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基于双加权不平衡矩阵分类器的机械故障诊断方法

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机械工程学报 2024年第3期60卷 170-180页

作者：潘海洋徐海锋郑近德童靳于张飞斌安徽工业大学机械工程学院马鞍山243032 清华大学机械工程系北京100084 频率探索智能科技江苏有限公司常州213000

针对机械故障样本数量不平衡情景下的故障诊断模型存在精度与泛用性不高的问题,借鉴模糊属性理论获取强监督模型的思想,设计了一种双加权不平衡矩阵分类器(Twin weighted imbalanced matrix classifier,TWIMC)。TWIMC通过使用基于样本... 详细信息

针对机械故障样本数量不平衡情景下的故障诊断模型存在精度与泛用性不高的问题,借鉴模糊属性理论获取强监督模型的思想,设计了一种双加权不平衡矩阵分类器(Twin weighted imbalanced matrix classifier,TWIMC)。TWIMC通过使用基于样本不均衡度的模糊隶属函数调节每个样本的权重,以增强对少数类样本的关注,平衡模型对所有类别样本的倾向性。同时,TWIMC依靠先验知识对核范数的奇异值进行权值分配,利用较大阈值过滤较小奇异值,进而保留矩阵样本的强关联低秩信息。最后,利用滚动轴承和齿轮故障数据集对所提方法进行验证,实验结果显示,TWIMC在不同不平衡比条件下均表现突出,展示了优异的机械故障诊断与分类性能。

关键词：双加权不平衡矩阵分类器支持矩阵机模糊隶属函数不平衡样本故障诊断

仿真驱动下基于Ramanujan周期变换的轴承早期故障特征提取

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机械工程学报 2023年第13期59卷 148-156页

作者：胡文扬王天杨张飞斌褚福磊清华大学机械工程系北京100084

在多源耦合强噪声干扰下,滚动轴承的早期故障特征信号往往很难进行快速而又准确地提取。针对现有研究中存在的抗噪能力较弱、计算效率较低等问题,一种基于仿真驱动的Ramanujan周期变换的滚动轴承早期故障特征提取方法被提出。首先,基于... 详细信息

在多源耦合强噪声干扰下,滚动轴承的早期故障特征信号往往很难进行快速而又准确地提取。针对现有研究中存在的抗噪能力较弱、计算效率较低等问题,一种基于仿真驱动的Ramanujan周期变换的滚动轴承早期故障特征提取方法被提出。首先,基于待分析滚动轴承的先验知识,构建故障仿真动力学模型并获得仿真的稳态响应。其次,将该仿真信号作Ramanujan周期变换得到变换系数,并基于该变换系数获得故障特征信息的变换位置。最后,基于仿真响应信号所得到的故障特征信息变换位置,对实际监测信号进行Ramanujan周期变换来分离出早期故障特征。采用IMS轴承数据集对所提出的方法进行了验证,结果表明所提出的方法能够在强背景噪声下高效且准确地提取滚动轴承的早期故障特征。

关键词：滚动轴承仿真模型 Ramanujan周期变换早期故障特征提取

多质心有限质点法及其在工业机器人动力学建模的应用

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振动与冲击 2022年第18期41卷 1-8页

作者：刘目珅张飞斌王天杨褚福磊程卫东刘佑民清华大学机械工程系北京100084 北京交通大学机械与电子控制工程学院北京100044 北京航天发射技术研究所北京100084

工业机器人动力学建模对提高机器人末端定位精度有着重要意义。传统工业机器人动力学建模方法多基于机器人杆件刚性假设,未能满足因臂杆柔性引发的机器人弹性振动现象的建模需求。为此,对多质心有限质点法及其在工业机器人动力学建模的... 详细信息

工业机器人动力学建模对提高机器人末端定位精度有着重要意义。传统工业机器人动力学建模方法多基于机器人杆件刚性假设,未能满足因臂杆柔性引发的机器人弹性振动现象的建模需求。为此,对多质心有限质点法及其在工业机器人动力学建模的应用进行研究。该方法使用简便统一的框架对杆件柔性变形进行动力学分析,其逆向运动方式,相对于传统有限质点法,不仅推导流程更为简单方便,而且有效降低了单元刚体位移对节点纯变形求解的影响,提高了对于工业机器人这种刚体大转动-柔性变形耦合模型计算的收敛性。通过悬臂梁模型验证了该方法的准确性和收敛性。进一步将多质心有限质点法结合正运动学对工业机器人动力学建模,将建模结果与实验数据对比,验证了该模型的结果与实验结果有着较好的重合度。

