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机械剩余使用寿命预测模型的增量学习方法

计算机集成制造系统 2024年第4期30卷 1397-1407页

作者：董家欢邱清盈管成浙江大学机械设计研究所浙江杭州310027

机械剩余使用寿命预测模型依据设备状态监测数据样本进行寿命预测,当样本模式发生变化时,基于原模式样本训练好的模型在新模式样本上的预测表现往往较差。为使模型保留对原模式样本的处理能力,同时拓展出针对新模式样本的处理能力,提出... 详细信息

机械剩余使用寿命预测模型依据设备状态监测数据样本进行寿命预测,当样本模式发生变化时,基于原模式样本训练好的模型在新模式样本上的预测表现往往较差。为使模型保留对原模式样本的处理能力,同时拓展出针对新模式样本的处理能力,提出了3种增量学习方法:第一种方法使用新模式样本与原模式样本的标签值构建损失函数;第二种方法在第一种方法基础上增加了模型参数初始化步骤;第三种方法在第一种方法的损失函数中增加了表示当前模型与原模型参数分布差异的正则化项。在涡扇发动机数据集上进行了不同学习方法的对比实验,结果表明所提方法实现了增量学习的目标,其中第三种方法在模型预测准确度和模型训练时长两方面取得了最优的综合表现。

关键词：剩余使用寿命涡扇发动机深度学习增量学习

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三楔气体轴承的动静压特性分析

浙江大学学报（工学版） 2024年第9期58卷 1970-1980页

作者：章晨昕洪伟荣郑水英浙江大学化工机械研究所浙江杭州310027

针对氢燃料电池汽车车载空压机的轴承-转子系统,提出兼具静压和动压特性的三楔式气体轴承.开展轴承动静压耦合作用机制和流场特性、动静态参数研究,并与传统的圆柱气体轴承进行对比.为了计算轴承的流场特性,在Fluent软件的用户自定义函... 详细信息

针对氢燃料电池汽车车载空压机的轴承-转子系统,提出兼具静压和动压特性的三楔式气体轴承.开展轴承动静压耦合作用机制和流场特性、动静态参数研究,并与传统的圆柱气体轴承进行对比.为了计算轴承的流场特性,在Fluent软件的用户自定义函数(UDF)中编写动网格程序,并提出相应的计算流体力学(CFD)瞬态模拟方法来求解轴颈任意偏心位置时的轴承非线性气膜力与动态参数.研究表明,在运行工况变化时,三楔气体轴承动静压效应的强度会不断变化,但始终能通过耦合效应为转子提供有效、稳定的支承.在低转速范围内,静压效应是影响三楔气体轴承性能的主要因素,表现出与圆柱气体轴承相似的支承效果,保证车载压缩机在启停或升速过程中的稳定运转.当转速增大时,三楔气体轴承的动压效应显著增强,能在更低的供气压力下为高速旋转的车载压缩机提供支承.相较于需要外接气源的圆柱气体轴承,三楔气体轴承能在仅利用氢燃料电池汽车供气系统内部气路的情况下为转子提供稳定的支承,适应车载空压机中气体压力有限且须频繁启停、变速的工作环境.

关键词：气体轴承动静压耦合动压效应轴承特性氢燃料电池汽车

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脑源成像技术及其应用研究进展

中国科学：技术科学 2024年第2期54卷 196-224页

作者：魏玉烜王旭江海腾孟建军上海交通大学机械与动力工程学院机器人研究所上海200240 浙江大学医学院附属精神卫生中心(杭州市第七人民医院) 杭州310013

脑电图(EEG)和脑磁图(MEG)为观察和分析人脑活动提供了重要的无创测量工具. EEG/MEG可采集大规模神经集群放电活动引起的体表电势/磁场,采集的信号具备高时间分辨率,因而在神经科学、临床医学与神经工程等领域得到广泛的应用.然而, EEG/... 详细信息

脑电图(EEG)和脑磁图(MEG)为观察和分析人脑活动提供了重要的无创测量工具. EEG/MEG可采集大规模神经集群放电活动引起的体表电势/磁场,采集的信号具备高时间分辨率,因而在神经科学、临床医学与神经工程等领域得到广泛的应用.然而, EEG/MEG测得的是颅内神经集群活动经过脑组织、脑脊液、颅骨和头皮等人体容积导体组织弥散传播后引起的颅外电势/磁场,其空间分辨率低,无法反映神经活动的真实空间分布.源成像是一种结合人体头部组织的数学模型,用EEG/MEG来推导颅内神经活动源的成像技术,是目前公认的提高无创测量空间分辨率的有效技术.典型的源成像问题包括正问题建模和逆问题求解两个方面,其中逆问题求解是源成像的核心,而正问题建模是逆问题求解的基础,两者相辅相成.本文通过文献检索梳理和归纳目前存在的正问题建模和逆问题求解的典型方法和常用软件,介绍影响源成像精度的因素和评价源成像性能的指标和方法.另外,本文还着重介绍了源成像技术在神经科学、临床医学以及神经工程-脑机接口方面的应用和研究进展.最后,讨论了当前源成像技术面临的挑战,以及针对这些挑战该领域内的研究前沿和趋势,展望了源成像在推动神经科学、临床医学等科学研究和技术进步方面的潜力.

