栏目文章

Select

1. 基于孪生人工蜂鸟算法的多作业模式半导体封测环节调度

王洪, 吴立辉, 陈达, 张洁

中国机械工程 2024, 35 (02): 260-267，279. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2024.02.010

摘要（13）

PDF （2771KB）（17）

针对多作业模式的半导体封装测试环节调度问题，以最小化最大完工时间为目标，提出了孪生人工蜂鸟算法。设计了孪生种群机制，通过构建双解码、孪生种群生成与协作方法，扩大解的搜索空间，提高初始解的质量，增加优化过程中解的多样性，进而提高求解精度。通过双向引导觅食策略，平衡算法多样性与收敛性，增强算法稳定性。通过构建四邻域搜索策略，增强算法局部优化能力。实验结果表明，该方法能有效缩短半导体封测环节的最大完工时间。

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

Select

2. 基于视觉同时定位与地图构建的水下图像增强式视觉三维重建方法

梅杰, 覃嘉锐, 陈定方, 陈昆,

中国机械工程 2024, 35 (02): 268-279. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2024.02.011

摘要（5）

PDF （17136KB）（16）

针对仿生机器鱼水下作业时面临的水下图像质量偏低、水下自主定位难的问题，提出一种颜色均衡与G-B通道先验融合的水下图像增强式算法。将该算法和视觉同时定位与地图构建(SLAM)方法结合，实现了水下图像增强式的视觉三维重建。在不同水域环境下进行了水下图像处理实验、水下环境视觉三维重建实验和运动轨迹跟踪实验，结果表明该方法有效提高了水下图像综合质量，特征匹配效率提高了16.03%，真实轨迹与估计轨迹的误差平均约为7.99 mm。

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

Select

3. 一种考虑关节跃度约束的实时刀具路径光顺算法

杜煦, 常泽鑫, 郑军强, 任鹏飞

中国机械工程 2024, 35 (02): 280-286. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2024.02.012

摘要（10）

PDF （5977KB）（10）

针对机器人加工过程中关节跃度超过约束的问题，提出一种考虑机器人关节跃度约束的刀具路径光顺算法。采用有限冲激响应滤波器插值算法对五轴刀具路径进行光顺处理，一步完成了路径光顺和速度规划。建立了关节与刀具之间的速度、加速度和跃度关系，通过调整时间常数保证了关节跃度不超过约束。考虑机器人关节加速度约束后，该算法计算出的时间常数更小。仿真和实验结果表明该算法能减小关节的跟踪误差，提高机器人的工作稳定性。

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

Select

4. 面向微小软排线装配的阵列触觉状态感知技术#br#

#br#

林杰, 胡智凯, 刘思源, 唐维威, 楚中毅

中国机械工程 2024, 35 (02): 287-292，304. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2024.02.013

摘要（5）

PDF （7211KB）（7）

针对微小软排线装配操作中器件体积小且存在视觉遮挡的问题，提出一种基于电容式阵列触觉传感器的机器人软排线装配状态感知技术。首先，对电容式三维触觉感知机理进行分析，并针对软排线装配的小尺寸空间感知需求，设计了一种基于垂直拓扑网状介质层的高灵敏阵列触觉传感器，实现微小软排线装配状态的高灵敏感知。其次，为突破布线复杂度与阵列扫描周期的限制，基于电容数字芯片拓展实现高动态三维阵列信息扫描系统的设计与微小软排线装配状态的高动态感知，并完成小型化电容式阵列触觉传感器的一体化制备。最后，搭建机器人软排线装配操作系统并实时采集和分析软排线装配过程中的阵列触觉信息特征，以验证所提出技术的准确性和有效性。

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

Select

5. 基于改进量子粒子群优化算法的机器人逆运动学求解#br#

#br#

陈卓凡, 周坤, 秦菲菲, 王斌锐

中国机械工程 2024, 35 (02): 293-304. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2024.02.014

摘要（10）

PDF （9273KB）（9）

针对工业机器人在逆运动学求解过程中存在的位姿奇异、解不唯一、求解精度低等问题，提出了一种改进量子粒子群算法。首先，利用D-H参数法建立机器人运动学模型，以机械臂末端最小位姿误差为主要优化目标，加入运动前后关节角变化最小、行程平稳连续的约束条件，设计了目标函数；其次，通过采用Levy飞行策略改进粒子更新方式、非线性地动态调整收缩膨胀因子、采用变权重方法计算最优平均位置等方法设计了一种改进量子粒子群优化(IQPSO)算法；然后，模拟单点位姿和连续轨迹两种不同的求解情况进行三种算法（IQPSO、APSO、QPSO）的仿真对比实验，结果表明IQPSO算法具有收敛速度快、求解精度高等优点；最后，将IQPSO算法用于机械臂本体进行实物验证，实验结果表明IQPSO算法求解出的插值点所组成的轨迹连续且平滑，进一步证明了该算法应用于实际运动控制中的稳定性和可行性。

