检索结果-南通市图书馆

基于数字孪生和深度迁移学习的电主轴热误差建模方法

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机械工程学报 2024年

作者：马帅冷杰武陈祝云李巍华李波刘强襄阳华中科技大学先进制造工程研究院广东工业大学省部共建精密电子制造技术与装备国家重点实验室华南理工大学机械与汽车工程学院湖北文理学院机械工程学院

热误差是电主轴系统误差的主要来源之一，热误差建模是提高系统可靠性的重要手段。电主轴装载刀具加工时，需要在多个方向上运动，导致实时测量困难，难以采集足够的热误差样本。不同工况下的数据分布差异较大，在某一工况下训练的热误... 详细信息

热误差是电主轴系统误差的主要来源之一，热误差建模是提高系统可靠性的重要手段。电主轴装载刀具加工时，需要在多个方向上运动，导致实时测量困难，难以采集足够的热误差样本。不同工况下的数据分布差异较大，在某一工况下训练的热误差预测模型难以在其他工况下取得满意的预测精度。针对上述问题，提出了一种基于数字孪生和深度迁移学习的电主轴热误差建模方法。首先，建立电主轴系统热行为数字孪生模型，模拟出不同工况下的温度场和热变形数据，缓解实际场景中热误差样本缺失的限制。其次，开发基于领域对抗机制的卷积双向长短期记忆网络，数字孪生模型生成的虚拟数据用作源域，真实数据作为目标域，不同尺度的卷积层构成特征提取器，分别提取源域和目标域温度数据的空间特征，处理多维温度特征的共线性问题。构建双向长短期记忆网络作为预测器，处理温度与热误差的时序关系并输出预测值。同时，结合领域适配的对抗训练技术，利用域判别器混淆两域特征，最小化两域数据分布，提高模型的泛化能力。最后，搭建多源数据协同采集平台，获取不同工况下的真实数据，通过不同迁移任务验证，结果表明：在热误差标签样本缺失的情况下，该方法成功实现热误差建模，具备较好的预测性能。

关键词：电主轴热误差建模数字孪生深度迁移学习领域适配

碳载体空位工程助力原位合成的Pt纳米枝晶促进电催化氧气还原

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Chinese Journal of Catalysis 2024年第4期59卷 260-271页

作者：廖伟周乾龙瑾吴臣中王彬彭琼曹建新王青梅贵州大学化学与化工学院贵州省双碳与新能源技术创新发展研究院贵州大学工业废弃物高效利用工程研究中心贵州大学绿色化工与清洁能源技术重点实验室贵州贵阳550025 贵州大学物理学院贵州贵阳550025 华南理工大学化学与化工学院广东广州510641

质子交换膜燃料电池(PEMFCs)因其高能量密度、低操作温度和环保等特性,被视为极具潜力的能量转换系统.目前,碳载铂颗粒(Pt/C)是PEMFCs阴极氧还原反应(ORR)中使用最广泛的催化剂.然而,Pt与碳载体间的电子结构差异导致Pt纳米颗粒(Pt NPs)... 详细信息

