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基于数据驱动的旋转机械故障诊断与寿命预测方法研究

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基于数据驱动的旋转机械故障诊断与寿命预测方法研究

作者：卢玺康郑州轻工业大学

学位级别：硕士

随着工业化的发展,旋转机械广泛应用于各种生产场景。滚动轴承是旋转机的核心零件,其故障类别和剩余寿命直接影响整个机械设备的健康状态。因此,对滚动轴承的故障诊断与寿命预测展开研究具有重要意义。本文以滚动轴承为主要研究对象,以... 详细信息

随着工业化的发展,旋转机械广泛应用于各种生产场景。滚动轴承是旋转机的核心零件,其故障类别和剩余寿命直接影响整个机械设备的健康状态。因此,对滚动轴承的故障诊断与寿命预测展开研究具有重要意义。本文以滚动轴承为主要研究对象,以基于数据驱动的机器学习和深度学习为主要方法逐渐开展故障诊断和寿命预测的研究。主要研究内容如下:(1)以振动信号为训练数据,构建基于BP算法的人工神经网络模型以实现故障诊断。由于其自身结构的局限性,该方法通常需要进行一定的数据处理才能保证模型的分类准确率。因此,本文首先对振动信号进行了滤波处理并提取了时域、频域等22种数据特征以重构数据集;其次,将数据集送入模型训练并完成故障分类;最后,使用枚举法讨论了模型参数对模型分类性能的影响并为模型的参数选择积累了经验。针对人工选择和提取特征的问题,提出了一种基于一维卷积神经网络与支持向量机结合的故障诊断方法。该方法依靠深度学习模型自动提取故障特征,不仅简化了故障诊断流程、提高了故障分类的准确率还使得模型具有良好的泛化性和抗噪性。(2)在使用振动信号完成故障分类时,仅利用了时域信息,而忽略了频域信息的作用,这一定程度上影响了故障分类的准确性和完整性。为了充分利用振动信号所蕴含的故障信息,提出了一种基于卷积时频特征提取的故障诊断方法。首先,该方法利用短时傅里叶变换获取振动信号的时频图像;其次,使用双线性插值进行图像处理并构建图像数据集;最后,将数据集送入所提模型训练并完成故障分类。结果表明,所提方法具有更高的故障分类准确率。此外,模型还引入了CBAM注意力机制以增强特征提取能力。(3)鉴于寿命预测通常需要全周期的振动信号,而该信号既包含正常的振动状态又包含异常的振动状态。因此,预测剩余寿命相比于故障分类更加具有挑战性。针对这一问题,提出了基于混合信号的寿命预测方法。该方法首先利用小波变换获取时频图像;其次综合振动信号和图像信号两种健康信息训练模型并实现寿命预测。此外,该方法还引入了通道注意力模块和ECANet模块以增强模型特征提取的能力。(4)所提算法经过公开数据集的验证均取得了不错的效果。此外,开展了刀具噪声实验以采集刀具切削过程中的噪声信号并构建刀具噪声数据集。最后,在该数据集上分别验证了所提故障诊断和寿命预测算法的有效性和泛化性。

关键词：数据驱动短时傅里叶变换小波变换深度学习机器学习

基于LiCl调控界面聚合的聚酰胺薄层复合纳滤膜制备与性能研究

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高分子学报 2024年

作者：徐知源朱城业徐志康浙江省吸附分离材料与应用技术重点实验室浙江大学高分子科学与工程学系杭州

针对传统界面聚合反应可控性差、相应聚酰胺薄层复合膜结构和性能难以调控的问题，本研究以经典的哌嗪/均苯三甲酰氯在烷烃-水界面发生的聚合反应为研究对象，以氯化锂为哌嗪水溶液的添加剂，调控了反应生成聚酰胺分离层的结构，提升了... 详细信息

