2020, 48(21):1-5. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2020.21.001
摘要:针对移动机器人运动过程中姿态解算精度较低的问题,提出一种基于三轴陀螺仪、三轴加速度计和三轴磁力计的改进梯度下降算法并应用于移动机器人姿态解算中。改进梯度下降法具有计算量小、解算精度较高的优点,其通过引入动量对梯度下降过程进行加速,提升了原算法的收敛速度。通过引入加速度计信任度,有效降低了加速度计因外界因素造成的剧烈变化而带来的误差。实验结果表明:在加速度计有干扰与未有干扰的情况下,改进算法相较于传统算法的精度分别约提高了3°与0.5°
2020, 48(21):6-11. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2020.21.002
摘要:针对工业机器人作业过程中的运动碰撞问题,提出一种基于非均匀损失场的机器人无碰撞路径生成方法。该方法主要分为3个阶段:数据准备、粗规划和精规划。在数据准备阶段,通过标定手段确定工作站模型,拟构最小包围盒构造空间损失场;通过空间降维技术将原问题转化为二维规划问题。在粗规划阶段,通过排列组合法确定粗规划路线。精规划以粗规划的结果作为初始值,应用多项式插值法减少搜索范围,应用梯度下降法求解最优无碰撞路径。所提出的方法在设立的实验中取得了良好的结果,证明了其有效性及合理性
2020, 48(21):12-16. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2020.21.003
摘要:针对传统的工件图像识别算法运行速度慢、匹配精度差等问题,提出一种改进的ORB(Oriented FAST and Rotated BRIEF)算法解决工件图像的实时与准确识别问题。该算法的流程是首先利用ORB算法提取工件图像的角点特征,随后为其添加SURF(Speed-Up Robust Features)描述符进行方向分配,得到具有旋转尺度不变性的图像角点,结合快速近似最近邻搜索算法进行特征点的匹配,实现工件图像的识别。实验结果表明:在图像存在旋转尺度变化的情况下,使用改进的ORB算法相比传统的ORB、SIFT(Scale Invariant Feature Transform)和SURF算法以及SIFT+SURF、SURF+FREAK组合算法在工件图像角点提取与目标匹配方面速度更快,识别精度更高,提高了工业机器人在搬运工件过程中对工件图像的识别效率和准确性
2020, 48(21):17-20. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2020.21.004
摘要:为了对三缸曲轴进行自动、快速、精确的打磨,设计了一套采用多台机器人协作的打磨单元。对三缸曲轴铸件及其披缝的外形特征进行分析,在此基础上,设计了磨具形式、机器人应用方式和曲轴装夹方式,并进行了详细介绍。在打磨过程控制方面,提出了利用磨削电主轴的电流实时控制机器人的打磨进给速度的方法,提高了系统的安全性。此系统已投入使用,实现了对三缸曲轴安全、可靠、精确、高效的自动打磨
2020, 48(21):21-25. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2020.21.005
摘要:基于机器视觉的MOTOMAN机器人轨迹控制方法具有较强的灵活性,可以很好地适用于MOTOMAN机器人涂胶、切割等作业。使用张正友标定法对CCD相机的内参与外参矩阵进行求解,得到图像坐标系与机器人坐标系之间的转换关系;分析背景差分法与二值化法各自的优缺点,提出使用背景差分法与二值化结合检测法对CCD相机所捕捉的目标轨迹图像进行特征提取;对提取的特征图像进行细化与去噪处理;针对提取目标处理后得到的点序,对Motocom32库函数进行封装;机器人调用Motocom32库函数完成对MOTOMAN工业机器人的实时控制。通过试验验证了该方法的准确性
2020, 48(21):26-30. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2020.21.006
