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节能型泵控单元动态特性参数灵敏度分析与匹配优化
1
作者 王飞 刘天浩 +2 位作者 刘焱 刘克毅 艾超 《机电工程》 北大核心 2026年第1期65-72,116,共9页
针对节能型泵控单元因参数耦合、强非线性导致系统动态性能不足的问题,提出了一种融合Sobol灵敏度分析与遗传算法优化的方法,进行了节能型泵控单元参数匹配设计。首先,建立了节能型泵控单元的数学模型;然后,采用Sobol法对泵控单元参数... 针对节能型泵控单元因参数耦合、强非线性导致系统动态性能不足的问题,提出了一种融合Sobol灵敏度分析与遗传算法优化的方法,进行了节能型泵控单元参数匹配设计。首先,建立了节能型泵控单元的数学模型;然后,采用Sobol法对泵控单元参数进行了灵敏度分析,确定了定量泵排量D_(p)和电机转动惯量J_(L)是影响泵控单元动态特性的关键参数,并采用了遗传算法对识别的关键参数进行了优化,进一步进行了两种排量泵与三种转动惯量的泵控单元动态特性对比仿真分析;最后,搭建了泵控单元测试平台,进行了定排量-变转动惯量和变排量-定转动惯量的压力阶跃响应特性测试。研究结果表明:当泵排量为25 mL/r,电机转动惯量为40 kg·cm^(2)、80 kg·cm^(2)和120 kg·cm^(2)时,对应系统响应时间分别为63 ms、77 ms和107 ms;电机转动惯量为40 kg·cm^(2),泵排量为5 mL/r和25 mL/r时,对应系统响应时间分别为63 ms和92 ms;验证了Sobol灵敏度分析结合遗传算法优化方法在节能泵控制单元动态特性参数分析和优化中的有效性。该研究结果可以为节能型泵控单元工程设计与应用提供有效依据和参考。 展开更多
关键词 节能型泵控单元 动态特性优化 Sobol灵敏度分析 遗传算法优化 参数匹配 遗传算法
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基于PNCC声纹特征提取技术和POA-KNN算法的齿轮箱声纹识别故障诊断
2
作者 廖力达 赵阁阳 +1 位作者 魏诚 刘川江 《机电工程》 北大核心 2026年第1期24-33,共10页
风力机齿轮箱是风力发电系统的核心组件之一,承担着将风能转化为电能的重要任务。由于运行环境的恶劣以及长期使用造成的磨损,齿轮箱常常会发生各种故障,从而导致齿轮箱运行过程中产生不同的噪声,严重影响风力机的正常运行和发电效率,因... 风力机齿轮箱是风力发电系统的核心组件之一,承担着将风能转化为电能的重要任务。由于运行环境的恶劣以及长期使用造成的磨损,齿轮箱常常会发生各种故障,从而导致齿轮箱运行过程中产生不同的噪声,严重影响风力机的正常运行和发电效率,因此,提出了一种基于功率正则化倒谱系数(PNCC)声纹特征提取技术,以及行星优化算法与K近邻算法(POA-KNN)模型的风力机齿轮箱声纹识别故障诊断方法。首先,采用LMS噪声采集仪采集了6种不同状态下的风力机齿轮箱噪声数据;然后,使用了PNCC声纹特征提取的方法,提取了齿轮箱噪声信号的声纹图谱;在KNN的基础上加入行星优化算法(POA)优化了K值,提出了性能较高的POA-KNN分类模型;最后,根据6类不同状态下的齿轮数据集,采用对比试验和消融实验验证了模型性能。研究结果表明:POA-KNN模型对齿轮箱的PNCC声纹图分类准确率达到99.4%,比KNN基线模型提升了1.9%。POA-KNN分类模型能很好地对数据集中不同状态下的齿轮箱进行分类,更高效地针对风力机齿轮箱中存在的故障进行诊断。 展开更多
关键词 齿轮箱 功率正则化倒谱系数 声纹识别 声纹特征图谱 行星优化算法与K近邻算法 分类模型
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内燃叉车整车热管理系统一维/三维联合仿真及优化试验研究
3
作者 郭微 唐景春 +2 位作者 吴鑫 孙东方 童有为 《机电工程》 北大核心 2026年第1期176-184,共9页
