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大转数波动条件下机理约束图权重增强网络的航空发动机附件机匣故障诊断方法
1
作者 余晓霞 汤宝平 +1 位作者 魏静 张志刚 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第12期126-136,共11页
针对现有深度学习模型在故障特征提取过程中容易受到大转数波动工况影响,导致航空发动机附件机匣故障诊断精度较低的问题,提出了一种机理约束图权重增强网络(Mechanism constraint graph weight enhancement networks,MCGWENet)的航空... 针对现有深度学习模型在故障特征提取过程中容易受到大转数波动工况影响,导致航空发动机附件机匣故障诊断精度较低的问题,提出了一种机理约束图权重增强网络(Mechanism constraint graph weight enhancement networks,MCGWENet)的航空发动机附件机匣故障诊断方法。首先通过度量振动信号时域和频域特征的欧式距离约束图的邻接矩阵,将物理机理嵌入到所构建的图结构中;然后将振动信号的小波包分解结果作为节点特征;并结合所设计的邻接矩阵构造出可用于航空发动机附件机匣故障诊断的图;最后,通过所设计的图权重增强层抑制大转数波动对故障特征提取的影响,提升所提模型的故障诊断精度。试验结果表明,所提模型能够有效识别机匣故障,可用于航空发动机附件机匣健康管理。 展开更多
关键词 航空发动机附件机匣 机理约束 图权重增强网络 大转数波动 故障诊断
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高性能镁合金电弧增材制造技术研究现状与展望 被引量：1
2
作者 李坤 吉辰 +2 位作者 白生文 蒋斌 潘复生 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期289-311,共23页
高性能镁合金已成为运载装备轻量化的重要发展方向之一,而镁合金因其自身活泼的性质和较差的室温加工性,在传统制造技术中受到了很大限制。最近电弧增材制造技术因其沉积速率高、制造空间大、成形稳定、过程安全等特点成为高性能镁合金... 高性能镁合金已成为运载装备轻量化的重要发展方向之一,而镁合金因其自身活泼的性质和较差的室温加工性,在传统制造技术中受到了很大限制。最近电弧增材制造技术因其沉积速率高、制造空间大、成形稳定、过程安全等特点成为高性能镁合金先进制备的重要手段之一。因此,系统综述了目前电弧增材制造镁合金的研究现状,重点综述了目前电弧增材制造技术以及其沉积态镁合金在成形、组织与性能上的特点。同时针对镁合金在制备过程中的热循环、热累积、性能薄弱等问题,总结了制备过程中的原位加工、镁合金焊丝设计、电弧成形精度控制与热处理优化等研究与现状。并根据已有研究指出了电弧增材制造镁合金存在的瓶颈问题并提出该领域需要发展与改进的方向。 展开更多
关键词 镁合金 电弧增材制造 轻量化 微观组织 性能
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RV减速器滚针轴承动态磨损特性分析
3
作者 许立新 刘伟明 钟家銮 《天津大学学报（自然科学与工程技术版）》 EI CAS 北大核心 2025年第1期56-67,共12页
