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基于双重距离的多目标粒子群优化算法

控制与决策 2024年第6期39卷 1801-1809页

作者：慈雨荣淼彭晨上海大学机电工程与自动化学院上海200444

多目标粒子群优化(multi-objective particle swarm optimization,MOPSO)算法在维护收敛性的同时搜索分布良好的最优解集较为费力.为此,提出一种基于双重距离的MOPSO,由种群的平均距离定义粒子的邻域空间,邻域粒子数为粒子的等级,数量越... 详细信息

多目标粒子群优化(multi-objective particle swarm optimization,MOPSO)算法在维护收敛性的同时搜索分布良好的最优解集较为费力.为此,提出一种基于双重距离的MOPSO,由种群的平均距离定义粒子的邻域空间,邻域粒子数为粒子的等级,数量越多,粒子的等级越大.当等级相同时,算法结合粒子的拥挤距离选择最优粒子,并更新外部归档集.此外,算法结合粒子的变异行为避免陷入局部最优.在对比实验中,该算法在收敛性和多样性上可取得较优结果.最后,将该算法应用到电力系统的环境/经济调度模型(environmental/economic dispatch,EED),也可获得性能较好的解集.

关键词：平均距离拥挤距离邻域信息多目标粒子群优化多目标问题环境/经济调度

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履齿结构对深海沉积物扰动分析

哈尔滨工程大学学报 2024年第6期45卷 1127-1134页

作者：胡琼王洋洋欧雨佳朱静妍中南大学机电工程学院湖南长沙410000

为探究集矿车在行进过程中履带运动对深海沉积物的扰动机理,并建立适用于机械结构与沉积物作用的仿真模型,结合水槽实验和模拟分析,设定对照试验,研究机械结构运动对沉积物的扰动作用和羽状流扩散现象。实验与仿真结果表明:偏置一字形... 详细信息

为探究集矿车在行进过程中履带运动对深海沉积物的扰动机理,并建立适用于机械结构与沉积物作用的仿真模型,结合水槽实验和模拟分析,设定对照试验,研究机械结构运动对沉积物的扰动作用和羽状流扩散现象。实验与仿真结果表明:偏置一字形履齿低扰动性能较好,扰动最大速度在1.5 m/s以下;扰动源的下陷深度和转速对水槽中的浊度变化有显著影响,浊度计最大和最小测量值为4 381.3 mg/L和3 073.3 mg/L,相差29.9%,峰值时间相差超过50%。搭建欧拉多相流模型,设定参数和边界条件,仿真与试验结果接近,可用于后续开展小范围内的机械扰动研究。

关键词：深海采矿履齿沉积物扰动水槽实验欧拉多相流模型浊度数值仿真

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复杂工况下选择性催化还原脱硝系统的迁移强化学习控制

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控制理论与应用 2024年第3期41卷 496-501页

作者：孙小明彭晨程传良上海大学机电工程与自动化学院上海200444

针对复杂工况下选择性催化还原(SCR)系统难以实现精确脱硝控制的问题,本文提出一种基于迁移强化学习的智能控制方法.首先根据机组负荷的变化将整体运行过程划分为不同阶段.然后训练了强化学习控制器以分别学习各个阶段的不同特征,从而... 详细信息

针对复杂工况下选择性催化还原(SCR)系统难以实现精确脱硝控制的问题,本文提出一种基于迁移强化学习的智能控制方法.首先根据机组负荷的变化将整体运行过程划分为不同阶段.然后训练了强化学习控制器以分别学习各个阶段的不同特征,从而实现了变工况下SCR脱硝系统的精确控制.此外,借鉴了迁移学习的思路以应对预料之外的未知工况,避免了因工况未知所造成的不利影响.最后将训练好的控制器用于实际SCR脱硝系统的控制中,实验结果表明所提方法可以有效地控制复杂工况下燃煤机组NOx的排放量,为复杂工况下SCR脱硝系统的智能控制提供了借鉴.

关键词： SCR脱硝系统变工况未知工况强化学习迁移学习

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基于MGCD的转子故障数据集降维方法

振动．测试与诊断 2024年第2期44卷 266-273,408页

作者：张勇飞赵荣珍邓林峰兰州理工大学机电工程学院兰州730050

针对由于特征维数过高导致故障数据集分类困难及故障模式辨识精度偏低的问题,提出一种基于多图协同决策(multi graph collaborative decision-making,简称MGCD)的转子故障数据集降维算法。首先,在边缘Fisher分析(marginal Fisher analys... 详细信息

