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基于滑动窗口一维卷积自编码器的滚动轴承故障实时诊断

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轴承 2023年第3期 68-73,82页

作者：赵耀仲志丹田恒谢兴会程永龙河南科技大学机电工程学院河南洛阳471003 航空精密轴承国家重点实验室河南洛阳471039 中铁工程装备集团有限公司郑州450016

针对滚动轴承故障检测的特征自适应问题以及工业互联网边缘计算需求,提出一种基于滑动窗口一维卷积自动编码器(SW1DCAE)的无监督滚动轴承故障诊断方法。首先,将一维卷积与自编码器有效结合,同时加入节点随机丢弃技巧,提高模型的学习能... 详细信息

针对滚动轴承故障检测的特征自适应问题以及工业互联网边缘计算需求,提出一种基于滑动窗口一维卷积自动编码器(SW1DCAE)的无监督滚动轴承故障诊断方法。首先,将一维卷积与自编码器有效结合,同时加入节点随机丢弃技巧,提高模型的学习能力并防止过拟合;然后,将滑动窗口算法引入模型,针对性的塑造样本,提高模型性能,控制模型响应时间;最后,利用预训练SW1DCAE模型的编码层,与全连接层、Softmax分类层构成分类模型进行轴承故障诊断。试验结果表明:SW1DCAE模型具有良好的数据重构能力,故障分类准确率优于传统的自编码器和卷积神经网络,而且占据存储空间小,运算量低,可搭载于嵌入式系统进行在线检测。

关键词：滚动轴承故障诊断编码器卷积神经网络滑动窗口边缘计算

基于离散小波变换和变分自编码器的滚动轴承剩余使用寿命预测

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轴承 2022年第8期 55-63页

作者：孟祥龙丁华吕彦宝施瑞太原理工大学机械与运载工程学院太原030024 煤矿综采装备山西省重点实验室太原030024

针对噪声导致轴承振动信号有效退化信息难以提取的问题,采用离散小波变换对信号进行分解得到细节分量和近似分量,提取多种敏感特征输入变分自编码器进行融合降维来构建综合性能退化指标,从而有效抑制信号中的噪声分量,获得更有单调趋势... 详细信息

针对噪声导致轴承振动信号有效退化信息难以提取的问题,采用离散小波变换对信号进行分解得到细节分量和近似分量,提取多种敏感特征输入变分自编码器进行融合降维来构建综合性能退化指标,从而有效抑制信号中的噪声分量,获得更有单调趋势性的退化指标;引入经过超参数优化的长短时记忆网络构建滚动轴承剩余寿命预测模型,采用分层抽样方法划分数据集并输入预测模型进行试验验证,结果表明:基于离散小波变换和变分自编码器所得深层退化特征能有效表征轴承的退化信息,获得更精准的轴承剩余使用寿命预测结果。

关键词：滚动轴承剩余寿命寿命预测小波变换编码器深度学习分层抽样

基于校验方程符合度下的Turbo码编码器盲识别

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电子与信息学报 2017年第9期39卷 2155-2161页

作者：张立民吴昭军钟兆根海军航空工程学院信息融合所烟台264001 海军航空工程学院电子信息工程系烟台264001

针对目前Turbo码分量编码器参数识别算法容错性不好、计算量大的缺点,该文提出一种基于校验方程符合度的新算法。首先,根据码元约束长度较小的特点,构建出编码器生成多项式数据库,然后通过遍历多项式数据库,计算出每种多项式所对应的平... 详细信息

针对目前Turbo码分量编码器参数识别算法容错性不好、计算量大的缺点,该文提出一种基于校验方程符合度的新算法。首先,根据码元约束长度较小的特点,构建出编码器生成多项式数据库,然后通过遍历多项式数据库,计算出每种多项式所对应的平均校验方程符合度值,其最大值所对应的索引号即为多项式库中的正确多项式索引号,从而完成编码多项式的识别。该算法仅仅遍历有限的多项式数据库,其计算量较小,只与截获的数据量有关;算法采用的数据为软判决信息,故其容错性能较好。仿真结果表明:在信噪比为0 d B条件下,仅需要截获10码块,交织长度为100的码元数据量,参数的识别率就能达到90%以上。

