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基于自适应多尺度注意力机制的CNN-GRU矿用电动机健康状态评估

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工矿自动化 2024年第2期50卷 138-146页

作者：谭东贵袁逸萍樊盼盼新疆大学智能制造现代产业学院新疆乌鲁木齐830017

利用多传感器信息融合技术进行电动机健康状态评估时,矿用电动机监测数据中存在异常值和缺失值,而卷积神经网络和循环神经网络等深度学习模型在数据质量下降严重的情况下难以有效提取数据特征和更新网络权重,导致梯度消失或爆炸等问题... 详细信息

利用多传感器信息融合技术进行电动机健康状态评估时,矿用电动机监测数据中存在异常值和缺失值,而卷积神经网络和循环神经网络等深度学习模型在数据质量下降严重的情况下难以有效提取数据特征和更新网络权重,导致梯度消失或爆炸等问题。针对上述问题,提出了一种基于自适应多尺度注意力机制的CNN-GRU(CNN-GRU-AMSA)模型,用于评估矿用电动机健康状态。首先,对传感器采集的电动机运行数据进行填补、剔除和标准化处理,并以环境温度变化作为依据对矿用电动机运行数据进行工况划分。然后,根据马氏距离计算出电动机电流、电动机三相绕组温度、电动机前端轴承温度和电动机后端轴承温度等健康评估指标的健康指数(HI),采用Savitzky–Golay滤波器对指标HI进行降噪、平滑、归一化处理,并结合主成分分析法计算的不同指标对矿用电动机的贡献度,对指标HI进行加权融合得到矿用电动机HI。最后,将矿用电动机HI输入CNN-GRU-AMSA模型中,该模型通过动态调整注意力权重,实现对不同尺度特征的信息融合,从而准确输出电动机健康状态评估结果。实验结果表明,与其他常见的深度学习模型CNN,CNN-GRU,CNN-LSTM,CNN-LSTM-Attention相比,CNN-GRU-AMSA模型在均方根误差、平均绝对误差、准确率、Macro F1及Micro F1等评价指标上更优,且预测残差的波动范围更小,稳定性更优。

关键词：电动机健康状态评估自适应多尺度注意力机制 CNN-GRU 多传感器信息融合主成分分析

基于预警控制限自学习的滚动轴承早期故障预测

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计算机集成制造系统 2024年第1期30卷 227-238页

作者：樊盼盼袁逸萍马占伟高建雄张育超新疆大学机械工程学院新疆乌鲁木齐830047 中船重工海为(新疆)新能源有限公司新疆乌鲁木齐830006

传统滚动轴承故障预警通常采用固定阈值分级报警,存在较多的误报警和漏报警。如何有效地从振动信号里学习能表征其健康状态的指标,自学习故障预警控制限,是解决该问题的关键所在。因此,提出一种预警控制限自学习的轴承早期故障预测方法... 详细信息

传统滚动轴承故障预警通常采用固定阈值分级报警,存在较多的误报警和漏报警。如何有效地从振动信号里学习能表征其健康状态的指标,自学习故障预警控制限,是解决该问题的关键所在。因此,提出一种预警控制限自学习的轴承早期故障预测方法。首先,采用短时傅里叶变换提取振动数据的故障特征;其次,提出基于矩阵变量高斯卷积深度置信网络的健康指标构建方法,在不破坏二维样本空间内部结构的同时将故障特征组合抽象成高层特征,通过全连接层构建健康指标;再次,拟合正常运行状态健康指标的概率分布的及检验拟合优度,并以上侧分位数作为故障预警控制限;最后,以国际标准轴承数据集验证了所提方法的有效性。

关键词：早期故障预测健康指标分布拟合预测性维护滚动轴承

基于仿真数据的无监督域适应轴承故障诊断方法

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制造技术与机床 2024年第2期 172-178页

作者：陈钧钖袁逸萍陈彩凤新疆大学机械工程学院新疆乌鲁木齐830046

针对目前实际诊断任务中难以获得有效的滚动轴承故障数据以及目前诊断模型泛化能力差的问题,文章提出一种基于动力学仿真与无监督领域自适应的故障诊断方法。首先建立滚动轴承动力学仿真模型,获得大量的仿真数据充当源域;然后使用无监... 详细信息