针对传统界面聚合反应可控性差、相应聚酰胺薄层复合膜结构和性能难以调控的问题，本研究以经典的哌嗪/均苯三甲酰氯在烷烃-水界面发生的聚合反应为研究对象，以氯化锂为哌嗪水溶液的添加剂，调控了反应生成聚酰胺分离层的结构，提升了聚酰胺薄层复合纳滤膜的分离性能.在氯化锂最适浓度为1.25 g·L-1时，所制备聚酰胺分离层的调和酰胺键密度有所降低，孔径则由0.51 nm增大到0.59 nm，而其表面形貌、化学组成、表面亲水性及荷电性没有受到明显影响.薄层复合纳滤膜的水通量提升了17%，达到216 L·m-2·h-1·MPa-1，同时对Na2SO4的截留率维持在98.8%以上.此外，所制备的纳滤膜具有优异的耐压性、较宽的处理料液浓度范围以及较好的长期运行稳定性.

关键词：界面聚合聚酰胺氯化锂薄层复合膜纳滤

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基于深度学习的切削刀具刀尖磨损检测方法

计算机集成制造系统 2024年

作者：卢治业黄华郭润兰张昊张存东兰州理工大学机电工程学院

刀具的状态直接影响着工件质量，但刀具在机监测距离较远导致图像中铣刀刀尖过小难以检测。为解决该问题，进一步提高刀尖磨损的检测精度，提出利用深度学习进行铣刀刀尖磨损监测的方法。将YOLOv5与改进后的U-Net相结合，首先使用YOLOv... 详细信息

刀具的状态直接影响着工件质量，但刀具在机监测距离较远导致图像中铣刀刀尖过小难以检测。为解决该问题，进一步提高刀尖磨损的检测精度，提出利用深度学习进行铣刀刀尖磨损监测的方法。将YOLOv5与改进后的U-Net相结合，首先使用YOLOv5对采集到的铣刀图像进行处理，识别并提取刀尖部分，然后利用改进的U-Net网络对提取的图像进行刀尖磨损区域的分割。改进后的U-Net在原网络的Encoder结构中加入Residual Blocks残差块，在Decoder结构中加入ECA注意力机制。试验结果显示，改进的U-Net相比于原U-Net、Deeplabv3+和PSPNet，mIOU分别提高了8.39%，7.1%和17.66%。同时，其检测时间相比Deeplabv3+和PSPNet分别缩短了85.52%和86.73%。综上所述，该方法解决了由于刀具在机监测需远距离拍摄而导致铣刀刀尖磨损难以检测的问题，还显著提高了检测的效率。

关键词： YOLOv5 改进的U-Net 深度学习刀尖磨损注意力机制

基于LiCl调控界面聚合的聚酰胺薄层复合纳滤膜制备与性能研究

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高分子学报 2024年第9期55卷 1145-1154页

作者：徐知源朱城业徐志康浙江省吸附分离材料与应用技术重点实验室浙江大学高分子科学与工程学系杭州310058

针对传统界面聚合反应可控性差、相应聚酰胺薄层复合膜结构和性能难以调控的问题,本研究以经典的哌嗪/均苯三甲酰氯在烷烃-水界面发生的聚合反应为研究对象,以氯化锂为哌嗪水溶液的添加剂,调控了反应生成聚酰胺分离层的结构,提升了聚酰... 详细信息

针对传统界面聚合反应可控性差、相应聚酰胺薄层复合膜结构和性能难以调控的问题,本研究以经典的哌嗪/均苯三甲酰氯在烷烃-水界面发生的聚合反应为研究对象,以氯化锂为哌嗪水溶液的添加剂,调控了反应生成聚酰胺分离层的结构,提升了聚酰胺薄层复合纳滤膜的分离性能.在氯化锂最适浓度为1.25 g·L^(-1)时,所制备聚酰胺分离层的调和酰胺键密度有所降低,孔径则由0.51 nm增大到0.59 nm,而其表面形貌、化学组成、表面亲水性及荷电性没有受到明显影响.薄层复合纳滤膜的水通量提升了17%,达到216 L·m^(-2)·h^(-1)·MPa^(-1),同时对Na_(2)SO_(4)的截留率维持在98.8%以上.此外,所制备的纳滤膜具有优异的耐压性、较宽的处理料液浓度范围以及较好的长期运行稳定性.