质子交换膜燃料电池(PEMFCs)因其高能量密度、低操作温度和环保等特性,被视为极具潜力的能量转换系统.目前,碳载铂颗粒(Pt/C)是PEMFCs阴极氧还原反应(ORR)中使用最广泛的催化剂.然而,Pt与碳载体间的电子结构差异导致Pt纳米颗粒(Pt NPs)易从碳载体上脱落,严重降低了ORR的催化活性.此外,Pt的高成本和稀缺性也限制了其广泛应用.相比之下,Pt纳米枝晶(NDs)因具有高利用率的表面活性位点而备受关注.然而,Pt NDs的合成通常需要严格控制反应条件,且其与碳基底间的弱相互作用易导致活性位点损失和性能下降.因此,开发具有强金属载体相互作用的Pt复合碳催化剂对PEMFCs的实际应用至关重要.本文通过原位Cl-介导的生长策略,结合碳本征空位工程,成功制备了分散在富含碳本征空位的中空氮掺杂碳基底上的Pt NDs催化剂(Pt@HNC-V-800).拉曼光谱和电子顺磁共振光谱结果表明,碳本征空位的形成机制源于碳基底结构中氮原子的耗散,该过程引起碳原子的重新排列,进而产生了丰富的本征缺陷位点.X射线吸收光谱和X射线光电子能谱结果表明,与无碳空位的Pt@HNC催化剂相比,富含本征碳空位的样品(Pt@HNC-V-800)表现出较低的Pt-Pt键配位数(8.64)和更强的给电子效应.得益于Pt NDs丰富的活性位点及其与本征碳空位基底之间的强电子效应,Pt@HNC-V-800的ORR半波电位高达0.947 V,质量活性和比表面活性分别为1.55 A mg^(-1) Pt和1.85 mA cm^(-2),是商用Pt/C的8.2和6.8倍(0.191 A mg^(-1)Pt和0.27 mA cm^(-2)).加速耐久性测试结果表明,经20000次电势循环后,Pt@HNC-V-800的活性无明显变化,其活性损失远低于无碳本征空位的Pt@HNC材料和商业Pt/C催化剂.因此,与无碳本征空位的Pt@HNC材料相比,Pt@HNC-V-800的ORR活性和稳定性都有较大提升,进一步证实了碳本征空位工程协同Pt NDs策略的优越性.此外,密度泛函理论计算结果表明,Pt@HNC-V的丰富空位降低了氧中间体过电势,优化了ORR中间体在Pt NDs上的吸附能,进而提高了催化剂的ORR本征活性.同时,富碳本征空位的存在增强了Pt NDs在碳载体上的结合能,使Pt NDs不易在电势循环过程中脱离碳载体,从而增强了稳定性.综上所述,本文通过Pt NDs与碳本征空位工程协同效应策略,精准调控碳负载Pt基催化剂的结构,大幅提升其在酸性条件下的ORR性能,为进一步设计高性能的ORR电催化剂提供了新思路.

关键词：氧还原反应 Pt纳米枝晶碳本征空位电催化剂金属载体相互作用

一种基于KPCA-ISSA-SVM的火控计算机电源故障诊断方法

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兵器装备工程学报 2024年

作者：高锦涛李英顺郭占男佟维妍沈阳工业大学化工过程自动化学院大连理工大学控制科学与工程学院

传统坦克故障诊断主要靠专家经验，投入人力大、花费时间长。为满足装甲装备的健康管理需求，提出一种基于核主元分析和改进麻雀算法结合支持向量机的故障诊断方法。针对火控系统信号成分复杂、数据量少的问题，首先利用核主元分析降维... 详细信息

传统坦克故障诊断主要靠专家经验，投入人力大、花费时间长。为满足装甲装备的健康管理需求，提出一种基于核主元分析和改进麻雀算法结合支持向量机的故障诊断方法。针对火控系统信号成分复杂、数据量少的问题，首先利用核主元分析降维提取故障数据的非线性特征，减少其他冗余特征对故障识别的影响，降低数据维度。引入混沌Tent映射和非线性惯性权重因子对麻雀搜索算法进行改进，优化支持向量机核心参数并建立故障诊断模型，同时与粒子群优化和鲸鱼优化的支持向量机模型进行实验对比。实验证明：该方法可以有效对坦克火控系统进行故障诊断，且在准确率和诊断效率方面性能较高。

关键词：故障诊断火控系统支持向量机核主元分析麻雀搜索算法

综采液压支架中部跟机多模态人机协同控制系统

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煤炭学报 2024年第3期49卷 1717-1730页

作者：付翔李浩杰张锦涛王然风王宏伟秦一凡太原理工大学矿业工程学院山西太原030024 太原理工大学山西省煤矿智能装备工程研究中心山西太原030024 山西焦煤集团有限责任公司博士后工作站山西太原030024 智能采矿装备技术全国重点实验室山西太原030024

我国煤矿智能化综采工作面建设处于初级阶段,液压支架电液控自动化技术已广泛应用,但目前液压支架单一固化的自动化控制逻辑难以适应复杂、多变、动态的工作面生产场景,现场实际控制过程仍大多采用自动化+人工干预方式。针对综采工作面... 详细信息

