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期刊信息/Journal information
机械工程学报
机械工程学报

宋天虎

半月刊

0577-6686

jme@cmes.org cjme@263.net

010-88379907

100037

北京百万庄大街22号

机械工程学报/Journal JOURNAL OF MECHANICAL ENGINEERINGCSCD北大核心CSTPCDEI
查看更多>>本刊进登机械工程方面的基础理论、科研设计和制造工艺等方面的学术论文，报道自然科学基金项目论文和国外学者的论文反映本学科的最新发展和最新科研成果。在国内外机械科技领域享有很高声誉，并有较大影响。曾荣获“中国期刊奖”，在中国科协、北京市和全国科技期刊评比中均获得奖励。在国内已成为机械类和力学类核心期刊。已被美国工程索引（EI）等国内外20余种文摘刊物和数据库收录。
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收录年代

    序言

    (宋)(文)
    1-2页
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    航空发动机燃油控制系统故障诊断技术研究进展与挑战

    严如强许文纲王志颖朱启翔...
    3-31页
    查看更多>>摘要：随着发动机性能要求的不断提升,燃油控制系统服役的工况变得越来越恶劣、边界条件越来越复杂.燃油泵固有压力脉动与管路、活门的流固耦合振动,密封圈腐蚀或老化导致的泄漏,油液污染或润滑油失效而产生的磨损加剧等均会造成燃油控制系统的致命故障.同时,燃油控制系统具有少测点、变工况、强干扰及强非线性等特点,导致该领域对故障诊断技术存在迫切需求,同时也面临巨大挑战.为推动故障诊断技术在燃油控制系统领域的发展,总结燃油控制系统的特点与常见故障,并在此基础上介绍故障诊断技术的主要方法与分类.进一步从液压元件互换性角度,概述基于物理模型、信号处理和人工智能诊断方法在燃油控制系统关键部件中的研究现状.最后指出燃油控制系统故障诊断技术存在的挑战与机遇.

    燃油控制系统故障诊断物理模型信号处理人工智能

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    轴向柱塞泵智能化关键技术研究进展及发展趋势

    张军辉刘施镐徐兵黄伟迪...
    32-49页
    查看更多>>摘要：轴向柱塞泵是航空航天、远洋船舶、工程机械等高端装备液压系统的"心脏",为液压系统输送具有稳定压力、流量的传动"血液".轴向柱塞泵的可靠性和安全性直接影响液压系统甚至整机的性能,因此,利用智能化技术对其实现预测性维护是近年来的研究热点.同时,装备无人化和智能化的发展趋势也使得轴向柱塞泵的智能化技术受到重点关注.为探明轴向柱塞泵智能化技术的发展方向,给出其高质量发展的可行路径,从智能状态监测、智能故障诊断、智能寿命预测和智能决策调控四个方面系统性地综述轴向柱塞泵智能化技术的发展历程和研究现状.探讨轴向柱塞泵智能化关键技术的现有问题及难点,总结智能化关键技术发展面临的挑战,并对未来发展趋势进行展望.

    轴向柱塞泵智能化故障诊断寿命预测状态监测

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    大型民机操纵系统容错控制技术综述

    王兴坚杨新宇王少萍
    50-65页
    查看更多>>摘要：大型民机操纵系统是飞机姿态调整与保持的关键系统,在飞行过程中,操纵系统故障会使飞机控制性能下降,严重时甚至导致飞机响应发散,造成严重后果.深入研究飞行过程中操纵系统的容错控制技术对于提升飞行控制性能、保障系统稳定运行具有重要意义.从控制的角度出发,对目前大型民机操纵系统的容错控制方法进行归纳和总结.首先,介绍飞机操纵系统组成并分析系统的主要故障类型,包括舵面故障、作动器故障、传感器故障及过程故障等;其次,深入讨论飞机操纵系统的容错控制技术进展,比较并归纳各种容错控制方法的优缺点;再次,阐述飞机操纵系统的冗余资源配置及其在容错控制中的作用;最后,总结操纵系统容错控制技术在实际工程中的应用,并对飞机操纵系统容错控制领域目前面临的主要技术挑战和机遇进行展望.

