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基于深度学习的轴承故障诊断方法研究

基于深度学习的轴承故障诊断方法研究

作者：钱陈盐城工学院

学位级别：硕士

轴承在机械设备中起着至关重要的作用,其工作状态对设备的整体性能有着直接的影响。轴承在运行过程中,由于环境复杂且多变,故障的发生几率极高。如果不能及时检测并替换出现故障的轴承,可能会引发设备的异常运行,从而导致重大的经济损... 详细信息

轴承在机械设备中起着至关重要的作用,其工作状态对设备的整体性能有着直接的影响。轴承在运行过程中,由于环境复杂且多变,故障的发生几率极高。如果不能及时检测并替换出现故障的轴承,可能会引发设备的异常运行,从而导致重大的经济损失。因此,对轴承进行故障诊断具有非常重要的意义。近些年人工智能技术得到飞速发展,轴承故障诊断也开始由传统的故障诊断转向智能故障诊断,基于深度学习的智能故障诊断开始应用于轴承故障诊断中。实际工作环境中,采集的数据具有样本稀缺、噪声干扰和工况变化的特点以及存在多个轴承故障诊断任务的场景。现有基于深度学习的轴承故障诊断方法在以上特点的数据集和场景中存在相关问题,本文以轴承振动信号为分析目标,运用深度学习技术,对高噪声、不同工况以及多任务等复杂环境下的轴承故障识别问题进行了深入研究,主要研究内容如下:1.针对传统的基于深度学习的轴承故障诊断模型在小样本和变工况场景下诊断效果不好的问题,提出一种基于改进深度残差孪生神经网络的轴承故障诊断方法。提出的方法利用孪生神经网络提取共享权重的特征,以扩充故障样本。然后,通过多个残差块提取更深层次的特征信息,有效缓解过拟合问题。利用注意力机制提高对重要特征信息的关注度。最终,通过计算样本对之间的欧氏距离来评估相似度,以进行轴承故障分类,实现端到端的轴承故障诊断。通过利用凯斯西储大学数据集设计多组实验,以综合验证所提方法的有效性,结果表明该方法有优秀的故障识别能力。2.针对轴承运转过程中存在噪声干扰以及故障样本稀缺的问题,提出一种基于多尺度协同融合残差神经网络的轴承故障诊断方法。该方法利用多尺度收缩去噪模块提高在小样本场景下的故障特征提取的能力和抑制噪声的干扰。集成了中间融合模块和全局感知模块,增强特征表示并扩展模型的感受野,从而提高全局特征提取能力。此外,引入在线标签平滑、Meta-ACON激活函数和Adam P优化器,以促进收敛并增强模型的泛化能力。在凯斯西储大学数据集和东南大学数据集上的实验表明,该方法在强噪声以及样本稀缺的场景下能够准确进行轴承故障诊断。3.针对现有的深度学习轴承故障诊断模型大多基于单一的故障诊断,实际工作环境下存在多个轴承故障诊断任务的问题,提出一种基于多尺度多任务深度可分离网络的轴承故障诊断方法。该方法利用多任务学习机制进行故障类型和故障尺寸两种任务的诊断。引入深度可分离卷积进行特征提取,旨在减少参数量并增强提取多任务所需要的故障特征。然后,利用注意力机制选取有效的特征信息;并提出了一种动态损失权重算法,该算法能够根据任务的特性动态调整损失权重,针对每个子任务实现了灵活的权重控制。实验结果表明,该方法具有良好的抗噪性和自适应性。

关键词：轴承故障诊断深度学习注意力机制多任务学习动态损失权重算法

印刷机墙板协同制造关键技术研究及原型系统开发

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印刷机墙板协同制造关键技术研究及原型系统开发

作者：钱颂西安理工大学

学位级别：硕士

网络协同制造模式是解决我国包装印刷设备制造产业集聚区域制造资源分散、信息化程度较低、产业协同不足等问题的有效途径,为包装印刷设备制造业产业转型升级指明了道路。以包装印刷设备为协同制造目标,首先要实现包装印刷设备核心零部... 详细信息