关键词： Turbo码编码器校验方程符合度多项式数据库

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卷积神经网络的光电编码器误差补偿

激光杂志 2022年第8期43卷 174-179页

作者：魏艳平肖海柳南昌工学院人工智能学院南昌330108

光电编码器在各个领域应用广泛,测量精度会直接影响对应系统的运行情况,因此,研究卷积神经网络的光电编码器误差补偿方法。构建具有预测能力和训练能力的卷积神经网络模型,为使该卷积神经网络的层数降低,提高模型压缩率并节省计算时间,... 详细信息

光电编码器在各个领域应用广泛,测量精度会直接影响对应系统的运行情况,因此,研究卷积神经网络的光电编码器误差补偿方法。构建具有预测能力和训练能力的卷积神经网络模型,为使该卷积神经网络的层数降低,提高模型压缩率并节省计算时间,混合量化卷积神经网络各层权重,获得不同精度的权重结果,得到改进后的卷积神经网络模型;模型输入为采样点位置的光栅角度值,高精度检测仪的检测结果作为输出,通过输入结果与输出结果之间的误差补偿混合量化后的权重,提高检测结果精度实现光电编码器误差补偿。经验证,该方法模型学习和训练过程中能够具备较强泛化能力,补偿光电编码器误差后使得编码器精度比原精度高出3倍,与同类方法相比能够更加有效降低光电编码器误差。

关键词：卷积神经网络光电编码器误差补偿权重

编码器在自动绕线机排线换向中的应用系统设计

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现代制造技术与装备 2023年第8期59卷 207-209页

作者：严春平九江职业技术学院九江332000

设计一种采用编码器的自动绕线机排线换向系统。该系统通过编码器采集排线的抖动情况,将信号反馈到三菱FX3U系列可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller,PLC),通过高速计数器的计算判断排线的换向时刻。软件设计时,充分考虑了... 详细信息

设计一种采用编码器的自动绕线机排线换向系统。该系统通过编码器采集排线的抖动情况,将信号反馈到三菱FX3U系列可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller,PLC),通过高速计数器的计算判断排线的换向时刻。软件设计时,充分考虑了排线非正常抖动的情况,增加了编码器的转动设定值以及排线换向的允许区间,通过合理的程序设计,大大提升排线换向的准确性。同时,在一些不规则的工件上能够实现自动换向,保证了绕线质量,有效节约了系统的成本。分析表明,该控制方式简单有效,自适应能力强,具有很高的实用价值。

关键词：编码器自动绕线机排线换向

基于编码器测量结果反馈改进的异步电机控制系统研究

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基于编码器测量结果反馈改进的异步电机控制系统研究

作者：吴岳哈尔滨理工大学

学位级别：硕士

随着交流伺服系统的发展,其性能不断提升,主要体现在对转矩和转速的控制上,并且性价比不断提高。本课题中应用异步电机的交流伺服驱动系统是为高空作业工程车的液压举升模块设计的,其具有“控制精度高,低压大功率,响应快速”的优点。本... 详细信息

随着交流伺服系统的发展,其性能不断提升,主要体现在对转矩和转速的控制上,并且性价比不断提高。本课题中应用异步电机的交流伺服驱动系统是为高空作业工程车的液压举升模块设计的,其具有“控制精度高,低压大功率,响应快速”的优点。本文从伺服系统的速度反馈入手,对编码器的测量结果反馈进行改进,旨在提高速度反馈的准确性和实时性。首先,建立了交流伺服系统中的异步电机和磁电编码器的实体模型,并用ANSYS和Maxwell软件对实体模型进行磁场、热场的仿真分析,验证了电机和编码器参数和结构设计的可行性。同时在常用的三个坐标系下建立了异步电机矢量控制的数学模型。其次,以磁电编码器为研究对象,对编码器反馈改进技术中的测量准确性进行研究,提出了基于极数求商余数的多对极磁电编码器角度值细分方法,并使用光电编码器进行误差补偿,可以有效提高磁电编码器的分辨率和测量精度。然后,构建了包括电流、速度双环在内的矢量控制算法的模型。本文实时性研究是为了保证光电编码器的测量速度反馈对速度指令有较好的跟踪性,因此基于矢量控制系统,提出了一种引入参数的速度反馈观测算法,所提出的方法能够有效减少速度反馈延时。最后,以瑞萨公司的RX63T系列单片机为核心,完成了包括软硬件在内的实验平台的搭建。通过死区时间测试和温升测试验证了所搭建实验平台的运行可靠性,在此基础上完成了编码器反馈改进算法的验证。