摘要:为获得2RPU/2SPS并联机构的工作空间和运动特性,基于拓扑结构方位特征集方程求解其自由度和方位特征集,利用空间坐标变换法和封闭矢量法建立位置反解方程。以蒙特卡洛法为基础,通过反解方程并利用MATLAB软件进行数值仿真得到工作空间,结果表明由于该机构具有对称性,使得工作空间呈现对称分布。运用ADAMS软件进行运动学仿真分析,得到动平台位移、速度、加速度随时间的变化曲线图且曲线呈现周期性变化,证明了该2RPU/2SPS并联机构具有良好的工作性能和应用价值
2020, 48(21):31-35. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2020.21.007
摘要:线激光视觉测量传感器与工业机器人组成三维测量系统时,法兰盘坐标系与摄像机坐标系之间变换关系求解较复杂。为解决此问题,提出一种基于固定参考点的手眼标定算法。该算法以标定球为靶标,根据标定球球心在机器人基坐标系中坐标不变原则,结合机器人运动学位置约束关系建立了矩阵变换方程,并在旋转矩阵求解中引入四元数,简化计算过程,实现机器人手眼标定。通过试验量化分析测头光平面与标定球相交位置对测量结果的影响,验证了该算法的有效性和实用性
2020, 48(21):36-40. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2020.21.008
摘要:针对长输油气管道焊接效率低、劳动强度大和焊接质量不稳定的问题,研制了一种管道全位置焊接机器人。根据野外施工特点,采用模块化设计方法,确定了焊接机器人结构,主要包括行走机构、焊炬调节机构和送丝系统三部分,并对其结构特点和工作原理进行了分析。根据机械模型建立了机器人的运动学方程,进行了仿真和试验研究,仿真结果表明:该机器人可以完成对应壁厚钢管的焊接,且焊接质量良好。
2020, 48(21):41-44. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2020.21.009
摘要:快速收敛性的研究和应用对关节型机器人轨迹规划有着重要的意义和价值。以关节型机器人完成不同动作时轨迹的平滑度和所用的时间为主要优化目标,提出一种快速收敛的粒子群算法。将全局学习因子和局部学习因子联合起来,通过调整比例系数和全局学习因子的比重获得更快的收敛速度。实验结果表明:在迭代次数较少时,所提方法与改进的粒子群算法的应用效果接近;在迭代次数较多时,所提方法优于改进的粒子群算法。
2020, 48(21):45-50. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2020.21.0010
摘要:介绍一种基于离散型生产组织模式下的框类零件柔性生产线设计方案。基于对航空、宇航等典型离散型行业产品零件结构特征、零件工艺性、生产任务特点的分析与研究,提出通过构建柔性生产线系统解决离散型零件研制生产过程中存在的效率低、周期长、成本高等共性问题。通过对柔性生产线硬件建设、I/O通信技术、工艺标准化、生产排产等智能制造技术的研究与应用,提出一套完整的解决思路和方法。该方案兼具高效率、低成本、通用性等优点,技术成熟度较高,建设一次性投资少,自动化程度高,对制造业转型高质量发展具有重要意义
2020, 48(21):51-56. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2020.21.0011
摘要:为了提高机器人运动轨迹的控制效果,提出一种基于多目标优化克隆算法的机器人模糊控制方案。分析了克隆变异算法的等级支配关系及增殖机制,并基于多目标优化策略对算法的性能进行优化;基于目标函数向量识别出理想曲线的最优解,实现对机器人系统运动轨迹优化和动态控制补偿。搭建仿真平台验证所提控制算法的有效性,从对机器人各关节运动数据采样对比可知:所提出算法的轨迹控制偏差更小,控制轨迹更接近于理想轨迹,尤其是在加入噪声和干扰信号的条件下控制效果的优势更明显
2020, 48(21):57-61. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2020.21.0012