关键词：源成像源定位源重建脑电图脑磁图逆问题

场景复杂度评估在轨迹预测和驾驶决策中的应用

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汽车工程 2024年第9期46卷 1556-1563页

作者：李道飞潘豪浙江大学动力机械及车辆工程研究所杭州310027

场景复杂度的评估对于提升自动驾驶车辆应对多变环境的能力以及增强算法的适用性至关重要。本文中设计了基于图模型的复杂度评估算法,充分考虑场景中的交互拓扑,将场景划分为3类不同复杂度。在匝道汇流场景下,验证了该算法的合理性与有... 详细信息

场景复杂度的评估对于提升自动驾驶车辆应对多变环境的能力以及增强算法的适用性至关重要。本文中设计了基于图模型的复杂度评估算法,充分考虑场景中的交互拓扑,将场景划分为3类不同复杂度。在匝道汇流场景下,验证了该算法的合理性与有效性。为说明复杂度评估算法的拓展性,将其应用于自动驾驶的轨迹预测与决策算法开发中。通过结合自然驾驶数据集和实车在环试验,对提出算法进行测试,结果表明:场景复杂度评估可预先估计预测的不确定性,显著提升自动驾驶决策算法的实时性与最优性。在数据回放测试中,复杂度评估模块可帮助降低并道失败率、并道剐蹭率分别为38%、92%,具有潜在的应用前景。

关键词：场景复杂度自动驾驶决策轨迹预测图模型实车在环试验

孔的排布方式对孔型阻尼密封泄漏特性和动力学性能影响研究

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西安交通大学学报 2024年第4期58卷 75-84页

作者：张子涵陈涛文李志刚李军西安交通大学叶轮机械研究所西安710049 杭州汽轮动力集团股份有限公司杭州310022

为揭示孔的排布方式对孔型阻尼密封性能的影响规律以及探究最佳排布方式,基于多频椭圆轨迹涡动模型非定常计算流体力学摄动数值方法,研究了不同孔径、孔排布方式下孔型阻尼密封的泄漏特性和动力学性能。采用孔型阻尼密封试件试验数据,... 详细信息

为揭示孔的排布方式对孔型阻尼密封性能的影响规律以及探究最佳排布方式,基于多频椭圆轨迹涡动模型非定常计算流体力学摄动数值方法,研究了不同孔径、孔排布方式下孔型阻尼密封的泄漏特性和动力学性能。采用孔型阻尼密封试件试验数据,验证了数值方法的可靠性和准确性,通过计算分析了不同孔径(3.175、12.268 mm)、孔排布方式(轴向顺排、周向顺排)、进口预旋(0、0.5)对孔型阻尼密封的泄漏量、动力特性系数和腔室动态压力的影响规律。数值结果表明:大孔径孔型阻尼密封动力学性能较优,具有较高的有效阻尼和较低的穿越频率,但封严性能较差,对应的泄漏量增加了6%~10%;小孔径孔型阻尼密封的泄漏特性和动力学性能对孔的排布方式不敏感,泄漏量偏差小于0.5%,动力特性系数偏差小于7%;对于大孔径孔型阻尼密封,采用周向顺排的方式可获得更好的封严性能以及更优的动力学性能,泄漏量可降低4%,有效阻尼的穿越频率也得到显著减小。该研究可为孔型阻尼密封的设计提供参考。

关键词：孔型阻尼密封泄漏特性动力学性能计算流体力学孔排布方式

基于离散单元法的不同含水率土壤在转鼓中的流动行为研究

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计算力学学报 2024年第4期41卷 659-665页

作者：陈萌瑶周连勇黄泽廖晓玲赵永志浙江大学能源工程学院化工机械研究所杭州310027 杭州市特种设备检测研究院杭州310003

机械化学法修复POPs污染土壤应用前景良好,但由于无法通过实验手段获取球磨罐内颗粒运动信息,难以对工艺参数进行优化。考虑到土壤颗粒在球磨罐中的流动状态与在转鼓中十分相似,本文采用离散单元法(DEM)研究不同含水率土壤在转鼓中的流... 详细信息