RV(rotary vector)减速器中滚针轴承径向尺寸小,所受动态接触载荷变化复杂,在实际使用中容易出现磨损失效,导致RV减速器的工作性能急剧下降,失去原有的传动精度,甚至出现故障损坏.为揭示RV减速器滚针轴承动态磨损特性,基于接触多体动力... RV(rotary vector)减速器中滚针轴承径向尺寸小,所受动态接触载荷变化复杂,在实际使用中容易出现磨损失效,导致RV减速器的工作性能急剧下降,失去原有的传动精度,甚至出现故障损坏.为揭示RV减速器滚针轴承动态磨损特性,基于接触多体动力学和Archard磨损理论,提出摆线针轮-滚针轴承传动机构的动力学与磨损耦合模型.该方法通过接触多体动力学求解滚针轴承动态接触载荷,分别得到滚动体与内外滚道之间的瞬时法向接触力,借助Archard磨损模型依次计算出内外滚道的瞬时磨损量,再进行累积以表达轴承内外滚道磨损形状.以RV20E-121减速器为对象,基于摆线针轮-滚针轴承传动机构的动力学与磨损耦合模型,分析滚针轴承内外滚道的动态磨损特性,获得内外滚道的累积磨损量大小和分布情况,并绘制磨损后内外滚道形状.研究结果表明:轴承内外滚道磨损量不均匀,且内滚道磨损比外滚道严重;轴承内滚道在垂直偏心距方向上的累积接触磨损量较大,轴承外滚道在摆线轮圆周方向上累积接触磨损量较大;基于RV20E-121减速器耐久疲劳试验,通过轴承滚道磨损形状检测发现,内外滚道磨损不均匀,滚针轴承内滚道的磨损情况比外滚道严峻,内滚道的磨损主要集中在垂直偏心距方向上,外滚道的磨损集中在摆线轮圆周方向上,累积磨损规律与仿真计算结果具有一致性. 展开更多
关键词 RV减速器 滚针轴承 动力学 动态磨损
齿轮弯曲疲劳的研究进展与发展趋势 被引量：2
4
作者 刘怀举 陈地发 +2 位作者 朱才朝 吴吉展 魏沛堂 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期83-108,共26页
齿轮弯曲疲劳性能是现代齿轮传动的关键设计指标,也是影响高端齿轮装备服役性能和可靠性的关键因素。尽管齿轮弯曲疲劳研究取得显著进展,但由于基础数据建设、抗疲劳制造、主动设计方法等方面与国外先进水平存在差距,限制了我国高性能... 齿轮弯曲疲劳性能是现代齿轮传动的关键设计指标,也是影响高端齿轮装备服役性能和可靠性的关键因素。尽管齿轮弯曲疲劳研究取得显著进展,但由于基础数据建设、抗疲劳制造、主动设计方法等方面与国外先进水平存在差距,限制了我国高性能齿轮传动产品性能。结合文献调研、行业交流与课题研究经验,详述了齿轮弯曲疲劳的研究进展与发展趋势,重点介绍了齿轮弯曲疲劳的失效机理、理论分析、试验技术、承载能力、影响因素等内容,归纳了提升齿轮弯曲疲劳性能的有效措施,期望推动我国齿轮抗疲劳技术的发展与应用。 展开更多
关键词 齿轮弯曲疲劳 强度极限 S-N曲线 表面完整性
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齿轮箱故障边缘智能诊断方法及应用研究 被引量：1
5
作者 吴启航 丁晓喜 +1 位作者 何清波 黄文彬 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期70-80,共11页
针对齿轮箱运行状态监测数据量大而数据价值密度低导致的数据传输和存储困难、受到带宽影响导致的故障辨识实时性差以及大而深的深度学习模型难以有效部署至边缘端硬件等问题,本文提出了一种基于乘法-卷积网络(MCN)的齿轮箱故障边缘智... 针对齿轮箱运行状态监测数据量大而数据价值密度低导致的数据传输和存储困难、受到带宽影响导致的故障辨识实时性差以及大而深的深度学习模型难以有效部署至边缘端硬件等问题,本文提出了一种基于乘法-卷积网络(MCN)的齿轮箱故障边缘智能诊断方法。首先,综合考虑信号滤波在特征表征以及深度学习在特征提取的优势,设计了一种轻量化的MCN模型,同时在嵌入式微处理器搭建了一套端侧边缘智能处理原型与系统。该系统可以直接部署于齿轮箱边缘,通过云服务器训练和更新MCN模型参数并部署至边缘端,于边缘端完成数据采集、处理和故障状态辨识等功能,将大量传感器数据直接消耗在边缘端。实验结果显示MCN具有99.75%的平均识别精度,且部署MCN的齿轮箱故障边缘智能诊断系统可以在0.696 s内准确识别出故障状态。 展开更多
关键词 齿轮故障诊断 边缘计算 乘法-卷积 深度学习 嵌入式系统