我国煤矿智能化综采工作面建设处于初级阶段,液压支架电液控自动化技术已广泛应用,但目前液压支架单一固化的自动化控制逻辑难以适应复杂、多变、动态的工作面生产场景,现场实际控制过程仍大多采用自动化+人工干预方式。针对综采工作面复杂场景中液压支架人机交互协作任务需求,提出液压支架中部跟机多模态人机协同控制系统的理论方法与技术原理。首先,设计了人工式、分工式、批准式、否决式4种人机协同模态,以煤层地质、瓦斯粉尘、采煤机速度、液压支架智能水平、系统状态、岗位工技术水平、任务负荷等为判别因素,构建了基于AOG的液压支架人机协同模态选择模型,实现了人工、机器偏好的模态选择。然后,设计了液压支架中部跟机人机协同控制决策机制,提出液压支架中部跟机再次调控策略AI推理技术思路,利用现场数据学习人工操作经验,分别构建了液压支架是否再次调控决策树分类模型和再次拉架时间贝叶斯回归模型,基于上述模型开发了液压支架人机协同控制决策程序,实现了基于多模态与或推理和再次调控策略AI推理的液压支架人机协同控制。最后,采用云-边-端架构软硬件技术,开发了液压支架多模态人机协同控制系统,实现了模型进化、运算推理、程序执行等液压支架多模态人机协同控制功能。该系统在沙曲二矿3404工作面进行了工业试运行,相比于系统使用前,该工作面液压支架中部跟机效率平均提高2%。

关键词：液压支架人机协同多模态 AI赋能云边端架构

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液氮辅助激光熔覆温度场仿真及熔覆层摩擦磨损性能分析

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金属热处理 2024年第6期49卷 239-247页

作者：王凯明姜芙林卜善飞王超姜志勇刘庆玉青岛理工大学机械与汽车工程学院山东青岛266520 青岛理工大学工业流体节能与污染控制教育部重点实验室山东青岛266520 山东省主要农作物机械化生产装备协同创新中心山东青岛266109

针对液氮辅助激光熔覆制备高熵合金涂层过程,综合使用有限元分析与试验验证等方法,分析不同液氮施加方式下的熔覆层温度梯度与冷却速率,揭示施加液氮对熔覆层温度梯度和冷却速率影响的理论依据。有限元仿真结果表明,在激光功率相同时,... 详细信息

针对液氮辅助激光熔覆制备高熵合金涂层过程,综合使用有限元分析与试验验证等方法,分析不同液氮施加方式下的熔覆层温度梯度与冷却速率,揭示施加液氮对熔覆层温度梯度和冷却速率影响的理论依据。有限元仿真结果表明,在激光功率相同时,液氮辅助技术的添加会使熔覆层冷却速率加快,温度梯度增大,残余应力减小,最高冷却速率为8900℃/s,是空冷状态下的1.505倍;在液氮施加方式相同时,激光功率的增加会使熔覆层温度梯度增大,冷却速率加快。试验结果表明,液氮辅助激光熔覆过程中液氮的加入会提高熔覆层的硬度,在激光功率为1500 W时硬度提升最明显,是空冷状态下的1.3倍;降低熔覆层的摩擦因数,在1100~1900 W时熔覆层平均摩擦因数为0.146、0.256、0.375、0.351、0.382,均低于空冷状态下的平均摩擦因数;减少熔覆层的磨损体积,在1700 W时磨损体积较空冷状态下的磨损体积减少量最多,可达55.4%,提高了熔覆层的摩擦磨损性能。

关键词：液氮辅助激光熔覆冷却速度高熵合金摩擦磨损性能

一种特征点权重自适应优化的动态SLAM算法

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导航定位学报 2024年第3期12卷 165-175页

作者：张岩王红旗刘群坡卜旭辉赵怡佳河南理工大学电气工程与自动化学院河南焦作454003 河南省智能装备直驱技术与控制国际联合实验室河南焦作454003

针对传统的同步定位与地图构建(SLAM)在动态场景中位姿估计准确率低、鲁棒性差的问题,提出一种基于特征点权重自适应优化的动态视觉SLAM算法。首先,利用掩膜区域卷积神经网络(Mask R-CNN)对输入图像进行语义分割并获取动态特征点掩码,... 详细信息