针对目前实际诊断任务中难以获得有效的滚动轴承故障数据以及目前诊断模型泛化能力差的问题,文章提出一种基于动力学仿真与无监督领域自适应的故障诊断方法。首先建立滚动轴承动力学仿真模型,获得大量的仿真数据充当源域;然后使用无监督领域自适应的迁移学习故障诊断方法,在全局领域适配的基础上,引入最大最小化分类器差异的对抗学习策略,进一步减小了源域和目标域特征的条件分布差异;最后通过与其他迁移学习方法对比验证所提方法的可行性与优异性。

关键词：故障诊断滚动轴承动力学仿真无监督域适应

考虑附加损伤和缺口效应的缺口件多轴疲劳寿命预测模型

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中国机械工程 2024年第7期35卷 1194-1204页

作者：程琴高建雄袁逸萍朱鹏年新疆大学机械工程学院乌鲁木齐830017 中国石油化工股份有限公司西北油田分公司轮台841604

针对利用局部应力应变法预测缺口件多轴疲劳寿命结果误差较大的问题,基于临界平面理论,综合考虑缺口的应力梯度和尺寸以及附加强化效应对疲劳寿命的影响,提出一种多轴加载下缺口件疲劳寿命的预估方法。采用3种不同材料的缺口件实验数据... 详细信息

针对利用局部应力应变法预测缺口件多轴疲劳寿命结果误差较大的问题,基于临界平面理论,综合考虑缺口的应力梯度和尺寸以及附加强化效应对疲劳寿命的影响,提出一种多轴加载下缺口件疲劳寿命的预估方法。采用3种不同材料的缺口件实验数据进行模型验证,并将提出模型与2种经典模型的预测结果进行对比,结果表明:提出模型的预测精度高于另外两种,预测结果几乎都在二倍寿命误差带内。

关键词：多轴疲劳缺口件缺口效应附加损伤

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基于星链信标信号的多普勒定位方法与实验

系统工程与电子技术 2024年第8期46卷 2535-2545页

作者：袁祎平易建新万显荣郝才勇武汉大学电子信息学院湖北武汉430072 国家无线电监测中心深圳监测站广东深圳518000

未来十年全球将陆续发射数以万计的近地轨道卫星,组成巨型星座,这将为定位导航应用提供大量不同频段、带宽和制式的机会信号。为了便于利用卫星机会信号,设计一种轻量级模块化的通用型接收设备,率先观测到星链卫星下行信号频道间间隔中... 详细信息

未来十年全球将陆续发射数以万计的近地轨道卫星,组成巨型星座,这将为定位导航应用提供大量不同频段、带宽和制式的机会信号。为了便于利用卫星机会信号,设计一种轻量级模块化的通用型接收设备,率先观测到星链卫星下行信号频道间间隔中心处的信标信号(11.95 GHz/12.45 GHz)。基于该信标信号提出多普勒提取和定位方法,并开展外场实验,接收获得6颗星链卫星的信号,利用其实现接收站定位。接收机的三维定位误差为28.9 m,水平定位误差为11.8 m,验证了星链信标信号用于多普勒定位的实际有效性。

关键词：低轨卫星星链信标信号多普勒提取多普勒定位

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基于数字孪生的纺机钣金车间可视化监控系统研究与应用

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现代制造工程 2024年第3期 31-37,102页

作者：房峰袁逸萍裴国庆田芳新疆大学机械工程学院乌鲁木齐830017 卓郎新疆智能机械有限公司乌鲁木齐830022 新疆乌鲁木齐市技术创新研发与科技成果转化中心乌鲁木齐830002

针对纺机钣金车间生产过程实时监控差、准确性不足及可视化程度低等问题,提出一种基于数字孪生的纺机钣金车间可视化监控系统构建方法。首先,基于纺机钣金车间的生产要素构建其孪生几何模型,并对孪生几何模型进行轻量化处理以满足实时... 详细信息

针对纺机钣金车间生产过程实时监控差、准确性不足及可视化程度低等问题,提出一种基于数字孪生的纺机钣金车间可视化监控系统构建方法。首先,基于纺机钣金车间的生产要素构建其孪生几何模型,并对孪生几何模型进行轻量化处理以满足实时响应要求;然后,基于赋时Petri网设计其行为逻辑模型,并通过碰撞检测算法实现在孪生车间中的触发响应。在此基础上,结合OPC UA的信息建模、事件驱动等方法实现多种工艺路线的产品加工、在制品流转等过程的忠实映射。最后,以某纺机钣金车间为应用案例,设计开发了原型系统,验证了所提方法的可行性和有效性。

