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陆军合成旅典型装备保障系统数字孪生模型

现代防御技术 2023年第1期51卷 96-106页

作者：王帅王亚彬王金帼王茁赵建民陆军工程大学石家庄校区河北石家庄050003 河北省机械装备状态监测与评估重点实验室河北石家庄050003

陆军合成旅作为陆军新型作战力量,其装备型号多、合成度高,保障问题复杂,对装备“精确保障”的要求越来越高。将数字孪生技术引入装备保障领域,通过对研究对象的分析,廓清研究系统的内涵和外延,掌握系统运行规律。通过构建数字孪生模型... 详细信息

陆军合成旅作为陆军新型作战力量,其装备型号多、合成度高,保障问题复杂,对装备“精确保障”的要求越来越高。将数字孪生技术引入装备保障领域,通过对研究对象的分析,廓清研究系统的内涵和外延,掌握系统运行规律。通过构建数字孪生模型框架,从物理维、孪生维、数据维、应用维、连接维5个维度刻画数字孪生模型的结构,明确模型各维度建立的关键技术,探索模型的应用设想,最终构建陆军合成旅典型装备保障系统数字孪生模型,以解决陆军合成旅装备保障面临的复杂问题,为装备“精确保障”目标实现提供方法借鉴。

关键词：数字孪生合成旅装备保障数据仿真预测

一种变转速电机转子-轴承系统故障智能诊断方法

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电机与控制学报 2024年

作者：樊红卫孟瑾任众孚曹现刚张旭辉西安科技大学机械工程学院西安科技大学陕西省矿山机电装备智能检测与控制重点实验室

针对变转速工况下电机转子-轴承系统的故障数据复杂和特征较难提取，为此，提出一种角域重采样联合小波包去噪的时变信号处理方法和一种改进卷积神经网络。首先，利用角域重采样将时变信号变换为角域信号，再使用小波包软阈值法对信号... 详细信息

针对变转速工况下电机转子-轴承系统的故障数据复杂和特征较难提取，为此，提出一种角域重采样联合小波包去噪的时变信号处理方法和一种改进卷积神经网络。首先，利用角域重采样将时变信号变换为角域信号，再使用小波包软阈值法对信号进行去噪，去噪后信号作为深度学习模型输入；同时提出一种改进的第一层宽卷积核深度卷积神经网络，从卷积层、dropout和AdaBN等方面对故障诊断模型进行优化。基于自建实验平台开展正常、轴承故障、转子不平衡和转子弯曲4种状态下电机从0至1800r/min加速工况的模型训练，准确率均达到99%以上。在模型测试中，采用高斯白噪声、色噪声和随机均匀分布噪声并以单一和混合方式添加至测试集中，对7种加噪数据进行模型评估。结果表明，在噪声强度大于信号强度情况下，7种噪声的准确率均在76%以上；在噪声强度等于信号强度情况下，准确率均在84%以上；在噪声强度小于信号强度的情况下，准确率均在88%以上，证明所提方法具有强的抗噪性和鲁棒性。

关键词：电机转子-轴承变转速故障诊断角域重采样小波包去噪卷积神经网络

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自行火炮维修保障系统数字孪生体仿真模型

火炮发射与控制学报 2023年第2期44卷 8-13,45页

作者：王帅王亚彬岳帅王金帼王茁赵建民陆军工程大学石家庄校区河北石家庄050003 河北省机械装备状态监测与评估重点实验室河北石家庄050003

随着武器装备的发展与使命任务的拓展,陆军合成旅对装备维修保障的精确化水平要求越来越高。数字孪生技术的出现与发展,为解决维修保障精确化的问题提供了较好方法。数字孪生体仿真模型作为数字孪生模型的重要组成部分,对数字孪生技术... 详细信息

随着武器装备的发展与使命任务的拓展,陆军合成旅对装备维修保障的精确化水平要求越来越高。数字孪生技术的出现与发展,为解决维修保障精确化的问题提供了较好方法。数字孪生体仿真模型作为数字孪生模型的重要组成部分,对数字孪生技术的应用起到重要作用。通过研究对象分析,从智能体、逻辑结构、仿真界面三个方面对数字孪生体仿真模型进行了详细设计,以维修资源预测为背景进行了应用案例分析,探索了自行火炮维修保障系统数字孪生体仿真模型的构建方法,为建立自行火炮维修保障系统数字孪生模型提供支撑,为进一步研究陆军合成旅维修保障系统建模方法提供借鉴。