针对内燃叉车整车热管理技术问题,以额定起重量为3.5 t的内燃叉车为研究对象,应用理论分析与试验相结合的研究方法,基于一维仿真软件AMESim与三维仿真软件STAR-CCM+,搭建了一维/三维弱耦合仿真模型,分析了发动机散热器、传动油冷器和液... 针对内燃叉车整车热管理技术问题,以额定起重量为3.5 t的内燃叉车为研究对象,应用理论分析与试验相结合的研究方法,基于一维仿真软件AMESim与三维仿真软件STAR-CCM+,搭建了一维/三维弱耦合仿真模型,分析了发动机散热器、传动油冷器和液压油冷器的冷却性能,并提出了优化方案。首先,基于AMESim一维仿真软件和STAR-CCM+三维仿真软件,选择了一维/三维弱耦合联合仿真方式,构建了联合仿真模型;然后,选择VDI 2198循环工况作为叉车性能测试的行驶工况,完整展示了叉车的各部分性能,并以此对仿真模型进行了实验验证;最后,通过仿真分析了发动机散热器、液压油冷器和传动油冷器的进、出口温度,研究了散热器流动形式、散热器管道数对其冷却性能的影响,提出了发动机散热器和液压油冷器的空间布置型式优化方案,提高了整车热管理系统的冷却性能。研究结果表明:优化后的整车热管理系统,发动机散热器进口温度最大值降低了6.54℃,最小值降低了6.29℃;液压油冷器进口温度最大值降低了7.87℃,最小值降低了7.67℃;在相同条件下,双流程散热器比单流程散热器的冷却性能更好。发动机散热器与液压油冷器的空间布置型式为串联,其可以提高发动机的冷却性能。 展开更多
关键词 自动式装卸车 弱耦合 流动形式 管道数 AMESIM STAR-CCM+
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习近平文化思想引领广东新型婚育文化构建的逻辑与进路
4
作者 温雪秋 《广东水利电力职业技术学院学报》 2026年第1期104-108,共5页
习近平文化思想为广东新型婚育文化构建提供根本遵循,是应对当前婚育相关挑战、推动人口高质量发展的战略指引。该思想从理论、实践、价值三维度,为广东新型婚育文化构建筑牢逻辑根基。广东在新型婚育文化构建实践中已取得一定成效,但... 习近平文化思想为广东新型婚育文化构建提供根本遵循,是应对当前婚育相关挑战、推动人口高质量发展的战略指引。该思想从理论、实践、价值三维度,为广东新型婚育文化构建筑牢逻辑根基。广东在新型婚育文化构建实践中已取得一定成效,但也面临传统观念转型、社会环境制约、文化建设挑战等难题。基于此,广东需以“两个结合”夯实思想根基、以社会主义核心价值观塑造新风尚、创新传播与服务模式、健全文化治理体系,全方位推动广东新型婚育文化建设持续深入,构建覆盖文化传承、服务保障、主体激活、机制优化的系统解决方案,为人口高质量发展提供坚实支撑。 展开更多
关键词 习近平文化思想 新型婚育文化 广东实践 人口发展
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诱导轮离心泵速度系数水力设计方法及其实验研究
5
作者 沙毅 曹玉华 +3 位作者 李林 李彦霞 周金伟 陈秋帆 《机电工程》 北大核心 2026年第1期159-167,共9页
针对如何简明扼要设计出诱导轮离心泵,并揭示其与同比转数普通离心泵在结构和性能上的主要差别的问题,在离心泵速度系数水力设计基础上,进一步拟合出了诱导轮离心泵容积效率和叶轮进口速度系数改型计算公式,总结出了诱导轮离心泵的简明... 针对如何简明扼要设计出诱导轮离心泵,并揭示其与同比转数普通离心泵在结构和性能上的主要差别的问题,在离心泵速度系数水力设计基础上,进一步拟合出了诱导轮离心泵容积效率和叶轮进口速度系数改型计算公式,总结出了诱导轮离心泵的简明设计方法。首先,阐述了普通离心泵叶轮的水力几何计算过程和诱导轮离心泵速度系数水力设计过程,成功地开发出了比转数n s=70型CB250-140-330普通离心泵和YCB120-85-260诱导轮离心泵产品,以此验证该设计方法的实用性、简要性、优化性和准确性;然后,通过普通离心泵和诱导轮离心泵性能试验,对泵性能试验曲线进行了对比分析,阐述了诱导轮离心泵在泵效率、汽蚀余量(NPSH)等方面的技术指标和主要特性;最后,运用汽蚀基本方程式进行了分析,阐明了诱导轮离心泵抗汽蚀原理。研究结果表明:加装诱导轮可以使离心泵的汽蚀余量(NPSH)下降到1 m及以下,但比同类型普通离心泵效率降低了2.6%。该研究阐述了一个完整、全面的诱导轮离心泵研发案例,可为今后诱导轮离心泵的优化设计提供科学依据。 展开更多
关键词 诱导轮离心泵 结构和性能分析 容积效率 叶轮进口直径计算公式 技术指标参数 汽蚀余量
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基于改进Otsu算法的轴承图像阈值分割方法
6
作者 赵宇航 吴超华 +2 位作者 王鑫 张晟琦 史晓亮 《机电工程》 北大核心 2026年第1期34-44,共11页
