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含氧化膜钛合金裂纹尖端氢扩散分析

热加工工艺 2025年第2期54卷 132-138页

作者：杨富强张越张剑洲闫涛张文娟西安科技大学理学院陕西西安710054 西安科技大学机械学院陕西西安710054

基于扩散和应力耦合的质量平衡方程,建立了外界环境氢渗入覆盖TiO2裂尖并扩散的数学模型。通过在COMSOL中采用有限元法构建具有钝化裂纹尖端的平板计算模型,讨论了氧化膜厚度和裂尖应力状态对氢扩散的影响。结果表明,裂尖氢渗入与扩散... 详细信息

基于扩散和应力耦合的质量平衡方程,建立了外界环境氢渗入覆盖TiO2裂尖并扩散的数学模型。通过在COMSOL中采用有限元法构建具有钝化裂纹尖端的平板计算模型,讨论了氧化膜厚度和裂尖应力状态对氢扩散的影响。结果表明,裂尖氢渗入与扩散受到氧化膜的引入和厚度增加的抑制,外载荷增加会抑制环境中的氢向裂尖渗入,并减少了裂尖的氢富集。应力梯度引起的裂尖氢扩散效果在低浓度时更显著。

关键词：钛合金氢扩散氧化膜应力 COMSOL

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永磁同步电机驱动器的设计

邵阳学院学报(自然科学版) 2025年第1期22卷 19-27页

作者：许北杨倪文强闫鹏飞段晨阳长安大学工程机械学院陕西西安710064

为了能够较好地控制永磁同步电机,采用矢量控制算法设计了永磁同步电机驱动器,并设计了各电路模块的原理图和印刷电路板(printed circuit board, PCB)。实验得到驱动器在电流环、速度环和位置环下响应速度均能控制在0.5 s以内,稳定运行... 详细信息

为了能够较好地控制永磁同步电机,采用矢量控制算法设计了永磁同步电机驱动器,并设计了各电路模块的原理图和印刷电路板(printed circuit board, PCB)。实验得到驱动器在电流环、速度环和位置环下响应速度均能控制在0.5 s以内,稳定运行时的噪声波动在±5%范围内,表明驱动器的性能足以驱使永磁同步电机良好工作。

关键词：永磁同步电机矢量控制驱动器

孤网模式下水电机组自适应最优PID控制器设计

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控制理论与应用 2025年第1期42卷 22-32页

作者：陈金保任刚徐龙胡文庆郑阳肖志怀武汉大学动力与机械学院湖北武汉430072 武汉大学水力机械过渡过程教育部重点实验室湖北武汉430072 中国长江电力股份有限公司溪洛渡水力发电厂云南永善657300

为确保孤网模式下频率稳定性,水电站通常采用参数较小的固定PID(F-PID)控制,导致调节速度慢,难以实现全工况最优控制.针对这一问题,设计了一种基于改进灰狼优化算法(IGWO)和反向传播神经网络(BPNN)的水轮机调节系统(HTRS)自适应变PID控... 详细信息

为确保孤网模式下频率稳定性,水电站通常采用参数较小的固定PID(F-PID)控制,导致调节速度慢,难以实现全工况最优控制.针对这一问题,设计了一种基于改进灰狼优化算法(IGWO)和反向传播神经网络(BPNN)的水轮机调节系统(HTRS)自适应变PID控制器(V-PID),以在全工况下获得最优调节效果.首先,搭建高精度的HTRS仿真平台,并按水头和导叶开度变化范围划分工况.然后基于Hopf分岔理论确定各工况下PID参数约束条件及最大值.进一步,采用基于PID参数最大值数据集、综合ITAE指标和非线性收敛因子的IGWO计算出各工况下最优PID参数,并以最优PID参数作为BPNN样本数据,通过训练得到自适应V-PID控制器神经网络模型.最后,以某实际水电站为例,验证了V-PID控制器效果.仿真试验表明:基于V-PID控制器的非线性HTRS模型可根据工况变化在线自动调整PID参数,以结构简单、易实现为前提,实现了孤网模式下水电机组全工况最优控制.

