基于贝叶斯优化与改进LeNet-5的滚动轴承故障诊断 被引量：8

1

作者 汤亮 凡焱峰 +1 位作者 徐适斐 蔡凯翼 《计量学报》 CSCD 北大核心 2022年第7期913-919,共7页

考虑到卷积神经网络在滚动轴承故障诊断中存在网络结构难以确定、训练次数过多、时间过长等问题,设计了一种贝叶斯优化改进LeNet-5算法,以及采用该算法构建的轴承故障诊断模型。采用贝叶斯优化训练过程中学习率等超参数,多种故障轴承的... 考虑到卷积神经网络在滚动轴承故障诊断中存在网络结构难以确定、训练次数过多、时间过长等问题,设计了一种贝叶斯优化改进LeNet-5算法,以及采用该算法构建的轴承故障诊断模型。采用贝叶斯优化训练过程中学习率等超参数,多种故障轴承的振动信号直接作为改进LeNet-5网络的输入,对池化输出采用批归一化处理和改进池化层激活函数防止过拟合,利用全局平均池化层替代全连接层提高改进LeNet-5网络的泛化能力,用Softmax分类器实现滚动轴承故障的分类。通过轴承数据库开展实验,实验表明,该算法构建的轴承故障诊断模型在训练集上准确率为99.94%,验证集上的准确率为99.89%,测试集准确率也达到99.65%,与一维卷积神经网络和二维卷积神经网络对比分析,基于贝叶斯优化改进LeNet-5算法构建的轴承故障诊断模型在滚动轴承的故障诊断模型具有更高的准确率,更少的训练次数和训练时间。 展开更多

关键词 计量学 滚动轴承 故障诊断 改进LeNet-5网络 贝叶斯优化 深度学习

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六自由度上肢康复机器人结构设计与仿真 被引量：5

2

作者 胡新宇 汤亮 +2 位作者 潘明铮 何仁杰 杜卫东 《自动化仪表》 CAS 2018年第12期43-47,共5页

针对现有康复机器人功能单一以及柔顺性不佳的问题,通过分析人体上肢运动中的形态特点,设计了一种六自由度上肢康复机器人结构。该结构能帮助患者完成三个关节的康复运动;同时,肩关节三个自由度轴线交于一点,与人体上肢肩关节轴线相匹... 针对现有康复机器人功能单一以及柔顺性不佳的问题,通过分析人体上肢运动中的形态特点,设计了一种六自由度上肢康复机器人结构。该结构能帮助患者完成三个关节的康复运动;同时,肩关节三个自由度轴线交于一点,与人体上肢肩关节轴线相匹配。采用Denavit-Hartenberg (D-H)法,建立了各关节坐标系并推导出运动学方程,并通过计算验证了运动学方程的正确性;然后,运用蒙特卡洛法,计算出上肢康复机器人末端运动空间云图,确定末端空间范围在人体手臂末端运动范围内;最后,利用Adams建立上肢康复机器人虚拟模型,对所建模型进行轨迹仿真。仿真试验验证了上肢康复机器人设计的合理性以及数学模型的正确性,为后续上肢康复机器人的动力学分析奠定了基础。 展开更多

关键词 机器人 上肢外骨骼 自由度 多连杆 运动学 工作空间 D-H法

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基于兆瓦级风电齿轮箱传动特性的齿轮修形研究 被引量：5

3

作者 汤亮 何仁杰 +3 位作者 龚发云 杨敏 刘冠军 李飞扬 《武汉大学学报（工学版）》 CAS CSCD 北大核心 2019年第5期457-464,共8页

考虑多工况下兆瓦级风电齿轮箱各齿轮副具有不同的啮合特性,提出了一种齿轮修形的优化方法.基于Romax Designer软件对某兆瓦级风电齿轮箱齿轮进行多工况仿真分析,定位啮合特性各异的问题齿轮副;采用现有修形公式初算问题齿轮副各修形量... 考虑多工况下兆瓦级风电齿轮箱各齿轮副具有不同的啮合特性,提出了一种齿轮修形的优化方法.基于Romax Designer软件对某兆瓦级风电齿轮箱齿轮进行多工况仿真分析,定位啮合特性各异的问题齿轮副;采用现有修形公式初算问题齿轮副各修形量,分析了各修形量在微调范围内齿轮齿面单位载荷与传动误差幅值的变动趋势;依据该变动趋势及齿轮啮合特性的差异,提出了一种判断优化目标函数单调性的修形量寻优方法.寻优结果表明,修形后齿轮齿面载荷分布和传动误差幅值明显优化,兆瓦级风电齿轮箱齿轮振动噪音及破坏的情况明显改善. 展开更多