    飞行操纵系统容错控制作动器故障余度资源

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    基于数字孪生的机电液系统PHM关键技术综述

    石健刘冬王少萍
    66-81页
    查看更多>>摘要：数字孪生(Digital twin,DT)技术与预测和健康管理(Prognostics and health management,PHM)技术是智能制造领域中的两个热点研究方向.在对PHM技术现状总结分析的基础上,归纳当前制约PHM技术发展和应用的关键性问题如下:设备故障机理研究不透彻、全生命周期数据不完备、健康状态监测方法不足、多层级状态信息综合不足以及不确定性管理问题.并阐述数字孪生技术在解决这些问题过程中的独特优势,提出将基于第一性原理的多维数字孪生模型构建、虚实空间的多维数据映射、孪生体技术状态一致性度量与模型的高效迭代修正以及基于多域特征的系统健康评估、预测与维护决策作为关键技术构建DT-PHM研究架构.随着技术不断推进与发展,两项技术深度融合,基于数字孪生的复杂系统健康管理技术必将成为未来装备全生命周期视情维修和预测性维修的关键技术之一.

    复杂机电液系统数字孪生健康管理预测性维护状态监控

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    硅微谐振压力传感器自动增益控制与相位补偿研究

    王淞立方续东高博楠赵立波...
    82-91页
    查看更多>>摘要：硅微谐振压力传感器检测信号的幅值稳定性与频率跟踪性对其性能至关重要,但目前幅值控制与频率跟踪方法的非线性特征会造成谐振器振动频率的非线性变化,限制了传感器综合精度的进一步提升.为降低谐振器振动频率非线性变化的影响,基于自动增益控制(Automatic gain control,AGC)的线性化分析理论,建立高Q值硅微谐振压力传感器自动增益控制和相位补偿模型,分析AGC幅值控制和频率跟踪线性化的控制特性,以及相位补偿对闭环控制性能的影响.基于自动增益控制(AGC)的自激驱动被证实可使谐振器稳定工作于谐振频率,且保持幅值稳定,通过Simulink/PSpice建模仿真,验证非线性系统线性化分析的准确性.同时基于自动增益控制与相位补偿模型设计与制作的硅谐振压力传感器控制电路,经测试可使整表频率稳定性优于±0.05 Hz@采样周期5 ms,综合精度优于±0.02％FS,实现自动增益控制在谐振压力传感器的工程化应用,解决了谐振器频率跟踪非线性引起的传感器性能下降问题,可广泛应用于高Q值谐振器闭环控制.

    硅微谐振压力传感器自动增益控制相位补偿非线性

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    基于多节点阵列结构的高精度薄膜温度传感器研究

    田边刘江江张仲恺刘兆钧...
    92-100页
    查看更多>>摘要：针对液压系统中的智能感知需求,提出一种新型微机电系统(Micro-electro-mechanical system,MEMS)薄膜温度传感器,其具有微小体积的同时兼具较高的测温精度,可实现液压元件及系统中油液温度信号的精确感知.开发出基于高分子聚合物-金属-陶瓷材料的新型测温材料体系;提出一种多节点的三维阵列式电极结构.针对三维立体曲面高分子聚合物基底上的热电薄膜沉积难题,基于MEMS磁控溅射技术,实现曲面基底上薄膜的图形化转移.测试结果表明,所制备的多节点型薄膜温度传感器在-60～200 ℃量程内的灵敏度系数可达42 μV/℃,从-60～100 ℃的静态测试中,温度时间漂移率为0.012 ℃/min,重复性误差为0.32％,最大迟滞为1.3％,满量程误差小于0.5％FS.同时采用脉冲激光法测得传感器的动态响应时间优于0.24 ms.在综合性能测试中,传感器在高速热气流冲击下仍有较高的温度分辨率,同时在不同工质中均可长时间正常工作24 h以上,可满足实际液压系统中长时间保持密封性与稳定性的测温需求.

