检索结果-内蒙古大学图书馆

液压与气动 2023年第4期47卷 46-58页

作者：姜万录赵岩李振宝杨旭康张士博张淑清燕山大学先进锻压成型技术与科学教育部重点实验室河北秦皇岛066004 燕山大学河北省重型机械流体动力传输与控制实验室河北秦皇岛066004 燕山大学电气工程学院河北秦皇岛066004

针对传统旋转机械故障诊断方法中单一机器学习模型出现的诊断精度低、泛化能力差且性能提升有限等问题,提出了通过Stacking框架异质集成多个机器学习模型对旋转机械进行故障诊断。首先利用小波包变换对旋转机械的原始振动信号进行特征提... 详细信息

针对传统旋转机械故障诊断方法中单一机器学习模型出现的诊断精度低、泛化能力差且性能提升有限等问题,提出了通过Stacking框架异质集成多个机器学习模型对旋转机械进行故障诊断。首先利用小波包变换对旋转机械的原始振动信号进行特征提取;然后通过贝叶斯优化和网格搜索结合的方法调节各基学习器的超参数,采用DT、KNN、SVM及RF作为初级学习器,LR作为次级学习器构建Stacking异质集成学习模型;最后通过滚动轴承和液压泵故障模拟试验,将所提模型与单一模型、同质集成模型进行比较分析。试验结果表明,异质集成Stacking模型在不同旋转机械的故障诊断中均获得了最佳的整体诊断性能。异质集成是提高旋转机械故障诊断性能的有广阔应用前景的解决方案。

关键词： Stacking模型异质集成学习故障诊断旋转机械

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基于人机共融的外骨骼机构构型综合及优选方法

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机械工程学报 2022年第11期58卷 37-45页

作者：张立杰于金须闫建华杜义浩谢平李永泉燕山大学先进锻压成形技术与科学教育部重点实验室秦皇岛066004 燕山大学河北省重型机械流体动力传输与控制实验室秦皇岛066004 燕山大学电气工程学院河北省智能康复及神经调控重点实验室秦皇岛066004 燕山大学河北省并联机构与机电系统实验室秦皇岛066004

针对当前穿戴式外骨骼机构设计缺少系统流程和具体方法,且较少考虑人机共融的问题,提出了基于人机共融的外骨骼机构构型综合及优选方法。在构型综合方面,根据人机共融中穿戴性要求,构建人体肌骨构型(Musculoskeletal configuration,MC)... 详细信息

针对当前穿戴式外骨骼机构设计缺少系统流程和具体方法,且较少考虑人机共融的问题,提出了基于人机共融的外骨骼机构构型综合及优选方法。在构型综合方面,根据人机共融中穿戴性要求,构建人体肌骨构型(Musculoskeletal configuration,MC),应用“最小闭链单元组合法”建立人机构型(Human-machine configuration,HMC);根据人机共融中运动灵活性要求,利用“二连杆单元插入法”提升HMC自由度并进行构型变换,结合邻接矩阵和“环路顺逆标注法”建立了构型综合的数学模型;在构型优选方面,根据人机共融中人机运动一致性要求,利用复用杆和复用因子指标优选出符合自由度要求的构型。选取食指为例,建立了食指HMC并综合出15种拓扑构型,优选出自由度为3、复用因子总数为4的构型,该构型满足穿戴式外骨骼机构设计中人机共融要求,验证了上述方法的有效性。

关键词：人机共融可穿戴外骨骼构型综合人机构型复用因子

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肩肘康复产品形态需求挖掘与意象评价研究

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包装工程 2024年第22期45卷 371-381页

作者：王年文王劲松黄涛张立杰高歆妍丁小怡燕山大学机械工程学院河北秦皇岛066000 燕山大学艺术与设计学院河北秦皇岛066000 燕山大学先进锻压成形技术与科学教育部重点实验室河北秦皇岛066000 燕山大学河北省重型机械流体动力传输与控制实验室河北秦皇岛066000

目的以肩肘外骨骼康复机器人为研究实例,利用贝叶斯网络分析用户情感需求与产品功能形态的关联性,结合感性工学理论挖掘特定情感下的产品形态特征。方法收集用户对肩肘外骨骼康复产品的感性评价,提取用户情感特征词和产品功能特征词;构... 详细信息