针对轴承装配后质检时,工业相机采集到的图像存在混合噪声和背光源过曝,导致图像分割精度不高、影响后续处理的问题,提出了一种基于多特征感知与贝叶斯优化的改进大津算法(Otsu)的轴承图像阈值分割方法。首先,在图像感知层面,读取、计... 针对轴承装配后质检时,工业相机采集到的图像存在混合噪声和背光源过曝,导致图像分割精度不高、影响后续处理的问题,提出了一种基于多特征感知与贝叶斯优化的改进大津算法(Otsu)的轴承图像阈值分割方法。首先,在图像感知层面,读取、计算了图像的灰度值、梯度幅值、局部二值模型并完成了储存,对三特征数据分别进行了归一化处理,加权融合了三特征数据,得到了轴承图像的加权融合图;然后,在计算效率层面,引入了贝叶斯优化与分块动态规划方法,替代了Otsu的穷举法;最后,结合感知方法与加速方法,得到了一种基于多特征感知与贝叶斯优化的改进Otsu算法(MFB-Otsu),并与其他阈值分割算法进行了性能对比实验。研究结果表明:与Otsu算法、自适应分割算法对比,MFB-Otsu算法在保留了轴承图像全局亮度分布的基础上,强化了外轮廓边缘,抑制了边缘噪声,输出图像边缘平滑,背景与前景彻底分离;在实测边缘提取中,边缘信息保留完整,噪点干扰率相较于Otsu降低了55%;在客观图像评价指标方面,该算法的分割准确率、交并比、F1值分别达到0.997、0.989、0.994,优于Otsu算法和自适应分割算法;在计算效率层面,相较于Otsu提高了12.9%。改进Otsu算法在轴承尺寸检测中表现出良好的通用性与稳定性,具有一定的工程应用价值。 展开更多
关键词 轴承装配 图像处理 图像分割 大津算法 多特征感知和贝叶斯优化 Otsu加速方法 三维度特征加权 分块动态优化
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基于Kriging模型的瞬变工况下深沟球轴承结构优化设计
7
作者 张泽琳 龙浩然 +2 位作者 王蕾 曹建华 夏绪辉 《机电工程》 北大核心 2026年第1期45-55,共11页
在瞬变工况下(如急加速),深沟球轴承会因惯性载荷增大和应力分布不均匀导致应力升高。针对这一问题,以深沟球轴承6208为研究对象,提出了一种融合瞬态动力学仿真、最佳填充空间试验设计(OPSD)、Kriging模型与多目标遗传算法(MOGA)的结构... 在瞬变工况下(如急加速),深沟球轴承会因惯性载荷增大和应力分布不均匀导致应力升高。针对这一问题,以深沟球轴承6208为研究对象,提出了一种融合瞬态动力学仿真、最佳填充空间试验设计(OPSD)、Kriging模型与多目标遗传算法(MOGA)的结构优化设计方法。首先,基于瞬态动力学分析建立了深沟球轴承多体动力学模型,通过节点动态等效应力分析揭示了钢球与内外圈接触区域的应力周期性波动规律,并设置了三种瞬变梯度工况,研究了加速度幅值对应力分布的影响,发现了最大应力随加速度增大而显著升高;然后,综合考虑了深沟球轴承在瞬变工况下各结构参数对应力的影响,选取了内、外圈沟道曲率半径系数和钢球直径作为设计变量,以深沟球轴承在瞬变工况下的最大等效应力和最大接触应力作为目标函数,结合最佳填充空间设计方法(OPSD),建立了设计变量与目标函数之间的Kriging响应面模型;最后,使用多目标遗传算法(MOGA)对深沟球轴承的设计参数进行了优化求解,得到了最优的设计参数组合,并对优化结果的可靠性进行了实验验证。研究结果表明:优化后的深沟球轴承最大等效应力从408.52 MPa降低至382.74 MPa,减少了6.31%;最大接触应力从451.61 MPa降低至415.05 MPa,减少了8.10%。该研究结果可为深沟球轴承的结构优化设计提供一种思路。 展开更多
关键词 滚动轴承 试验设计方法 KRIGING模型 瞬态动力学 最佳填充空间试验设计 多目标遗传算法 节点动态等效应力分析 多目标优化
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同轴集成式宏微复合驱动器的驱动力和微动位移优化研究
8
作者 喻曹丰 王宁 +2 位作者 张奇龙 杨坤 魏益军 《机电工程》 北大核心 2026年第1期149-158,共10页
精密定位与驱动技术是实现高精度加工的关键基础。通过优化同轴集成式宏微复合驱动器的结构,提高其宏微复合驱动器(MMCA)驱动力与微动位移的工作性能,可以实现高速大行程运动与纳米级定位精度的协同输出目的。为了解决同轴集成式宏微复... 精密定位与驱动技术是实现高精度加工的关键基础。通过优化同轴集成式宏微复合驱动器的结构,提高其宏微复合驱动器(MMCA)驱动力与微动位移的工作性能,可以实现高速大行程运动与纳米级定位精度的协同输出目的。为了解决同轴集成式宏微复合驱动器(MMCA)工作性能低下的问题,对MMCA的永磁体和微动线圈结构进行了优化研究。首先,以MMCA的驱动力为目标函数,以提高宏动线圈上产生的磁通密度模和波动幅度为评判标准,优化了永磁体结构;然后,提出了六段变半径的微动线圈的设计方法,以超磁致伸缩材料(GMM)的伸长量为目标函数,以微动线圈在GMM棒上产生的磁通密度模为评价指标,优化了微动线圈各段的最佳半径;最后,基于仿真优化参数搭建了实验平台,对MMCA驱动力与微动位移的性能提升进行了验证。研究结果表明:将永磁体梯度优化为1.5 mm、弧度半径为1350 mm,在6 A宏动线圈电流下实现了191.2 N的优化驱动力目标,驱动力性能提高了36.6%;同时,采用六段变半径分别为15 mm、13 mm、10 mm、9 mm、9 mm、10 mm的微动线圈设计,将微动位移从57.5μm提升至74.4μm,微动位移性能提高了29.4%。宏微驱动性能的显著提升,表明了该优化方法的有效性,可以为宏微复合驱动器设计优化提供一种方案。 展开更多