针对由于特征维数过高导致故障数据集分类困难及故障模式辨识精度偏低的问题,提出一种基于多图协同决策(multi graph collaborative decision-making,简称MGCD)的转子故障数据集降维算法。首先,在边缘Fisher分析(marginal Fisher analysis,简称MFA)算法框架基础上,通过建立近邻图和远邻图解决因单一图结构导致的故障类别局部不可分问题;其次,采用最大化散度加权差分方式去削弱小样本问题造成的影响;最后,利用两个不同结构型式的转子系统故障模拟数据集对算法性能进行了验证。结果表明,使用本算法对故障数据集进行降维得到的敏感故障数据集使故障类别之间的差异性更加突出,能够提高故障模式识别准确率,为提高旋转机械智能故障诊断技术水平提供一定的研究参考依据。

关键词：故障诊断降维远邻图小样本

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绳索驱动下肢训练机器人系统运动稳定性分析

哈尔滨工程大学学报 2024年第6期45卷 1135-1143页

作者：王砚麟安宗文黄华马强王克义李竞航王燕卓兰州理工大学机电工程学院甘肃兰州750030 哈尔滨工程大学机电工程学院黑龙江哈尔滨150001

针对绳索驱动下肢训练机器人的稳定性问题,本文建立了绳索驱动下肢训练机器人的运动学和动力学模型,给出了绳索拉力优化解的计算表达式,并推导获得了机器人的系统刚度解析表达式。考虑不同训练对象承受运动强度的能力不同,定义了速度影... 详细信息

针对绳索驱动下肢训练机器人的稳定性问题,本文建立了绳索驱动下肢训练机器人的运动学和动力学模型,给出了绳索拉力优化解的计算表达式,并推导获得了机器人的系统刚度解析表达式。考虑不同训练对象承受运动强度的能力不同,定义了速度影响函数。综合考虑绳索拉力、系统刚度和速度影响函数等因素定义了机器人系统的运动稳定性评价指标,并通过稳定工作空间、抗干扰稳定工作空间和不同训练轨迹的实例计算明确了机器人工作空间内中上部区域的运动稳定性能更好,为运动支链中的过轮运动规划和训练任务规划提供了理论依据。

关键词：绳索驱动机器人下肢训练机器人绳索拉力优化系统刚度运动稳定性运动学动力学速度影响函数稳定工作空间

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基于集成正交实验与CNN方法的微细电火花微孔加工精度

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工程科学与技术 2024年第4期56卷 261-272页

作者：莫远东王雅芝黄舒琦钟佳俊岭南师范学院机电工程学院广东湛江524048

针对改善微细电火花微孔加工精度问题,提出一种集成正交试验与卷积神经网络的方法。首先,利用正交试验研究进给速度、主轴转速、脉冲占空比和脉冲频率4个因素对微细电火花加工H62黄铜微孔入口过切(En-OV)、出口过切(ExOV)和锥度(TA)的... 详细信息

针对改善微细电火花微孔加工精度问题,提出一种集成正交试验与卷积神经网络的方法。首先,利用正交试验研究进给速度、主轴转速、脉冲占空比和脉冲频率4个因素对微细电火花加工H62黄铜微孔入口过切(En-OV)、出口过切(ExOV)和锥度(TA)的影响规律及其最优加工工艺参数。然后,采用基于PyTorch框架的卷积神经网络对试验结果进行预测。结果表明:对于微孔加工入口过切,各因素按影响程度由高到低依次为脉冲占空比、脉冲频率、进给速度和主轴转速;对于微孔加工出口过切,各因素按影响程度由高到低依次为进给速度、主轴转速、脉冲占空比和脉冲频率;对于微孔加工锥度,各因素按影响程度由高到低依次为进给速度、脉冲占空比、主轴转速和脉冲频率。综合考虑并分析各因素之间关系,通过验证实验得到微孔加工精度最优组合参数:进给速度为0.02mm/s、主轴转速为1000r/min、脉冲占空比为60%、脉冲频率为3000Hz。微孔加工入口过切、出口过切和锥度的预测值与试验真实值吻合程度较高,两者相对误差均小于12%。基于PyTorch框架的卷积神经网络(CNN)具有较高的预测准确性,满足实际生产加工需求,为微细电火花微孔加工精度预测研究提供了新方法,也为实际生产加工指导提供了依据。

关键词：微细电火花加工正交实验卷积神经网络 H62黄铜微孔

基于改进DeepLabv3+的光伏电站道路识别方法

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上海交通大学学报 2024年第5期58卷 776-782,I0010页

作者：李翠明王华徐龙儿王龙兰州理工大学机电工程学院兰州730050

针对移动清洁机器人在光伏电站作业时需要精确快速识别道路的问题,提出一种改进的DeepLabv3+目标识别模型对光伏电站道路进行识别.首先,将原DeepLabv3+模型的主干网络替换为优化的MobileNetv2网络以降低模型复杂度;其次,采用异感受野融... 详细信息