关键词：数字孪生钣金车间可视化监控虚实映射 Unity3D

压延车间能源信息采集关键技术研究与系统实现

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现代制造工程 2024年第6期 75-81页

作者：聂鑫鹏袁逸萍祁雷朱广贺新疆大学机械工程学院乌鲁木齐830017 新疆大学信息科学与工程学院乌鲁木齐830046 新疆师范大学计算机科学技术学院乌鲁木齐830054

结合铝箔压延车间的工艺流程以及能耗数据特点,提出了一套基于物联网的压延车间能源信息采集系统。针对采集过程中遇到的能耗数据缺失问题,设计了一套缺失数据处理流程,其中利用到了WOA-CNN-LSTM混合神经网络算法来插补缺失数据。系统... 详细信息

结合铝箔压延车间的工艺流程以及能耗数据特点,提出了一套基于物联网的压延车间能源信息采集系统。针对采集过程中遇到的能耗数据缺失问题,设计了一套缺失数据处理流程,其中利用到了WOA-CNN-LSTM混合神经网络算法来插补缺失数据。系统的开发采用了MQTT协议、JAVA语言及SpringBoot框架等技术。实现了对生产流程的能源信息采集、统计与监管,改善了压延车间能源信息采集过程中的数据缺失问题,提高了数据准确度。

关键词：压延车间能源信息采集缺失数据鲸鱼优化算法卷积神经网络长短期记忆网络

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纺机车间多源异构数据生产管理系统设计

机床与液压 2024年第6期52卷 67-73页

作者：王元志袁逸萍樊盼盼裴国庆新疆大学机械工程学院新疆乌鲁木齐830047 卓郎新疆智能机械有限公司新疆乌鲁木齐830022

针对纺织机械制造企业生产过程中的多源异构数据集成、传递和共享问题,结合企业实际生产情况,搭建面向企业业务流程模型,建立车间制造过程数据管理模型,对生产数据进行异常纠正、时间配准、时序数据补足等数据预处理;并采用基于本体的... 详细信息

针对纺织机械制造企业生产过程中的多源异构数据集成、传递和共享问题,结合企业实际生产情况,搭建面向企业业务流程模型,建立车间制造过程数据管理模型,对生产数据进行异常纠正、时间配准、时序数据补足等数据预处理;并采用基于本体的异构数据集成方法,实现纺织机械制造车间智能生产的数据集成与共享,为数字孪生平台、仿真优化决策提供数据支撑;设计和开发了数字化车间数据集成管理系统,通过融合SAP、SCADA等系统数据,实现生产进度跟踪、设备运行监控及生产相关的数据统计分析,并结合三维模型进行三维可视化,满足车间的数据管理需求。

关键词：多源异构数据预处理数据融合三维可视化

基于改进原子轨道搜索算法的多工艺路线柔性作业车间问题研究

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机床与液压 2024年第1期52卷 42-50页

作者：李佳蓉晁永生李纯艳袁逸萍新疆大学智能制造现代产业学院新疆乌鲁木齐830017

针对多品种、小批量复杂产品在加工过程中忽略加工路线约束,导致调度方案中存在设备利用率低的问题,以完工时间最优为目标建立多工艺路线柔性作业车间数学模型。由于加入多约束后模型复杂度骤增,为有效求解该模型,提出一种改进原子轨道... 详细信息

针对多品种、小批量复杂产品在加工过程中忽略加工路线约束,导致调度方案中存在设备利用率低的问题,以完工时间最优为目标建立多工艺路线柔性作业车间数学模型。由于加入多约束后模型复杂度骤增,为有效求解该模型,提出一种改进原子轨道搜索算法。改进算法采用一种三层编码方式进行编码和解码;在算法初始化候选解时均匀生成全局加工路线;搜索过程中为增强局部搜索融入自体交叉;为避免陷入局部最优引入变邻域变异;迭代过程中设计了变工序数精英保留策略,扩大了搜索空间。最后,通过某内燃机车生产车间实例对模型和算法进行求解分析,验证了模型的有效性和算法的优越性及适用性。

关键词：改进原子轨道搜索算法多工艺路线柔性作业车间自体交叉变邻域变异