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基于边云协同的数控机床故障诊断联邦学习研究

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计量学报 2024年第6期45卷 873-880页

作者：徐玲艳陆艺赵静中国计量大学计量测试工程学院浙江杭州310018 杭州沃镭智能科技股份有限公司浙江杭州310018

为解决数控机床主轴轴承和刀具在进行故障诊断模型训练时需要大量数据且耗时长的问题,提出一种基于边云协同架构的联邦平均学习故障诊断模型。首先,设计一维卷积神经网络模型架构,在各边缘客户端进行本地模型训练,以减小数据上传规模和... 详细信息

为解决数控机床主轴轴承和刀具在进行故障诊断模型训练时需要大量数据且耗时长的问题,提出一种基于边云协同架构的联邦平均学习故障诊断模型。首先,设计一维卷积神经网络模型架构,在各边缘客户端进行本地模型训练,以减小数据上传规模和分担云服务器端计算压力;其次,在云服务器端基于准确率优化模型聚合算法,改进边缘客户端筛选算法,以加快模型收敛速度,提高模型准确率;再次,在云服务器端搭建基于Kubernetes的KubeEdge边云协同平台,以缩短数据传输的通信时间。实验结果表明,模型在各边缘客户端故障诊断的准确率最终稳定在87.5%左右;且收敛速度、训练时长等方面与对照组相比,均获得优化。

关键词：故障诊断数控机床边云协同联邦学习振动信号

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直角突变式支座薄腹钢吊车梁疲劳性能评估与加固技术研究

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建筑结构学报 2024年第1期45卷 243-254页

作者：毕登山王建强幸坤涛严勇李忠煜程卓肖树豪中冶建筑研究总院有限公司北京100088 宝武装备智能科技有限公司上海201900

设直角突变式支座的薄腹钢吊车梁,在吊车荷载作用下,腹板平面外变形产生的弯曲应力导致吊车梁腹板的疲劳性能明显降低。实际工程中的直角突变式支座薄腹吊车梁,在插入板端部位置的腹板沿竖向产生疲劳裂纹,裂纹长度最大达到300 mm,继续... 详细信息

设直角突变式支座的薄腹钢吊车梁,在吊车荷载作用下,腹板平面外变形产生的弯曲应力导致吊车梁腹板的疲劳性能明显降低。实际工程中的直角突变式支座薄腹吊车梁,在插入板端部位置的腹板沿竖向产生疲劳裂纹,裂纹长度最大达到300 mm,继续开裂会严重威胁生产安全。通过实测开裂的直角突变式支座薄腹吊车梁的动态应力、欠载效应的等效系数及平面外动态变形,得出吊车运行频繁程度和插入板端部切角弧度是影响插入板端部位置腹板疲劳强度的关键因素。采用有限元法和疲劳裂纹扩展分析技术,对直角式突变支座薄腹吊车梁插入板端部的腹板开展了拟静态疲劳裂纹扩展模拟,得出裂纹长度与应力强度因子的关系曲线。提出了适用于直角突变式支座薄腹吊车梁的钢板高强螺栓加固和“贝壳板”焊接加固两种加固方法,并对比分析了两种加固方法的有效性。证明钢板高强螺栓加固和“贝壳板”焊接加固均可有效降低裂纹尖端的应力强度因子,提高直角突变式支座薄腹钢吊车梁疲劳强度。

关键词：钢吊车梁薄腹直角突变式支座疲劳性能评估裂纹扩展疲劳寿命加固技术

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线控制动液压电磁阀气压检测动态性能分析

液压与气动 2024年第6期48卷 102-111页

作者：任行鹏陆艺胡晓峰李静伟中国计量大学计量测试工程学院浙江杭州310018 杭州沃镭智能科技有限公司浙江杭州310018

针对线控制动液压电磁阀测试中使用制动液会产生难以清洁、腐蚀性强等问题,采用压缩空气作为检测介质进行气检可有效地解决这一问题。此时,电磁阀液检和气检动态响应时间合格限之间的关系成为研究重点。因此,根据电磁阀的结构参数,利用A... 详细信息

针对线控制动液压电磁阀测试中使用制动液会产生难以清洁、腐蚀性强等问题,采用压缩空气作为检测介质进行气检可有效地解决这一问题。此时,电磁阀液检和气检动态响应时间合格限之间的关系成为研究重点。因此,根据电磁阀的结构参数,利用ANSYS软件对电磁阀流场进行分析,计算获得流体力参数。然后,利用MATLAB/Simulink软件构建电磁阀仿真模型,从而获得电磁阀液检响应时间与气检响应时间之间关系式。最后,设计电磁阀液压测试系统和气压测试系统,对液检和气检动态响应时间合格限进行测试。结果显示:当电磁阀液检合格限为3.50 ms时,测试得到气检合格限实际值为3.33 ms,计算得到其理论值为3.125 ms,相对误差6.16%,验证了模型的准确性,对电磁阀气代液检测研究具有指导意义。