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负载口独立控制系统非线性滤波振动抑制方法 被引量：1
6
作者 程敏 侯严迪 丁孺琦 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期200-210,共11页
针对负载口独立控制系统在作业过程中时常因控制信号突变而造成执行器速度振荡及液压缸两腔压力波动,从而导致操作舒适性和机器可靠性降低甚至引发安全事故的问题,首先,分析了负载口独立控制系统压力流量复合控制策略以及传统阻尼补偿... 针对负载口独立控制系统在作业过程中时常因控制信号突变而造成执行器速度振荡及液压缸两腔压力波动,从而导致操作舒适性和机器可靠性降低甚至引发安全事故的问题,首先,分析了负载口独立控制系统压力流量复合控制策略以及传统阻尼补偿方法抑振的局限性,阐明了引发速度振荡与压力波动的原因;然后,基于该控制系统,提出了采用非线性滤波器修改突变控制信号的抑振方法,并给出了非线性滤波器的边界选取原则;最后,设计了负载口独立控制系统的进出口阀控制器,通过修改参考流量信号,降低了不同突变信号对执行器速度带来的影响。基于20 t挖掘机负载口独立控制系统开展数值仿真,结果表明:相较于传统阻尼补偿方法,采用所提方法能够有效降低阶跃、斜坡信号引起的执行器速度振荡与压力波动,且在动臂液压缸全伸、全缩典型工况下压力波动较小,并使速度振荡降低了32.5%~64.7%,从而有效改善了系统的动态特性。 展开更多
关键词 负载口独立 压力流量复合控制 非线性滤波 突变信号 振动抑制
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增材制造铝合金残余应力研究现状及展望
7
作者 李坤 左春林 +3 位作者 廖若冰 吉辰 蒋斌 潘复生 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第12期1-25,共25页
增材制造铝合金构件在制造过程中产生的残余应力已成为影响其性能的关键因素。全面了解导致残余应力形成的潜在机制并制定有效的预测和控制策略,对提高铝合金部件的结构性能至关重要。本文系统地阐述了增材制造铝合金残余应力领域的最... 增材制造铝合金构件在制造过程中产生的残余应力已成为影响其性能的关键因素。全面了解导致残余应力形成的潜在机制并制定有效的预测和控制策略,对提高铝合金部件的结构性能至关重要。本文系统地阐述了增材制造铝合金残余应力领域的最新研究进展。首先,讨论了残余应力在增材制造铝合金性能方面的影响,包括对缺陷、组织及机械性能的影响;其次,分析了残余应力的产生机制,涉及复杂的热应力场与显微组织演变;同时,审查了影响残余应力的各种因素,发现其主要与构件结构和制造工艺有关;然后,探讨了多种先进检测技术的应用情况,包括X射线衍射法、中子衍射法等;此外,综述了基于精确模型的预测方法及表面处理等调控策略对改善构件残余应力方面的效果。最后,总结并展望了增材制造铝合金残余应力的发展趋势和方向。 展开更多
关键词 铝合金 残余应力 增材制造 应力检测 模拟预测 应力调控
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智能化阀口独立电液控制系统安全性能评估
8
作者 丁孺琦 熊文杰 +1 位作者 程敏 徐兵 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期101-112,共12页