关键词 超精密加工 超精密定位与驱动技术 磁通密度模 宏微复合驱动器 微动线圈 宏动结构和微动结构 超磁致伸缩材料
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面向耐撞性的电池箱体多目标优化策略
9
作者 陆建康 许正典 +2 位作者 王敏 辛佳琦 朱珠 《机电工程》 北大核心 2026年第1期185-193,206,共10页
电池箱体的轻量化设计对于提升电动汽车的续航能力和安全性能至关重要。针对电池箱体的质量与耐撞性的优化问题,提出了一种高效的电池箱体多目标优化策略。首先,建立了电池箱体有限元模型,并通过模态分析与压溃仿真对其可靠性进行了验证... 电池箱体的轻量化设计对于提升电动汽车的续航能力和安全性能至关重要。针对电池箱体的质量与耐撞性的优化问题,提出了一种高效的电池箱体多目标优化策略。首先,建立了电池箱体有限元模型,并通过模态分析与压溃仿真对其可靠性进行了验证;然后,以各部件厚度为优化变量,采用最优拉丁超立方抽样(OLHS)生成了样本数据,利用决定系数(R 2)和最大绝对误差(e max)指标对响应面模型(RSM)、克里金模型(Kriging)以及径向基函数模型(RBF)进行了拟合精度对比,最终选取了RSM作为后续优化的代理模型;采用NSGA-II求解了代理模型,获得了帕累托前沿解集;最后,利用熵权法客观确定了各目标权重,并结合改进的逼近理想解排序法(TOPSIS)对帕累托解集进行了综合排序,筛选出了最佳折衷优化方案。研究结果表明:与初始设计相比,优化后部件总质量减少28.21%,在确保结构强度和安全性的同时获得了显著的轻量化效果。该设计方法为电池箱体的结构优化提供了一种有效的方法,具有工程实践参考意义。 展开更多
关键词 电池箱体 耐撞性 轻量化设计 最优拉丁超立方抽样 响应面模型 克里金模型 径向基函数模型 逼近理想解排序法 熵权法
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可变形两相康复外骨骼的建模分析与样机实验
10
作者 孙田雪 赵彦峻 李亚男 《机电工程》 北大核心 2026年第1期138-148,共11页
针对下肢康复外骨骼在结构和功能上的不足,设计了一种具备直立步态训练与坐式移动辅助功能的可变形两相康复外骨骼,通过优化运动学与动力学模型,提升了人机协同性能。首先,基于D-H参数法建立了外骨骼正运动学模型,采用几何法求解了逆运... 针对下肢康复外骨骼在结构和功能上的不足,设计了一种具备直立步态训练与坐式移动辅助功能的可变形两相康复外骨骼,通过优化运动学与动力学模型,提升了人机协同性能。首先,基于D-H参数法建立了外骨骼正运动学模型,采用几何法求解了逆运动学,推导出了关节角度与末端位姿之间的关系;然后,结合拉格朗日方程构建了动力学模型,计算了髋关节与膝关节的理论关节力矩,并利用MATLAB拟合步态数据生成了理论曲线;最后,使用ADAMS虚拟样机仿真验证了模型的准确性,搭建了实物样机,进行了直立步态训练、坐姿轮椅代步实验,采集了实验数据,并将其与仿真实验结果进行了对比。研究结果表明:样机实验数据与仿真实验的关节角度及力矩曲线呈现出同步周期性变化趋势,髋、膝关节的角度位移误差分别不超过4.4%和6.7%,力矩误差不超过4.3%和3.5%;误差主要源于模型简化、摩擦效应及质心偏移,但整体偏差处于可接受范围;在直立步态训练实验中,样机步态运动稳定,质心在矢状面的水平位移误差不超过20 mm,验证了结构设计与控制方案的合理性。该研究可为解决现有直立式和坐卧式外骨骼的结构设计缺陷、功能单一问题,以及满足患者不同阶段的康复需求提供一种有效的方案。 展开更多
关键词 医疗器械 下肢康复外骨骼 动力学建模 立式/坐式外骨骼 ADAMS虚拟仿真 关节力矩 关节角度
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考虑滚道表面波纹度的轮毂轴承振动特性研究
11
作者 李英俊 李云峰 王东峰 《机电工程》 北大核心 2026年第1期56-64,共9页