关键词：自行火炮维修保障系统数字孪生仿真 AnyLogic

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带式输送机纠偏控制系统的应用研究

煤矿机械 2024年第2期45卷 129-131页

作者：范柄尧刘国鹏中国煤炭科工集团太原研究院有限公司太原030006 煤矿采掘机械装备国家工程实验室太原030006

针对带式输送机输送带易跑偏问题,基于CAN总线纠偏控制设计思路,设计了一种可以实时监测和纠偏动作的控制系统。首先针对系统在煤矿井下的应用场景选取合适的传感器,实时检测输送带的偏离状态,并将信号传输给控制系统;然后针对控制系统... 详细信息

针对带式输送机输送带易跑偏问题,基于CAN总线纠偏控制设计思路,设计了一种可以实时监测和纠偏动作的控制系统。首先针对系统在煤矿井下的应用场景选取合适的传感器,实时检测输送带的偏离状态,并将信号传输给控制系统;然后针对控制系统搭建CAN总线网络,将系统中各模块数据交互连接并对网络中各模块功能进行分析,利用纠偏控制策略控制信号运算和输出;最后执行系统根据接收到的信号调整输送带的位置,使其回到正确轨道。该系统能够监测输送带的位置并实现纠偏控制,纠偏效果良好。

关键词：带式输送机 CAN总线纠偏控制

基于深度SVDD-CVAE的轴承自适应阈值故障检测

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机床与液压 2024年第6期52卷 177-183,195页

作者：刘云飞张楷菅紫倩郑庆张越宏袁昭成焦子一丁国富西南交通大学机械工程学院四川成都610031 西南交通大学唐山研究院河北唐山063003 西南交通大学轨道交通运维技术与装备四川省重点实验室四川成都610031 成都市特种设备检验检测研究院四川成都610299

通过状态监测进行轴承故障报警,能有效避免设备灾难性事故的发生。基于数据时序特征重构的故障检测法由于仅采用正常数据进行训练,能有效避免故障数据不足而导致的模型检测精度下降。然而,此类方法的故障阈值确定依赖于大量的历史数据,... 详细信息

通过状态监测进行轴承故障报警,能有效避免设备灾难性事故的发生。基于数据时序特征重构的故障检测法由于仅采用正常数据进行训练,能有效避免故障数据不足而导致的模型检测精度下降。然而,此类方法的故障阈值确定依赖于大量的历史数据,且对检测精度有着极大的影响。为此,提出基于深度SVDD-CVAE的轴承自适应阈值故障检测方法。针对时序信号特征增强提取构建ConvLSTM作为基础单元的CVAE特征压缩提取框架,有效提取轴承故障微弱特征;结合SVDD自适应学习特征空间超球面,实现故障检测阈值的自适应确定;最后,通过全局误差损失反向传播对深度SVDD-CVAE框架进行迭代优化。实验结果表明:所提出的方法能有效提取轴承微弱故障特征、自适应确定阈值,并在IMS轴承数据集上取得97.7%的检测准确率。

关键词：轴承故障检测深度学习自适应阈值变分自编码

考虑故障相关性的复杂二维保修装备机会维修策略

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兵工学报 2023年第6期44卷 1688-1703页

作者：董恩志程中华王荣财张孝娜张月星吴巍屹岳帅陆军工程大学石家庄校区河北石家庄050003 河北省机械装备状态监测与评估重点实验室河北石家庄050003 陆军研究院陆军建设发展研究所北京100012 94295部队山东济南250000

针对保修期内孤立地对各单部件进行维修降低装备可用度、增加装备保修成本的问题,结合复杂装备的特点和二维保修现状,以保修期内的装备可用度为主要定量化分析指标,探索最优的多部件系统机会维修策略。以多部件系统故障相关性分析为基础... 详细信息

针对保修期内孤立地对各单部件进行维修降低装备可用度、增加装备保修成本的问题,结合复杂装备的特点和二维保修现状,以保修期内的装备可用度为主要定量化分析指标,探索最优的多部件系统机会维修策略。以多部件系统故障相关性分析为基础,结合各单部件预防性维修计划,运用机会维修策略,通过引入机会维修时可靠性阈值,将各单部件预防性维修工作组合优化,建立了多部件系统二维保修可用度模型。算例分析中,运用遗传算法求出某新型装甲突击车动力系统最优机会维修策略。对比分析结果表明:机会维修策略将动力系统可用度提高10%、保修成本降低9.3%,充分验证了机会维修策略的有效性,提升了装备维修保障的军事和经济效益;该策略可为二维保修服务下多部件系统机会维修策略的制订提供科学依据与定量化分析方法。