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

Select

6. 一种多指标综合最优的抗冲击轨迹规划方法

荣誉, 陈刚, 豆天赐,

中国机械工程 2024, 35 (02): 305-316. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2024.02.015

摘要（10）

PDF （9989KB）（8）

为提高机械臂作业效率以及抗冲击能力，提出了一种综合最优轨迹规划方法。首先通过建立3-5-3多项式曲线数学模型构造出端点运动参数可控的关节运动轨迹；然后考虑关节位置、速度、加速度等约束条件，通过加权系数法定义目标函数，使机械臂的动作时间、冲击和灵巧度达到综合最优，在目标函数的设计中采用动态加权方法来处理关节速度与冲击之间的矛盾；最后，针对标准粒子群算法，利用拉丁超立方抽样函数均匀化种群，并提出随机惯性权重更新策略，得到改进粒子群算法，利用该算法对目标函数进行优化，得到综合最优运动轨迹。进行了仿真和样机实验，实验结果证明所提方法具有可行性。

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

Select

7. 复杂载荷下的核管路支架智能布置

孙宇翔, 陈丽, 龙波, 王艳苹, 刘诗华, 贾坤

中国机械工程 2024, 35 (02): 317-323，336. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2024.02.016

摘要（11）

PDF （5695KB）（9）

当前，核电管路支架布置通过人工试算反复迭代来实现，存在劳动强度大、设计周期长、成本高等缺点。借助管路有限元力学分析，提出一种基于粒子群遗传混合算法的三维空间核电管路支架智能布置方法。布置示例表明，所提方法可在管路的三维全局空间内自动布置不同功能的多个支架，在满足《压水堆核岛机械设备设计和建造规则》设计规范的同时减小了工作量。

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

Select

8. 狭长空间内重载调姿装配机器人的设计与研究

刘毅, 易旺民, 姚建涛, 王兴达, 余鹏, 赵永生

中国机械工程 2024, 35 (02): 324-336. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2024.02.017

摘要（11）

PDF （17095KB）（11）

针对舱体类狭长空间内部待安装设备种类多、批量大、载荷重、空间余量微小、装配路径复杂、装配风险高等问题，设计了一种重载调姿装配机器人。在机器人运动学研究的基础上，建立了误差模型，并以最小包围球半径为约束条件，通过遗传算法将误差参数的辨识结果补偿到机器人控制系统。以机柜装配为例，针对空间约束条件规划工作路径，基于动力学约束能耗函数模型，以时间、冲击和能耗为优化目标，得到多目标最优轨迹。样机实验验证了误差参数辨识的有效性，减小了机器人的绝对定位误差，且多目标最优轨迹的关节总冲击小、运动平稳，实现了机柜类设备高效、平稳、可靠的安装。

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

Select

9. 产品架构演化及开放式设计策略

程贤福, 章志宏, 王承辉, 潘逸飞

中国机械工程 2024, 35 (01): 109-124. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2024.01.011

摘要（61）

PDF （2035KB）（63）

产品架构表征了物理组件间排列与组合的方式，可以促进产品的多样性和部件共享，更好满足客户个性化需求。开放式设计可以支持客户参与产品开发，开放式产品架构为个性化产品开发提供了平台策略。为了更加深入地研究产品架构理论及应用，阐述了架构的概念与作用及单一产品架构、产品族架构和开放式产品架构的特征、联系和区别，从架构开发模式、架构开发策略和架构组织管理等方面剖析了产品架构的演化历程及其内在动因。系统梳理了开放式产品架构的概念内涵、作用与机制，明晰了客户个性化需求、产品架构和企业开放式创新策略的相依关系，探讨了产品架构开放式设计策略。

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

Select

10. 仿真数据驱动的长期服役电梯导轨故障迁移诊断方法

肖刚, 顾海瑞, 董锦锦, 王琪冰, 陆佳炜

中国机械工程 2024, 35 (01): 125-135. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2024.01.012