关键词：界面聚合聚酰胺氯化锂薄层复合膜纳滤

乙烯基醚与七元环硫羰内酯阳离子杂化共聚研究

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高分子学报 2024年第5期55卷 594-603页

作者：杨鹏熊雨卢宗斌洪春雁张泽尤业字中国科学技术大学化学与材料科学学院合肥230026

报道了七元环联苯连接的硫羰内酯(DOT)的阳离子开环聚合,得到了一种T_(g)达到98℃的新型聚硫酯高分子.随后对DOT与乙烯基醚的阳离子共聚进行探索,系统研究了催化剂等对DOT与异丁基乙烯基醚共聚的影响.并基于阳离子聚合型链转移试剂的调... 详细信息

报道了七元环联苯连接的硫羰内酯(DOT)的阳离子开环聚合,得到了一种T_(g)达到98℃的新型聚硫酯高分子.随后对DOT与乙烯基醚的阳离子共聚进行探索,系统研究了催化剂等对DOT与异丁基乙烯基醚共聚的影响.并基于阳离子聚合型链转移试剂的调控,成功构建了DOT和异丁基乙烯基醚的可控阳离子杂化共聚,制备了一种新型聚乙烯基醚-聚硫酯嵌段共聚物(数均分子量7.6~8.0 kg/mol,PDI<1.40).研究结果为发展杂化共聚新方法和制备新型共聚物材料提供了设计思路.

关键词：阳离子杂化聚合硫羰内酯乙烯基醚

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电缆绝缘材料交联聚乙烯的老化及寿命调控

物理学报 2024年第7期73卷 28-39页

作者：王江琼李维康张文业万宝全查俊伟北京科技大学化学与生物工程学院北京材料基因工程高精尖创新中心北京100083 北京智慧能源研究院北京102211 北京科技大学顺德创新学院佛山528300

交联聚乙烯(cross-linked polyethylene,XLPE)因其优异的力学性能和绝缘性能广泛应用于电力电缆领域中,但在高压电缆的运行过程中XLPE不可避免会受到电老化、热老化和电-热联合老化的影响,使得材料的性能和寿命下降,因此需要对XLPE的老... 详细信息

交联聚乙烯(cross-linked polyethylene,XLPE)因其优异的力学性能和绝缘性能广泛应用于电力电缆领域中,但在高压电缆的运行过程中XLPE不可避免会受到电老化、热老化和电-热联合老化的影响,使得材料的性能和寿命下降,因此需要对XLPE的老化性能和使用寿命进行调控.本文介绍了XLPE的结构特性和交联机理,系统分析了其老化过程及影响机制,并概述了接枝、共混和纳米粒子改性等调控策略,同时基于寿命评估模型探究了XLPE因老化而导致的寿命衰减问题.最后,展望了调控XLPE电缆绝缘材料使用寿命策略的未来方向,为XLPE电缆绝缘材料的进一步改进和长期稳定运行提供理论指导.

关键词：交联聚乙烯交联机理耐老化性能长寿命

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基于截止滤光片的液晶显示模块夜视兼容改进

中国新技术新产品 2024年第7期 4-7页

作者：卢业能中航华东光电有限公司安徽芜湖241000

本文研究采用截止滤光片在原有单白光LED设计的产品的基础上兼容改进液晶显示模块夜视的方法。通过分析液晶显示模块结构以及改进夜视兼容的需求,采用截止滤光片的夜视兼容改进方案,设计了相应的单片和2片截止滤光片的验证试验。结果表... 详细信息