阀口独立电液控制系统通过电子化反馈与复杂进出口独立控制策略提高系统智能化水平,但高安全风险也制约了其大规模市场化应用。为此,提出一种面向ISO 13849机器安全标准的阀口独立控制系统安全性能评估方法。针对阀口独立控制系统特有... 阀口独立电液控制系统通过电子化反馈与复杂进出口独立控制策略提高系统智能化水平,但高安全风险也制约了其大规模市场化应用。为此,提出一种面向ISO 13849机器安全标准的阀口独立控制系统安全性能评估方法。针对阀口独立控制系统特有的多自由度控制、多变量反馈、多模式切换特点,结合故障树分析法和布尔代数运算建立系统四象限工况安全性模型,构建该模型至ISO13849中预定义安全结构类别的映射,推导系统安全性能等级PL值及其每小时发生引起危险的停机故障概率(PFHd)的量化方法。考虑常规控制、故障诊断与主动容错控制器三类控制方法,分析系统安全结构由类型1单通道至类型3双通道的变换。评估结果表明,系统PL仅为b级,难以满足移动机器d级要求;引入故障诊断后,PL仅提高至c级;增加故障主动容错后,不增加额外硬件冗余情况下PL可增加至d级甚至最高e级。研究工作为智能化电液系统控制、诊断、容错设计构建遵循机器功能安全的评估与指导。 展开更多
关键词 阀口独立控制 安全性能 ISO 13849 故障树分析 故障诊断与容错
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含Ni量、渗氮层深度及喷丸强化对42CrMo齿轮弯曲疲劳性能影响研究 被引量：1
9
作者 武忠睿 陈地发 +2 位作者 吴吉展 杨玉典 刘怀举 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期394-404,共11页
针对不同含Ni量、渗氮层深度和喷丸强化组合的42CrMo齿轮开展弯曲疲劳试验,探究了不同工艺组合的齿轮弯曲疲劳极限提升效果,为齿轮抗疲劳制造提供工艺指导。基于随机森林算法分析了不同工艺组合齿轮的表面硬度、渗氮层深度、表面残余应... 针对不同含Ni量、渗氮层深度和喷丸强化组合的42CrMo齿轮开展弯曲疲劳试验,探究了不同工艺组合的齿轮弯曲疲劳极限提升效果,为齿轮抗疲劳制造提供工艺指导。基于随机森林算法分析了不同工艺组合齿轮的表面硬度、渗氮层深度、表面残余应力和含Ni量对弯曲疲劳极限的贡献度,采用多元回归建立了考虑表面硬度、渗氮层深度、表面残余应力和含Ni量的齿轮弯曲疲劳极限预测公式。预测值与试验值相比,最大误差可以控制在7.80%以内,为工程应用中快速、低成本评估齿轮弯曲疲劳极限提供了理论依据。 展开更多
关键词 弯曲疲劳 含镍量 渗氮层深度 喷丸 疲劳极限预测
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基于应变测试的风电齿轮箱行星轮轴承载荷作用中心的确定 被引量：1
10
作者 曾纪勇 袁包钢 《机械传动》 北大核心 2024年第6期142-146,共5页
行星轮轴承是风电齿轮箱的关键部件,因其位置的特殊性和受载的复杂性,在风电齿轮箱的设计开发过程中,如何准确分析行星轮轴承的载荷作用中心往往成为设计难点。根据当前风电齿轮箱的设计规范,在10MW负荷试验台上,对两台3MW风电齿轮箱进... 行星轮轴承是风电齿轮箱的关键部件,因其位置的特殊性和受载的复杂性,在风电齿轮箱的设计开发过程中,如何准确分析行星轮轴承的载荷作用中心往往成为设计难点。根据当前风电齿轮箱的设计规范,在10MW负荷试验台上,对两台3MW风电齿轮箱进行背靠背测试,试验中对行星级齿轮进行了应变测试。以此次测试的输入级行星轮轴承为例,基于齿轮的应变测试结果,进一步挖掘应变测试数据的应用,使用最小二乘法原理,给出了确定行星轮轴承载荷作用中心的精确方法。 展开更多
关键词 应变测试 行星轮 轴承 齿面载荷分布
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应用滑动轴承的风电齿轮箱行星轮系动力学建模及解耦方法 被引量：1
11
作者 唐浩 谭建军 +3 位作者 李浩 朱才朝 叶伟 孙章栋 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期591-601,共11页