摘要:针对二自由度并联液压机械手控制系统容易受到外界干扰问题,对机械手控制系统输出误差进行研究。结合机械手平面简图分析了并联液压机械手工作原理,推导出机械手运动学和动力学方程式。引用模糊PID控制系统,采用差分进化算法和前馈补偿方法对模糊PID控制系统进行优化,将优化后的控制系统通过MATLAB软件进行误差仿真,同时与模糊PID控制系统输出误差进行比较和分析。仿真误差显示:在无干扰环境中,优化前和优化后的二自由度并联液压机械手模糊PID控制系统,其运动位移和角位移输出误差差别不大,跟踪效果较好。在有干扰环境中,优化前二自由度并联液压机械手模糊PID控制系统,运动位移和角位移输出误差较大,而优化后二自由度并联液压机械手模糊PID控制系统,其运动位移和角位移输出误差较小。采用差分进化算法和前馈补偿控制方法,能够抑制外界信号波的干扰,提高二自由度并联液压机械手的跟踪精度,其控制效果较好
2020, 48(21):65-67. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2020.21.0014
摘要:在保证稳定性不变的情况下,对自动装箱生产线上并联机器人的作业效率进行优化;建立6个关键点,用于研究轨迹空间规划效率问题;基于Delta3并联机器人,提出以执行时间最优为目标的轨迹规划方法。通过粒子群算法进行优化,得到最优时间,并结合实验进行验证。实验结果表明:优化后一个运动周期需要的时间减少了0.104 s,曲线效率更高;随着时间的增加,冲击程度呈非线性减小;优化后的方法能够有效提高装箱效率。该方法可以用于其他机器人的轨迹规划研究,为其提供理论参考依据。
2020, 48(21):68-72. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2020.21.0015
摘要:为更加准确地描述高速电主轴轴承热位移和预紧力对其摩擦力矩的影响,建立角接触球轴承摩擦力矩数学模型。结合修正的拟静力学理论建立轴承受力平衡方程,分析轴承热位移和预紧力对轴承摩擦力矩的影响规律。结果表明:轴承热位移随转速的增加而增大,在高速条件下其值较大;轴承摩擦力矩随径向热位移的增加而增加,随轴向热位移增加而缓慢增加;轴承转速越低,轴承热位移对摩擦力矩的影响越明显;轴承摩擦力矩随着轴向预紧力的增加而增加;轴承热位移和预紧力对轴承差动滑动摩擦力矩影响最大,对自旋摩擦力矩影响次之,对弹性滞后摩擦力矩的影响最弱
2020, 48(21):73-77. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2020.21.0016
摘要:为提高液压偏置圆盘耙设计的效率与准确性,在规模化定制理论的指导下,以VB语言作为开发工具,SolidWorks2017为开发平台,将系统模块化设计技术和面向对象的参数化技术引入到偏置圆盘耙的变型设计中,融合参数化设计技术、装配草图技术、工程图调整技术,开发液压偏置圆盘耙参数化设计系统。利用该系统,能缩短产品的研发及改进周期,实现高效率、低成本地研发新产品,使得液压偏置圆盘耙的生产对个性化的市场需求能够作出快速响应
2020, 48(21):78-81. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2020.21.0017
摘要:为探求轴向柱塞泵回程球铰副中球铰的受力情况,建立吸排油2个区的柱塞和球铰的力学模型,并对球铰受到的法向压力进行分析计算。结果表明:回程球铰副受力最大区域分布在吸油区,适当的进油压力能改善回程球铰副的受力〖JP2〗状况,提高泵的使用寿命。排油区柱塞受到的影响相对较小,球铰受到的最大法向压力约为吸油区的1/2;当回程球铰副出现磨损情况时应多从吸油区柱塞受力方面进行分析。研究结论对回程球铰副设计和配对材料的选择具有一定的指导意义
2020, 48(21):82-85. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2020.21.0018
摘要:在焊接过程中,焊件易受热变形,降低了构件安装精度以及结构的承载能力,导致焊件不符合设计和使用要求。精确测量焊接过程中焊件的热变形具有重要的意义。针对焊接过程中焊件热变形测量的问题,结合数字图像相关方法,提出一种基于时序匹配的散斑图像视觉检测方法,提高了图像的采集质量;通过有限元仿真,验证了该方法测量焊接变形的精度较高。该方法实现了薄板焊接热变形的高精度视觉检测