目的以肩肘外骨骼康复机器人为研究实例,利用贝叶斯网络分析用户情感需求与产品功能形态的关联性,结合感性工学理论挖掘特定情感下的产品形态特征。方法收集用户对肩肘外骨骼康复产品的感性评价,提取用户情感特征词和产品功能特征词;构建基于贝叶斯网络的用户情感需求与产品功能形态关系推导模型,分析特定数据下用户情感与产品功能形态特征关系的变化情况;根据收集用户情感特征词与产品形态特征样本,对产品特征样本进行感性评价,构建产品形态意象模型,从而对特定产品外观特征进行收敛;进行产品设计实践,并验证设计方案的可行性。结果构建了基于贝叶斯网络的用户情感需求、产品功能形态关系推导与产品形态意象评价模型,形成了用户感性需求与产品外观和功能结构之间的关联路径,阐述了满足用户情感需求的产品形态特征设计策略。结论利用贝叶斯网络探究用户情感与产品功能形态之间的关联性,构建产品形态意象模型,精确挖掘用户特定情感下对应的产品形态特征,为开展产品情感化设计提供方向和逻辑依据,实现以用户体验需求为出发点的产品形态设计创新。

关键词：肩肘康复外骨骼感性工学用户需求贝叶斯网络

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液压驱动型六轴机械臂运动学研究

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中国工程机械学报 2024年第3期22卷 315-320页

作者：赵玉贝杨静王伟高英杰郭锐赵静一北京天玛智控科技股份有限公司北京101399 燕山大学河北省重型机械流体动力传输与控制实验室河北秦皇岛066004 燕山大学先进锻压成形技术与科学教育部重点实验室河北秦皇岛066004 燕山大学河北省特种运载装备重点实验室河北秦皇岛066004

针对煤矿工作环境的复杂性和不确定性,提出一种新型6自由度液压驱动串联机械臂,使其具备结构轻量化、控制精准化、操作简易化等特点。首先,以6自由度串联机械臂为研究对象,建立其运动学模型,推导运动学正、逆解;其次,利用极值理论和蒙... 详细信息

针对煤矿工作环境的复杂性和不确定性,提出一种新型6自由度液压驱动串联机械臂,使其具备结构轻量化、控制精准化、操作简易化等特点。首先,以6自由度串联机械臂为研究对象,建立其运动学模型,推导运动学正、逆解;其次,利用极值理论和蒙特卡洛算法求解末端夹爪的工作空间,证明所设计的串联机械臂有效性;最后,选取机械臂运行的典型轨迹,使用不同的插值策略对机械臂运行的角度、角速度和角加速度进行对比分析。结果表明:6自由度液压驱动机械臂末端夹爪在五次多项式插值策略下运行平稳且连续,没有出现突变现象,可减小整机运行的柔性冲击,提升整机的使用寿命。

关键词： 6自由度串联机械臂运动学轨迹规划

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基于改进LFQPSO优化MRVM的轴向柱塞泵故障诊断

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机床与液压 2023年第5期51卷 202-211页

作者：姜万录马骏岳毅武祥杨旭康张淑清燕山大学先进锻压成形技术与科学教育部重点实验室河北秦皇岛066004 燕山大学河北省重型机械流体动力传输与控制实验室河北秦皇岛066004 燕山大学电气工程学院河北秦皇岛066004

针对传统粒子群优化算法以准确率或误判率作为适应度函数耗时长和轴向柱塞泵故障机制较为复杂的问题,提出一种基于改进适应度函数的Lévy飞行量子粒子群优化(QPSO)多分类相关向量机(MRVM)的轴向柱塞泵概率性智能软状态判别方法。为... 详细信息

针对传统粒子群优化算法以准确率或误判率作为适应度函数耗时长和轴向柱塞泵故障机制较为复杂的问题,提出一种基于改进适应度函数的Lévy飞行量子粒子群优化(QPSO)多分类相关向量机(MRVM)的轴向柱塞泵概率性智能软状态判别方法。为了克服人为设定核参数不精确、效率低等缺点,采用基于Lévy飞行的QPSO搜索MRVM的最优核参数;为了缩短寻优时间,将样本间余弦相似度作为寻优算法的适应度函数,并利用UCI机器学习标准数据集进行仿真来验证改进后优化方法的有效性及优越性;采集柱塞泵不同故障状态的数据,提取时频域和时域特征,输入到优化后的MRVM中,进行训练及测试。实验结果表明:所提方法可以有效提高故障诊断的准确率及诊断效率,同时能够实现软分类,即以概率形式输出诊断结果,能够为设备检修及维护提供可靠且符合实际的故障信息。

关键词：相关向量机 Lévy飞行策略量子粒子群优化故障诊断轴向柱塞泵

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连续时间多维T-S动态故障树分析方法

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机械工程学报 2021年第10期57卷 231-244页