网络协同制造模式是解决我国包装印刷设备制造产业集聚区域制造资源分散、信息化程度较低、产业协同不足等问题的有效途径,为包装印刷设备制造业产业转型升级指明了道路。以包装印刷设备为协同制造目标,首先要实现包装印刷设备核心零部件的网络协同制造。包装印刷设备主要包括墙板、辊筒、箱体三类核心零部件,其中墙板类零部件是包装印刷设备各类零部件装配的基准。因此,本文在国家重点研发计划课题资助下,以产业集聚区域内包装印刷设备制造龙头企业墙板外协加工需求为导向,展开了印刷机墙板网络协同制造关键技术的研究,并开发了协同制造平台原型系统,主要研究内容如下:(1)根据墙板的工艺流程及制造资源特点,提出了基于可拓聚类算法的墙板制造资源匹配方法。分析了墙板的结构组成、加工工艺和外协加工现状,梳理了墙板制造资源与制造需求的逻辑关系,构建了基于本体的墙板制造资源及制造需求信息模型框架,建立了墙板制造资源及需求的本体模型,提出了基于可拓聚类算法的墙板制造需求与制造资源的匹配方法,制定了基于可拓综合评价法的墙板制造资源评价指标体系。(2)针对墙板零件外协加工协同效率较低的问题,提出了基于改进北极熊算法(MPBO)的墙板制造资源组合优化方法。分析了墙板制造资源组合优化选择问题,建立了包含需求方评价指标和平台方评价指标的墙板制造资源组合优化评价指标体系,利用MPBO算法对墙板制造资源组合优化问题进行求解,并通过算例分析验证了基于MPBO算法的墙板制造资源组合优化方法的可行性。(3)结合包装印刷装备制造龙头企业零部件的协同制造需求,设计了包装印刷装备及印刷机墙板协同制造云服务平台的功能模块。研究了协同制造平台的用户角色和运行原理,规划了协同制造平台的核心功能和用户功能,设计了包装印刷装备协同制造云服务平台和印刷机墙板协同制造云服务平台的功能模块和业务流程。(4)基于对协同制造平台的设计,开发了包装印刷装备及印刷机墙板协同制造云服务平台的原型系统。搭建了协同制造平台原型系统的开发环境,设计了协同制造平台原型系统的数据库表,定义了各数据库表之间的关系,开发了包装印刷装备协同制造云服务平台的首页、研发设计模块和生产制造模块等主要功能模块,完成了印刷机墙板协同制造云服务平台首页、用户页等主要功能界面的开发。

关键词：印刷机墙板网络协同制造本体建模组合优化原型系统

城市转型下产业结构和土地利用结构的耦合关系及用地结构优化方案研究

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西南大学学报（自然科学版） 2024年第8期46卷 86-94页

作者：钱有飞上饶师范学院法商学院江西上饶334000

在城市土地资源紧张的背景下,对土地利用结构进行优化可以缓解用地矛盾,促进城市转型.为促进资源型城市转型、优化用地结构,以山西省晋城市为案例,通过对其土地利用与产业结构之间的耦合关系进行分析,提出一套适合我国资源型城市发展的... 详细信息

在城市土地资源紧张的背景下,对土地利用结构进行优化可以缓解用地矛盾,促进城市转型.为促进资源型城市转型、优化用地结构,以山西省晋城市为案例,通过对其土地利用与产业结构之间的耦合关系进行分析,提出一套适合我国资源型城市发展的用地结构优化方案.分析发现,晋城市2014-2022年土地利用结构和产业结构的耦合协调程度较低,但两者的耦合度较高,平均值约为88.858%.以不同方法进行求解,得到4个优化方案,其中方案A的经济满意程度为0.8,生态满意度为0.75,社会满意度为0.78,更符合晋城市转型发展的要求,建议减少耕地、草场、森林、水域等用地面积,加强荒地开发利用,扩大建设用地.

关键词：城市转型产业结构用地结构耦合关系优化方案综合效益

红参中新化合物组氨酸单糖苷的结构鉴定及其合成工艺优化

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吉林农业大学学报 2024年

作者：钱思羽李伟吉林农业大学中药材学院

目的：研究组氨酸单糖苷的体外合成，并对合成工艺进行优化，以提高组氨酸单糖苷的转化率，为新药开发奠定基础。方法：以组氨酸和葡萄糖为反应底物，有机酸为催化剂，1，2-丙二醇为合成媒介，水浴摇床条件下进行美拉德反应，生成组氨... 详细信息