2020, 48(21):86-88. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2020.21.0019
摘要:针对不锈钢材料切削加工的难题,采用回归正交表设计试验方案。采用回归方法对试验数据进行分析,建立表面粗糙度模型。利用自编程序迅速、准确地完成试验数据的选取、处理,并进行结果分析。结果表明:切削速度、进给量、车刀刀尖半径对表面粗糙度的影响明显,而切削深度对表面粗糙度的影响不明显;增大切削速度、车刀刀尖半径可降低表面粗糙度,增大进给量会使零件表面粗糙度变大。试验结果对不锈钢的加工有重要的参考价值
2020, 48(21):89-92. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2020.21.0020
摘要:以RU型圆弧齿同步带为研究对象,通过分析啮合冲击噪声和横向振动噪声的产生机制,得到转速为影响同步带传动噪声的主要原因。在同步带振动与噪声试验台上进行转速对同步带的振动与噪声影响规律的试验研究。利用激光位移传感器和声压传感器测量啮入点处同步带传动的振动和噪声信号,得到啮入点处的噪声和振动的时域分布曲线和频域分布曲线。从噪声和振动随转速变化规律曲线可知:随着转速的增加,噪声幅值逐渐增大,振动幅值逐渐减小。研究结果为同步带传动振动与噪声的控制提供了依据。
2020, 48(21):93-96. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2020.21.0021
摘要:根据磨损理论推导出机床滑动导轨的精度保持性模型。选择100号导轨润滑油作为润滑媒介,在边界润滑条件下,使用自研制的导轨台架试验机,选择等距非等速滑动实验对精度保持性模型进行验证。利用所建立的精度保持性模型能够很好地预测机床滑动导轨的直线度衰减。利用该模型完成了精度保持时间与导轨工况参数的定量分析。
2020, 48(21):97-100. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2020.21.0022
摘要:为解决双液压缸协调同步控制问题,根据灰色预测理论,设计了灰色预测前馈控制器。研究典型的双液压缸同步系统,并在此基础上建立了单液压回路前馈控制器和双缸同步系统灰色预测控制器。实验结果表明:在灰色预测控制下的液压缸工作曲线平滑,液压缸工作稳定。在所设计的极端实验中,两液压缸运动误差能够控制在15 mm以内,验证了基于灰色预测理论的双液压缸同步控制设计的可行性。
2020, 48(21):101-104. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2020.21.0023
摘要:为研究中走丝条件下,电火花线切割参数对渗碳钢20Cr材料去除率的影响,设计多因素正交试验。采用极差分析方法对线切割参数脉宽、脉停、电流进行优化,并利用最小二乘法建立材料去除率预测模型。试验结果表明:对材料去除率影响最大的因素是电流,其次是脉停;材料去除率线切割参数最优组合为脉宽40 μs、脉停175 μs、电流6 A;通过最小二乘法成功建立了材料去除率理论模型。试验结果为提高实际线切割20Cr材料加工效率提供了理论基础
2020, 48(21):105-110. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2020.21.0024
摘要:为在铣切加工过程中预测铣刀的磨损状态以及时发现并更换将要磨钝的铣刀,以保障产品质量,运用传感器采集CNC铣床在加工过程中铣床及铣刀的振动信号数据,应用大数据方法研究CNC铣刀磨损状态的分析和预测方法。为保证铣刀磨损状态的识别精度、识别稳定性和分析模型的鲁棒性,采用小波包分解理论对铣床x、y、z三向振动信号数据进行降噪处理,提取时域特征和能量特征,筛选出与磨损状态相关性较大的34个特征。应用XGBoost算法建立铣刀磨损状态的数据分析模型,使用宏平均值评估模型性能,结合SMOTE技术对特征向量进行过采样,使各磨损状态类别样本均衡。借助公开的球头铣刀加工数据集对所提方法进行验证,实验结果表明:利用XGBoost算法能正确分析铣刀磨损状态的数据,能识别出铣刀磨损预警阶段。XGBoost算法的预测精度高、稳定性好、泛化能力强,易应用于工业大数据领域