关键词：异步电机编码器矢量控制反馈准确性反馈实时性快速响应

基于多编码器与惯导融合的煤矿井下无轨胶轮车定位系统研究

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基于多编码器与惯导融合的煤矿井下无轨胶轮车定位系统研究

作者：皇行涛中国矿业大学

学位级别：硕士

无轨胶轮车是煤矿井下一种典型的辅助运输设备,承担着井下人员、设备等非煤物资的运输重任。由于煤矿井下巷道狭长多分支、昏暗潮湿、路况复杂,传统主观驾驶存在堵车、撞车等安全隐患,影响煤矿安全高效生产。因此,研究煤矿井下无轨胶轮... 详细信息

无轨胶轮车是煤矿井下一种典型的辅助运输设备,承担着井下人员、设备等非煤物资的运输重任。由于煤矿井下巷道狭长多分支、昏暗潮湿、路况复杂,传统主观驾驶存在堵车、撞车等安全隐患,影响煤矿安全高效生产。因此,研究煤矿井下无轨胶轮车实时、精确定位,不但可以帮助管理人员对无轨胶轮车进行实时监管和科学调度、提高运输效率,还可以最大程度地保障煤矿辅助运输环节的安全。本文主要工作如下:首先,开展了基于多编码器和捷联惯导的航位推算方法研究。介绍了捷联惯导系统基本原理,推导了捷联惯导数值更新算法。根据多编码器数据建立了轮式里程计运动学模型,由该运动学模型推导了基于多编码器的航位推算算法。针对该航位推算算法单独依赖编码器数据容易引起定位发散的问题,将轮式里程计与捷联惯导姿态数据相结合,构成基于多编码器和捷联惯导的航位推算算法,该算法可以有效抑制航位推算误差的快速累积。在此基础上,采用扩展卡尔曼滤波算法对基于轮式里程计运动学模型解算的姿态数据和捷联惯导系统解算的姿态数据进行融合,通过提高航向精度进一步提高航位推算的定位精度。然后,开展了基于捷联惯导和航位推算的组合定位方法研究。推导了捷联惯导和航位推算误差方程,分析了其误差传播规律,基于扩展卡尔曼滤波算法建立了捷联惯导/航位推算组合定位模型。针对建模不准确时扩展卡尔曼滤波存在滤波精度下降甚至发散的问题,提出了一种改进的自适应扩展卡尔曼滤波算法,通过实时估计并调整量测噪声提高滤波系统的精度和稳定性。针对无轨胶轮车出现打滑或滑行等异常行驶状况时导致轮式里程计失效问题,建立了一种容错模型,实现了无轨胶轮车打滑或滑行等异常行驶状况的检测与隔离。针对组合定位模型长时间、长距离运行存在累积误差的问题,提出了一种基于无轨胶轮车运输路线的区间定位技术。通过仿真与公开数据验证了组合定位方法的有效性。最后,开展了基于ROS的组合定位系统软硬件开发研究。进行了定位系统硬件平台设计,完成了硬件选型和装配。基于ROS设计了定位系统的软件平台,实现了传感器数据的读取、传输、融合和定位解算。基于ROS Qt完成了定位系统人机交互软件的界面开发,实现了定位信息的可视化。基于设计的软硬件系统完成了移动小车实验平台的搭建。搭建了UWB定位系统,并将其定位信息作为参考真值,利用移动小车实验平台进行了综合跑车实验。结果表明:本文所设计的定位系统能够满足煤矿井下无轨胶轮车定位需求,证明了本文方法的有效性。本论文包含图79幅,表9个,参考文献114篇。

