摘要：为了解决信息化条件下数控机床故障监测效率低、维修成本高、时延高等问题,同时满足网络技术、边缘计算、故障预测与健康管理技术相结合的智能诊断需求,提出基于信息物理系统的智能诊断系统。系统设计为4层:智能感知层、数据决策层、网络层、应用层。与传统的故障诊断与健康管理相比,该系统引入边缘计算技术与人工智能相关技术,解决系统的实时性、网络可靠性、数据安全性等问题,进一步实现智能化的故障预测与健康管理。以数控机床滚珠丝杠副为例,通过分析其故障现象并设计PHM流程,应用网络技术远程部署和配置PHM算法从而实现对机床的在线监测,同时能够识别丝杠的早期、中期和晚期故障。结果表明:该系统对进一步提高数控机床故障诊断可靠性以及实现设备智能运维和健康管理具有重要的意义。

摘要：[目的]为了准确定位导管桨在运行时流动损失发生的位置与损失大小,从能量角度对导管桨的流动损失特性进行分析。[方法]通过求解雷诺时均N-S方程并结合熵产理论,对导管桨在不同转速与进速条件下进行三维定常模拟研究,据此对导管桨进行加装毂帽鳍的优化改进。[结果]结果表明:在相同转速下,黏性耗散熵产值随进速的增大而增大,而湍流耗散熵产值随进速的增大而减小;在相同进速下,黏性耗散熵产值和湍流耗散熵产值均随转速的增大而显著上升;不同工况条件下的湍流耗散熵产的占比均大于黏性耗散熵产,导管桨的不可逆流动损失的主要原因在于湍流耗散;导管桨的流动损失区域主要位于导管后缘附近区域和桨毂后方,其中桨毂后方所形成的大范围的毂涡区正是流动损失的高位集中区。此外,改进后的导管桨能够显著改善桨尾部的涡流分布,降低由毂涡所引起的流动损失。[结论]研究揭示了导管桨运行时流动损失的特点,并准确定位了流动损失集中区,结果可为导管桨节能优化设计及流动损失识别分析提供新的思路。

摘要：基于深度学习方法构建轴承健康指标正成为机械故障诊断领域新的研究内容和应用热点。基于深度学习的指标构建容易受到前期人工特征提取和特征选择的影响,且缺乏对多通道传感器信息进行有效融合。针对上述问题,设计了一种基于深度融合神经网络(DFNN)的多通道信息融合健康指标构建方法。首先,提出一种多通道融合特征提取器(MFE)从传感器原始信号提取轴承退化特征,然后设计一种自适应特征选择器(AFS)进行特征选择,最后引入双向长短期记忆网络(BiLSTM)构建健康指标。所提出的方法在轴承全寿命数据集上进行实验验证,实验结果表明,相比现有基于深度学习的轴承健康指标构建方法,DFNN构建的健康指标趋势性指标高达98.4%,单调性指标增加44%,因而能够更准确的反映轴承实际性能退化趋势。

摘要：为了提升攀爬机器人壁面运动稳定性从而提高其工程应用能力。针对攀爬机器人壁面运动过程的振动与动力学耦合特性问题,本文设计制作了一种含柔性吸附材料的攀爬机器人。基于刚柔耦合原理,获得刚性体与柔性体运动学递推关系,利用拉格朗日原理建立攀爬机器人动力学方程。推导得到反应动力学耦合程度的数学模型。通过仿真分析得到运行相同位移情况下,通过调整加减速时间比例使得机器人振幅下降35%,分析得到一定范围内攀爬机器人刚性质量与吸附材料弹性模量增加通过降低动力学耦合程度降低攀爬机器人振动响应。通过样机实验测量了攀爬机器人负载能力与不同运动阶段真空度与流量的稳定性。研究为攀爬机器人的驱动控制策略与工程应用奠定基础。

摘要：针对考虑机器加工约束的不相关并行机分批调度问题,以工件种类切换次数和机器启停评价函数为优化目标,提出一种多目标启发式狼群算法进行求解。该算法在生成初始种群的过程中,融入列表反向学习和基于机器加工效率的启发式策略,并设计了一种不规则实数矩阵编码方式来实现任务分批。采用局部和全局邻域搜索相结合的方式实现狼群算法中智能行为搜索,通过分批调整学习机制对当前结果进行邻域搜索,利用改进整数解Pareto非支配排序方式循环迭代。最后通过不同规模实际算例测试和相关算法比较,验证了该算法的有效性和优越性。