机械化学法修复POPs污染土壤应用前景良好,但由于无法通过实验手段获取球磨罐内颗粒运动信息,难以对工艺参数进行优化。考虑到土壤颗粒在球磨罐中的流动状态与在转鼓中十分相似,本文采用离散单元法(DEM)研究不同含水率土壤在转鼓中的流动行为。为了模拟土壤的结块特性,本文采用基于JKR理论的Surface Cohesive Force模型建立土壤粘聚力模型,并以转鼓试验过程颗粒的坍塌周期和质心角为指标验证了仿真参数的合理性。根据试验与仿真的结果可得,土壤的含水率越高,转鼓中土体坍塌周期和单次坍塌块体体积越大;土壤含水率在仿真过程中以表面能极性分量为表征,含水率越高,表面能极性分量越大,土壤内聚力作用下的结块现象越明显。此外,在仿真过程中,土壤的滚动摩擦系数显著影响转鼓内土壤颗粒整体的分层效果。由于本文使用球形颗粒代替土壤团聚体,摩擦系数的选取不应限于SiO_(2)材料的摩擦系数取值范围,才能保证仿真与试验结果的一致性。

关键词：离散单元法土壤结块转鼓表面能

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新型耐磨铸钢的淬火工艺特点

金属热处理 1993年第11期18卷 20-23页

作者：王和德杨永华谢培芳刘福君金建成金跃杭州市质量计量监测中心 310014 东风杭州重型机械厂

通过对ZG27Cr2SiMnMoVA新型低合金耐磨铸钢的工艺性能试验及生产应用表明,该钢是替代高锰钢制造挖掘机斗齿的理想材料;探讨了高温淬火可显著提高冲击韧度的机理;提供的三种热处理工艺,对实际应用具有一定的参考价值.

关键词：铸钢淬火工艺

二维正交光栅结构的掠入射小角X射线散射测量

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光学学报 2024年第11期44卷 324-331页

作者：方彤王成龙喻虹中国科学院上海光学精密机械研究所上海201800 国科大杭州高等研究院浙江杭州310024 张江实验室上海201210

掠入射小角X射线散射(GISAXS)可进行光栅纳米结构的高分辨无损测量,有望应对半导体在未来节点的测量挑战。然而,传统的GISAXS方法主要用于线光栅的测量,对于二维正交光栅的测量缺乏较好的方案。本文提出了一种测量二维正交光栅结构关键... 详细信息

掠入射小角X射线散射(GISAXS)可进行光栅纳米结构的高分辨无损测量,有望应对半导体在未来节点的测量挑战。然而,传统的GISAXS方法主要用于线光栅的测量,对于二维正交光栅的测量缺乏较好的方案。本文提出了一种测量二维正交光栅结构关键尺寸的方法。建立了在任意入射角和旋转角下定位二维正交光栅布拉格峰的理论模型,基于此模型可以从GISAXS散射信号中提取样品倒易空间信息,从而实现三维结构重建。仿真结果表明,该方法可准确测量二维正交光栅纳米结构的立体轮廓,并显著减小所需的旋转扫描角度范围。这将为GISAXS在半导体测量中的应用奠定基础。

关键词： X射线光学 X射线散射周期性纳米结构关键尺寸

基于最大李雅普诺夫指数异常感知和CatBoost识别的机械密封失效模式层次化诊断框架

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工程热物理学报 2024年第1期45卷 93-100页

作者：侯耀春周昶清武鹏何伟挺赵奂芃黄文君吴大转浙江大学能源工程学院化工机械研究所杭州310027 浙江中控技术股份有限公司杭州310053 浙江大学控制科学与工程学院杭州310027

离心泵在现代工业生产中具有广泛的应用,其运行状况和健康程度直接影响着整个系统的能耗、效率和安全。机械密封泄漏或损坏是水力旋转机械最典型的故障之一,与机封失效相关的泵类设备故障问题直接影响系统总体的可靠性和安全性。为此,... 详细信息

离心泵在现代工业生产中具有广泛的应用,其运行状况和健康程度直接影响着整个系统的能耗、效率和安全。机械密封泄漏或损坏是水力旋转机械最典型的故障之一,与机封失效相关的泵类设备故障问题直接影响系统总体的可靠性和安全性。为此,本论文研究了一种基于最大李雅普诺夫指数异常感知和CatBoost识别的机械密封失效模式层次化诊断框架。首先,对采集的机械密封处振动信号序列提取其最大李雅普诺夫指数,并基于模糊统计法和指派法设计Type-1模糊逻辑,从而实现对机械密封故障的异常检测和感知。接着,一旦检测到机封异常,再从原始振动信号中提取多尺度模糊熵,联同最大李雅普诺夫指数一起输入到CatBoost模型进行机械密封失效模式识别和诊断。最后,基于实际实验数据对所提出的层次化诊断框架进行了验证。结果表明,所提出的方法对机封故障的异常检测精度达到100%,CatBoost模型的机封失效模式识别率达到99.66%,其精度和鲁棒性均好于支持向量机、AdaBoost、深度神经网络等智能模型。

关键词：机械密封异常感知故障模式识别最大李雅普诺夫指数模糊理论 CatBoost模型