2020, 48(21):111-116. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2020.21.0025
摘要:针对游梁式抽油机能耗严重、电机运行效率低的问题,提出一种新型混合动力游梁式抽油机结构方案。该方案采用机械-液压转矩耦合传动机构,通过液压系统实现能量存储与释放,其电机输出功率平稳,运行效率高。建立该系统数学模型和能量损失模型,并搭建原理验证实验平台。通过实验和仿真对比,验证机械-液压传动系统能量调节的有效性。提出该系统参数设计方法,并通过对系统参数的研究,得到在不同液压系统组合结构下抽油机的损失功率。研究结果表明,采用变量泵-变量马达组合方案可实现能量损失最小。
2020, 48(21):117-121. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2020.21.0026
摘要:挖掘机液压系统具有强烈的非线性,现有挖掘机控制普遍采用基于模型的控制方法,需要建立精确的挖掘机模型,成本过高且控制效果差。因此,提出了一种基于回声状态网络的液压挖掘机位置在线学习控制方法,建立了在线学习基本模型,该模型包含2个回声状态网络、1个学习目标的逆和1个基于学习目标逆生成的控制输入,在对其进一步优化后,提出了在线学习优化模型。以正弦信号为参考轨迹,对基础模型和优化模型进行了仿真研究,搭建了挖掘机控制试验装置,分别开展了单关节运动、多关节运动和实际挖掘运动实验,结果表明:采用在线学习控制方法后,挖掘机位置控制精度明显提高,其均方根误差降低占比超过50%,证明了所提出控制方法的性能和可行性
2020, 48(21):122-126. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2020.21.0027
摘要:针对龙门铣床垂直滑枕容易发生颤振,导致加工产品精度下降的问题,对多变量龙门铣床振动主动控制的方法进行研究。对垂直滑枕的模态进行分析,观察其结构的模态形状,以研究其动态特性。采用多输入多输出系统中的自动功率谱及交叉功率谱求取其传递函数,并得到多变量传递函数的频域公式。利用多变量传递函数的奇异值信息,获取多变量系统的数学模型。通过H∞回路成形方法求取开环系统的补偿函数,在扰动系统鲁棒裕度值的基础上,求取稳定控制器模型,对龙门铣床垂直滑枕进行振动主动控制。采用所提方法及PID方法对不同激励信号下垂直滑枕产生的振动进行控制,结果表明:在方波及正弦波激励信号下,利用所提方法控制的最大振动幅度较PID方法控制的最大振动幅度分别减小了39.88%和37.21%。该方法对垂直滑枕的振动控制效果较好,能够提高龙门铣床工作时的稳定性
2020, 48(21):127-133. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2020.21.0028
摘要:某发动机壳体为大长径比圆柱形薄壁壳体零件,采用旋压成型工艺加工时,内径误差较大、圆度差,焊接后产品精度要求较高。针对以上特点,研制激光复合焊接装备,提出大长径比高强钢壳体结构件多单元联动的激光复合焊接装备构架,揭示了激光功率、光丝间距、焊接速度等焊接工艺参数对焊接质量的影响规律。开发了多系统协调控制的一体化控制软件,突破了旋压壳体零件高精度定位与装夹技术、分布式自适应自动撑圆技术等关键技术。解决了内径公差较大的大长径比旋压壳体零件装夹、定位、自适应撑圆难题,实现了高强钢壳体环缝激光复合自动焊接
2020, 48(21):134-138. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2020.21.0029
摘要:以直流输电换流阀均压电极密封圈失效问题为研究对象,对密封圈产品失效形态及析出化学物质进行分析。初步判定该密封圈失效可能是由于产品运行振动磨损所致;从均压电极及密封圈使用工况进行分析,通过仿真软件模拟均压电极在水路中的运行状态;设计出一种等效的均压电极及密封圈振动试验系统。试验结果表明:由于均压电极插针的振动,导致均压电极密封圈磨损并析出黑色粉末状物质,均压电极密封圈失效与均压电极的振动运行环境有直接关系。仿真分析及等效试验结果为均压电极密封圈失效改进方案的研究提供了参考