在行星轮系动力学建模中,常以非线性油膜力或线性刚度-阻尼形式考虑其对系统动力学特性的影响,前者仿真精度高但计算成本也高,后者计算效率高却忽略了油膜力和轴颈-轴套偏心量的时变性,仿真精度有限。为此,以2MW级风电齿轮箱为研究对象... 在行星轮系动力学建模中,常以非线性油膜力或线性刚度-阻尼形式考虑其对系统动力学特性的影响,前者仿真精度高但计算成本也高,后者计算效率高却忽略了油膜力和轴颈-轴套偏心量的时变性,仿真精度有限。为此,以2MW级风电齿轮箱为研究对象,建立滑动轴承时变线性刚度-阻尼模型,提出计入轴颈-轴套时变偏心量的滑动轴承附加偏心修正力计算方法;利用行星架销轴-行星轮变形协调关系,将时变线性刚度-阻尼模型与附加偏心修正力进行耦合;建立应用滑动轴承的风电齿轮箱行星轮系动力学模型,对比了工况和轴承参数对模型计算精度与系统动态响应的影响,并通过试验加以验证。研究结果表明,齿轮副动态啮合力波动会使滑动轴承刚度-阻尼系数和附加偏心修正力产生周期性变化;在稳定和瞬态工况下,提出的模型可以很好地预测系统响应,尤其是行星轮振动响应;减小滑动轴承宽径比与间隙、增大输入转矩可以改善系统均载性能。 展开更多
关键词 风电齿轮箱 行星轮系 滑动轴承 动力学
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阀口独立控制系统主动阻尼补偿全域性能优化
12
作者 程敏 侯严迪 +2 位作者 王馨莹 丁孺琦 李冬明 《华中科技大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期84-90,96,共8页
针对阀口独立控制节能系统阻尼降低与执行器振荡的问题,建立了入口阀电子压力补偿的阀口独立控制系统数学模型,设计了基于动态压力反馈的阀口独立控制系统主动阻尼补偿策略.针对挖掘机等工程机械负载大范围变化的作业工况,分析了不同负... 针对阀口独立控制节能系统阻尼降低与执行器振荡的问题,建立了入口阀电子压力补偿的阀口独立控制系统数学模型,设计了基于动态压力反馈的阀口独立控制系统主动阻尼补偿策略.针对挖掘机等工程机械负载大范围变化的作业工况,分析了不同负载下阀口独立控制系统阻尼补偿特性,提出了一种全域负载工况下阻尼补偿性能评估指标和补偿增益优化方法,开发了基于Matlab/GUIDE平台的阀口独立控制系统阻尼补偿参数自整定软件.20 t挖掘机阀口独立控制系统实验结果表明:采用所提出的方法能够优选阻尼补偿增益参数,在不同工况下执行器速度运行平稳且压力振荡降低47.9%~71.58%,从而改善系统动态特性. 展开更多
关键词 阀口独立 压力反馈 阻尼补偿 全域性能评估 参数自整定
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航空发动机数字孪生驱动的高精度摩擦电轴承传感器
13
作者 高帅 韩勤锴 褚福磊 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第21期93-105,共13页
航空发动机轴承打滑损伤问题和保持架运行稳定性是制约自主航空发动机装备可靠服役的瓶颈问题。为实现航空发动机数字孪生体多物理参数采集,开发了一种基于摩擦电的高精度轴承保持架传感器。针对航空发动机轴承整体式保持架,利用固定在... 航空发动机轴承打滑损伤问题和保持架运行稳定性是制约自主航空发动机装备可靠服役的瓶颈问题。为实现航空发动机数字孪生体多物理参数采集,开发了一种基于摩擦电的高精度轴承保持架传感器。针对航空发动机轴承整体式保持架,利用固定在保持架侧表面上的含阵列式凸起的介电环和安装在轴承座上的叉指电极板构成非接触式独立自由层摩擦发电机。在滚道驱动滚动体,滚动体驱动保持架的作用下,介电环扫掠电极输出交流电信号。电信号的频率特征可作为评估轴承打滑与保持架转动稳定性的指标。研究了轴向载荷、内圈转速等工况对轴承打滑的影响,以及介电环材料、发电机内部间隙等结构参数对保持架传感器输出的影响。试验结果表明,在高转速工况下,轴向载荷增大,轴承打滑率降低的幅度更大。聚四氟乙烯材料的介电环输出性能较其他高分子材料提高了50%以上。并且,所提出的轴承保持架传感器应用在了双转子航空发动机试验台主轴承上,实现了高转速(5 900 r/min)下的打滑监测。该研究为滚动轴承智能化设计提供了技术参考,从智能零部件孪生单体虚实互动有望推广到航空发动机整体部件孪生形态;并论述了该研究对未来航发数字孪生技术的启发。 展开更多