关键词 齿轮修形 兆瓦级风电齿轮箱 修形量 传动误差幅值

原文传递

滚珠丝杠副的增益模糊自适应双幂次趋近律滑模控制 被引量：4

4

作者 汤亮 卢文政 +2 位作者 龚发云 张董洁 徐光辉 《工程科学与技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第1期143-152,共10页

为了提高滚珠丝杠副激光切割平台的切割速度控制性能,基于双幂次趋近律滑模和模糊控制原理,提出了一种增益模糊自适应双幂次趋近律滑模控制方法。考虑到滚珠丝杠副存在各种轴向振动与扭转振动,采用集中参数方法建立了滚珠丝杠副运动系... 为了提高滚珠丝杠副激光切割平台的切割速度控制性能,基于双幂次趋近律滑模和模糊控制原理,提出了一种增益模糊自适应双幂次趋近律滑模控制方法。考虑到滚珠丝杠副存在各种轴向振动与扭转振动,采用集中参数方法建立了滚珠丝杠副运动系统的拉格朗日动力学模型,同时摩擦力的高度非线性对高精度的控制系统存在较大的影响,因此引入了Stribeck摩擦模型估计摩擦力;由于传统双幂次趋近律滑模控制存在抖振,引入饱和函数代替符号函数,在一定程度上抑制了控制系统的抖振;针对传统双幂次趋近律滑模控制的控制增益的动态调整性能不足,即固定增益很难保证激光切割的最佳动态控制效果,分析并建立了激光切割深度、速度与双幂次趋近律滑模控制增益之间的模糊关系,以激光切割深度作为自适应参考依据,采用基于模糊规则表的模糊控制方法自适应调整控制增益,增强了系统的鲁棒性和自适应性;经过与PI控制方法和传统双幂次趋近律滑模控制方法进行仿真实验比较,结果表明本文所提出的控制方法不仅解决了控制系统超调问题,而且提高了系统的响应速度和鲁棒性,有效地削弱了系统的抖振;同时搭建激光切割实验平台,通过在滚珠丝杠副激光切割平台上的激光切割实验,发现最佳的激光切割深度范围为电池片厚度的1/2~2/3,最佳的激光切割速度为200 mm/s。在此基础上,采用PI控制方法、传统双幂次趋近律滑模控制方法和本文所提出的控制方法进行电池片激光切割,实验结果表明,通过对比分析由金相显微镜获得的切割后电池片切缝图像,由本文所提出控制方法所得的电池片切缝平整,验证了本文所提控制方法在激光切割速度控制性能上的优越性。 展开更多

关键词 PI控制器 滑模控制 增益 双幂次趋近律 模糊控制 激光切割

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基于FEM-DEM耦合法的转载溜槽磨损研究 被引量：3

5

作者 叶方平 邓宏权 +2 位作者 墙月张 汤亮 李宸宇 《机械设计》 CSCD 北大核心 2022年第9期81-86,共6页

考虑到颗粒物料在输送时冲击力对转载溜槽的影响,运用离散元与有限元耦合方法对颗粒物料转运过程进行了研究,以期揭示颗粒物料对转载溜槽磨损的影响规律。此研究采用Herz-Mindlin无滑动接触模型和Archard磨损模型进行仿真计算,分析了不... 考虑到颗粒物料在输送时冲击力对转载溜槽的影响,运用离散元与有限元耦合方法对颗粒物料转运过程进行了研究,以期揭示颗粒物料对转载溜槽磨损的影响规律。此研究采用Herz-Mindlin无滑动接触模型和Archard磨损模型进行仿真计算,分析了不同颗粒物料和不同工况条件下转载溜槽的磨损与应力应变的变化情况。结果表明:溜槽所受的磨损和应力应变与皮带输送机带速、溜槽倾斜角及颗粒类型度密切相关,矿石颗粒相对于大豆颗粒对溜槽造成的磨损更为严重;当皮带速度为4.5 m/s时,颗粒对溜槽的冲击力和压力最大,皮带速度的增加导致颗粒之间的碰撞及颗粒对溜槽碰撞的剧烈程度更为复杂,当皮带速度增加0.5 m/s时,转载溜槽的磨损量增加55%、形变量增加40%;溜槽倾斜角度增大会导致颗粒与溜槽的接触面积增加,从而导致切向摩擦力及溜槽磨损面积增加,当溜槽倾角在45°~50°时溜槽的形变量、磨损面积最小。 展开更多

