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期刊信息/Journal information
机械设计与研究
机械设计与研究

邹慧君

双月刊

1006-2343

jofmdr@126.com;jsyy@chinajournal.net.cn

021-62932023

200030

上海市华山路1954号（上海交通大学内）

机械设计与研究/Journal Machine Design & ResearchCSCD北大核心CSTPCD
查看更多>>本刊为机械类期刊，集学术性、技术性于一体。本刊宗旨是提高学术水平，密切联系生产，立足实际应用。稿源丰富，录用稿件水平较高。编委会由国内外著名的专家、教授组成，有较大的影响和权威性。本刊由邮局公开发行，订户遍及国内外。全国中文核心期刊，中国科技论文统计源期刊，美国工程索引（EI）收录期刊。
正式出版
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    双式光栅位移传感环境下汽车轮间与轴间侧滑量一体化检测

    高加泉金凤
    258-262,269页
    查看更多>>摘要：智能汽车的轮间与轴间侧滑量检测结果是衡量汽车安全的重要指标之一,也一直是机械测量领域的难点.本文在分析轮间侧滑、轴间侧滑的产生机理后,以双板分动式侧滑检测台为基础,结合计算机技术和双式光栅位移传感技术,设计了一种汽车车轮轮间与轴间侧滑量一体化检测方法.该方法在等臂轴滑板平移机构的差动板上安装透射式和反射式两种光栅,利用光栅传感器扫描这些光栅线,再通过衍生分光和合光获取包含相位变化的干涉信号,测量光栅形成相对位移,其反射的衍射光束的相位也会随之变化,这种变化对应相位变化.利用衍射等级与距离之间存在正相关性,计算轮间与轴间侧滑量大小.测试结果显示:该方法具有良好的汽车侧滑信号采集效果,输出的信号结果均在-0.60 V～+0.60 V的范围内,且信号传输稳定、连续,未发生波动和中断现象;该方法可以监测汽车直行和转弯等不同行驶状态下的轮间和轴间侧滑量,检测结果的示值重复性误差指标值均低于检定规定的0.1 m/km,并具有较好的可重复性,满足检定标准.

    智能汽车轮间与轴间侧滑量透射式光栅反射式光栅位移传感器一体化检测

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    改进SSA优化PID整定的AGV轨迹跟踪控制

    吴险峰侯绿
    263-269页
    查看更多>>摘要：PID参数整定是优化自动导航车AGV运动控制的关键.为此,提出一种基于改进麻雀搜索算法ISSA优化PID参数整定的AGV控制算法.为了解决SSA搜索精度的不足,引入Logistic-Tent混合混沌初始化机制优化初始种群,以自适应方式更新发现者种群占比,并以惯性自适应机制更新发现者位置,提升算法全局搜索能力,同时设计混合变异机制丰富迭代后期种群多样性,避免陷入局部最优.利用改进SSA算法优化AGV运动控制中的PID参数整定,实现AGV轨迹优化控制.实验结果表明,与五种对比算法相比,改进算法的PID参数整定精度更高,能够有效提升AGV轨迹跟踪性能,其实际轨迹与目标轨迹拟合度更高.

    PID参数整定麻雀搜索算法AGV控制混沌映射混合变异

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    基于PLC和组态反馈技术的高压电气设备运维自动控制

    方小明刘艳梨田大海
    270-276页
    查看更多>>摘要：高压电气设备电压频繁波动,导致西门子、和利时等主流DCS的底层控制器积累了大量随机冗余数据,运维人员需要更加密切地监测设备的运行状态数据.同时,设备故障、电网波动以及多变的外部因素相互叠加,造成监控数据量激增,进一步增加了自动监测的难度和工作量.为此,提出一种基于PLC和组态反馈技术的高压电气设备运维自动控制方法.设计一种组态反馈技术对高压电气设备运维过程中的实时运维数据展开挖掘,结合四分位数算法与滑动窗口,对数据挖掘结果展开分段检测,有效识别并剔除异常数据点,保证数据挖掘质量,解决传统被动监测的难题.将传统PID控制算法作为辅助工具,建立PLC电气设备运维控制器.通过理想控制电压参数与实际运维参数之间的自适应逼近,实现对高压电气设备运维的自动控制.为了进一步提升控制性能,引入积分误差算法,避免控制器的超调问题.实验结果表明,所提方法能够准确挖掘出高压电气设备运维中的实时电压数据.在引入组态反馈技术后,故障检测效能显著提升,不仅优化了传统监测手段,还显著增强了高压电气设备的稳定运维控制能力,使得控制效果达到了更优水平.