针对移动清洁机器人在光伏电站作业时需要精确快速识别道路的问题,提出一种改进的DeepLabv3+目标识别模型对光伏电站道路进行识别.首先,将原DeepLabv3+模型的主干网络替换为优化的MobileNetv2网络以降低模型复杂度;其次,采用异感受野融合和空洞深度可分离卷积结合的策略改进空洞空间金字塔池化(ASPP)结构,提高ASPP的信息利用率和模型训练效率;最后,引入注意力机制,提升模型识别精度.结果表明,改进后模型的平均像素准确率为98.06%,平均交并比为95.92%,相比于DeepLabv3+基础模型分别提高了1.79个百分点、2.44个百分点,且高于SegNet、UNet模型.同时,改进后的模型参数量小,实时性好,能够更好地实现光伏电站移动清洁机器人的道路识别.

关键词：光伏电站道路识别 DeepLabv3+模型注意力机制 MobileNetv2

非圆齿轮传动误差及齿侧间隙的数值模拟与试验

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吉林大学学报（工学版） 2024年第4期54卷 865-873页

作者：董长斌李龙坤刘永平裴王鹏兰州理工大学机电工程学院兰州730050

非圆齿轮的传动误差模型建立困难以及齿侧间隙难以获取等问题限制了它在精密场合的应用。为了提高非圆齿轮的传动精度,在考虑偏心误差的基础上,基于啮合线增量法建立了双向传动下的非圆齿轮传动误差模型及齿侧间隙模型,分析了偏心率及... 详细信息

非圆齿轮的传动误差模型建立困难以及齿侧间隙难以获取等问题限制了它在精密场合的应用。为了提高非圆齿轮的传动精度,在考虑偏心误差的基础上,基于啮合线增量法建立了双向传动下的非圆齿轮传动误差模型及齿侧间隙模型,分析了偏心率及偏心误差对双向传动误差和齿侧间隙的影响,并通过传动试验验证了理论分析的正确性。分析表明:非圆齿轮的齿侧间隙可通过双向传动误差获得;随着偏心率和偏心误差的增大,双向传动误差均呈现递增趋势;优化初始相位在一定程度上可以降低传动误差和齿侧间隙;随着负载的增大,传动误差和齿侧间隙也呈现递增趋势,且由于轮齿变形的存在,齿侧间隙有一定累计值产生。

关键词：机械制造及其自动化非圆齿轮啮合线增量传动误差齿侧间隙传动试验

基于电磁超声SH导波的钢管外水泥固化状态监测方法研究

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机械工程学报 2024年第2期60卷 36-49页

作者：殷晓康朱鹏飞赵雨生邵鑫宇石昆三张宏远李伟中国石油大学(华东)机电工程学院青岛266580

钢管水泥胶结结构被广泛应用于工业界,其中钢管与水泥的胶结质量可直接影响结构的服役安全。超声检测技术是评价钢管与水泥胶结质量最主要的手段,然而目前的多数研究均致力于检测水泥固化后出现的胶结缺陷,对可直接影响水泥最终质量的... 详细信息

钢管水泥胶结结构被广泛应用于工业界,其中钢管与水泥的胶结质量可直接影响结构的服役安全。超声检测技术是评价钢管与水泥胶结质量最主要的手段,然而目前的多数研究均致力于检测水泥固化后出现的胶结缺陷,对可直接影响水泥最终质量的固化过程关注较少。在此基础上,提出一种基于电磁超声SH导波的钢管外水泥固化状态的监测方法,该方法利用SH导波对钢管外水泥剪切特性的敏感性,通过测量并计算不同位置处接收信号幅值的衰减来判断钢管外水泥的剪切特性,从而监测其固化状态。首先,建立钢管周向SH导波的频散方程并绘制频散曲线,选取激励频率并设计电磁声换能器;其次,在COMSOL软件中建立单一钢管和带管外水泥环钢管的有限元模型,通过对比研究了SH导波在钢管外水泥层中传播及衰减情况;最终,搭建电磁超声监测系统并配制水泥进行模拟监测试验。仿真和试验结果表明,SH导波在单一钢管中衰减较小,且传播距离长,但在带管外水泥环钢管中衰减明显,且随着水泥固化过程衰减越来越大,验证了SH导波对钢管外胶结介质剪切特性的敏感性,进而验证了在不耦合条件下利用SH导波监测钢管外水泥固化状态的可行性。

关键词：电磁声换能器 SH导波钢管水泥胶结结构水泥固化监测