关键词 摩擦纳米发电机 航发轴承 打滑 数字孪生 保持架
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水下液压机械臂主被动柔顺控制系统设计与验证
14
作者 潘志文 郭昌鸿 +3 位作者 贾睿亨 程敏 张军辉 徐兵 《液压与气动》 北大核心 2024年第10期65-74,共10页
水下液压机械臂是用于水下特种作业的重要装备。目前控制液压机械臂进行水下作业时主要基于视觉反馈来确定作业位置,由于摄像头畸变、水流干扰等存在多种作业误差,容易在抓取、定位等作业时产生卡滞、楔紧等问题,严重影响作业效率和安... 水下液压机械臂是用于水下特种作业的重要装备。目前控制液压机械臂进行水下作业时主要基于视觉反馈来确定作业位置,由于摄像头畸变、水流干扰等存在多种作业误差,容易在抓取、定位等作业时产生卡滞、楔紧等问题,严重影响作业效率和安全性。对此,提出了一种面向水下液压机械臂的主被动柔顺控制方法。通过末端夹具设计,补偿定位误差和偏转误差,实现被动柔顺;基于虚拟解耦控制方法建立精确位置控制器,结合接触力观测器和变阻抗控制,实现主动柔顺。实验验证了主被动柔顺控制的有效性,为水下液压机械臂的安全柔顺控制作业提供了参考。 展开更多
关键词 水下机械臂 柔顺控制 液压系统
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固溶及时效温度对激光粉末床熔融WE43镁合金组织与力学性能的影响
15
作者 王亮 门正兴 +7 位作者 陈雯 吉辰 廖若冰 马亚鑫 王秋林 汪晓龙 朱亮 李坤 《材料热处理学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第10期25-33,共9页
激光粉末床熔融(LPBF)制备WE43镁合金材料,虽然可以快速成形复杂形状零件,但不均匀的残余应力和孔隙率,限制了LPBF镁合金的力学性能。后期热处理是解决该问题的有效方法之一。研究了两种热处理工艺对LPBF制备的WE43镁合金力学性能和微... 激光粉末床熔融(LPBF)制备WE43镁合金材料,虽然可以快速成形复杂形状零件,但不均匀的残余应力和孔隙率,限制了LPBF镁合金的力学性能。后期热处理是解决该问题的有效方法之一。研究了两种热处理工艺对LPBF制备的WE43镁合金力学性能和微观组织的影响。结果表明:经425和525℃固溶和200和250℃时效处理后,六方晶粒织构的基面开始趋于平行沉积平面,取向开始显现。随着固溶与时效温度的升高,合金的晶粒开始重组、尺寸增大,室温抗拉强度降低,200℃原位拉伸时的抗拉强度更低,塑性逐渐增强。合金的室温拉伸断口形貌呈现脆性与韧性混合断裂特征,200℃原位拉伸断口呈现韧性断裂特征。 展开更多
关键词 激光粉末床熔融 固溶时效 织构 力学性能
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基于最大平均峭度盲解卷积的直升机故障诊断
16
作者 张新 赵艺珂 +1 位作者 王家序 王景霖 《振动．测试与诊断》 EI CSCD 北大核心 2024年第3期480-485,617,共7页