关键词：多质心有限质点法逆向运动工业机器人动力学建模

基于多传感信号融合处理的滚动轴承故障定位诊断方法

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电机与控制应用 2023年第12期50卷 1-9页

作者：高瑞斌张飞斌国能江苏电力工程技术有限公司江苏镇江212000 清华大学机械工程系北京100124

针对传统滚动轴承动力学模型忽略了滚动体接触形貌的问题,以滚珠进入-离开缺陷全过程分析为基础,结合滚动轴承几何-运动原理建立局部缺陷的等效轮廓量化表征函数,由此构建了一种改进的滚动轴承系统故障动力学模型。基于动力学模型的理... 详细信息

针对传统滚动轴承动力学模型忽略了滚动体接触形貌的问题,以滚珠进入-离开缺陷全过程分析为基础,结合滚动轴承几何-运动原理建立局部缺陷的等效轮廓量化表征函数,由此构建了一种改进的滚动轴承系统故障动力学模型。基于动力学模型的理论分析和数值仿真,研究了滚动轴承外圈局部缺陷定位尺寸与多通道振动信号融合特征之间的映射关系,为定位诊断特征和指标提取提供了机理指引。针对实际信号中存在噪声干扰影响定位公式诊断精度的问题,研究了多通道时间序列自适应分解算法对含噪仿真信号和试验信号的处理性能。结果表明,张量奇异谱分解方法能够很好地提取出隐藏在原始多通道信号中的定位诊断特征。

关键词：滚动轴承量化诊断张量分解动力学模型

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裂纹齿轮啮合刚度的劣化特性

振动．测试与诊断 2014年第6期34卷 1124-1128,1175页

作者：张建宇刘鑫博张飞斌北京工业大学先进制造技术北京市重点实验室北京100124

基于轮齿的变截面阶梯悬臂梁假设,综合考虑轮齿弯曲、基础变形、接触变形等因素,首先,建立了健康齿轮时变刚度的计算模型,利用解析法与有限元仿真对比研究,获得了健康齿轮啮合刚度的分布曲线;然后,基于线弹性断裂力学前提下的齿根裂纹... 详细信息

基于轮齿的变截面阶梯悬臂梁假设,综合考虑轮齿弯曲、基础变形、接触变形等因素,首先,建立了健康齿轮时变刚度的计算模型,利用解析法与有限元仿真对比研究,获得了健康齿轮啮合刚度的分布曲线;然后,基于线弹性断裂力学前提下的齿根裂纹扩展路径,建立了包含不同尺度裂纹的有限元模型;最后,针对不同长度的裂纹齿轮,计算获得了1.5个啮合周期内的刚度曲线,从而建立了裂纹尺寸与刚度劣化特性的影响关系。通过对比单、双齿不同啮合区内的劣化规律,表明单齿啮合区由于单齿承载,其劣化程度明显高于双齿啮合区。此外,啮入阶段与啮出阶段的双齿啮合区劣化特性也存在一定差异。

关键词：啮合刚度有限元计算齿根裂纹啮合周期劣化程度

借鉴晋陕宁蒙经验推动庆阳煤炭资源深度开发转化

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发展 2022年第11期 110-113页

作者：陈广前史永新张飞斌庆阳市人民政府研究室

庆阳煤炭资源富集,预测储量2360亿吨,已探明储量215亿吨,占全省煤炭资源总量的94%。当前,国家、省上支持煤炭增产增供、清洁高效利用政策密集叠加、力度空前,庆阳煤炭资源开发再次迎来了难得机遇。现结合与庆阳市资源禀赋相似的山西、... 详细信息

庆阳煤炭资源富集,预测储量2360亿吨,已探明储量215亿吨,占全省煤炭资源总量的94%。当前,国家、省上支持煤炭增产增供、清洁高效利用政策密集叠加、力度空前,庆阳煤炭资源开发再次迎来了难得机遇。现结合与庆阳市资源禀赋相似的山西、陕西、宁夏、内蒙古四省区煤炭开发情况,对庆阳煤炭开发转化路径作以研究分析。

关键词：煤炭开发煤炭资源开发资源富集庆阳预测储量探明储量转化路径清洁高效利用

概念图在高中政治课教学中的运用研究 ——以《经济生活》为例

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概念图在高中政治课教学中的运用研究 ...