本文研究采用截止滤光片在原有单白光LED设计的产品的基础上兼容改进液晶显示模块夜视的方法。通过分析液晶显示模块结构以及改进夜视兼容的需求,采用截止滤光片的夜视兼容改进方案,设计了相应的单片和2片截止滤光片的验证试验。结果表明,采用增加单片截止滤光片的方案,在降低亮度以及红色显示能力后,可满足彩色显示的A类、B类的辐亮度要求,关键显示画面白场和绿场可满足单色显示的B类的辐亮度要求,接近A类的辐亮度要求,夜视兼容性能显著提升。

关键词：机载显示系统显示模块截止滤光片夜视兼容

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楼宇智能机电工程设备安装技术探讨

中国科技期刊数据库工业A 2024年第1期 0184-0187页

作者：卢业结广西新捷能景观工程有限公司广西南宁530000

随着智能机电在普通应用,楼宇自动化水平更高,其安装技术也成为了领域内研究的重点。通过标准化与模块化设计、精细化施工与管理以及专业培训与技术支持等措施,可以有效地解决设备兼容性、安装精度要求和调试难题,提高设备的正常运行和... 详细信息

随着智能机电在普通应用,楼宇自动化水平更高,其安装技术也成为了领域内研究的重点。通过标准化与模块化设计、精细化施工与管理以及专业培训与技术支持等措施,可以有效地解决设备兼容性、安装精度要求和调试难题,提高设备的正常运行和性能发挥。为确保设备的稳定、高效运行,在楼宇智能机电工程设备安装过程中,需要严格按照相关标准与要求进行,加强对安装技术的研究与管控是非常必要的。楼宇智能机电工程设备安装技术是一项系统化的工作,做好设备分析,了解当前安装中存在的难点,也是提高安装质量的关键。本文对此展开相关讨论,旨在进一步助力于我国楼宇智能机电工程设备安装水平提升。

关键词：智能楼宇智能机电工程安装技术讨论

一种基于三角数分解的可配置2-D卷积器优化方法

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电子与信息学报 2024年第7期46卷 3054-3062页

作者：黄继业肖强田大海高明裕王俊帆董哲康黄汐威杭州电子科技大学电子信息学院杭州310018 浙江省装备电子研究重点实验室杭州310018 浙江大学电气工程学院杭州310027

多尺寸2-D卷积通过特征提取在检测、分类等计算机视觉任务中发挥着重要作用。然而,目前缺少一种高效的可配置2-D卷积器设计方法,这限制了卷积神经网络(CNN)模型在边缘端的部署和应用。该文基于乘法管理以及奇平方数的三角数分解方法,提... 详细信息

多尺寸2-D卷积通过特征提取在检测、分类等计算机视觉任务中发挥着重要作用。然而,目前缺少一种高效的可配置2-D卷积器设计方法,这限制了卷积神经网络(CNN)模型在边缘端的部署和应用。该文基于乘法管理以及奇平方数的三角数分解方法,提出一种高性能、高适应性的卷积核尺寸可配置的2-D卷积器。所提2-D卷积器包含一定数量的处理单元(PE)以及相应的控制单元,前者负责运算任务,后者负责管理乘法运算的组合,二者结合以实现不同尺寸的卷积。具体地,首先根据应用场景确定一个奇数列表,列表中为2-D卷积器所支持的尺寸,并利用三角数分解得到对应的三角数列表;其次,根据三角数列表和计算需求,确定PE的总数量;最后,基于以小凑大的方法,确定PE的互连方式,完成电路设计。该可配置2-D卷积器通过Verilog硬件描述语言(HDL)设计实现,由Vivado 2 022.2在XCZU7EG板卡上进行仿真和分析。实验结果表明,相比同类方法,该文所提可配置2-D卷积器,乘法资源利用率得到显著提升,由20%~50%提升至89%,并以514个逻辑单元实现1 500 MB/s的吞吐率,具有广泛的适用性。

关键词： 2-D卷积器可配置架构乘法管理三角数分解

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