作者：陈东宁许敬宇姚成玉潘昊洋胡彦龙燕山大学河北省重型机械流体动力传输与控制重点实验室秦皇岛066004 先进锻压成型技术与科学教育部重点实验室(燕山大学) 秦皇岛066004 燕山大学河北省工业计算机控制工程重点实验室秦皇岛066004

复杂系统的可靠性往往受工作时间、应力冲击、工作温度等多因素影响,仅考虑工作时间单一因素的故障树分析方法存在局限性,提出考虑工作时间、应力冲击、工作温度等多因素影响的连续时间多维T-S动态故障树分析(Continuous-time multi-dim... 详细信息

复杂系统的可靠性往往受工作时间、应力冲击、工作温度等多因素影响,仅考虑工作时间单一因素的故障树分析方法存在局限性,提出考虑工作时间、应力冲击、工作温度等多因素影响的连续时间多维T-S动态故障树分析(Continuous-time multi-dimensional T-S dynamic fault tree analysis,CM-TSdFTA)方法。构造多因素影响下的下级事件故障概率密度函数,基于下级事件的顺序规则及上级事件的输出规则提出T-S动态门及其事件顺序描述规则构建方法,给出基于规则执行可能性、上级事件发生可能性的上级事件故障概率分布函数计算方法。CM-TSdFTA不仅可以描述事件间静、动态失效行为,还能对多因素影响下的系统可靠性进行分析。通过与空间故障树、Dugan动态故障树、离散时间T-S动态故障树分析方法进行对比,验证了所提CM-TSdFTA的可行性。最后,给出了所提方法的工程分析案例。

关键词：动态故障树多维T-S动态故障树连续时间 T-S动态门

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基于分形理论的静压支承滑靴系统摩擦自适应特性分析

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液压与气动 2024年第2期48卷 25-31页

作者：刘思远郁春嵩康伟燕山大学河北省重型机械流体动力传输与控制重点实验室河北秦皇岛066004 浙江大学流体动力与机电系统国家重点实验室浙江杭州310027 燕山大学先进锻压成形技术与科学教育部重点实验室河北秦皇岛066004 中国人民解放军95092部队河南开封475000

静压支承滑靴副比一般的滑动摩擦副具有更好的摩擦自适应特性,对滑靴的早期磨损有一定的修复效果,但其摩擦自适应机理目前尚不明确。为此,基于分形理论,采用分形维数、尺度系数等分形参数描述滑靴表面形貌,对摩擦自适应过程进行理论分析... 详细信息

静压支承滑靴副比一般的滑动摩擦副具有更好的摩擦自适应特性,对滑靴的早期磨损有一定的修复效果,但其摩擦自适应机理目前尚不明确。为此,基于分形理论,采用分形维数、尺度系数等分形参数描述滑靴表面形貌,对摩擦自适应过程进行理论分析,开展磨损试验并以分时段更换试件的试验方法观察分形参数的变化情况,得到分形参数对摩擦学特性的影响规律,揭示滑靴摩擦自适应机理。结果表明,滑靴副在发生早期磨损后,分形维数呈增大-减小-再增大-再减小的变化过程,尺度系数和摩擦系数呈减小-增大-再减小-再增大的变化过程,滑靴在早期磨损阶段呈现出显著的摩擦自适应特性,其表面性能表现出劣化-修复-再劣化-再修复的变化特征。

关键词：滑靴副摩擦自适应分形理论摩擦学特性

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基于ANFIS的电磁换向阀寿命预测

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液压与气动 2023年第1期47卷 1-11页

作者：郭锐何丝丝叶欣刘光恒航天发射场可靠性技术重点实验室海南海口571126 燕山大学河北省重型机械流体动力传输与控制重点实验室河北秦皇岛066004 燕山大学河北省特种运载装备重点实验室河北秦皇岛066004 燕山大学先进锻压成形技术与科学教育部重点实验室河北秦皇岛066004

以电磁换向阀的出入口压降作为失效判据,从流量退化角度深入分析,进行电磁换向阀的寿命预测研究。首先使用改进的集合经验模态分解(Modified Ensemble Empirical Mode Decomposition,MEEMD)方法多尺度分解测试数据,以欧式距离的IMFs分... 详细信息