摘要（66）

PDF （10955KB）（57）

现有的电梯导轨故障诊断研究存在水平振动分类数据稀缺，训练和测试数据集分布差异较大等问题。提出了一种仿真数据驱动的长期服役电梯导轨故障迁移诊断方法。首先构建电梯轿厢的水平动力学模型，将不同类型的导轨故障激励作为系统输入进行仿真，获得丰富的轿厢水平异常振动数据；然后融合残差网络和卷积注意力机制来提取故障特征，采用子领域自适应方法实现无监督场景下源域与目标域条件分布的对齐；最后使用不同工况下的电梯水平振动数据作为目标域对所提方法进行验证。实验结果表明，所提方法在无监督跨域场景下具有较高的故障诊断精度，为解决长期服役电梯的故障数据稀缺问题提供了参考。

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

Select

11. 伪目标迭代生成的机器人误差补偿算法

叶伯生, 金雄程, 黎晗, 邵柏岩, 李晓昆, 李思澳

中国机械工程 2024, 35 (01): 136-143. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2024.01.013

摘要（70）

PDF （2535KB）（93）

针对机器人误差模型建立后的误差补偿问题，提出一种改进的伪目标迭代算法。该算法用每次迭代中生成新的伪目标来修正关节角，从而不断减小机器人实际误差。完善了伪目标迭代算法流程，提出了5种新的不同的伪目标生成方法，分析了各种方法的特点和适用场景。结合多种伪目标生成方法提出了一种集成算法，进一步提高误差补偿精度。使用HSR-JR612机器人进行仿真实验，仿真结果表明，算法耗时在毫秒级别，补偿效果好，集成算法能进一步提高位姿补偿效果。最后使用UR10机器人与激光跟踪仪进行实验，实验结果表明，补偿后机器人末端位置误差可以减小到0.06 mm以内，姿态误差可以减小到0.025°以内。

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

Select

12. 动力学仿真数据驱动的域自适应智能诊断方法

于树博, 刘占生, 赵辰

中国机械工程 2023, 34 (23): 2832-2841. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2023.23.007

摘要（110）

PDF （7710KB）（68）

高质量标记数据是基于深度学习的故障诊断方法有效性的重要保障，然而在实际中难以获取大量工业标记故障案例，导致模型的泛化诊断能力弱。针对该问题，提出了动力学仿真数据驱动的域自适应智能诊断方法，该方法考虑仿真数据与实际数据的本质差异，引入了一种特征分离网络域自适应诊断模型，在传统的域自适应模型基础上增加了目标域独有特征提取器以显式分离实际数据中的环境噪声等特征，增强域不变故障特征表示和聚类能力。提出了将域共享特征提取器诊断结果用于域独有特征提取器模型参数的训练策略，进一步提高模型的训练稳定性。采用凯斯西储大学轴承数据集测试了所提方法的诊断性能，结果表明诊断准确率和特征提取及聚类能力均优于其他对比迁移方法，并经验性地分析了模型超参数敏感度。

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

Select

13. 基于集成学习和改进粒子群优化算法的流程制造工艺参数优化

刘孝保, 严清秀, 易斌, 姚廷强, 顾文娟

中国机械工程 2023, 34 (23): 2842-2853. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2023.23.008

摘要（85）

PDF （12172KB）（59）

针对流程制造过程中工艺过程复杂、多工序耦合严重、工艺参数优化困难等问题，提出一种基于长短期记忆（LSTM）神经网络、极限梯度提升（XGBoost）算法和改进粒子群优化（IPSO）算法的多工序工艺参数融合优化方法。基于LSTM神经网络建立了数据预处理模型，通过LSTM神经网络提取流程工艺数据的时序特征，进而实现了对工艺数据中异常值的处理。在此基础上，通过XGBoost算法拟合工艺参数与质量指标间的非线性关系，并结合粒子群算法构建了PSO-XGBoost质量预测模型，再将预测模型的输出作为适应度，调用改进粒子群算法反向搜索全局最优工艺参数，得到各工序的最优工艺参数组合，从而实现了流程制造加工质量的融合优化。以某企业的一条流程生产线为例，验证了多工序工艺参数融合优化模型的有效性。

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

Select

14. 基于位错叠加法和改进概率神经网络的离心泵故障诊断方法

陈剑, 许畅, 徐庭亮,

中国机械工程 2023, 34 (23): 2854-2861. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2023.23.009