    液压系统薄膜热电偶多节点结构曲面成膜性能研究

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    智能化阀口独立电液控制系统安全性能评估

    丁孺琦熊文杰程敏徐兵...
    101-112页
    查看更多>>摘要：阀口独立电液控制系统通过电子化反馈与复杂进出口独立控制策略提高系统智能化水平,但高安全风险也制约了其大规模市场化应用.为此,提出一种面向ISO 13849机器安全标准的阀口独立控制系统安全性能评估方法.针对阀口独立控制系统特有的多自由度控制、多变量反馈、多模式切换特点,结合故障树分析法和布尔代数运算建立系统四象限工况安全性模型,构建该模型至ISO 13849中预定义安全结构类别的映射,推导系统安全性能等级PL值及其每小时发生引起危险的停机故障概率(PFHd)的量化方法.考虑常规控制、故障诊断与主动容错控制器三类控制方法,分析系统安全结构由类型1单通道至类型3双通道的变换.评估结果表明,系统PL仅为b级,难以满足移动机器d级要求;引入故障诊断后,PL仅提高至c级;增加故障主动容错后,不增加额外硬件冗余情况下PL可增加至d级甚至最高e级.研究工作为智能化电液系统控制、诊断、容错设计构建遵循机器功能安全的评估与指导.

    阀口独立控制安全性能ISO13849故障树分析故障诊断与容错

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    串联阀芯阀口独立控制多路阀设计及特性研究

    赵星宇王波权龙葛磊...
    113-125页
    查看更多>>摘要：现有多路阀存在大流量低压损控制难、动态特性差等问题,且阀芯机械固联,压损大、自由度低,难以满足高端主机对操纵性、节能性、智能化、负载适应性的需求.为此,基于插装阀大流量控制特性好和滑阀微动性能好的优点,创新提出换向滑阀的进出口串接两个流量放大型比例插装阀的新构型,研制串联阀芯阀口独立控制多路阀.两个插装阀可以根据控制需求设计为流量控制或压力控制功能,系统自由度高,具有很高的智能化潜力.为了实现流量和压力的高精度冗余控制,设计串联式双级位移闭环+并联式流量/压力闭环控制策略,通过仿真研究位置、流量、压力三种工作模式下阀的特性.并试制样阀,搭建试验台对压损特性、位移滞环、流量控制特性、动态响应特性和稳态负载特性进行了测试.结果表明,样阀额定流量达到300L/min,主阀位移滞环小于1％;主阀阶跃响应小于35 ms,具有较高的动态特性;流量最大偏差小于5％,流量控制精度高.

    多路阀阀口独立控制稳态特性动态特性

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    基于神经网络的比例伺服阀阀芯液动力补偿鲁棒智能控制

    周宁姚建勇邓文翔
    126-133页
    查看更多>>摘要：比例伺服阀广泛应用于智能工程机械、国防装备等高端液压系统中.对于智能比例伺服阀而言,液动力是限制其智能化程度提升最主要的因素.针对上述问题,提出一种基于神经网络的阀芯液动力补偿鲁棒控制器(Flow force compensation neural network-based robust controller,FF-NNRC).首先利用 Fluent 软件,获取在不同阀芯位移、压力边界条件下的液动力信息,用于模拟真实工况下的液动力扰动.设计神经网络学习逼近液动力扰动,从而在模型前馈补偿项构建液动力动态补偿项,针对系统其他扰动及神经网络估计误差设计鲁棒项加以克服.Lyapunov稳定性理论证明提出的控制策略可以实现系统的有界稳定.仿真结果表明,与传统的PID控制器和基于名义值模型补偿的鲁棒控制器(Model compensation robust controller,MC-RC)相比,所提出的控制器具有更高的控制精度和抗干扰能力.

    液动力计算流体动力学神经网络模型补偿鲁棒控制

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