关键词：装备保障复杂装备故障相关性二维保修预防性维修机会维修

基于监控视频的奶牛饲料消耗状态监测与预测系统

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农业与技术 2024年第9期44卷 47-50页

作者：张博罗维平武汉纺织大学机械工程与自动化学院湖北武汉430200 武汉纺织大学数字化纺织装备重点实验室湖北武汉430200

饲料是奶牛获得营养的主要来源,监测与预测饲料的消耗状态对于保障奶牛的健康和提高生产管理效率具有重要意义。针对当前落后的监测手段,结合人工智能技术,研发了一套基于监控视频的饲料消耗状态监测与预测系统。系统分为视频传输、饲... 详细信息

饲料是奶牛获得营养的主要来源,监测与预测饲料的消耗状态对于保障奶牛的健康和提高生产管理效率具有重要意义。针对当前落后的监测手段,结合人工智能技术,研发了一套基于监控视频的饲料消耗状态监测与预测系统。系统分为视频传输、饲料消耗状态监测、饲料消耗状态预测和可视化4个模块。其中,饲料消耗状态监测使用语义分割网络U-Net对饲料消耗区域与饲料残余区域进行分割,以达到监测的目的;饲料消耗预测模块使用长短期记忆网络对饲料消耗状态进行预测;可视化模块负责将饲料消耗区域与饲料残余区域赋上不同的颜色,并对饲料消耗状态预测值进行可视化。此外,系统支持多站点并行监测、站点轮巡、自动截断保存监控视频等功能。在内蒙古某牧场的实验结果表明,该系统能稳定运行,有效提高了生产管理效率,具有较强的实用性。

关键词：饲料消耗状态监测状态预测语义分割长短期记忆网络奶牛

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基于数字孪生的磁悬浮织针监控研究与应用

纺织工程学报 2024年第1期2卷 80-89页

作者：许章汛张弛李红军张成俊王军武汉纺织大学机械工程与自动化学院、湖北省数字化纺织装备重点实验室武汉430073 工业雷管智能装配湖北省工程研究中心武汉430200

针对磁悬浮针织设备织针运行速度快、故障难检测的特点,提出了一种基于数字孪生的磁悬浮织针监控系统架构,旨在实时监测磁悬浮针织设备,特别是织针的运行状态。该系统架构采样数字孪生五维模型为基础,对磁悬浮针织设备在该模型中的构成... 详细信息

针对磁悬浮针织设备织针运行速度快、故障难检测的特点,提出了一种基于数字孪生的磁悬浮织针监控系统架构,旨在实时监测磁悬浮针织设备,特别是织针的运行状态。该系统架构采样数字孪生五维模型为基础,对磁悬浮针织设备在该模型中的构成要素进行了深入分析。进而,详细阐述了在此监控架构中虚拟实体的开发、孪生数据的采集以及织针故障诊断等关键技术。最后,依托所提架构,针对一种新型管式磁悬浮针织圆纬机设备开发一套在线监控系统,并通过实际应用验证了所提架构的有效性。

关键词：数字孪生可视化监控磁悬浮织针针织圆纬机

状态空间方法的多级机构运动方案自动生成方法

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机电工程 2024年

作者：郭家宝申会鹏韩春阳韦留建张旭鹏王德伦河南工业大学机电工程学院河南省超硬磨料磨削装备重点实验室大连理工大学机械工程学院

针对机构传动方案的多样化设计与自动生成问题，提出了一种串并联机构方案及串并联混合联接机构方案的设计方法。首先，基于状态变换理论，利用状态变换矢量和矩阵表达了基本机构的输入、输出运动及机构的运动形式，以及机构输入和输出... 详细信息

针对机构传动方案的多样化设计与自动生成问题，提出了一种串并联机构方案及串并联混合联接机构方案的设计方法。首先，基于状态变换理论，利用状态变换矢量和矩阵表达了基本机构的输入、输出运动及机构的运动形式，以及机构输入和输出运动的运动方式；然后，根据状态变换矩阵之间的乘积与矩阵之和，表达了机构之间的串联、并联和串并联混合联接的组合，并根据矩阵的分解规则与基本机构单元库，系统生成了不同的串并联及混合联接的机构设计方案；其次，为了实现串并联机构设计过程的自动化，开发了计算机辅助设计平台，该平台集成了MATLAB App Designer和SolidWorks，对设计方案进行了创建和评估，自动化地保证了复杂机构布局生成的准确和效率；最后，通过一个涉及打印机传动机构的案例研究，验证了该设计方法的有效性。研究结果表明：该设计方法具有通用性，在组成机构分解与不分解两种情景下，可分别计算出69 984种设计方案和1 432 922 400种设计方案，验证了该方法对机构方案多样化设计的有效性。该设计方法为解决机构方案多样化设计提供了新途径。

关键词：机构传动方案设计多样化设计串联机构并联机构串并联混联机构计算机辅助设计