提升了结构的减振和致动性能。结果表明,分布式压电贴片在最外层时减振效果最好,压电层在内部时致动能力更优。压电贴片的贴附位置优化后,相比于在高应变区贴附的经验布置策略,前三阶模态减振性能分别提升了0.67 dB、0.77 dB及1.87 dB;碳纤维和玻璃纤维铺层角度分别为90.001 5°、53.065 2°时致动效果最佳。

关键词：压电复合材料结构减振致动遗传算法(GA) 铺层顺序铺层角度

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