作者：张飞斌西北师范大学

学位级别：硕士

大数据时代和人工智能的出现,对知识的掌握提出了新的要求,新颁布的“课标”对高中思想政治教育做了新的要求,尤其对学生的思维活动和创新实践做出了强调。上世纪诺瓦克开发出概念图这一学习工具,概念图能够把政治课中的概念或者原理等... 详细信息

大数据时代和人工智能的出现,对知识的掌握提出了新的要求,新颁布的“课标”对高中思想政治教育做了新的要求,尤其对学生的思维活动和创新实践做出了强调。上世纪诺瓦克开发出概念图这一学习工具,概念图能够把政治课中的概念或者原理等知识利用图形、文字、链接的方式图形化的表征出来。概念图从一种评价工具不断扩展为教学工具和学习工具,甚至在科研、教育、企业管理等领域都在使用。概念图在高中政治课教学中的使用,因其具有很强的可操作性,让学生通过动手实践参与其中,乐在其中,个人自主使用概念图能够培养学生严密的逻辑思维能力,提升知识的整合和归纳能力,小组共同绘制修改概念图以达到知识的整合,能够为合作学习和实践探究活动提供有力的支持,培养学生的合作精神。本研究采用行动研究法,在研究过程中使用课堂观察、访谈等方法,对三轮行动研究的目标、实施过程以及效果进行了分析和总结。即第一轮行动研究中,让学生学会记笔记,掌握概念图的一般知识和基本制作步骤;第二轮行动研究中,让学生学会使用概念图进行知识的转述和表征,并在课堂探究环节,通过小组合作制作更完善、更宏观的概念图,在课后的复习中,使用概念图整合知识体系;第三轮行动研究中,主要让学生学会使用概念图,在一些综合实践活动中,学生通过绘制概念图进行活动策划,记录实施过程,总结分析实践收获。在借鉴前人关于概念图研究成果的基础上,概念图在政治教学中的运用,取得了一些成果,学生的笔记更加完善,上课提问的效果更好,课后作业完成情况变好等,分析和归纳了教师和学生两个群体在教与学的过程中使用概念图的具体办法和技巧,在深入调查的基础上提出了概念图在实践教学运用中存在的一些问题,并在相关理论的指导下提出了相应的解决方案。

关键词：概念图思想政治课教学经济生活

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故障齿轮啮合刚度综合计算方法

北京工业大学学报 2013年第3期39卷 353-358页

作者：崔玲丽张飞斌康晨晖胥永刚高立新北京工业大学机械工程与应用电子技术学院北京市先进制造技术重点实验室北京100124

为了有效、准确地计算含故障齿轮的时变啮合刚度,提出了一种基于传统能量法的改进方法,结合改进能量法和有限元法的各自优点,即应用改进能量法快速计算故障齿轮无故障轮齿的啮合刚度,利用有限元法精确地计算故障轮齿有故障部位的啮合刚... 详细信息

为了有效、准确地计算含故障齿轮的时变啮合刚度,提出了一种基于传统能量法的改进方法,结合改进能量法和有限元法的各自优点,即应用改进能量法快速计算故障齿轮无故障轮齿的啮合刚度,利用有限元法精确地计算故障轮齿有故障部位的啮合刚度.仿真示例结果表明:与能量法和有限元法相比,该方法能快速、准确地仿真故障齿轮的时变啮合刚度并且适用于齿轮系统振动响应的计算.

关键词：故障齿轮啮合刚度有限元法能量法

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两种裂纹影响线下的轮齿动态仿真

机械传动 2016年第4期40卷 52-57页

作者：崔玲丽翟浩张飞斌北京市精密测控技术与仪器工程技术研究中心(北京工业大学) 北京100124 江西农业大学工学院江西南昌330045

为了研究裂纹影响线对轮齿振动响应的影响,应用能量法计算了轮齿的啮合刚度,引入并对比了两种裂纹影响线对啮合刚度的影响,并通过有限元验证了裂纹曲线影响线对于求解啮合刚度的准确性;进而建立轮齿啮合动力学模型,分析了分别采用两种... 详细信息

为了研究裂纹影响线对轮齿振动响应的影响,应用能量法计算了轮齿的啮合刚度,引入并对比了两种裂纹影响线对啮合刚度的影响,并通过有限元验证了裂纹曲线影响线对于求解啮合刚度的准确性;进而建立轮齿啮合动力学模型,分析了分别采用两种裂纹影响线对轮齿振动响应产生的影响。结果显示,当裂纹达到某一特殊值时,两种影响线下的故障检测指标都会有一个交点,这与先前已有文献的结果不同,本文通过理论分析,证明了交点的存在及其正确性。

关键词：能量法裂纹影响线故障监测指标交点

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