关键词：线控制动液压电磁阀气压检测液压检测合格限

集成式电液制动耐久测试系统中模拟卡钳负载的设计与仿真

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仪表技术与传感器 2024年第1期 64-69页

作者：王炎福范伟军胡晓峰郭斌中国计量大学计量测试工程学院杭州沃镭智能科技股份有限公司

在集成式电液制动系统耐久测试中,对于不同排液量的产品需更换不同的卡钳负载。针对这一问题,设计了缸体容积可调以适应不同需液量的模拟卡钳负载。基于仿真软件AMESim搭建了仿真模型,对其需液量-液压特性进行分析。基于CAN通讯研发了... 详细信息

在集成式电液制动系统耐久测试中,对于不同排液量的产品需更换不同的卡钳负载。针对这一问题,设计了缸体容积可调以适应不同需液量的模拟卡钳负载。基于仿真软件AMESim搭建了仿真模型,对其需液量-液压特性进行分析。基于CAN通讯研发了一套集成式电液制动系统耐久测试系统,对被测产品进行常规制动功和ABS等功能的耐久测试,负载机构通过球阀可以选择模拟卡钳装置或者实车卡钳。实验结果表明模拟卡钳负载可以满足被测产品进行耐久测试,且与卡钳负载对比后相差很小,符合厂商的测试需求。

关键词：模拟卡钳负载仿真模型耐久测试集成式电液制动系统管路系统

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全齿轮耦合机器人齿侧间隙建模与公差仿真

浙江大学学报（工学版） 2024年第8期58卷 1533-1542页

作者：蒋君侠仲笑欧吕林灿来建良金丁灿浙江大学机械工程学院浙江杭州310058 杭州景业智能科技股份有限公司浙江杭州310051

鉴于全齿轮耦合机器人齿轮传动链长、反转频率高的特点,分析机器人的结构和传动原理.为了减小侧隙对机器人传动精度的影响,提出齿侧间隙理论建模及三维公差仿真分析方法.针对驱动端的圆柱齿轮机构,对齿侧间隙进行理论建模和公差仿真分析... 详细信息

鉴于全齿轮耦合机器人齿轮传动链长、反转频率高的特点,分析机器人的结构和传动原理.为了减小侧隙对机器人传动精度的影响,提出齿侧间隙理论建模及三维公差仿真分析方法.针对驱动端的圆柱齿轮机构,对齿侧间隙进行理论建模和公差仿真分析,两者相吻合.针对关节处的圆锥齿轮机构,提出将圆锥齿轮副等效为假想圆柱齿轮副的侧隙建模方法,与公差仿真分析结果吻合.以机器人肩关节偏摆传动链为分析对象计算机器人末端误差,为了降低齿侧间隙及其导致的传动链回程误差,提出圆锥齿轮加垫的计算方法和电机转角补偿方法,通过实验验证该补偿方法的有效性.

关键词：全齿轮耦合机器人齿侧间隙圆柱齿轮机构圆锥齿轮机构公差仿真

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丰富环境量化刺激与常规康复治疗对创伤性脑损伤后意识障碍患者的促醒效果比较

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中华创伤杂志 2024年第2期40卷 111-117页

作者：刘克洪董天华韩春周卫王晓阳胡晓华武警浙江省总队医院康复医学科杭州310051 杭州欣月智能科技有限公司杭州311400

目的比较丰富环境量化刺激与常规康复治疗对创伤性脑损伤(TBI)后意识障碍患者的促醒效果。方法采用回顾性队列研究分析2021年10月至2022年10月武警浙江省总队医院收治的60例TBI后意识障碍患者的临床资料,其中男38例,女22例;年龄26~72岁[... 详细信息

目的比较丰富环境量化刺激与常规康复治疗对创伤性脑损伤(TBI)后意识障碍患者的促醒效果。方法采用回顾性队列研究分析2021年10月至2022年10月武警浙江省总队医院收治的60例TBI后意识障碍患者的临床资料,其中男38例,女22例;年龄26~72岁[(41.6±13.2)岁]。损伤部位:额颞叶损伤37例,脑干损伤9例,丘脑损伤14例。损伤类型:脑挫裂伤36例,脑内血肿24例。入院时格拉斯哥昏迷评分(GCS):5~8分11例,9~12分34例,13~15分15例。病程(19.2±5.4)d。30例接受常规康复治疗(常规康复组);30例在常规康复治疗基础上,接受4个周期共计28 d的丰富环境量化刺激(量化刺激组)。比较两组治疗前、治疗第2个及第4个治疗周期的修订版昏迷恢复量表(CRS-R)评分、日常生活活动能力(ADL)评分、脑波α/δ比率(ADR)。比较第4个治疗周期结束时两组并发症发生率和末次随访时格拉斯哥预后评分(GOS)良好率。结果患者均获随访6~12个月[(8.3±2.5)个月]。两组治疗前CRS-R评分、ADL评分、脑波ADR差异均无统计学意义(P>0.05)。量化刺激组第2个治疗周期的CRS-R评分、ADL评分、脑波ADR分别为(13.03±0.73)分、(14.83±0.95)分、0.35±0.11,均高于常规康复组的(11.18±0.14)分、(8.74±0.43)分、0.29±0.09(P<0.05);量化刺激组第4个治疗周期的CRS-R评分、ADL评分、脑波ADR分别为(17.83±0.23)分、(52.93±10.75)分、0.44±0.11,均高于常规康复组的(13.67±0.35)分、(40.56±7.15)分、0.37±0.07(P<0.05)。两组内CRS-R评分、ADL评分、脑波ADR第2个治疗周期均较治疗前显著提高,第4个治疗周期较第2个治疗周期均进一步提高(P<0.05)。第4个治疗周期结束时量化刺激组并发症发生率为13.3%(4/30),低于常规康复组的36.7%(11/30)(P<0.05)。末次随访时量化刺激组GOS预后良好率为80.0%(24/30),优于常规康复组的66.7%(20/30)(P<0.05)。结论与常规康复治疗相比,丰富环境量化刺激治疗TBI后意识障碍患者,可促进其意识恢复、提高日常生活活动能力、增强脑电反应性、降低并发症发生率并改善预后。

