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温室电动拖拉机旋耕稳定性时序分析与前馈PID控制方法研究

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农业机械学报 2024年第3期55卷 412-420页

作者：杨杭旭周俊齐泽中孙晨阳赖国梁南京农业大学工学院南京210031 金华职业技术学院机电工程学院金华321017

针对温室小型农机对地面平整度敏感,微小的地面起伏便会造成机具俯仰的情况,基于课题组已开发的温室电动拖拉机,将基于时间序列分析的角度预测方法引入前馈PID控制(Angle prediction and feedforward PID,APF-PID),解决了温室旋耕作业... 详细信息

针对温室小型农机对地面平整度敏感,微小的地面起伏便会造成机具俯仰的情况,基于课题组已开发的温室电动拖拉机,将基于时间序列分析的角度预测方法引入前馈PID控制(Angle prediction and feedforward PID,APF-PID),解决了温室旋耕作业中因机具俯仰而出现的响应性差、耕深不稳定和功率突变的问题。建立了温室电动拖拉机旋耕作业的功率模型,并建立了俯仰角-耕深的转换矩阵,得到了旋耕系统实际耕深的转换值;采用时间序列分析预测机身俯仰角,并作为旋耕系统的扰动输入;结合耕深的转换值和预测得到的扰动,采用APF-PID控制器调节旋耕系统的提升机构,将旋耕机维持在目标耕深;在温室内未旋耕和已旋耕的两种地块进行实车试验。结果表明:俯仰角时序预测模型的相关系数可达0.983 2;APF-PID控制的控制性能优于PID控制,在目标耕深6 cm的测试路面中,APF-PID在两种试验地块上的平均耕深分别为6.47 cm和6.44 cm,均方根误差为0.80 cm和0.72 cm,绝对平均误差为0.67 cm和0.58 cm,耕深稳定性系数为89.95%和91.30%,消耗的总能量较PID控制分别降低4.18%和19.13%,较好地实现了温室电动拖拉机旋耕稳定性控制,满足温室作业需求。

关键词：电动拖拉机温室旋耕作业稳定性控制前馈PID 角度预测

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转子时序效应对多级离心泵振动特性分析

机械科学与技术 2024年第6期43卷 1016-1023页

作者：徐涛梁薇薇浙江工业职业技术学院机电工程学院浙江绍兴312099 浙江工业职业技术学院商贸学院浙江绍兴312099

泵轴振动特性是影响设备稳定安全运行的重要因素同时也是衡量泵性能的重要指标,本文通过CFD计算流体激振力进行等效动力学特性求解,同时建立了Ansys Workbench转子系统振动模型分析转子时序效应对振动响应的影响。研究表明:各级叶轮所... 详细信息

泵轴振动特性是影响设备稳定安全运行的重要因素同时也是衡量泵性能的重要指标,本文通过CFD计算流体激振力进行等效动力学特性求解,同时建立了Ansys Workbench转子系统振动模型分析转子时序效应对振动响应的影响。研究表明:各级叶轮所受流体激振力规律相同,其中首级叶轮所受激振力最大;各级叶轮的刚度、阻尼系数呈逐级增加的趋势,末级叶轮相较首级叶轮增大约2倍;时序效应可以显著降低转子系统径向力,主频7APF(414 Hz)、次主频8APF(473 Hz)峰值降低约35%及41%,但对轴向力影响较小,基本忽略轴向振动。

关键词：多级离心泵激振力时序效应振动特性

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智能农机与机电一体化的互动研究

中国农业资源与区划 2024年第1期45卷 19-19,33页

作者：罗振成张桂枝张家口职业技术学院机电工程学院

智能农机与机电一体化的互动已经成为一个国家实现农业现代化的重要标志。为此,经电子科技大学出版社于2022年6月出版的《智能农机技术路线图:1.0版》一书,首次将智能网联汽车技术和概念应用于农机领域,其论述智能农机技术路径和发展方... 详细信息

智能农机与机电一体化的互动已经成为一个国家实现农业现代化的重要标志。为此,经电子科技大学出版社于2022年6月出版的《智能农机技术路线图:1.0版》一书,首次将智能网联汽车技术和概念应用于农机领域,其论述智能农机技术路径和发展方向,为促进我国农业和农机领域的科技创新、提质增效和转型升级提供有益参考。该书的出版对于推动我国农业现代化进程、保障我国粮食安全具有重要现实意义。

关键词：农业现代化进程技术路线图电子科技大学机电一体化智能网联汽车转型升级智能农机技术路径

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复杂产品人工智能生产调度研究

机械设计与制造 2024年第7期 26-30页

作者：余阿东信阳职业技术学院汽车与机电工程学院河南信阳464000

针对复杂产品生产调度协同性不足问题,提出一种基于关键链的多产品人工智能生产调度模式。结合复杂产品时序约束特点,以最小产品拖期和在制品库存为优化目标,搭建了基于关键链的多产品项目人工智能生产调度优化模型,基于遗传算法与模拟... 详细信息