关键词：水电机组改进灰狼优化算法自适应控制 Hopf分岔神经网络 PID控制器

基于HSMM-SVM模型的城轨刚性接触网故障诊断

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武汉大学学报(工学版) 2025年第1期58卷 121-133页

作者：单翀皞叶谋景肖晓晖中铁第四勘察设计院集团有限公司湖北武汉430063 武汉大学动力与机械学院湖北武汉430072

针对现有城轨接触网故障诊断方法分类诊断精度较低的问题,提出了以隐半马尔科夫模型(hidden semiMarkov model,HSMM)为基础叠加支持向量机(support vector machine,SVM)模型的新方法,并在某地铁刚性接触网系统中进行了应用研究。首先,... 详细信息

针对现有城轨接触网故障诊断方法分类诊断精度较低的问题,提出了以隐半马尔科夫模型(hidden semiMarkov model,HSMM)为基础叠加支持向量机(support vector machine,SVM)模型的新方法,并在某地铁刚性接触网系统中进行了应用研究。首先,通过故障树对接触网检测参数进行收集分类,提取可以表征接触网故障状态的特征信息,并进行状态划分;建立基于HSMM的故障诊断系统,该系统的故障诊断准确率为88.3%,而后将HSMM和SVM模型进行串联,建立了基于HSMM-SVM的故障诊断模型,故障诊断的准确率提升至98.7%。研究结果显示:所提出的基于HSMM-SVM模型的故障诊断方法,利用SVM模型的强分类性能有效弥补了HSMM对复杂问题分类能力不足的缺陷,该方法对城轨接触网的故障诊断具有较高准确率。

关键词：刚性接触网故障诊断隐半马尔可夫模型支持向量机

基于JSD和半监督学习的滚动轴承故障诊断方法

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南方农机 2025年第4期56卷 45-47,56页

作者：蒋昭宇长安大学工程机械学院陕西西安710064

【目的】基于深度学习的滚动轴承故障诊断方法实际采集到的数据集不可避免含有错误标注的数据(噪声标签),与真实的工业场景不符,因此迫切需要提出对噪声标签具有鲁棒性的故障诊断方法。【方法】提出了一种基于Jensen-Shannon散度(JSD)... 详细信息

【目的】基于深度学习的滚动轴承故障诊断方法实际采集到的数据集不可避免含有错误标注的数据(噪声标签),与真实的工业场景不符,因此迫切需要提出对噪声标签具有鲁棒性的故障诊断方法。【方法】提出了一种基于Jensen-Shannon散度(JSD)和半监督学习的滚动轴承故障诊断方法。基于JSD构建样本分离模型,将训练集划分为干净标签子集和噪声标签子集,将噪声标签子集的标签去除并视为未标注数据,再通过半监督学习方法更有效地利用噪声标签子集和干净标签子集训练网络,并在CWRU轴承故障数据上添加10%、20%、30%和40%的噪声标签率,对提出的方法和网络模型Res Net18进行了对比实验。【结果】在添加40%的噪声标签率时,提出的方法测试精确度仍达到了97%,能够很好地聚集各类故障特征且没有混淆任何故障类型间的特征,实现了对故障类型的准确识别,验证了该方法模型对噪声标签具有较强的鲁棒性。【结论】本研究提出的应对噪声标签的措施是非常有效的,能够很好地解决实际工业场景中收集的数据存在噪声标签的问题,应用前景广阔。

关键词：滚动轴承噪声标签 Jensen-Shannon散度半监督学习故障诊断

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基于视觉的挖掘机作业区域感知系统研究

南方农机 2025年第1期56卷 73-76页

作者：柴殿钦孙超冉怀学长安大学工程机械学院陕西西安710064

【目的】利用视觉检测技术对挖掘机作业区域进行分析,以保证施工作业效率和安全。【方法】研究采用了SGBM匹配算法,并将其与YOLOv5目标检测算法相结合,构建了一种综合的图像检测框架。通过构建专门的数据集并进行训练,研究确定了符合检... 详细信息

【目的】利用视觉检测技术对挖掘机作业区域进行分析,以保证施工作业效率和安全。【方法】研究采用了SGBM匹配算法,并将其与YOLOv5目标检测算法相结合,构建了一种综合的图像检测框架。通过构建专门的数据集并进行训练,研究确定了符合检测要求的图像检测模型,并输出了二维图像检测框和图像特征。【结果】所提出的方法具有很高的性能表现,精确度达到98.3%,召回率达到96.4%,平均精度为98.7%。【结论】该方法能够满足目标检测的高准确度要求,可有效检测挖掘机作业过程中的工作环境并识别装载车辆,可为挖掘机作业过程的自动化提供可靠的技术支持。