摘要：基于流体力学理论和油气管道参数设计了一款模块化链式管道机器人,用于解决传统流体驱动式管道机器人周向体积庞大,摩擦阻力难于准确预测的问题。通过三维软件Solidworks建立机器人模型,依据机器人和管道几何形貌对管道机器人驱动力、摩擦力变化规律进行了分析。新设计的管道机器人摩擦阻力可实时检测,最大摩擦力相对于传统皮碗接触支承式管道机器人减小40%,适用最低管道流速为4 m/s。以此为理论依据给出了机器人在管道内的速度控制方案。利用Ansys Workbench软件对机器人压差调节效果进行仿真。以现役油气管道和市政供水管道最大流速为条件,对机器人驱动单元中不同结构的密封皮碗最大承载压力变形情况进行了分析,得出边沿变曲率倾角皮碗相对于传统直板皮碗在抵抗受压变形和密封性能方面均有所提高,更适合管道机器人驱动单元和管壁之间的保压和密封。

摘要：设计了一款小型码垛机械臂,对机械臂的3种工况位姿进行运动学研究。当前对机械臂的刚柔耦合分析多为ANSYS软件与ADAMS软件的联合仿真,通过在ANSYS软件中建立柔性体的模态文件,使用ADAMS软件的双向数据交换接口完成刚柔耦合动力学分析。然而,随着软件的不断更新迭代,这个分析过程可以在ANSYS的仿真平台Workbench软件的瞬态动力学分析模块Transient Structural中实现。采用SolidWorks软件对机械臂进行模型的设计,再利用ANSYS软件对机械臂分别进行静力学与刚柔耦合动力学仿真分析。实验结果表明:采用静力学刚性分析时,结果的精度低,并进一步得出:采用最大等效应力来分析不能准确判断结构的安全;刚柔耦合仿真结果表明,在3种不同位姿情况下,机械臂大臂的最大应力值为82.941 MPa,大臂的最大移动速度为2.4551 m/s,同时机械臂能达到1372.7 mm的最大工作范围。通过ANSYS的瞬态动力学运动仿真可有效预测机械臂的运动规律和应力分布,对机械臂的使用寿命进行下一步的计算。

摘要：为了解决烟草供应链各环节数据海量异构、企业间信息壁垒高筑、追溯数据可信度低、监管乏力等问题,运用超级账本(Hyperledger Fabric)构建烟草区块链多链追溯系统,设计多链数据存储与监管模型,利用多链结构实现追溯数据共享与隐私数据隔离;应用Raft共识算法,制定背书策略,并通过设计智能合约实现消费者追溯及监管部门精准监管;同时开发追溯系统去中心化应用(DAPP),便于用户使用.为验证追溯系统可行性,利用Caliper对区块链多链追溯系统进行性能测试.在网络性能方面,区块链网络吞吐量稳定维持在150 tps;在可信度方面,区块链交易成功率100%;在合约效率方面,写入吞吐量稳定在150 tps,查询最低延时稳定在0.01 s,平均延时0.026 s.结果表明:该系统满足实际应用性能要求,能实现消费者防伪溯源、监管部门精准监管的需求.

摘要：为了提高磁通门电流传感器检测微弱剩余电流的能力,从关键聚磁元件磁环入手,采用Comsol仿真分析的方法,从磁环材料的选择、结构设计等方面介绍了开环式磁通门电流传感器聚磁环设计的关键技术,通过实验验证了增加聚磁环后的传感器灵敏度可达1.54 V/A,同时频率可达6.7 kHz,满足交直流复杂漏电流检测。

摘要：为了满足复合材料液压机快速性和高精度的要求,为复合材料液压机设计了被动式四角调平液压控制系统,并着重从液压四角调平控制系统方面进行了设计选型。调平过程利用4个高响应比例伺服阀控制的布置于基座四角的调平缸的回油流量实现。在AMESim中的仿真是基于复合控制策略的PID控制算法进行的,以实现四角调平功能。