关键词 FEM-DEM耦合 转载溜槽 皮带输送 磨损

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多方法融合的柑橘自动剥皮设备创新设计 被引量：4

6

作者 汤亮 李倩 +3 位作者 李宸宇 刘冠军 杨敏 李飞扬 《包装工程》 CAS 北大核心 2019年第21期36-43,共8页

目的设计一种能提高一次剥净率、降低果肉破损率的柑橘自动剥皮设备。方法提出一种多方法融合创新设计模型,并将其应用于柑橘自动剥皮设备的创新设计中。首先,根据Kano模型得到柑橘自动剥皮设备的用户需求属性;然后,结合公理设计理论完... 目的设计一种能提高一次剥净率、降低果肉破损率的柑橘自动剥皮设备。方法提出一种多方法融合创新设计模型,并将其应用于柑橘自动剥皮设备的创新设计中。首先,根据Kano模型得到柑橘自动剥皮设备的用户需求属性;然后,结合公理设计理论完成域间映射,得到设计矩阵;由独立公理判断出设计矩阵类型,得到设计矩阵是准耦合设计,运用TRIZ理论进行解耦设计,得到柑橘自动剥皮机的创新设计方案;最后,结合层次分析法和模糊综合评价法对设计方案进行评价。结果利用该创新设计模型得到的柑橘自动剥皮机创新设计方案,在功能属性、安全属性和经济属性等3个方面都要优于现有的柑橘自动剥皮设备。结论设计的柑橘自动剥皮设备满足设计要求,验证了该创新设计模型的可行性及合理性。 展开更多

关键词 公理设计理论 TRIZ KANO模型 柑橘自动剥皮设备 评价方法

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基于风扰观测的四旋翼无人机双幂次滑模控制 被引量：3

7

作者 汤亮 卢文政 +2 位作者 龚发云 杨敏 刘冠军 《飞行力学》 CSCD 北大核心 2019年第6期27-33,39,共8页

针对四旋翼无人机在风扰下实现轨迹的准确跟踪问题,提出了一种基于扩张观测器的双幂次滑模趋近律控制器(ESO-DSMC)。首先,建立了带有内部扰动的动力学模型,同时将风切变模型和Dryden紊流模型叠加,并作为风扰因子导入动力学模型;其次,引... 针对四旋翼无人机在风扰下实现轨迹的准确跟踪问题,提出了一种基于扩张观测器的双幂次滑模趋近律控制器(ESO-DSMC)。首先,建立了带有内部扰动的动力学模型,同时将风切变模型和Dryden紊流模型叠加,并作为风扰因子导入动力学模型;其次,引入扩张观测器对总扰动进行实时估计与补偿,并结合抖振较小、响应速度快的双幂次滑模趋近律设计了姿态控制器。通过闭环稳定性分析,ESO-DSMC在全局固定时间内收敛。仿真结果表明,ESO-DSMC与SMC相比,在风扰下对位置的优化率达到约90%,实现了对矩形及螺旋轨迹的准确跟踪,提高了系统抗干扰能力和鲁棒性。 展开更多

关键词 四旋翼无人机 风扰 扩张观测器 双幂次滑模趋近律 轨迹跟踪

原文传递

管桩预应力自动张拉机张拉部件的优化设计与疲劳寿命分析 被引量：2

8

作者 汤亮 杜卫东 +1 位作者 龚发云 李飞扬 《科学技术与工程》 北大核心 2020年第28期11746-11754,共9页

针对现有管桩预应力张拉机的张拉部件因疲劳强度不足而引起断裂问题,设计了合抱式张拉部件,并结合实际生产工况进行了疲劳寿命分析和结构优化。以提高系统的响应速度为目标对张拉部件进行了轻量化的结构优化设计;考虑到其受到的变幅载... 针对现有管桩预应力张拉机的张拉部件因疲劳强度不足而引起断裂问题,设计了合抱式张拉部件,并结合实际生产工况进行了疲劳寿命分析和结构优化。以提高系统的响应速度为目标对张拉部件进行了轻量化的结构优化设计;考虑到其受到的变幅载荷是随机的,得到的疲劳寿命具有较大的离散性,且在前期优化设计中变幅载荷曲线难以准确获取,故对张拉部件进行了寿命预测和疲劳强度评估,将变幅载荷转化为峰值的恒幅载荷条件分析了其疲劳寿命。通过结合改善变截面处应力集中等方法,结果表明:重量减轻了3.5%,疲劳寿命提升了15.5%。对优化设计方案的疲劳寿命预测与评估有工程实用价值,可为张拉机的设计与工程化提供参考。 展开更多