针对传统的同步定位与地图构建(SLAM)在动态场景中位姿估计准确率低、鲁棒性差的问题,提出一种基于特征点权重自适应优化的动态视觉SLAM算法。首先,利用掩膜区域卷积神经网络(Mask R-CNN)对输入图像进行语义分割并获取动态特征点掩码,在此基础上对静态特征点进行帧间匹配得到位姿变换初值;然后利用运动一致性检测算法和多视图几何算法处理图像并分别得到对应的动态特征点掩码,进而依据得到的3种动态特征点掩码信息构建特征点权重函数,利用最小化重投影误差自适应调整特征点对位姿优化的影响程度,降低场景中的动态目标对SLAM精度的影响;最后使用慕尼黑工业大学动态数据集进行仿真测试,在室内高动态场景中,绝对轨迹误差(ATE)的均方根误差值(RMSE)仅为尺度不变特征变换同步定位与地图构建(ORB-SLAM2)的3.1%。与DS-SLAM、DynaSLAM等动态SLAM系统相比,绝对轨迹误差分别为DS-SLAM的52%、DynaSLAM的86.1%。结果表明,该算法可以显著提高SLAM系统在高动态环境下的定位精度和鲁棒性。

关键词：视觉SLAM 动态场景语义分割运动一致性检测多视图几何特征点权重

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点阵夹芯圆柱壳自由振动分析的波有限元方法

应用数学和力学 2024年第1期45卷 25-33页

作者：韩少燕高汝鑫西安交通大学城市学院机械工程学院西安710018 北京理工大学先进结构技术研究院北京100081 大连理工大学工业装备结构分析国家重点实验室辽宁大连116024

针对点阵夹芯圆柱壳的自由振动分析发展了波有限元法.首先基于自由波的传播规律,建立了点阵夹芯圆柱壳胞元的二维波有限元控制方程,相比于全尺寸有限元模型,显著缩减了控制方程的自由度规模;其次,基于Neumann级数推导了约束动刚度矩阵... 详细信息

针对点阵夹芯圆柱壳的自由振动分析发展了波有限元法.首先基于自由波的传播规律,建立了点阵夹芯圆柱壳胞元的二维波有限元控制方程,相比于全尺寸有限元模型,显著缩减了控制方程的自由度规模;其次,基于Neumann级数推导了约束动刚度矩阵求逆的显式表达式,不仅可以提高计算效率,而且使得固有频率从控制方程中分离出来,从而将点阵夹芯圆柱壳的固有频率求解转化为单个胞元自由度规模的二次特征值问题;最后,根据结构振动模态与自由波的关系,给出了圆柱壳轴向和周向的波传播参数的表达式,进而求得点阵夹芯圆柱壳的固有频率和模态.数值算例考虑了多种边界条件下的点阵夹芯圆柱壳自由振动问题,验证了该方法的正确性和高效性.

关键词：点阵夹芯圆柱壳自由振动波有限元波传播

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机器人液压旋转关节低速运动机理及实验

液压与气动 2024年第5期48卷 93-102页

作者：李龙谢中取李娟娟太原工业学院机械工程系山西太原030008 南京理工大学机械工程学院江苏南京210094 华北科技学院应急装备学院河北廊坊065201

针对机器人液压旋转关节的死区和低速爬行,研究其产生机理并进行了实验分析。首先,论述了密封摩擦的机理,计算摆动缸各种密封机构的摩擦力矩,构建低速状态下的摩擦模型;然后,利用数值分析方法对电液位置伺服系统建模,对低速爬行现象进... 详细信息

针对机器人液压旋转关节的死区和低速爬行,研究其产生机理并进行了实验分析。首先,论述了密封摩擦的机理,计算摆动缸各种密封机构的摩擦力矩,构建低速状态下的摩擦模型;然后,利用数值分析方法对电液位置伺服系统建模,对低速爬行现象进行仿真分析;最后,通过实验对死区和爬行现象进行验证和分析,并观察PID控制对爬行现象的改善作用。仿真和实验结果表明:在密封元件的摩擦下,液压摆动缸存在较大死区,且低速运行时,液压摆动缸出现明显爬行现象,在PID控制器下可良好的改善跟踪响应。

关键词：液压摆动缸密封死区低速爬行

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提高电子信息类专业研究生教育国际化质量和水平的探索与实践

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工业和信息化教育 2024年第08期 11-14页

作者：孙希明夏卫国王伟王开宇大连理工大学工业装备智能控制与优化教育部重点实验室大连理工大学控制科学与工程学院

文章以大连理工大学控制科学与工程学院持续开展的研究生国际联合培养为典型案例，分析现有国际化联合培养模式中存在的问题，提出提高电子信息类专业研究生教育国际化质量和水平的对策和建议。

关键词：电子信息研究生教育国际化高层次人才培养