针对汽车轮毂轴承在工作时振动较大这一问题,建立了一种新的轴承振动分析方法,综合考虑了径向、轴向载荷的联合作用及滚道波纹度的影响。首先,基于牛顿第二定律,构建了轮毂轴承轴向和径向的二自由度动力学模型;然后,基于弹流润滑理论,... 针对汽车轮毂轴承在工作时振动较大这一问题,建立了一种新的轴承振动分析方法,综合考虑了径向、轴向载荷的联合作用及滚道波纹度的影响。首先,基于牛顿第二定律,构建了轮毂轴承轴向和径向的二自由度动力学模型;然后,基于弹流润滑理论,分析了油膜厚度影响下的综合轴承刚度和轴承阻尼;接着,利用数学函数对滚道波纹度进行了描述,构建了滚道波纹度模型,分析了滚道波纹度波数和轴承预紧载荷对轴承径向振动特性的影响,并与ADAMS的仿真结果进行了对比;最后,使用BYT-6型轴承振动测量仪测量了轴承的径向振动加速度级,对动力学模型的求解结果进行了验证。研究结果表明:预紧载荷每增加200 N,轴承外圈径向振动加速度的峰峰值平均降低0.9%左右,有效值平均每次降低2%左右;轴承滚道波纹度对轴承的振动特性有显著影响,与轴承内圈波纹度波数相比,轴承外圈波纹度波数变化对径向加速度的峰峰值和有效值的影响更明显;因此,通过控制轴承的加工精度,降低轴承内外圈表面的波纹度波数,并给定合理的轴向预紧载荷,可以降低轴承的振动。该研究可为汽车轮毂轴承单元的减振提供理论依据。 展开更多
关键词 双列圆锥滚子轴承 动力学模型 振动加速度 波纹度波数 预紧载荷 轴承径向振动加速度
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四向穿梭车双提升机仓储系统出库任务调度优化研究
12
作者 许丽丽 谢星韡 +2 位作者 彭文明 鲁建厦 许愉航 《机电工程》 北大核心 2026年第1期117-127,共11页
为了解决多提升机对四向穿梭车仓储系统出库效率影响问题,对系统的任务调度问题进行了研究。首先,考虑了双提升机和四向穿梭车在缓存区的作业特点和作业完成时间,以总出库作业时间最短为目标,建立了四向穿梭车双提升机仓储系统出库任务... 为了解决多提升机对四向穿梭车仓储系统出库效率影响问题,对系统的任务调度问题进行了研究。首先,考虑了双提升机和四向穿梭车在缓存区的作业特点和作业完成时间,以总出库作业时间最短为目标,建立了四向穿梭车双提升机仓储系统出库任务调度模型,针对该模型,分别求解了四向穿梭车和提升机的作业时间,结合系统作业方式获得了总的出库作业时间;然后,为避免陷入局部最优,结合变邻域搜索和遗传算法的思想设计变邻域搜索遗传算法(VNSGA),对模型进行了优化求解;最后,分析了种群数量及交叉、变异、逆转、插入概率对算法的影响,获得了最优的参数组合,并在不同规模的任务场景中对该组合进行了验证。研究结果表明:在该参数组合下,针对系统调度优化问题,由四种算法的比较结果可知,VNSGA在优化效果和结果稳定性上均优于其他算法,在实验中其优化效果最高可优于其他算法6.9%;能获得稳定和近似最优解,并得到系统作业的合理出库调度方案,验证了算法和模型的有效性。该研究可为四向穿梭车仓储系统调度问题的深入研究奠定基础,从而有效提升系统的整体作业效率。 展开更多
关键词 调度优化问题 四向穿梭车双提升机仓储系统 任务分配及排序 出库任务调度模型 变邻域搜索遗传算法 模型优化求解
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并行异速机批量混合流水车间动态调度方法研究
13
作者 昝云磊 刘贵杰 +4 位作者 王川 张玮 刘新宇 钟正彬 张金营 《机电工程》 北大核心 2026年第1期102-116,共15页
针对电站锅炉屏式管屏制造中多动态事件耦合导致的调度响应滞后及多目标协同优化难题,提出了一种基于深度强化学习的动态调度方法。首先,构建了并行异速机批量混合流水车间调度模型(LSHFSP-Qm),以精确描述异构机器速度、批量转移和能耗... 针对电站锅炉屏式管屏制造中多动态事件耦合导致的调度响应滞后及多目标协同优化难题,提出了一种基于深度强化学习的动态调度方法。首先,构建了并行异速机批量混合流水车间调度模型(LSHFSP-Qm),以精确描述异构机器速度、批量转移和能耗等生产约束条件;然后,基于双延迟深层确定性策略梯度(TD3)算法框架,采用长短时记忆(LSTM)网络重构了策略网络以增强时序特征提取能力,同时,设计了多级奖励机制,集成处理了时差、能耗和订单延迟的惩罚,从而构建了灵活自适应的动态事件驱动多目标重调度机制;最后,通过多组基准算例和车间实验验证了该方法的有效性。研究结果表明:改进TD3算法较传统深度强化学习方法提供了更好的近优解;在某屏式管屏车间中,调度效率提升了309.09%,动态事件反应速度提升了300%,综合生产效率间接提升了14.29%,订单拖期时间缩短了66.7%,生产线设备平均能耗降低了5%。该方法可有效协调多目标冲突,显著增强算法复杂动态环境中的适应性,可为装备制造业车间调度智能化转型提供可行方案。 展开更多