针对复杂产品生产调度协同性不足问题,提出一种基于关键链的多产品人工智能生产调度模式。结合复杂产品时序约束特点,以最小产品拖期和在制品库存为优化目标,搭建了基于关键链的多产品项目人工智能生产调度优化模型,基于遗传算法与模拟退火算法,设计了遗传退火算法(GA-SA)对多产品项目人工智能生产调度优化模型求解,并以某重型机械企业生产的矿渣立磨为例验证了优化模型和智能算法的有效性,实现了复杂产品生产调度精益性和智能性目标,研究结果表明:采用GA-SA+关键链调度方法,产品可以做到准时交付且在制品库存减少24%。

关键词：关键链复杂产品生产调度遗传退火算法人工智能

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自适应窗口旋转优化短时傅里叶变换的变转速滚动轴承故障诊断

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振动工程学报 2024年第6期37卷 1064-1076页

作者：赵一楠剡昌锋孟佳东王宗刚王慧滨吴黎晓兰州理工大学机电工程学院甘肃兰州730050 兰州交通大学机电工程学院甘肃兰州730070 河西学院物理与机电工程学院甘肃张掖734000 漳州卫生职业学院医学技术学院福建漳州363000

针对短时傅里叶变换(STFT)中固定窗效应所导致的能量集中度不高的问题,提出了一种自适应窗口旋转优化短时傅里叶变换(AWROSTFT)的变转速滚动轴承故障诊断方法。通过变分模态分解(VMD)对原始振动信号进行降噪,并利用粒子群优化算法(PSO)... 详细信息

针对短时傅里叶变换(STFT)中固定窗效应所导致的能量集中度不高的问题,提出了一种自适应窗口旋转优化短时傅里叶变换(AWROSTFT)的变转速滚动轴承故障诊断方法。通过变分模态分解(VMD)对原始振动信号进行降噪,并利用粒子群优化算法(PSO)解决了VMD参数选择困难的问题;利用切线思想对STFT中水平窗口自适应匹配一系列的旋转算子,使得窗口旋转方向接近甚至等于瞬时调频率,提高了时频表示的能量集中度;计算出谱峰检测法提取到的瞬时频率与转频的平均比值,将得到的结果与轴承的故障特征系数进行匹配,以此实现变转速工况下滚动轴承的故障诊断。仿真和实验的结果都表明,本文所提方法能够兼顾PSO-VMD和AWROST-FT的优势,通过切线思想自适应的旋转窗口使得信号与窗函数在全局上的夹角都为零,从而达到提高能量集中度和锐化时频脊线的目的,实现了变转速工况下滚动轴承的故障诊断。

关键词：故障诊断时频分析自适应窗口旋转优化短时傅里叶变换变分模态分解变转速

基于银纳米线/聚苯胺纳米复合材料的电致变色薄膜及器件的制备与性能

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机械工程材料 2024年第6期48卷 48-54页

作者：陈光伟郭海伟郑州铁路职业技术学院机电工程学院郑州450018

以质量比分别为1:5,1:15,1:25的银纳米线(AgNWs)和苯胺为原料,采用化学氧化聚合法制备了银纳米线/聚苯胺(AgNWs/PANI)纳米复合材料,喷涂在氧化铟锡(ITO)导电玻璃上得到AgNWs/PANI电致变色薄膜,将喷涂AgNWs/PANI(质量比为1:15)和聚(3,4-... 详细信息

以质量比分别为1:5,1:15,1:25的银纳米线(AgNWs)和苯胺为原料,采用化学氧化聚合法制备了银纳米线/聚苯胺(AgNWs/PANI)纳米复合材料,喷涂在氧化铟锡(ITO)导电玻璃上得到AgNWs/PANI电致变色薄膜,将喷涂AgNWs/PANI(质量比为1:15)和聚(3,4-乙烯二氧噻吩)(PEDOT)电致变色薄膜的ITO基电极组装得到分层式电致变色器件,研究了AgNWs/PANI电致变色薄膜和电致变色器件的微观形貌和电致变色性能。结果表明:AgNWs/PANI电致变色薄膜中PANI均匀包覆在AgNWs上形成线性核壳结构,当AgNWs和苯胺质量比为1:5时薄膜中有很多AgNWs暴露在外,当质量比为1:25时AgNWs暴露缺陷较少但形成的导电通路连续性差,当质量比为1:15时AgNWs被PANI完美包覆且导电通路连续均匀;与纯PANI电致变色薄膜相比,AgNWs/PANI电致变色薄膜的峰值电流密度、离子扩散速率和光学对比度增大,电荷传递阻抗减小,变色效果明显,电致变色性能提升,AgNWs和苯胺质量比为1:15时电致变色性能最佳;电致变色器件的最大光学对比度为65.2%,着色和褪色过程响应时间分别仅为6.5,4.9 s,经历1 000次恒电位跃迁后光学对比度保留率高达97.7%,着色效率高达124.6 cm^(2)·C^(-1)。