摘要（98）

PDF （6256KB）（92）

提出了一种基于位错叠加法和改进概率神经网络的离心泵故障诊断方法以解决现场强背景噪声下基于离心泵声辐射信号的在线故障诊断问题。首先利用位错叠加法对采集的离心泵声辐射信号进行降噪处理，增强声辐射信号中的故障信息，提高信噪比；然后提取声信号时域特征以构造时域特征矩阵，通过主成分分析法对获得的时域特征矩阵进行降维处理，将降维后的信号作为机器学习概率神经网络的输入；同时用哈里斯鹰优化算法来优化概率神经网络参数得到诊断模型，继而用改进的概率神经网络对离心泵故障进行模式识别，并与多种诊断方法进行比较。实验结果表明：位错叠加法能够突出信号特征、实现信号增强，改进的概率神经网络具有良好的离心泵声辐射信号在线故障诊断能力。

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

Select

15. 面向多模式多元未知分布的协方差过程监控

赵宇, 李艳婷, 吴振宇, 周笛, 胡洁

中国机械工程 2023, 34 (22): 2721-2736，2757. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2023.22.009

摘要（135）

PDF （15764KB）（76）

针对工业过程数据的多模式、高维性和非正态性等挑战，设计了一种考虑模式过渡约束的基于协方差检验的多模式在线监测方法。首先利用交叉验证的线性收缩估计方法对待监测数据的协方差矩阵进行估计，然后基于估计的协方差矩阵计算稀疏主特征值检验统计量，进而基于稀疏主特征值检验统计量设计具有滑动窗口的指数加权移动平均（EWMA）控制图——MSPEWMA控制图，结合模式过渡约束得到最终的检验统计量。通过Monte Carlo模拟研究了MSPEWMA控制图在不同条件（变量维度、漂移大小、可控样本大小、过渡约束参数和观测数据分布）下的性能，结果表明，与基于协方差检验的其他控制图相比，新提出的控制图在大漂移和非正态条件下具有更好的监测效果。最后利用风力发电机组真实SCADA数据证明了所提方法的有效性。

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

Select

16. 基于轮内加速度的乘用车胎面磨损程度分类试验

陶亮, 唐钰, 戚文杰, 张大山, 鲁瑞, 张小龙,

中国机械工程 2023, 34 (22): 2737-2745. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2023.22.010

摘要（131）

PDF （8588KB）（47）

围绕乘用车轮胎花纹深度浅、常规的基于加速度时域信号辨识磨损特征不明显的问题，研究了基于胎内加速度频域特征的胎面磨损程度分类估算问题。首先通过自主开发的专用轮辋总成和数据采集器等搭建智能轮胎测试系统，并在轮胎气密层布置1个三轴加速计，采用有线方式获取加速度值，采样频率50 kHz。其次基于搭建的测试系统在Flat Trac台架上进行典型轮胎纯滚动试验，分析用于明确分类算法的参数并构建数据集。试验轮胎包括新胎、半磨胎和全磨胎，数据分析发现不同磨损程度轮胎周向加速度Ax和径向加速度Az在频域5 kHz内区别度明显。故以间隔10 Hz提取Ax和Az频域5 kHz内振动幅值作为特征点，连同垂直载荷、速度和胎压，分别建立频域数据集FDAx、FDAz。最后利用随机森林算法对这2个数据集分别进行训练与预测，优化参数决策树数目和最小叶子数均为20时模型分类效果最优。结果表明，频域数据集FDAz分类准确度平均值为95.1543%，高于数据集FDAx。与相同试验数据提取Ax和Az时域特征构建的时域数据集TDAx、TDAz对比，分类准确度分别提高了16.18%和10.08%。同时优化数据集FDAz的特征取值后发现，特征频段和特征点个数分别为1000 Hz内和100时模型分类准确度和实时性最优。研究结果表明，基于胎内加速度的频域信号进行轮胎磨损程度辨识是可行的，为乘用车胎磨损程度辨识提供了有效手段。

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

Select

17. 基于复合规则和强化学习的混流装配线调度方法

郭具涛, 吕佑龙, 戴铮, 张洁, 郭宇

中国机械工程 2023, 34 (21): 2600-2606,2614. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2023.21.009

摘要（133）

PDF （3348KB）（111）

针对混流装配线的平衡与排序问题，提出了一种基于复合规则和强化学习的智能调度方法。根据数学模型，设计了平衡规则库与排序规则库，提出了规则加权组合的近端策略优化（PPO）算法，并利用具有Actor-Critic训练流程和优先经验回放机制的强化学习过程，实现了复合规则权值参数的调控优化，生成了平衡与排序方案。所提方法与PPO+单一规则算法、复合规则和遗传算法的对比实验验证了所提方法的有效性。