    PID控制算法高压电气设备数据可视化挖掘组态反馈技术四分位数算法滑动窗口积分误差算法

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    基于改进VAE-GCN的刮板输送机健康状态识别方法

    杨若冰曹现刚杨鑫张鑫媛...
    277-283,302页
    查看更多>>摘要：现阶段刮板输送机工作环境恶劣,其性能不断退化,故及时准确对刮板输送机健康状态进行识别极其关键.传统方法在刮板输送机健康指标构建中易受异常值影响且人工参与过多,导致健康指标构建存在误差;现阶段卷积神经网络(CNN)等方法未深入提取样本间关联关系导致样本状态识别准确率不佳.基于上述问题,提出了基于改进变分自编码器-图卷积网络(VAE-GCN)的刮板输送机健康状态识别方法,首先将样本原始信号转换为格拉姆角场图像,提取样本状态信息;使用CNN及自注意力机制(SA)优化变分自编码器(VAE),搭建无监督的健康指标构建模型,建立健康指标的概率分布,克服了健康指标构建中易受异常值影响且人工参与过多的问题;利用归一化互相关系数计算两两样本图像信息之间相似性,构建样本关联图结构,建立样本之间的关联关系,最终利用图卷积网络完成样本间关联信息提取及刮板输送机健康状态识别,克服了刮板输送机健康状态识别中存在的样本间关联关系提取困难导致样本状态识别准确率不佳的难题.最后,通过实验和对比分析表明,模型健康状态识别准确率可达98.20％,验证了所提出方法的准确性和有效性.该研究为刮板输送机整机的健康状态识别提供了新方法与新技术,为后续的刮板输送机预测性维护奠定了理论基础.

    刮板输送机健康指标构建变分自编码器图卷积网络健康状态识别

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    改进 SVM 的制冷压缩机电磁阀故障智能诊断

    刘晓林
    284-289页
    查看更多>>摘要：常用的电磁阀故障诊断方法和容错控制方法存在局限,难以精确区分故障与误操作,影响了诊断的准确性.针对这一问题,提出了一种基于改进支持向量机(SVM)的制冷压缩机电磁阀故障智能诊断方法.主要目的是通过引入多因素评估和Morlet小波优化方法,精确划分制冷压缩机电磁阀的故障等级,并提取故障信号特征,以提高诊断的准确性和可靠性.为实现这一目标,首先设定了制冷压缩机电磁阀的健康因子有限目标集合,并通过设计每个健康因子与评估集的隶属度来评估其状态.针对不同故障等级,采用Morlet小波优化方法确定故障信号的小波形态,并利用软阈值去噪和瞬态信号重建提取故障特征.随后,利用支持向量机算法对故障特征数据进行有效分类,并通过天牛须算法优化参数,以获得最优的诊断性能.实验结果表明,所提方法能够准确诊断制冷压缩机电磁阀的故障,与实际故障情况完全相符.与传统的故障诊断方法相比,该方法不仅提高了诊断精度,而且有效排除了误操作干扰.诊断结果的均方误差可降低至0.05,显示出优越的诊断效果.

    改进支持向量机制冷压缩机电磁阀故障识别状态评估小波优化

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    基于时频聚集性特征的机械臂控制故障信号远程检测

    张剑欧阳陵江易守华
    290-295,302页
    查看更多>>摘要：在实际的工业应用中,为及时发现早期机械臂控制故障,需要对机械臂的关键部位进行实时的在线数据采集、传输和信号处理.但是现场传感器的检测信号传送到控制机房的过程中,当前的故障信号会产生数据干扰、误码、丢失等问题,无法保证云平台远程采集与检测的准确性.为此,提出一种基于时频聚集性特征的机械臂控制故障信号远程检测方法.基于广义S变换正反变换分析机械臂控制故障信号,设计指数函数和调节参数的改进阈值函数,分析机械臂远程控制故障信号的时频分布.得出机械臂产生故障后,验证有效故障信号分量具有时频聚集性.针对这一结论,结合小波分析与维纳滤波方法检测控制故障信号,实现机械臂控制故障信号检测.实验结果表明,所提方法的机械臂各个关节瞬时偏心结果在(0～300)rad范围内保持较为恒定,且各关节在转动过程中,谐波分量维持在(0～20)Hz之间,控制故障信号远程检测精确度维持在98％左右,具有较好的检测能力,建议在机械故障检测中采用.