关键词：电致变色银纳米线导电网络聚苯胺

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模型失配下风力涡轮机故障数据驱动诊断策略

机械设计与制造 2024年

作者：陈昉赵嘉媛湖北三峡职业技术学院机电工程学院

水平轴风力涡轮机系统在控制模型与实际数据失配工况下，系统任何运行故障事件都会导致系统偏离其目标并造成性能恶化的问题。因此，提出一种模型失配下的风力涡轮机故障的数据驱动诊断策略，以在存在模型-现实不匹配和建模误差效应的... 详细信息

水平轴风力涡轮机系统在控制模型与实际数据失配工况下，系统任何运行故障事件都会导致系统偏离其目标并造成性能恶化的问题。因此，提出一种模型失配下的风力涡轮机故障的数据驱动诊断策略，以在存在模型-现实不匹配和建模误差效应的工况下，能够实现优良的故障诊断性能。首先建立水平轴风力涡轮机系统的基准模型，并对系统故障场景和故障敏感度分析进行介绍，接着利用数据驱动诊断策略构建系统的故障估计器，并提出了Takagi-Sugeno模糊(TS FS)诊断策略和神经网络非线性自动回归外源输入(NARX NN)诊断策略，最后通过仿真和HIL硬件在环实验对所提出的风力涡轮机故障的数据驱动诊断策略进行了验证，并与已有的非线性几何方法自适应滤波器（NLGA-AF）、模糊递归识别（RFS）和滑模观察器（SMO）进行了比较，实验结果表明，所提出的诊断方案能够更好地应对存在模型-现实不匹配和建模误差效应的工况，并保持优良的鲁棒性和可靠性。

关键词：风力涡轮机模型失配数据驱动诊断故障诊断鲁棒性

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气辅成型工艺参数正交精准设计优化

中国塑料 2024年第7期38卷 62-67页

作者：任清海孙祖东耿铁安阳职业技术学院机电工程学院河南安阳455000 河南工业大学机电工程学院郑州450007

“双碳”目标下,气辅成型技术为塑料成型实现降低碳排放提供了有效途径。为精准规划气辅成型参数,提升气辅成型质量和效率,有效降低碳排放,采用三维数值模拟和成型实验,研究参数交互作用下气辅成型工艺正交优化。结果表明,参数交互作用... 详细信息

“双碳”目标下,气辅成型技术为塑料成型实现降低碳排放提供了有效途径。为精准规划气辅成型参数,提升气辅成型质量和效率,有效降低碳排放,采用三维数值模拟和成型实验,研究参数交互作用下气辅成型工艺正交优化。结果表明,参数交互作用对气体穿透长度影响小,而对气指缺陷的影响显著。极差分析的基础上,获得了优选参数组:熔体温度240℃,注气压力3 MPa,延迟时间4 s,模具温度40℃。经数值模拟和成型实验验证,优选参数组下得到气辅塑件的气体穿透长度及气指指标优良,可用于气辅成型实际生产。

关键词：双碳气辅成型正交试验精准设计优化

电机电流瞬时频率极坐标视图及其在RV齿轮箱故障诊断中的应用

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振动工程学报 2024年

作者：徐凯伍星王东晓柳小勤昆明理工大学机电工程学院云南机电职业技术学院

电机电流监测系统凭借非侵入式、成本低的优势受到了广泛关注，但常用的电流频谱分析容易受到固有谐波以及安装误差的影响，并且高幅值基频会弱化故障特征。为了揭示齿轮故障导致的啮合刚度的降低对电机电流的频率调制规律，建立了包含... 详细信息

电机电流监测系统凭借非侵入式、成本低的优势受到了广泛关注，但常用的电流频谱分析容易受到固有谐波以及安装误差的影响，并且高幅值基频会弱化故障特征。为了揭示齿轮故障导致的啮合刚度的降低对电机电流的频率调制规律，建立了包含故障齿轮啮合刚度的电机电流模型，并推导了瞬时频率表达式。针对传统时频分析方法瞬时频率估计精度低的缺点，提出了基于高阶同步压缩变换（HSST）的瞬时频率极坐标视图方法提取齿轮故障特征。该方法通过检测与故障齿啮合周期同步的频率调制特征来直观地展示齿轮箱故障，避免了固有谐波和基频的干扰，具有齿轮故障特征的唯一性。通过对RV齿轮箱实验台的电机电流信号分析，验证了所提出电机电流模型与故障特征分布规律的准确性，以及基于HSST的瞬时频率极坐标视图诊断齿轮箱故障的有效性。

关键词： RV齿轮箱电机电流分析高阶同步压缩变换啮合刚度瞬时频率极坐标视图