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基于模型与数据驱动的城轨列车牵引电机故障诊断方法研究

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基于模型与数据驱动的城轨列车牵引电机故障诊断方法研究

作者：齐泽洋北京工业大学

学位级别：硕士

随着我国城市化进程的不断推进,城轨列车作为绿色环保交通体系的重要一环,凭借其多层次、高品质的交通服务网络,为广大居民出行和区域经济发展注入了新兴活力。牵引电机作为城轨列车的“心脏”,保障其安全可靠运行至关重要。然而,受极... 详细信息

随着我国城市化进程的不断推进,城轨列车作为绿色环保交通体系的重要一环,凭借其多层次、高品质的交通服务网络,为广大居民出行和区域经济发展注入了新兴活力。牵引电机作为城轨列车的“心脏”,保障其安全可靠运行至关重要。然而,受极端恶劣的工作环境和复杂结构的影响,牵引电机常见故障呈多发态势,因此针对城轨列车牵引电机进行故障诊断方面工作具有特殊的现实意义。本文从基于模型和数据驱动的角度出发,围绕城轨列车牵引电机故障诊断问题,对其展开一系列理论与实际应用研究,主要的研究工作包括:(1)研究一种基于SVPWM矢量控制的牵引电机动态建模方法针对牵引电机矢量控制问题,结合城轨列车现有“直-交”供电制式,采用空间矢量脉宽调制(Space Vector Pulse Width Modulation,SVPWM)控制方法建立了牵引电机动态模型。首先,对三相静止坐标系下的牵引电机数学模型进行简化,得出降阶、解耦后的两相坐标系下数学模型。然后,将逆变器和牵引电机进行综合考量,以扇区判定、基矢量作用时间、状态切换时间点为基础,实现了SVPWM矢量控制算法研究。最后,根据控制算法的实现逻辑在MATLAB/Simulink环境下搭建了牵引电机动态仿真模型,实验结果表明了该动态建模方法的可靠性。(2)研究一种基于像表征的牵引电机故障诊断方法针对电机的闭环特性和参数不确定性,为深入分析牵引电机的动态过程,提出一种基于像表征的牵引电机故障诊断方法。首先通过引入系统不确定项,建立了牵引电机状态空间模型。其次,提出一种基于观测器的控制器保证电机系统的稳定性,并在此基础上构建了原始系统和标称系统的像表征。最后,基于像表征产生的输入和输出误差,设定相应的评价函数和阈值,并最终通过决策逻辑实现了牵引电机故障的闭环检测,仿真实验验证了该检测方法的有效性。(3)研究一种基于关键性能指标的牵引电机故障诊断方法考虑到实际系统中精确的模型难以建立,而海量丰富的电机数据可以通过传感器直接获取,继而从数据驱动的角度出发,针对与牵引电机关键性能指标(Key Performance Indicator,KPI)相关的过程监控问题,提出一种基于KPI的典型相关分析(Canonical Correlation Analysis,CCA)牵引电机故障诊断方法。首先,通过分析残差信号和CCA特性,对相关性评估矩阵进行奇异值分解(Singular Value Decomposition,SVD),提出一种基于残差的牵引电机故障诊断方法。其次,在投影子空间中考虑KPI相关信息,并根据变量间相关关系建立KPI-CCA模型。在此基础上,将特征空间分解为KPI相关部分和KPI无关部分,并设计相应的监测统计量及阈值,以获得更加全面的故障诊断信息。最后,依托城轨列车牵引电机实际运行数据验证了该方法的可行性。

关键词：牵引电机矢量控制像表征典型相关分析故障诊断

工艺创新还是模式创新?——新能源车企创新策略研究

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系统工程理论与实践 2024年第3期44卷 947-968页

作者：蒋忠中侯兴泽李坤洋东北大学工商管理学院沈阳110167 东北大学行为与服务运作管理研究所沈阳110167 上海交通大学安泰经济与管理学院上海200030

新能源汽车产业近年来发展迅速,工艺创新与模式创新作为现阶段新能源车企创新发展的两大方向,选择何种创新策略成为传统采用充电模式的新能源车企所面临的关键问题.鉴于此,本文面向传统采用充电模式的新能源车企,构建工艺创新与模式创... 详细信息

新能源汽车产业近年来发展迅速,工艺创新与模式创新作为现阶段新能源车企创新发展的两大方向,选择何种创新策略成为传统采用充电模式的新能源车企所面临的关键问题.鉴于此,本文面向传统采用充电模式的新能源车企,构建工艺创新与模式创新策略下的新能源车企决策优化模型,提出两种创新策略的适用条件以及不同创新策略下新能源车企的最优定价策略,并将模型扩展至存在政府补贴的情形.研究结果表明:无政府补贴时,新能源车企的最优创新策略由模式创新成本决定,而有政府补贴时,新能源车企最优创新策略由生产成本、市场结构与模式创新成本共同决定;创新策略与政府补贴对新能源车企的定价策略具有交互作用.同时,本文揭示了政府补贴对新能源车企决策的影响,亦分析了不同创新策略下的社会福利.研究结论可为新能源车企及行业发展提供有益管理启示.