关键词：捷联惯导系统编码器航位推算组合定位自适应扩展卡尔曼滤波

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编码器时间戳功能检测与编码延时测量

现代电视技术 2023年第7期 124-127页

作者：许春蕾崔俊生中央广播电视总台国家广播电视总局广播电视规划院

“百城千屏”传播系统在面向大屏终端传输节目流的同时,使用异构网络额外传输一路节目伴音,通过在大屏传输流中携带时间戳来实现视音频同步。本文重点阐述了“百城千屏”传播系统中时间戳携带方式及检测方法,并在此基础上提出了一种测... 详细信息

“百城千屏”传播系统在面向大屏终端传输节目流的同时,使用异构网络额外传输一路节目伴音,通过在大屏传输流中携带时间戳来实现视音频同步。本文重点阐述了“百城千屏”传播系统中时间戳携带方式及检测方法,并在此基础上提出了一种测量编码器延时的方法。

关键词： 8K超高清时间戳编码器延时

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编码器偏心调整自动生产线关键技术及优化

编码器偏心调整自动生产线关键技术及优化

作者：王臣文哈尔滨理工大学

学位级别：硕士

编码器广泛应用于高精度闭环调速系统等许多领域,是自动化设备常见的角度传感器。现代化生产对精度和自动化要求越来越高,编码器需求量越来越大并且精度要求越来越高。光栅安装在编码器主轴上的装配过程存在一定误差,其中编码器精度影... 详细信息

编码器广泛应用于高精度闭环调速系统等许多领域,是自动化设备常见的角度传感器。现代化生产对精度和自动化要求越来越高,编码器需求量越来越大并且精度要求越来越高。光栅安装在编码器主轴上的装配过程存在一定误差,其中编码器精度影响最大的是光栅与编码器主轴的同轴度。通过提高编码器同轴度能够大大降低伺服系统误差,提高反馈精度。本文设计了一套配合编码器偏心调整装置的自动装卸系统,从偏心调整检测算法以及偏心调整装置控制策略方面对编码器偏心调整装置进行优化。首先,分析了编码器偏心调整自动化生产线的工艺和任务,确定了总体方案和总体布局。根据编码器偏心调整的工艺流程和布局确定整体方案,设计了编码器偏心调整自动化生产线的机械部分,确定编码器装配单元、编码器自动装卸单元以及卸料单元的具体结构,并对相关元件进行计算分析。其次,设计了编码器偏心调整自动化生产线的控制系统。本文采用工控机作为上位机,三菱PLC作为下位机,触摸屏作为人机交互装置。根据编码器偏心调整自动化生产线的控制需求,确定自动化生产线的控制系统,并对主要器件进行选型。在通信功能的实现上,采用了CC-LINK网络对整个系统进行组网设计,编写了生产线的PLC程序以及人机界面。最后,为了解决编码器偏心调整装置在精度和效率上存在的圆心定位精度偏差以及调整时间过长的问题,从机器视觉定位算法以及编码器偏心调整平台控制策略方面进行了优化。分析了编码器偏心调整装置视觉算法提出了一种用于编码器偏心调整装置的光栅码道圆拟合算法。对优化算法的功能进行验证,结果表明:机器视觉定位优化算法能够有效提高编码器偏心定位精度。分析编码器偏心调整平台各组件,为之后的研究提供理论基础。建立应用于编码器偏心调整平台的模糊PID控制模型以及编码器偏心调整平台动力学模型,并使用ADAMS和Matlab/Simulink对其进行联合仿真分析。分析仿真结果:相较于传统的PID控制策略,调整平台在模糊PID控制策略下,调整推杆的位移更加精确到位速度曲线与加速度曲线最为平稳,稳态响应时间较短,能及时做出响应。通过实验测试编码器偏心调整平台在不同控制策略下偏心调整的效率及精度。

关键词：编码器偏心调整圆拟合自动化装配系统模糊PID控制