    小波包变换机械臂控制故障信号时频聚集广义S变换维纳滤波

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    求解无人机三维航迹规划问题的改进SO算法

    李书辞岳树岭
    296-302页
    查看更多>>摘要：针对复杂环境无人机三维航迹规划精度差、收敛慢及易生成局部最优的不足,提出多策略改进蛇群优化器的无人机三维航迹规划算法.建立了航迹规划的约束条件及目标代价函数,将三维航迹规划转换为目标函数优化问题.为了提升蛇群优化器SO的性能,设计改进Sine混沌映射提高初始种群质量和遍历性,设计非线性切换概率阈值实现种群战斗/交配模式自适应切换,引入学习因子自适应调节提升种群学习能力,并结合精英选择和模拟退火算法提升迭代后期种群多样性以避免停滞于局部最优.利用改进蛇群优化器求解无人机三维航迹规划问题,建立简单和复杂场景对算法有效性进行验证.结果表明,改进算法的规划航迹代价更低,规划效率得到有效提升.

    无人机航迹规划蛇群优化器(SO)混沌映射

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    强耦合冲击干扰分解下旋转机械齿轮的故障诊断

    潘鸣宇姜义
    303-307页
    查看更多>>摘要：旋转机械齿轮的工作环境比较嘈杂,采集的多通道振动信号通常是多分量非线性时变数据,传统的模态分解方法通过分解振动信号,取得在随机共振中表现形式的差异化特征,完成故障特征提取.但是,这些方法忽略了冲击干扰信号间的耦合关系,一旦耦合关系复杂,就难以有效提取反映旋转机械齿轮故障的冲击分量.为了在复杂环境中准确判断机械齿轮故障信息,提出基于干扰耦合关系分解的旋转机械齿轮故障诊断方法.设计旋转机械齿轮振动信号干扰分解自编码器,并引入天牛须搜索算法分解自编码器提取的耦合关系.将强耦合关系下旋转机械齿轮振动信号干扰分解为多个耦合关联结果.结合卷积神经网络和门控递归单元,构建了双通道卷积神经网络旋转机械齿轮故障诊断模型.利用分解后的旋转机械齿轮振动信号作为输入数据,分别送入卷积神经网络和门控递归单元两个通道,提取不同的振动信号特征,实现旋转机械齿轮故障诊断.实验结果表明:这种前置滤波单元可以剔除原始信号中的随机噪声改善分解效果.所提方法损失值更低、准确率更高、所用时间更短.

    干扰分解双通道卷积神经网络旋转机械齿轮故障诊断降噪自编码器

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    社群化制造中区块链式众包设计工作流建模与分析

    梁东刘电霆
    308-314,323页
    查看更多>>摘要：社群化制造是一种具有分布式、去中心化等特点的广义服务型制造模式,区块链技术的防篡改、可溯源等特性契合这模式的产品众包设计的需求,其工作过程存在多主体共同参与且任务状态多变,难以清晰了解任务进度.为简化描述社群化制造中众包设计任务流程及其各阶段状态变化过程,方便监管众包平台任务流程,通过分析产品众包设计的业务流程,采用面向对象Petri网建模方法,提出一种基于面向对象Petri网的区块链式众包设计工作流模型,将众包设计的各子网模型集成面向对象的系统模型.区块链技术能如实记录各对象之间的信息交互,数据清晰、可信且可溯源,确保设计工作参与者之间的公平.仿真验证结果与实例分析验证了模型具有良好的可靠性和有效性.

    面向对象Petri网工作流区块链技术

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    基于改进二阶模型的串联锂电池SOC快速估计分析

    徐健孙晓明秦亮常允艳...
    315-318,323页
    查看更多>>摘要：锂离子电池最常用电路模型为二阶RC等效电路模型,其参数辨识存在所需辨识参数多的缺点,荷电状态(SOC)估计中状态方程存在复杂指数运算等问题.为此,设计了一种改进二阶电池模型,综合运用RLS参数辨识与线性卡尔曼滤波(KF)方法对电池实施SOC联合估计,有利于多个串联锂电池SOC的实时估计.确保系统满足SOC估计精度的条件下获得更快处理速率,再同时运用递推最小二乘法(RLS)与KF算法实现SOC估计的功能.研究结果表明:相对二阶RC模型,采用改进二阶模型辨识结果获得更小的MRE,获得更小整体误差,大幅缩短算法处理时间,具备更强整体性能.实施SOC联合估计时获得较精确的SOC估计结果,达到更快SOC估计速率,显著改善算法综合性能.该研究有助于提高锂电池的使用寿命,具有很高的使用价值.

    锂电池改进二阶模型参数辨识SOC估计

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