关键词 并行异速机批量混合流水车间调度问题 柔性制造系统及单元 双延迟深层确定性策略梯度算法 深度强化学习 动态调度 多目标优化
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基于堆叠模型分类的空压机健康状态评估研究
14
作者 葛淩志 王磊 王晓冉 《机电工程》 北大核心 2026年第1期194-206,共13页
对工业空压机的健康状态进行准确的评估是保障生产系统可靠性、稳定性,降低系统运行成本的重要因素。针对传统健康评估方法在复杂工况下诊断精度和鲁棒性方面的局限性,提出了一种基于堆叠(Stacking)多模型集成的空压机健康状态评估模型... 对工业空压机的健康状态进行准确的评估是保障生产系统可靠性、稳定性,降低系统运行成本的重要因素。针对传统健康评估方法在复杂工况下诊断精度和鲁棒性方面的局限性,提出了一种基于堆叠(Stacking)多模型集成的空压机健康状态评估模型。首先,构建了异构基模型组,集成了K近邻分类器(KNN)、轻量梯度提升机(LGBM)、随机森林(RF)、极致梯度提升(XGB)四类算法,基于历史数据搭建了初始架构;然后,实施了联合参数优化,通过网格搜索与交叉验证协同调参,提升了基模型预测性能;最后,设计了基于径向基核函数的支持向量分类器(RBF-SVC),依托工程数据进行了实验验证。研究结果表明:基于堆叠多模型集成的空压机健康状态评估模型在处理可变操作条件时表现出较强的鲁棒性,特别是在面对噪声数据时,该模型在不同信噪比条件下显示出一致的诊断准确性,其准确率仍能保持在80%以上;横向对比分析表明,基于堆叠多模型集成的空压机健康状态评估模型在诊断精度上优于单一基模型及传统的健康诊断方法,在训练集和测试集上分别达到了98%和95%的准确率。该框架通过基模型互补性提升健康评估精度与鲁棒性,为空压机预测性维护提供技术支撑,具有重要工程价值。 展开更多
关键词 空气压缩机 基模型 模型集成 K近邻分类器 轻量梯度提升机 随机森林 极致梯度提升 基于径向基核函数的支持向量分类器
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利用马氏距离度量动量对比自编码器重构误差的提升机故障检测方法
15
作者 刘辉 泮恒拓 阙子俊 《机电工程》 北大核心 2026年第1期168-175,共8页
针对矿井提升机故障数据稀缺且正常与故障数据不平衡的问题,提出了利用马氏距离(MD)度量动量对比自编码器(MCAE)重构误差的提升机故障检测方法。首先,通过对历史正样本(正常数据)添加随机噪声,生成了大量负样本;利用对比学习技术训练了... 针对矿井提升机故障数据稀缺且正常与故障数据不平衡的问题,提出了利用马氏距离(MD)度量动量对比自编码器(MCAE)重构误差的提升机故障检测方法。首先,通过对历史正样本(正常数据)添加随机噪声,生成了大量负样本;利用对比学习技术训练了自编码器,提升了其从负样本中提取与原始正样本对应潜在表示的能力,从而使模型能够重构出更加符合原始正样本流形的数据;然后,采用马氏距离对重构误差进行了度量,并将马氏距离作为故障的监测指标;最后,在提升机的现场监测数据集上对该方法进行了故障检测实验分析,成功检测到了提升机滚筒两侧振动偏差大的故障,验证了该方法的有效性。研究结果表明:与其他重构方法和距离度量方法的组合相比,该方法的FPR@95%TPR、AUC指标分别达到了6.71%、98.06%,在几种方法中表现最好,验证了其在故障检测方面的优越性。利用马氏距离度量动量对比自编码器重构误差的检测方法,可以对提升机故障进行有效检测。 展开更多
关键词 矿井提升机 故障检测 数据不平衡 对比学习 马氏距离 动量对比自编码器 真正例率 假正例率
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考虑配合关系影响的三点接触球轴承刚度特性研究
16
作者 陈博文 常春辉 关聪聪 《机电工程》 北大核心 2026年第1期1-13,共13页