关键词：新能源汽车工艺创新模式创新政府补贴

我国绿色专利质量测度及影响因素研究 ——以新能源产业为例

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我国绿色专利质量测度及影响因素研究 ——以新能源产业为例

作者：齐泽璇山东财经大学

学位级别：硕士

改革开放以来,我国经济高速增长,同时付出了较大的环境代价。随着世界经济格局转变收缩,绿色科技创新成为破局之道,自党的十八大以来,我国将绿色发展确立为新时代高质量发展战略的重要一环。国家鼓励企业申请并利用绿色专利来提高资源... 详细信息

改革开放以来,我国经济高速增长,同时付出了较大的环境代价。随着世界经济格局转变收缩,绿色科技创新成为破局之道,自党的十八大以来,我国将绿色发展确立为新时代高质量发展战略的重要一环。国家鼓励企业申请并利用绿色专利来提高资源利用效率和能源转换效率,实现经济效益和环境效益的双赢,增强核心竞争力。近年来我国绿色专利申请量的不断攀升,专利质量参差不齐、审查标准不统一等问题逐渐显现。因此,清晰界定我国绿色专利质量内涵、准确测度绿色专利质量水平成为“双碳”进程中亟需解决的现实问题。本文选取新能源产业作为典型新兴产业,基于知识创新等理论,明晰绿色专利产出流程,确定绿色专利质量内涵,构建了“绿色-创新-经济-法律”四维度绿色专利质量评价指标体系。本文进一步运用多维尺度分析,从年份、企业类型、专利属性等方面揭示了我国新能源产业绿色专利质量的统计特征,详细分析了绿色专利质量在区域差异、时间演变、收敛特征等维度的差异性变化;同时利用合作专利申请数据构建了绿色专利合作网络,对具有强中心度的企业进行绿色专利质量统计分析。最后,本文选取企业层面的相关指标,通过计量模型探究了影响我国新能源企业绿色专利质量的相关因素,并进行了异质性分析与讨论。研究结果表明:第一,我国绿色专利质量多年来保持稳中有进的态势,不同地区、不同类型的绿色专利质量水平差异明显,其总体分布情况为东强西弱、南高北低,且地区收敛特征显著;第二,我国绿色专利合作网络连接性不强,以国有企业合作研发为主,合作研发对于企业提高绿色专利质量具有促进作用;第三,影响企业绿色专利质量的因素包括宏微观两层面,微观层面的持股比例、研发投入规模对企业绿色专利质量水平起正向促进作用,但东中西地区差异性明显;宏观层面的经济发展水平和市场化进程均对企业绿色专利质量水平具有促进作用。本文的研究价值主要包括:第一,本文厘清绿色专利产出逻辑,通过分析绿色专利质量内涵,选取有效的专利质量测度指标与测度体系来评价新能源产业绿色专利质量,丰富了关于绿色专利、专利质量测度方面的研究。第二,本文通过横纵对比、计量模型等方式对企业绿色专利质量水平与影响因素进行研究,有助于相关行业企业进行深入的绿色专利发展水平的评价,助力政府获悉地区间绿色专利发展水平差异,制定更高效更优化的绿色发展战略与专利审查制度,推进企业绿色转型与发展。

关键词：绿色专利专利质量测度新能源产业影响因素

单侧制动式转向履带底盘自主行走局部路径规划方法

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农业机械学报 2024年第6期55卷 52-59页

作者：齐泽中周俊叶子渭周学剑杨浩勇南京农业大学工学院南京210031 江苏省农机具开发应用中心南京210017 江苏省农业机械试验鉴定站南京210017

针对点动控制的单侧制动式转向履带底盘在自主行走中控制精度低、转向切换频繁的问题,提出了一种基于单侧制动转向履带底盘的三切线局部路径动态规划算法,根据履带底盘转向制动力矩不可控特性,设计了“转向-直行-转向”的局部路径规划... 详细信息