目的：研究组氨酸单糖苷的体外合成，并对合成工艺进行优化，以提高组氨酸单糖苷的转化率，为新药开发奠定基础。方法：以组氨酸和葡萄糖为反应底物，有机酸为催化剂，1，2-丙二醇为合成媒介，水浴摇床条件下进行美拉德反应，生成组氨酸单糖苷。讨论了反应催化剂、反应温度、反应时间及合成媒介使用量对组氨酸单糖苷合成率的影响，并采用响应面法进行工艺优化。结果：确定合成反应最佳工艺为以苹果酸为合成催化剂，反应温度为73℃，反应时间为82min，反应媒介使用量为原使用量四倍，在此条件下，得到最优合成率为79.85%±1.254%。结论：本文为进一步揭示红参美拉德反应原理提供理论依据，也为其在人参加工炮制方面的应用提供参考，更为后续深入阐述组氨酸单糖苷的生物活性提供物质基础。

关键词：组氨酸单糖苷合成工艺优化响应面分析法

能力分班对寒门学子有利吗?——机会公平视角下教育分层制度的效能与隐忧

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中国远程教育 2024年第3期44卷 25-42页

作者：钱阿剑赵茜北京师范大学中国基础教育质量监测协同创新中心北京100875

本文立足于我国能力分班教学实践,使用模糊断点回归设计,讨论进入高成绩班级对弱势家庭学生学业表现的影响效应及其中介效用机制。从起点公平角度来看,学生成绩未达到学校分班界限分数时,优势家庭学生进入高成绩班级的概率更大,而成绩... 详细信息

本文立足于我国能力分班教学实践,使用模糊断点回归设计,讨论进入高成绩班级对弱势家庭学生学业表现的影响效应及其中介效用机制。从起点公平角度来看,学生成绩未达到学校分班界限分数时,优势家庭学生进入高成绩班级的概率更大,而成绩达到分班界限分数时,弱势家庭学生进入高成绩班级的概率显著高出34%,优势家庭学生仅高出19%。也就意味着,能力分班这种教育分层制度给予学业成绩优异的弱势家庭学生以教育流动的机会,但总体有效维持了不平等。从过程公平角度来看,弱势家庭学生进入高成绩班级获得成绩提升主要得益于拥有更高质量、更具优势地位的班级同伴以及校园欺凌风险的降低。也就是说,能力分班制度构筑了隔绝不利条件的“玻璃墙”,却遵循“隔离但平等”的不公平原则。从结果公平角度来看,进入高成绩班级的弱势家庭学生,成绩显著提高0.38个标准差,实现了结果公平的效能目标,但仍存在“阶层固化”隐忧。

关键词：机会公平能力分班弱势家庭学生学业表现模糊断点回归设计

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基于YOLOv5s的织物缺陷实时检测算法

激光杂志 2024年

作者：吉训生钱富董越江南大学物联网工程学院

在织物工业化生产过程中，织物缺陷种类繁多，且包含大量小目标缺陷和极端宽高比的细长缺陷，这使得织物缺陷检测成为了一项具有挑战性的任务。针对这一问题，本文提出了一种改进的YOLOv5s算法。首先改进Mosaic数据增强方法，在丰富数... 详细信息

在织物工业化生产过程中，织物缺陷种类繁多，且包含大量小目标缺陷和极端宽高比的细长缺陷，这使得织物缺陷检测成为了一项具有挑战性的任务。针对这一问题，本文提出了一种改进的YOLOv5s算法。首先改进Mosaic数据增强方法，在丰富数据集的同时，削弱了原数据增强方法对部分织物缺陷类型检测的副作用，提升了小目标与极端宽高比瑕疵的检测能力。再改进批量归一化为代表性批量归一化，提升算法对纷繁多样的瑕疵实例的差异化特征表达并抑制噪声干扰；最后引入轻量化的坐标注意力，以精准的位置信息编码了特征的长距离依赖关系和通道依赖关系，增强算法对缺陷的定位能力。实验结果表明，本文算法大幅提高了小目标与极端宽高比缺陷的检测能力，使得平均检测精度mAP达到81.3，相比原YOLOv5s提升了4.1%，检测速度为32.6fps，完全满足实时性要求，本算法较好地平衡了检测精度与检测速度。