为了探究轴承配合特性对其刚度及载荷分布的影响规律,针对某型燃气轮机高压转子前支承轴承刚度特性进行了理论与仿真计算。首先,综合考虑了配合方式、离心力、温度、载荷以及动压润滑油膜等因素,建立了考虑配合效应的轴承静态刚度计算模... 为了探究轴承配合特性对其刚度及载荷分布的影响规律,针对某型燃气轮机高压转子前支承轴承刚度特性进行了理论与仿真计算。首先,综合考虑了配合方式、离心力、温度、载荷以及动压润滑油膜等因素,建立了考虑配合效应的轴承静态刚度计算模型,并初步分析了各因素对轴承载荷分布与刚度的影响机制;然后,根据实际的参数建立了轴承-转子-轴承座有限元模型,研究了不同配合方式对内外圈刚度的影响,同时,提出了“均匀度”概念表征载荷分布特性,并且研究了不同工况下轴承的赫兹、油膜及综合刚度的变化规律;最后,基于RomaxDesigner软件,使用有限元缩聚方法建立了包含鼠笼弹支结构的精细化模型,并利用Spin模块进行了动态接触分析;通过对比不同工况下RomaxDesigner仿真结果与理论计算、有限元分析结果,验证了计算模型的可靠性。研究结果表明:在20000 r/min工况下,当过盈量从0μm增至30μm时,内圈刚度提升了31.04%,同时改善了载荷分布均匀性;而间隙量从0μm增至30μm时,外圈刚度降低了18.63%,并且应力集中现象加剧;通过RomaxDesigner仿真与有限元分析对比验证,轴承刚度在不同载荷及转速下的最大误差仅为5.52%;在装配过程中应该使均匀度控制在0.501~0.515之间,即通过调整配合公差和预紧力使装配间隙量控制在20μm以内,以有效避免材料过早失效。该研究可为轴承初始配合的精确设计与计算提供理论依据和参考。 展开更多
关键词 燃气轮机 过盈配合 载荷分布 间隙配合 刚度分析 有限元仿真 RomaxDesigner
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数字孪生驱动的某柔性生产线多学科实时监控方法
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作者 郭世雄 陈岁繁 +1 位作者 李其朋 裴丰业 《机电工程》 北大核心 2026年第1期128-137,共10页
针对当前某柔性生产线设备实时运行状态监测效率低、可视化不足等问题,提出了一种数字孪生驱动的某柔性生产线多学科实时监控方法。首先,构建了物理层、虚拟层、数据融合层和应用层的四层数字孪生架构,融合了机械、计算机、自动化等多... 针对当前某柔性生产线设备实时运行状态监测效率低、可视化不足等问题,提出了一种数字孪生驱动的某柔性生产线多学科实时监控方法。首先,构建了物理层、虚拟层、数据融合层和应用层的四层数字孪生架构,融合了机械、计算机、自动化等多学科模型,实现了几何-物理-行为-规则四维信息协同建模;然后,开发了基于过程控制的对象链接和嵌入架构(OPC UA)协议的动态参数注入技术,提升了车间数据传输效率,实现了车间设备的实时状态映射与动态参数更新;最后,提出了一种动态切削算法,可以对机床加工过程进行实时仿真,实现了逼近实际切削加工的体验;以构建柔性某生产线数字孪生系统作为验证案例,将实际生产过程映射到虚拟空间,并在虚拟空间中把重要数据生成可视化界面。研究结果表明:由Unity3D实现的虚实同步延迟稳定在52 ms,动态切削仿真误差低于0.1 mm,新设备接入时间缩短至2 h,对比传统车间监控方式,数据完整性提升85%,证明了该方案在设备实时运行状态监测方面的可行性与有效性。该方案形成了一种从多源数据融合、虚实同步到精细化仿真的完整技术体系,为柔性生产线的数字孪生构建与实时监控提供了系统性的解决方案与实践参考。 展开更多
关键词 柔性作业车间 数字孪生系统 虚实交互 实时监控 数据处理 切削算法 人机交互
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基于VMD-MSSST时频增强和ResNet多模态融合的故障诊断方法
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作者 冯煜尧 刘承全 +3 位作者 张雨璠 薛亚晨 郑小霞 符杨 《机电工程》 北大核心 2026年第1期73-81,148,共10页
针对振动信号的非线性、非平稳性导致的故障特征提取与诊断难的问题,提出了一种基于VMD-MSSST时频增强和ResNet多模态融合的诊断方法。首先,利用变分模态分解将振动信号分解为多个本征模态函数,结合峭度与相关系数设定筛选准则,提取了... 针对振动信号的非线性、非平稳性导致的故障特征提取与诊断难的问题,提出了一种基于VMD-MSSST时频增强和ResNet多模态融合的诊断方法。首先,利用变分模态分解将振动信号分解为多个本征模态函数,结合峭度与相关系数设定筛选准则,提取了包含故障信息的有效模态,对信号进行了重构,并引入了多重同步挤压S变换,进行了时频特征增强,将能量集中到瞬时频率轨迹上,实现了对冲击故障特征的精准提取目的;然后,构建了多模态特征融合的故障诊断模型,利用ResNet提取了时频图像的深层空间特征、双向门控循环支路捕获时序特征、卷积注意力支路强化故障敏感频带,并在特征层对信息进行了融合;最后,以凯斯西储大学的轴承故障数据集为研究对象,对十种不同状态的振动信号进行了消融实验和对比实验,并在风机现场轴承数据上和传统方法进行了诊断对比。研究结果表明:采用基于VMD-MSSST时频增强和ResNet多模态融合的诊断方法,平均分类精度可达99.19%;通过可视化分析验证了该方法能实现故障特征的清晰聚类目标,说明VMD预处理与MSSST增强的协同作用能更有效地提取故障特征信息,双分支融合结构可实现模型对信号特征的充分挖掘目的,为复杂工况下的轴承故障诊断提供参考。 展开更多