针对最小熵解卷积(minimum entropy deconvolution,简称MED)应用于故障诊断时倾向于恢复少量主导冲击而非周期性故障冲击的问题,定义一种滤波器系数求解指标——平均峭度,提出了最大平均峭度盲解卷积方法。首先,通过对故障信号进行均等... 针对最小熵解卷积(minimum entropy deconvolution,简称MED)应用于故障诊断时倾向于恢复少量主导冲击而非周期性故障冲击的问题,定义一种滤波器系数求解指标——平均峭度,提出了最大平均峭度盲解卷积方法。首先,通过对故障信号进行均等分割,取各分割段信号峭度的均值,得到信号的平均峭度;其次,将平均峭度作为信号盲解卷积指标,求解滤波器系数;最后,完成信号滤波,提取周期性故障冲击。仿真信号与直升机故障诊断案例分析结果表明:所提最大平均峭度盲解卷积方法能从含复杂干扰成分的故障信号中恢复故障冲击序列,为故障诊断提供可靠信息;相比于MED等传统盲解卷积方法,所提方法具有较强的普适性。 展开更多
关键词 直升机 齿轮箱 故障诊断 盲解卷积 平均峭度
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金字塔砂带磨损状态的声信号GA-BP识别方法
17
作者 赵书东 禹晓敏 +1 位作者 王文玺 邹莱 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期28-38,共11页
目的金字塔砂带连续磨损会引发钝峰、材料去除能力差和产热多等问题,为避免砂带磨损造成加工效率持续降低和工件表面质量逐渐恶化,需提高金字塔砂带磨损预测能力。方法在配有声音采集系统的力控机器人磨削系统中对钛合金工件进行了砂带... 目的金字塔砂带连续磨损会引发钝峰、材料去除能力差和产热多等问题,为避免砂带磨损造成加工效率持续降低和工件表面质量逐渐恶化,需提高金字塔砂带磨损预测能力。方法在配有声音采集系统的力控机器人磨削系统中对钛合金工件进行了砂带磨损试验;基于Archard模型建立了金字塔砂带磨损模型,并对金字塔砂带磨损程度进行量化;然后利用短时傅里叶和小波包分解分析、提取砂带磨损相关的声音特征;基于声音信号特征建立GA-BP模型,并对金字塔砂带磨损状态进行预测。结果K_(r)与R_(0)规律相近,随着磨削速度的增大而略微增大。对磨削声音进行小波包分解,DD2频段的声音特征随磨削时间逐渐降低,相较于其他频段更具有规律性。提取DD2频段的声音信号特征建立GA-BP模型,并对金字塔砂带磨损状态进行预测。结果表明,决定系数(R^(2))大于0.8,平均绝对误差(MAE)小于0.04,平均偏差误差(MBE)在±0.002之间,均方误差(RMSE)小于0.05。结论随着砂带的磨损,金字塔尖锐的胞体开始磨平,单颗胞体的局部压力逐渐减小,材料去除能力减弱,产生的微振荡越来越弱,高频信号的声音特征逐渐下降。通过DD2频段声音信号特征建立的GA-BP模型对金字塔砂带磨损状态进行预测,具有准确性和稳定性。 展开更多
关键词 机器人砂带磨削 声信号 Archard模型 遗传算法优化BP神经网络
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基于全局预设性能的空间机器人自适应轨迹跟踪控制
18
作者 刘程果 李俊阳 《载人航天》 CSCD 北大核心 2024年第6期805-814,共10页
针对基座浮动刚性空间机器人的轨迹跟踪控制问题,基于自适应神经网络、性能函数以及障碍函数提出了一种新的全局自适应控制策略。首先,对于机器人系统任意初始状态,所设计的控制器使得轨迹跟踪误差在预定义时间内收敛,并始终约束在给定... 针对基座浮动刚性空间机器人的轨迹跟踪控制问题,基于自适应神经网络、性能函数以及障碍函数提出了一种新的全局自适应控制策略。首先,对于机器人系统任意初始状态,所设计的控制器使得轨迹跟踪误差在预定义时间内收敛,并始终约束在给定的性能函数边界范围内,从而保证期望瞬态与稳态性能;然后,基于单参数更新技术设计自适应神经网络逼近空间机器人动力学模型不确定性以减小计算负担;最后,通过Lyapunov稳定性分析判据证明系统所有状态的一致有界性。数值仿真结果表明:所提方法不仅能使得空间机器人的轨迹跟踪精度达到期望性能约束要求,还能保证被控系统的全局稳定性。 展开更多