关键词：小目标检测 YOLOv5s 批量归一化数据增强坐标注意力

激光喷丸处理对铁基熔覆层的组织演变和磨损性能的影响

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电镀与精饰 2024年第9期46卷 40-47页

作者：钱绍祥镇江市高等专科学校现代装备制造学院江苏镇江212028

为改善传统激光熔覆制备过程中产生的气孔、微裂纹、残余应力等质量问题,提高熔覆层的力学性能,采用激光喷丸(Laser peening,LP)后处理铁基熔覆层,对比分析激光喷丸处理前后熔覆层的微观组织演变规律和磨损性能机理。结果发现,经LP处理... 详细信息

为改善传统激光熔覆制备过程中产生的气孔、微裂纹、残余应力等质量问题,提高熔覆层的力学性能,采用激光喷丸(Laser peening,LP)后处理铁基熔覆层,对比分析激光喷丸处理前后熔覆层的微观组织演变规律和磨损性能机理。结果发现,经LP处理后,熔覆层中没有发生相变,(110)晶面衍射峰产生了宽化效应,细化了表层的晶粒,改变了表面复杂的残余应力场,获得了均匀分布的残余压应力,显微硬度为激光喷丸处理前的1.3倍,摩擦系数相较于激光喷丸处理前降低了25%,有效的增强了熔覆层的磨损性能。

关键词：激光熔覆激光喷丸显微组织残余应力磨损性能

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中国古瓷视角下的斯瓦希里文明嬗变

古代文明（中英文） 2024年第1期18卷 47-58,157页

作者：钱一平华东师范大学历史学系上海200241 英国约克大学考古系约克YO17EP

自9世纪起,中国陶瓷就通过印度洋贸易网络流通到东非,随后在斯瓦希里海岸出现了一种中国物质文化与阿拉伯宗教文化相结合的文化采借现象。11—15世纪,以中国陶瓷为代表的进口器物被广泛地运用在东非沿海城市的核心建筑——柱墓、清真寺... 详细信息

自9世纪起,中国陶瓷就通过印度洋贸易网络流通到东非,随后在斯瓦希里海岸出现了一种中国物质文化与阿拉伯宗教文化相结合的文化采借现象。11—15世纪,以中国陶瓷为代表的进口器物被广泛地运用在东非沿海城市的核心建筑——柱墓、清真寺和石屋中,用来连接过去和现在、本土与海外,并成为精英贵族“大传统”的一部分,表现出了同中有异的跨文化特征,反映了前现代的亚非联系。来自波斯和阿拉伯地区移民群体的更迭使东非地区对中国陶瓷作为建筑装饰的使用呈现出时代性变化,同时斯瓦希里人发挥非洲主动性,形成了将珊瑚石建筑、城市与文明挂钩的生活方式和象征体系。以中国古瓷来解释斯瓦希里文明的发展变化成为学界外来起源和本土起源争论的一部分,而借助跨学科的视角能更为全面地认识这段东非历史。

关键词：斯瓦希里文明非洲主动性中国瓷器伊斯兰文化

海南红树林底泥海洋放线菌的抗菌及抗群体感应活性筛选

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生物学杂志 2024年第1期41卷 88-93页

作者：莫杰钱生辉钱嘉兴缪莉扬州大学环境科学与工程学院扬州225127

采用滤纸片法以紫色色杆菌、大肠杆菌和金黄色葡萄球菌等为指示菌对84株分离自红树林底泥的海洋放线菌进行抗菌及抗群体感应活性筛选,再对高活性菌株进行活性复筛以及薄层层析化学多样性分析。结果显示,菌株HN2-56具有很强的抗群体感应... 详细信息

采用滤纸片法以紫色色杆菌、大肠杆菌和金黄色葡萄球菌等为指示菌对84株分离自红树林底泥的海洋放线菌进行抗菌及抗群体感应活性筛选,再对高活性菌株进行活性复筛以及薄层层析化学多样性分析。结果显示,菌株HN2-56具有很强的抗群体感应活性及较弱的抗菌活性,且代谢产物较为丰富。对该菌的代谢产物进行初步分离及GC-MS分析,从其活性组分中鉴定出13个可能的化合物,且多个化合物具有一定的生物活性。活性验证试验发现,化合物4(二乙基甲苯甲酰胺)和12(莪术烯醇)具有抗群体感应活性。经16S rDNA序列分析,结合形态观察和系统发育分析,将菌株HN2-56鉴定为链霉菌(Streptomyces chumphonesis)。该菌株在抗群体感应方面有一定的应用潜力,具有进一步研究的价值。

关键词：放线菌抗菌活性抗群体感应活性 GC-MS