关键词 故障诊断模型 滚动轴承 变分模态分解 多重同步挤压S变换 残差网络 门控循环单元 注意力模块
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基于分数阶双曲子空间学习的轴承故障诊断方法
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作者 苏树智 许梦杰 +2 位作者 朱彦敏 秦子倪 陈岩岩 《机电工程》 北大核心 2026年第1期14-23,共10页
为了解决实际故障样本中噪声与冗余信息导致的样本散度矩阵失真的问题,提出了一种基于分数阶双曲子空间学习的轴承故障诊断方法。首先,利用庞加莱球模型建立了类敏感的双曲空间学习模块,构建了一种多模态故障样本的局部双曲散度矩阵,可... 为了解决实际故障样本中噪声与冗余信息导致的样本散度矩阵失真的问题,提出了一种基于分数阶双曲子空间学习的轴承故障诊断方法。首先,利用庞加莱球模型建立了类敏感的双曲空间学习模块,构建了一种多模态故障样本的局部双曲散度矩阵,可解决欧氏空间流形的局部失真问题,从而更好地接近真实散度矩阵;然后,为了进一步降低样本散度矩阵的偏离度,在分数阶理论基础上矫正了样本散度矩阵的奇异值,构建了分数阶双曲散度矩阵,以构建的分数阶双曲散度矩阵为基础,提出了新颖的分数阶双曲子空间学习模型,借助模型的理论推导,进一步得到了该模型中分数阶双曲散度投影方向的解析解,并根据空间投影获得了具有良好类分离性的多模态故障特征;最后,为验证分数阶双曲子空间学习方法的有效性,使用帕德博恩大学轴承数据集和自研平台轴承数据集进行了对比实验。研究结果表明:在帕德博恩大学轴承数据集上,分数阶双曲子空间学习的轴承故障诊断方法在少量训练样本的条件下,故障分类准确率可达100%,并且在自研平台采集的轴承数据集上准确率仍然可以达到100%;相较于其他方法,该方法具有较高的准确性和稳定性。该研究中方法可以有效捕捉样本间的相关性,提高故障诊断的准确率。 展开更多
关键词 滚动轴承 故障诊断模型 样本散度矩阵 分数阶双曲子空间学习 典型相关分析 散度矩阵
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一种融合多策略改进粒子群算法结合EWT的轴承故障诊断方法
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作者 王丛丛 马清悦 《机电工程》 北大核心 2026年第1期82-91,共10页
针对轴承故障诊断中噪声干扰大、特征提取困难及诊断模型参数优化效率低的问题,提出了一种基于多策略改进粒子群算法(MPSO)优化极限学习机(ELM)的故障诊断方法。首先,利用经验小波分解(EWT)对原始振动信号进行了自适应频带划分与重构,... 针对轴承故障诊断中噪声干扰大、特征提取困难及诊断模型参数优化效率低的问题,提出了一种基于多策略改进粒子群算法(MPSO)优化极限学习机(ELM)的故障诊断方法。首先,利用经验小波分解(EWT)对原始振动信号进行了自适应频带划分与重构,有效抑制了噪声并保留了故障特征;然后,提取了信号的分段能量熵,构建了高区分度的故障特征集,分段能量熵特征提取方法提高了不同故障类型的可分性;针对传统粒子群算法(PSO)易陷入局部最优和收敛速度慢的缺陷,提出了融合逻辑映射初始化、惯性权重非线性调整及自适应莱维飞行策略的MPSO算法,增强了全局搜索能力与收敛精度;最后,采用MPSO优化了ELM的输入权值与隐含层偏置,构建了高精度诊断模型,通过对比实验验证了该方法的优越性,并将MPSO-ELM诊断模型应用到轴承故障诊断中,验证其有效性。研究结果表明:MPSO-ELM在强噪声环境下对轴承不同故障类型的平均识别率达96.5%,较传统PSO-ELM和未优化ELM分别提升了3%和8%,验证了其在工程实际中的有效性与鲁棒性。该研究为轴承故障诊断提供了一种高效的解决方案。 展开更多
关键词 滚动轴承 粒子群算法 极限学习机 经验小波分解 分段能量熵 自适应莱维飞行
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