关键词：机器视觉深度学习目标检测

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基于融合邻域规则的双尺度拓扑优化新方法

南方农机 2025年第3期56卷 147-149,159页

作者：王震长安大学工程机械学院陕西西安710064

【目的】开发一种创新的双尺度拓扑优化策略,应用于结构设计与优化研究。【方法】结合混合元胞自动机(HCA)与双向渐进法(BESO),推出HCA-BESO拓扑优化方法,其核心创新点在于采用HCA的邻域规则替代传统基于距离的加权处理机制,简化了灵敏... 详细信息

【目的】开发一种创新的双尺度拓扑优化策略,应用于结构设计与优化研究。【方法】结合混合元胞自动机(HCA)与双向渐进法(BESO),推出HCA-BESO拓扑优化方法,其核心创新点在于采用HCA的邻域规则替代传统基于距离的加权处理机制,简化了灵敏度过滤规则,并引入了多样的邻域组合形式。【结果】通过引入HCA,该方法在双尺度优化方面显著提升了性能,减少了迭代次数,相比传统BESO算法,能够创建出刚度更高的结构。【结论】HCA-BESO方法代表了双尺度拓扑优化研究的一个重大进步,为未来的结构设计与优化研究开辟了新的路径。

关键词：双尺度优化双向渐进法(BESO) 混合元胞自动机(HCA) 灵敏度过滤

浅析DDH患者PAO截骨手术导航板结构设计

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中国设备工程 2025年第5期 136-137页

作者：马梓涵崔庆峰长安大学工程机械学院陕西西安710064

发育性髋关节发育不良(development dysplasia of the hip,DDH)患者的伯尔尼髋臼周围截骨术(PAO)是一种复杂的手术,通过截骨增大髋臼与股骨近端接触面积。但PAO手术难度大,对手术医师经验要求高,缺乏合理的术前规划与理论依据。因此,针... 详细信息

发育性髋关节发育不良(development dysplasia of the hip,DDH)患者的伯尔尼髋臼周围截骨术(PAO)是一种复杂的手术,通过截骨增大髋臼与股骨近端接触面积。但PAO手术难度大,对手术医师经验要求高,缺乏合理的术前规划与理论依据。因此,针对DDH患者进行术前规划,设计个性化的截骨手术导航板对保证PAO手术精准实施具有重要的临床价值。第一,通过扫描患者的CT影像图,对患者的髋关节进行几何模型的重建,测量其解剖学参数。第二,通过虚拟截骨手术前后的模型制定个性化的手术矫正方案。第三,针对定制方案,使用逆向建模软件设计个性化的截骨导航板与定位板。本研究为DDH患者的临床治疗提供了重要的参考价值。

关键词：发育性髋关节发育不良髋臼周围截骨术逆向建模截骨定位导板

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基于STM32的管道机器人控制系统设计

南方农机 2025年第4期56卷 141-143,151页

作者：张鹤吴亚梅长安大学工程机械学院陕西西安710064

【目的】使管道机器人可以根据驱动轮受到的压力自主改变在管道中的支撑范围,以保证机器人在不同管径的工作条件下平稳运行。【方法】本研究提出了一种基于STM32的管道机器人结构、硬件以及软件设计方案。该管道机器人在结构上采用丝杠... 详细信息

【目的】使管道机器人可以根据驱动轮受到的压力自主改变在管道中的支撑范围,以保证机器人在不同管径的工作条件下平稳运行。【方法】本研究提出了一种基于STM32的管道机器人结构、硬件以及软件设计方案。该管道机器人在结构上采用丝杠滑块的形式,用于支撑机器人三个驱动轮的伸缩;整体由STM32单片机控制,利用HX711模块采集驱动轮所受的压力,根据压力的大小实时控制驱动轮伸出的范围;加入PID控制,以保证机器人在运行时的稳定性;每个电机都配有编码器,便于监测机器人的位置与速度。【结果】在结构设计上,不仅能保证机器人的行走功能,同时还能改变支撑范围,为自动变径提供物质基础;在硬件设计上,元器件的选用能够满足机器人的性能要求与控制要求;在软件设计上,加入了PID控制器,提高了机器人的控制精度与稳定性。【结论】机器人可以2在025不/1/同17管10:0径2下根据驱动轮的受力自主改变支撑范围,运行稳图2定.svg,极大地提高了管道检测和维护的工作效率。

关键词： STM32 PID 管道机器人控制系统