2020, 48(21):139-142. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2020.21.0030
摘要:机床主轴一般采用非接触迷宫式密封结构,切削液容易进入主轴箱体内,引起轴承锈蚀。为解决这一问题,对数控车床主轴结构、漏液原因及密封原理进行了理论研究;以某型数控车床为研究对象,分析了该主轴密封结构存在的问题,重新设计迷宫式密封结构,并设计了安装在前端的密封装置。改进后的数控车床主轴由气幕密封、密封圈密封和迷宫式密封形成三重密封结构。使用效果表明,改进后的结构有效地解决了数控车床主轴密封的问题
2020, 48(21):143-149. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2020.21.0031
摘要:以某型号带预升压槽和预压缩腔结构的柱塞泵为对象,进行数字化建模与仿真。针对柱塞泵机液耦合问题,考虑流体的可压缩性,利用AMESim建立整个柱塞泵数字化模型。分别在柱塞流量子模型和柱塞配流子模型中引入相对节流面积值,并通过分段函数进行控制,从而实现柱塞副、配流副、滑靴副泄漏以及槽腔结合结构配流的数字化。通过对整个柱塞泵的模拟仿真,分析槽腔结构参数对柱塞泵性能的影响。搭建了柱塞泵实验平台,验证了数字化模型的正确性,为泵的结构优化提供了理论依据。
2020, 48(21):150-154. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2020.21.0032
摘要:弹簧是构成油封的重要部件,准确预测弹簧所产生的径向力大小对油封弹簧的设计及选取具有重要意义。通过MATLAB软件建立了油封弹簧径向力的分析与计算模型,可以实现弹簧径向力的估算,并能反算出特定径向力所需的弹簧长度。同时设计了用户使用界面,生成了可独立运行的软件;通过径向力测量仪验证了软件计算结果的正确性,为油封弹簧的设计选型提供了一种方便快捷的分析工具。
2020, 48(21):155-159. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2020.21.0033
摘要:滚珠丝杠副磨损是导致机床精度降低或丧失的主要原因。针对滚珠丝杠副滚道磨损问题,基于弹性接触理论分析得出丝杠滚道接触应力大于螺母滚道,二者接触应力差异导致磨损的差异。建立三维模型结合ANSYS软件对滚珠丝杠副磨损过程进行模拟分析,结果表明丝杠滚道磨损大于螺母滚道。基于表面织构化机制,提出对丝杠滚道表面进行织构化,通过ANSYS软件对改造后的滚珠丝杠副磨损进行分析,得到了丝杠滚道表面织构化后磨损量由5.89 μm下降到5.15 μm,织构化后磨损量下降了0.74 μm,同比下降了12.6%,表面织构化对丝杠滚道起到了一定的减磨效果
2020, 48(21):160-165. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2020.21.0034
摘要:在直线共轭液压泵齿轮设计领域中,由于缺少高效啮合几何模型,利用现有理论难以获得齿轮的啮合规律并指导齿廓的设计。为解决此问题,基于Willis定理和反转法建立精确啮合几何模型。以经典的内啮合齿轮为例,推导啮合线具体公式,给出了啮合线、共轭线几何设计方法,并仿真验证该设计的正确性。基于SolidWorks软件对该几何模型进行动态装配仿真,研究其内在啮合规律。利用精确几何模型,能解决直线共轭齿轮设计时的啮合问题,为直线共轭齿轮的设计提供了参考
2020, 48(21):166-170. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2020.21.0035
摘要:介绍一种基于MBD数字实体化的数控加工仿真技术。将MBD全三维数字化设计技术和Vericut数控仿真技术相结合,建立超高拟实度的产品模型、设备模型和工艺器具模型以及全要素、全流程的虚拟仿真过程,真正实现面向生产现场的工艺设计持续优化。利用该技术能避免传统产品开发中的试切过程,在自动或人机交互式模式下最大限度地提升材料去除效率,提高零件的加工效率和机床的利用率。