以电磁换向阀的出入口压降作为失效判据,从流量退化角度深入分析,进行电磁换向阀的寿命预测研究。首先使用改进的集合经验模态分解(Modified Ensemble Empirical Mode Decomposition,MEEMD)方法多尺度分解测试数据,以欧式距离的IMFs分量筛选规则完成噪声信号的降噪重构。随后利用时域分析、频域分析和时频域分析提取特征参数,并用核主元(Kernel Principal Component Analysis,KPCA)方法融合处理,经过3次指数平滑处理,构建了电磁换向阀退化评估指标。融合退化评估指标,训练自适应模糊神经网络(Adaptive Network-based Fuzzy Inference System,ANFIS),通过对未失效样本进行压降趋势预测,实现了电磁换向阀的寿命预测。结果显示,ANFIS的预测指标与实际指标的差异性较小,预测结果准确。

关键词：电磁换向阀 ANFIS 寿命预测 KPCA 退化评估指标

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多阶段自适应蝙蝠-蚁群混合群智能算法

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机械工程学报 2021年第6期57卷 236-248页

作者：陈东宁刘一丹姚成玉杨晓荣燕山大学河北省重型机械流体动力传输与控制重点实验室秦皇岛066004 先进锻压成形技术与科学教育部重点实验室(燕山大学) 秦皇岛066004 燕山大学河北省工业计算机控制工程重点实验室秦皇岛066004

针对蝙蝠算法在优化过程中未充分利用蝙蝠间搜索信息交互影响的不足,借鉴拟态物理学中的作用力规则,基于阶段性搜索策略将搜索过程分为两个阶段,分别构造符合算法阶段性搜索特点的作用力规则,提出多形态作用力蝙蝠算法,并利用Benchmark... 详细信息

针对蝙蝠算法在优化过程中未充分利用蝙蝠间搜索信息交互影响的不足,借鉴拟态物理学中的作用力规则,基于阶段性搜索策略将搜索过程分为两个阶段,分别构造符合算法阶段性搜索特点的作用力规则,提出多形态作用力蝙蝠算法,并利用Benchmark函数对所提算法与标准蝙蝠算法、变异蝙蝠算法、标准微粒群算法、两阶段微粒群算法进行性能对比测试,结果表明,所提算法具有更好的寻优能力。针对标准蚁群算法在离散空间优化时信息素更新机制单一、容易早熟收敛的不足,结合蚁群的实际社会活动提出多阶段自适应信息素机制蚁群优化算法,并在算法出现长时间停滞时,引入混沌算子使算法跳出早熟收敛,更好地发挥蚁群算法的优势,相对于标准蚁群算法、引入差分进化算法交叉变异机制的混合微粒群算法、基于动态局部搜索蚁群算法,所提算法在旅行商问题中具有更高的寻优精度、更好的稳定性。为综合不同群智能算法的优势,针对多形态作用力蝙蝠算法全局搜索能力强、收敛速度快,多阶段自适应信息素机制蚁群优化算法局部精细化能力强的特点,将两种算法串行混合,提出了多阶段自适应蝙蝠-蚁群混合群智能算法。最后,通过液压系统可靠性优化和串-并联多态系统可靠性优化实例,验证了所提混合群智能算法的有效性。

关键词：蝙蝠算法蚁群算法混合群智能可靠性优化

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类间数据不均衡条件下基于平衡随机森林的轴向柱塞泵故障诊断方法

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液压与气动 2022年第3期46卷 45-54页

作者：姜万录马歆宇岳毅赵亚鹏燕山大学河北省重型机械流体动力传输与控制重点实验室河北秦皇岛066004 燕山大学先进锻压成形技术与科学教育部重点实验室河北秦皇岛066004

针对轴向柱塞泵实际故障诊断中采集到的故障类数据远少于正常类数据的情况,为提升故障分类精确率,提出了一种基于平衡随机森林(Balanced Random Forest,BRF)的轴向柱塞泵故障诊断方法。BRF算法是随机森林(Random Forest,RF)的改进算法,... 详细信息

针对轴向柱塞泵实际故障诊断中采集到的故障类数据远少于正常类数据的情况,为提升故障分类精确率,提出了一种基于平衡随机森林(Balanced Random Forest,BRF)的轴向柱塞泵故障诊断方法。BRF算法是随机森林(Random Forest,RF)的改进算法,将欠采样方法与RF结合,强化了RF处理非均衡数据的能力。通过开源的UCI数据集对该算法的性能进行了测试,相较于RF以及合成少数类过采样(Synthetic Minority Over-sampling Technique,SMOTE)与RF的组合算法SMOTE-RF,BRF算法在少数类分类精确率方面有所提升。最后,将BRF算法应用于轴向柱塞泵的故障诊断中。结果表明,在类间数据不均衡的条件下,相较于RF及SMOTE-RF算法,BRF算法能够取得更高的故障分类精确率。

关键词：轴向柱塞泵故障诊断非均衡数据平衡随机森林多分类

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