关键词 空间机器人 自适应控制 全局稳定性 预设性能
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提高年循环效率的永磁同步发电机-齿轮传动系统机电协同设计
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作者 李峥琪 刘长钊 +1 位作者 宋健 王磊 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期296-308,共13页
为实现永磁同步风力发电机组轻量化、高年循环效率的设计目标,提出了一种永磁同步发电机-齿轮传动系统机电协同参数优化设计方法。首先建立风轮计算模型,以风电场实测的年风速工况作为风力发电机组的运行工况。接着建立齿轮传动系统的... 为实现永磁同步风力发电机组轻量化、高年循环效率的设计目标,提出了一种永磁同步发电机-齿轮传动系统机电协同参数优化设计方法。首先建立风轮计算模型,以风电场实测的年风速工况作为风力发电机组的运行工况。接着建立齿轮传动系统的损耗模型,并基于有限元建立永磁同步发电机饱和磁链模型、转矩模型和损耗模型。在此基础上,为最大限度地发挥各参数下发电机组的效率潜力,采用非线性效率最优电流分配策略对发电机的控制电流进行优化。最后在发电机电磁约束、齿轮几何和强度约束、连续传动约束条件下,以发电机和齿轮的参数作为优化变量,以永磁同步发电机-齿轮传动系统的总质量和年循环风速工况下的总损耗作为目标函数,利用NSGA-Ⅱ算法对目标函数进行优化。该过程优化中嵌套优化,整个过程通过脚本自动化运行,最大程度地降低了系统的损耗和质量,减少了时间成本。基于上述方法对8 MW永磁同步发电机-齿轮传动系统进行优化,优化后系统总质量降低了40.2%,系统年循环损耗减少了461 562.53 kW·h,表明该方法有效地降低了系统的质量且提高了年循环效率。 展开更多
关键词 永磁同步风力发电机组 轻量化 年循环效率 机电协同设计 参数优化
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基于改进响应面法的齿轮可靠性优化分析
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作者 邓佳乐 冉琰 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2024年第5期6-10,共5页
为解决传统齿轮可靠性优化流程中引入的安全系数无法准确的反映齿轮可靠性水平以及在分析过程中无法找到各参数影响程度的问题,提出一种基于改进响应面与有限元相结合的可靠性优化分析方法。首先,采用改进响应面方法获取实验设计点,通... 为解决传统齿轮可靠性优化流程中引入的安全系数无法准确的反映齿轮可靠性水平以及在分析过程中无法找到各参数影响程度的问题,提出一种基于改进响应面与有限元相结合的可靠性优化分析方法。首先,采用改进响应面方法获取实验设计点,通过有限元软件获取实验数据建立设计矩阵;其次,通过MATLAB建立改进响应面方程,分析方程拟合优度;最后,将实验数据导入可靠性仿真模块进行可靠性优化仿真,通过拉丁超立方抽样得到齿轮可靠度。实验结果表明,改进响应面方程与传统响应面方程误差相当。优化后的齿轮结构可靠度相比优化前提高了6.35%,优化后最大等效应力降低了6.81%,质量降低了2.12%。改进响应面与有限元结合的方法可靠性优化效果最佳。 展开更多
关键词 齿轮 可靠性优化 改进响应面 有限元
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