关键词：脑损伤意识障碍刺激

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新型滑模观测器下的表贴式永磁同步电机控制

组合机床与自动化加工技术 2024年第1期 82-87页

作者：纪明阳孙志锋马风力黄颖浙江大学电气工程学院杭州310027 杭州力超智能科技有限公司杭州311200

在传统的滑模观测器(SMO)下的永磁同步电机(PMSM)无位置传感器控制系统中存在着一些问题,如抖振较强,实际转速与预期转速差值较大并且有波动等情况。针对这些问题,采用滑模控制中的一般趋近律代替传统滑模观测器中的等速趋近律,并且用... 详细信息

在传统的滑模观测器(SMO)下的永磁同步电机(PMSM)无位置传感器控制系统中存在着一些问题,如抖振较强,实际转速与预期转速差值较大并且有波动等情况。针对这些问题,采用滑模控制中的一般趋近律代替传统滑模观测器中的等速趋近律,并且用光滑的Sigmoid函数替代传统的符号函数,同时通过模糊控制系统对指数趋近律中的参数进行自适应调节,对表贴式PMSM的无位置传感器控制中产生的抖振进行抑制,并且提高SMO的观测精度。利用Lyapunov第二方法对该方法进行稳定性判断,验证该方法的稳定性。使用MATLAB/Simulink搭建基于滑模观测器的PMSM控制系统仿真模型,将该仿真结果与传统的滑模观测器的仿真结果进行比较分析。研究结果显示,新型的滑模观测器依旧能够快速地追踪转子的位置,同时具有更加良好的稳定性。

关键词：永磁同步电机滑模观测器趋近律切换函数模糊控制系统

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基于脉冲强化学习的连续运动控制仿真与优化

系统仿真学报 2024年

作者：刘晓德郭宇飞陈元培周洁张瑀涵彭玮航马喆航天科工集团智能科技研究院有限公司

面向高能效和高鲁棒自主运动控制的发展需求，为了提高模型对多自由度连续运动控制的鲁棒性，文中提出了一种基于强化学习和脉冲神经网络的智能运动控制算法。该算法通过引入特征变换方法来提升模型训练的性能，基于Actor-Critic框架学... 详细信息

面向高能效和高鲁棒自主运动控制的发展需求，为了提高模型对多自由度连续运动控制的鲁棒性，文中提出了一种基于强化学习和脉冲神经网络的智能运动控制算法。该算法通过引入特征变换方法来提升模型训练的性能，基于Actor-Critic框架学习不同对象的运动数据，在OpenAI Gym仿真平台上进行对比测试。结果表明：本方法相比其他强化学习算法奖励值平均提升了10%以上。同时，通过分析奖励值对连续运动控制效果的影响，结合仿真结果验证了该模型在提升多自由度连续控制性能方面的有效性。

关键词：脉冲神经网络强化学习自主运动控制特征变换

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基于脉冲神经网络的智能控制研究进展

控制理论与应用 2024年

作者：刘晓德郭宇飞黄旭辉马喆航天科工集团智能科技研究院有限公司

近些年,具备低功耗、高鲁棒、融合时空信息等优势的脉冲神经网络(spiking neural network,SNN)在类脑研究与智能控制的交叉领域方兴未艾.基于脉冲神经网络架构的智能控制方法是实现与环境自主交互并且高能效完成复杂控制任务的有效途径... 详细信息

近些年,具备低功耗、高鲁棒、融合时空信息等优势的脉冲神经网络(spiking neural network,SNN)在类脑研究与智能控制的交叉领域方兴未艾.基于脉冲神经网络架构的智能控制方法是实现与环境自主交互并且高能效完成复杂控制任务的有效途径之一.为此,本文首先介绍了SNN的基本要素与研究动机;然后详细介绍了近年来基于脉冲神经网络智能控制的研究进展以及在机器人、无人车、无人机等领域的应用情况;接着总结了一些现有的硬件平台,用以实现SNN算法的高效能实现.最后,总结展望了SNN控制发展的机遇与挑战.本文旨在梳理出SNN控制发展的技术脉络,为其快速发展提供借鉴与思路.

关键词：脉冲神经网络深度学习神经网络与智能控制神经形态计算