针对点动控制的单侧制动式转向履带底盘在自主行走中控制精度低、转向切换频繁的问题,提出了一种基于单侧制动转向履带底盘的三切线局部路径动态规划算法,根据履带底盘转向制动力矩不可控特性,设计了“转向-直行-转向”的局部路径规划方式。三切线局部路径动态规划算法由1条直线与2条圆弧相切组成,第1段圆弧与车辆行驶方向相切,车辆沿圆弧转向逐步偏向目标航线;第2段直线与两段圆弧相切,车辆沿直线行驶逐步靠近目标航线;第3段圆弧与目标航线相切,车辆沿圆弧转向逐步与目标航向一致。车辆通过历史移动的横向偏差和航向偏差采用加权递推平均滤波计算转弯半径,判断当前所处阶段进行调整。田间自动直线行驶试验结果表明:在横向偏差0.25m、航向偏差为0°的起始状态下,以行驶速度0.4m/s前进,在该算法下行驶的横向偏差绝对值均值和横向偏差标准差分别为0.085、0.104m,分别比bang-bang算法增加23.19%、19.54%,航向偏差绝对值均值和航向偏差标准差分别为3.31°、3.74°,分别比bang-bang算法减少25.95%、25.64%,总转向控制次数为9次,比bang-bang算法减少43.75%。三切线局部路径动态规划算法适用于单侧制动式转向履带底盘,具有更高的路径跟踪精度和较低的控制频率,满足田间作业需求。

关键词：履带底盘单侧制动自主行走局部路径规划模糊控制

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SCM435钢的热压缩流变行为及组织演变

金属热处理 2024年第1期49卷 76-83页

作者：杜忠泽齐泽江党雪杨彤瑶西安建筑科技大学冶金工程学院陕西西安710055

采用Gleeble-3500热模拟试验机对SCM435钢在变形温度为750~1100℃、应变速率为0.1~20 s^(-1)条件下进行了热模拟压缩试验,基于钢的应力-应变曲线,分析了变形温度和变形速率对流变应力的影响,建立了应变量为0.6时SCM435钢的本构方程,并... 详细信息

采用Gleeble-3500热模拟试验机对SCM435钢在变形温度为750~1100℃、应变速率为0.1~20 s^(-1)条件下进行了热模拟压缩试验,基于钢的应力-应变曲线,分析了变形温度和变形速率对流变应力的影响,建立了应变量为0.6时SCM435钢的本构方程,并讨论了其组织演变规律及变形机制。结果表明,流变应力随着变形温度的升高而降低,随着应变速率的升高而增大。通过构建应变补偿型Arrhenius本构模型得到SCM435钢的热变形激活能(Q)约为344.564 kJ/mol,所建立本构模型的线性相关系数(R)约为0.9921,平均相对误差(AARE)约为4.39%。随着变形温度的升高,SCM435钢的变形机制从动态回复(DRV)转变为动态再结晶(DRX),且随应变速率的增大,DRX晶粒逐渐细化,说明升高变形温度及增大应变速率可以促进DRX行为的发生并抑制晶粒长大。通过EBSD结果分析得到SCM435钢在高温低应变速率(1100℃,0.1 s^(-1))条件下的平均取向差角最小,为1.27°,表明此时的位错密度最低。

关键词： SCM435冷镦钢热压缩变形本构方程组织演变

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基于形态学算子及边界约束的快速去雾算法

电光与控制 2024年

作者：苑泽齐黄福珍上海电力大学自动化工程学院

针对暗通道先验去雾算法存在透射率估计不准确、运行时间过于冗长，在天空区域存在颜色失真等缺陷，提出一种新的基于暗通道先验的快速去雾算法。首先对有雾图像进行灰度腐蚀，利用改进的暗通道来确定全局大气光值；其次利用大气光归一... 详细信息

针对暗通道先验去雾算法存在透射率估计不准确、运行时间过于冗长，在天空区域存在颜色失真等缺陷，提出一种新的基于暗通道先验的快速去雾算法。首先对有雾图像进行灰度腐蚀，利用改进的暗通道来确定全局大气光值；其次利用大气光归一化最小通道图，以此来计算初始透射率；然后采用形态学闭、开运算来平滑透射率，根据边界约束条件下的最小化目标函数迭代出最优透射率；最后利用大气散射模型得到去雾后的图像。实验结果表明，所提算法在视觉效果上取得良好的结果，在各项图像质量评价指标上展现出良好的去雾能力，在速度上远远优于传统暗通道先验去雾算法。

关键词：图像去雾暗通道先验形态学算子边界约束

温室电动拖拉机旋耕稳定性时序分析与前馈PID控制方法研究

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农业机械学报 2024年第3期55卷 412-420页

作者：杨杭旭周俊齐泽中孙晨阳赖国梁南京农业大学工学院南京210031 金华职业技术学院机电工程学院金华321017

针对温室小型农机对地面平整度敏感,微小的地面起伏便会造成机具俯仰的情况,基于课题组已开发的温室电动拖拉机,将基于时间序列分析的角度预测方法引入前馈PID控制(Angle prediction and feedforward PID,APF-PID),解决了温室旋耕作业... 详细信息