关键词 管桩预应力张拉机 响应快速性 轻量化 变幅载荷 疲劳寿命

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变风载下风电齿轮箱内部激励规律研究及动态特性优化 被引量：1

9

作者 汤亮 何仁杰 +3 位作者 龚发云 李飞扬 刘冠军 杨敏 《工程设计学报》 CSCD 北大核心 2020年第2期212-222,共11页

风电齿轮箱作为风电机组的关键部件,其动态特性直接影响整个机组的运行。以某兆瓦级风电齿轮箱为研究对象,考虑箱体、行星架的结构柔性后,建立风电齿轮箱耦合动力学模型,并分析了其动态响应。针对单一工况所得的齿轮修形量未必适用于其... 风电齿轮箱作为风电机组的关键部件,其动态特性直接影响整个机组的运行。以某兆瓦级风电齿轮箱为研究对象,考虑箱体、行星架的结构柔性后,建立风电齿轮箱耦合动力学模型,并分析了其动态响应。针对单一工况所得的齿轮修形量未必适用于其它工况的问题,对各工况下的风电齿轮箱各级齿轮副内部激励进行了加权处理,以各齿轮内部激励和最小为优化目标,基于遗传算法寻求适用于多工况的最优修形量,并结合齿轮宏观参数优化来改善风电齿轮箱的动态响应。结果表明,通过宏观参数优化及齿轮修形后,各工况下风电齿轮箱的振动加速度及结构噪声均得到了有效改善。研究结果为兆瓦级风电齿轮箱动力学特性优化提供了依据。 展开更多

关键词 风电齿轮箱 宏观参数优化 齿轮修形 振动 噪声

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一种轨道弹性垫板关键尺寸的双相机测量方法

10

作者 汤亮 杨敏 +1 位作者 汪威 胡新宇 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2021年第9期82-86,共5页

在利用机器视觉进行轨道弹性垫板尺寸检测场合,长度和孔间距是2个关键尺寸。单相机视野范围受相机空间分辨率制约,在保证测量精度的前提下难以覆盖整个弹性垫板。针对这一问题,提出了一种双相机视野无重叠的组合测量方法。首先对两相机... 在利用机器视觉进行轨道弹性垫板尺寸检测场合,长度和孔间距是2个关键尺寸。单相机视野范围受相机空间分辨率制约,在保证测量精度的前提下难以覆盖整个弹性垫板。针对这一问题,提出了一种双相机视野无重叠的组合测量方法。首先对两相机的内外参数进行标定。然后运用一个与弹性垫板有相同结构尺寸的标准块建立两相机的坐标系到统一坐标系映射模型。最后采用中值滤波、二值化分割、一阶不变矩和最小二乘法等图像处理算法确定像素坐标并将其带入映射模型中计算结果。实验表明:该方法测量精度在0.1 mm以内,可有效实现弹性垫板的长度和孔间距测量。 展开更多

关键词 双相机视觉 弹性垫板 长度测量 孔间距测量

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预应力管桩张拉机卡爪过渡曲线的优化设计

11

作者 汤亮 杜卫东 +1 位作者 龚发云 李飞扬 《现代制造工程》 CSCD 北大核心 2020年第12期149-155,共7页

针对卡爪在预应力管桩张拉机生产过程中容易在其头部位出现断裂问题,利用形状优化设计理论与有限元分析的结合方法,分别提出了B样条曲线、双曲率圆弧曲线2种过渡结构作为优化设计方案,并分别利用有限元分析的方法对其进行了优化求解。... 针对卡爪在预应力管桩张拉机生产过程中容易在其头部位出现断裂问题,利用形状优化设计理论与有限元分析的结合方法,分别提出了B样条曲线、双曲率圆弧曲线2种过渡结构作为优化设计方案,并分别利用有限元分析的方法对其进行了优化求解。优化结果表明:采用B样条曲线作为卡爪头部位过渡结构的优化方案,可以极大地降低应力集中现象和避免断裂,从而使预应力管桩张拉机生产运行更加可靠,为新一代预应力管桩张拉机的研究提供了理论依据。 展开更多

关键词 预应力管桩张拉机 过渡曲线 形状优化 应力集中

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