2020, 48(21):171-175. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2020.21.0036
摘要:电液伺服系统执行器运动轨迹跟踪容易受到外界干扰,导致控制系统不稳定。为解决此问题,设计小波神经网络PID控制系统,并对控制效果进行仿真验证。建立电液伺服阀简图模型,创建阀芯运动的动力学模型,分别推导出控制阀、液压执行器和比例溢流阀动力学方程式。采用小波神经网络对传统增量式PID控制器进行改进,利用MATLAB软件对改进后的控制系统进行仿真;对比分析改进前、改进后系统液压执行器的跟踪轨迹。结果表明:液压执行器在没有受到外界波形突然干扰情况下,2种控制方法都能较好地实现轨迹跟踪;在受到外界波形突然干扰情况下,采用增量式PID控制的液压执行器运动轨迹与期望轨迹存在较大误差,采用小波神经网络PID控制的液压执行器运动轨迹与期望轨迹存在较小误差。所设计的控制系统响应速度较快,能够自适应在线调整控制参数,有效地抑制外界环境对控制系统的干扰,从而提高液压执行器运动轨迹跟踪精度
2020, 48(21):176-181. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2020.21.0037
摘要:以航空直齿轮为研究对象,基于三维有限元方法讨论轮缘厚度对齿根应力的影响规律。介绍ISO6336/AGMA标准中轮缘影响因子随厚度的变化趋势。利用三维有限元建立5齿局部模型,讨论轮缘影响因子的变化规律并与标准和文献结果进行对比,证明模型的正确性。在此基础上,综合考虑薄轮缘、薄腹板和细长轴等结构特征,建立了齿轮整体三维有限元模型,详细分析轮缘厚度对齿根应力和轮缘应力的影响规律。讨论ISO6336/AGMA标准在航空直齿轮弯曲强度校核中的适用性
2020, 48(21):182-188. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2020.21.0038
摘要:旋转机械转子-转轴系统故障诊断方法中大多采用传统浅层模型,对于数量较大的样本其处理能力有限。为解决此问题,提出一种利用改进的堆叠降噪自动编码器(SDAE)深度模型的故障诊断方法,并对转子-转轴系统的典型故障进行诊断。利用某机械故障综合模拟实验台,结合基于LabVIEW开发的信号采集系统模拟并采集转子-转轴系统的10类单一故障和7类复合故障振动信号。在训练SDAE模型时引入Dropout机制对模型进行改进,并结合Softmax分类器进行网络训练与诊断。与传统BP网络、自动编码器(AE)、无Dropout机制的SDAE和卷积神经网络(CNN)进行对比,结果表明:改进的SDAE方法对于转子-转轴系统故障的正确识别率最高,特别是对复合故障的诊断效果比其他模型更理想,充分验证了改进的SDAE深度模型的优越性
蔡文伟,张景润,李伟光,赵学智,郭明军,郭建文,孙振忠,李国成
2020, 48(21):189-196. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2020.21.0039
摘要:针对大型旋转机械难以获得大量故障样本和不变矩识别率低的问题,提出基于组合矩和随机森林模型的转子轴心轨迹识别方法。采用实测的轴心轨迹作为样本,采用Sobel算子提取轴心轨迹的轮廓,基于轮廓的形状几何特征和不变矩构造组合矩。将不变矩和组合矩作为随机森林模型的输入进行分类,证明了组合矩的分类准确率最高。对随机森林、支持向量机和BP神经网络的分类效果进行了对比,结果表明:随机森林的分类准确率要高于支持向量机和BP神经网络,并且识别时间较短,是诊断旋转机械故障的一种新方法
2020, 48(21):197-203. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2020.21.0040
摘要:针对某国产数控系统寿命数据小子样的特点,采用多元线性回归理论得到试验终结时间、平均截尾比例、平均失效数、数控系统数量和平均失效率的拟合模型。为利用其他型号系统的寿命数据,采用自助法确定先验信息分布参数,并比较利用逆变换法和筛选抽样法得到的结果,确定超参数,保证数控系统可靠性评估的有效性。
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