针对温室小型农机对地面平整度敏感,微小的地面起伏便会造成机具俯仰的情况,基于课题组已开发的温室电动拖拉机,将基于时间序列分析的角度预测方法引入前馈PID控制(Angle prediction and feedforward PID,APF-PID),解决了温室旋耕作业中因机具俯仰而出现的响应性差、耕深不稳定和功率突变的问题。建立了温室电动拖拉机旋耕作业的功率模型,并建立了俯仰角-耕深的转换矩阵,得到了旋耕系统实际耕深的转换值;采用时间序列分析预测机身俯仰角,并作为旋耕系统的扰动输入;结合耕深的转换值和预测得到的扰动,采用APF-PID控制器调节旋耕系统的提升机构,将旋耕机维持在目标耕深;在温室内未旋耕和已旋耕的两种地块进行实车试验。结果表明:俯仰角时序预测模型的相关系数可达0.983 2;APF-PID控制的控制性能优于PID控制,在目标耕深6 cm的测试路面中,APF-PID在两种试验地块上的平均耕深分别为6.47 cm和6.44 cm,均方根误差为0.80 cm和0.72 cm,绝对平均误差为0.67 cm和0.58 cm,耕深稳定性系数为89.95%和91.30%,消耗的总能量较PID控制分别降低4.18%和19.13%,较好地实现了温室电动拖拉机旋耕稳定性控制,满足温室作业需求。

关键词：电动拖拉机温室旋耕作业稳定性控制前馈PID 角度预测

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基于形态学算子及边界约束的快速去雾算法

电光与控制 2024年第9期31卷 58-63页

作者：苑泽齐黄福珍上海电力大学自动化工程学院上海200000

针对暗通道先验去雾算法存在透射率估计不准确、运行时间过于冗长,在天空区域存在颜色失真等缺陷,提出一种新的基于暗通道先验的快速去雾算法。首先对有雾图像进行灰度腐蚀,利用改进的暗通道来确定全局大气光值;其次利用大气光归一化最... 详细信息

针对暗通道先验去雾算法存在透射率估计不准确、运行时间过于冗长,在天空区域存在颜色失真等缺陷,提出一种新的基于暗通道先验的快速去雾算法。首先对有雾图像进行灰度腐蚀,利用改进的暗通道来确定全局大气光值;其次利用大气光归一化最小通道图,来计算初始透射率;然后采用形态学开、闭运算来平滑透射率,根据边界约束条件下的最小化目标函数迭代出最优透射率;最后利用大气散射模型得到去雾后的图像。实验结果表明,所提算法在视觉效果上取得良好的结果,在各项图像质量客观评价指标上展现出良好的去雾能力,在速度上也远优于传统暗通道先验去雾算法。

关键词：图像去雾暗通道先验形态学算子边界约束

两相流振动测试系统中换热管圆周压力的测试方法

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化工进展 2024年

作者：齐思久谭蔚蔺文静韩佩泽朱国瑞天津大学化工学院

热交换器作为化工中重要的换能设备，管束的流致振动（FIV）成为诱发管束振动破裂的重要因素，其安全可靠性变的尤为重要。工程上计算FIV导致的振动响应时，需先确定流体力的功率谱密度（PSD），而这需要大量的流体力的测试数据。本文... 详细信息

热交换器作为化工中重要的换能设备，管束的流致振动（FIV）成为诱发管束振动破裂的重要因素，其安全可靠性变的尤为重要。工程上计算FIV导致的振动响应时，需先确定流体力的功率谱密度（PSD），而这需要大量的流体力的测试数据。本文设计特殊结构换热管利用电子压力扫描阀在两相流振动测试系统中进行了实验，并利用可靠的加速度传感器测试手段进行验证。结果表明，本文测试方法能够对两相流条件下管束受到的流体压力进行准确测量，并且不会对管周流场产生影响。含气率较低时存在漩涡脱落现象，含气率的升高会破坏漩涡的形成，加剧管束湍流抖振时的振动损伤。利用两种转化方法得到的量纲为1参考等效功率谱密度高度一致，并将实验获得的功率谱密度与其他学者确定的量纲为1参考等效功率谱密度进行了对比，多组实验数据与本文转化的功率谱密度重叠，数据整体趋势相同，验证了本文测试方法的合理性。本文测试方法能够为蒸汽发生器的设计、运行、维护、结构改进以及安全性评估提供基础数据支撑。

关键词：两相流流体力学电子压力扫描阀功率谱密度换热管