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

Select

18. 一种基于动态残差的自适应鲁棒无迹卡尔曼滤波器定位算法

许万, 程兆, 夏瑞东, 陈汉成

中国机械工程 2023, 34 (21): 2607-2614. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2023.21.010

摘要（159）

PDF （5703KB）（122）

针对标准无迹卡尔曼滤波（UKF）定位算法无法满足移动机器人在不平整地面运动时高精度定位要求的问题，结合抗差估计理论，提出了一种自适应鲁棒无迹卡尔曼滤波器（ARUKF）定位算法。ARUKF根据动态残差对UKF的预测值进行抗差自适应调整，减小了外部干扰对系统预测值的影响，提高了系统的精度与鲁棒性，通过减少采样过程的运算量加快了运算，并提高了系统实时性。仿真和现场测试结果表明，相较于UKF算法和基于Sage-Husa的改进UKF算法，ARUKF算法对不平整地面产生的扰动能更快收敛，具有更加优异的精度、鲁棒性和实时性，平均距离误差小于2 mm，平均角度误差小于0.016 rad，可以满足更苛刻的建筑施工现场放线要求。

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

Select

19. 分布式多柔性装配作业车间调度问题研究

魏光艳, 叶春明

中国机械工程 2023, 34 (20): 2442-2455. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2023.20.007

摘要（176）

PDF （4457KB）（110）

针对分布式柔性装配作业车间环境，综合考虑了调度过程中的机器选择柔性、工人安排柔性和工序顺序柔性，构建了以最小化最大完工时间和最小化总能耗为优化目标的分布式多柔性装配作业车间调度问题（DMFAJSP）的数学模型。为求解DMFAJSP模型，提出了一种以分布估计算法为全局搜索组件、以邻域搜索算子为局部搜索组件的多维模因算法（MDMA）。最后，将所提出的算法与其他算法进行了对比试验，结果表明MDMA算法在求解DMFAJSP模型方面具有显著优势。

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

Select

20. 自适应卡尔曼滤波与PSO-GA-BP算法的机器人误差补偿

李光保, 高栋, 路勇, 平昊, 周愿愿

中国机械工程 2023, 34 (20): 2456-2465. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2023.20.008

摘要（142）

PDF （8734KB）（79）

采用七轴机器人设备夹持激光器的方式对某型号发射筒进行切割开孔加工。在加工过程中，因轨迹精度和绝对定位精度较低，容易对型号产品发射筒产生损伤和误差切割等问题，运用D-H算法建立七轴机器人理想模型，运用正逆运动学数值算法对理想模型进行验证，运用理想模型的理论位姿参数和激光跟踪仪的测量位姿参数基于Sage-Husa自适应卡尔曼滤波求解七轴机器人真实位姿坐标信息，得到理想位姿参数和真实位姿坐标信息的关节误差，然后结合粒子群优化-遗传算法-BP神经网络联合算法对七轴机器人建立误差预测模型，采用七轴机器人理论位姿参数作为输入样本，真实位姿与理论位姿的各关节角度差作为输出样本，通过库卡机器人Workvisual 5.0软件按照模型输出值对七轴机器人的各关节角度值进行补偿。经过仿真实验和加工，各关节误差补偿后的七轴机器人轨迹误差和绝对定位误差减小72%，满足工艺要求。

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

Select

21. 基于关键刀轴矢量插值的球头铣刀五轴加工光顺刀轴矢量生成方法

卢耀安, 丘洪键, 王成勇,

中国机械工程 2023, 34 (20): 2466-2474. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2023.20.009

摘要（121）

PDF （7231KB）（47）

提出基于贪心策略的复杂曲面加工刀具路径关键刀轴矢量序列整体优化方法，以及基于关键刀轴矢量插值的球头铣刀五轴加工复杂曲面光顺刀具姿态生成方法。计算各关键刀位刀触点处的刀轴矢量可行域，基于贪心策略从刀轴矢量可行域中选择关键刀轴矢量序列并且插值关键刀轴矢量序列，检查加工路径刀轴矢量序列是否存在碰撞干涉，进而获得可行的关键刀轴矢量序列集合。根据光顺评价指标从可行的关键刀轴矢量序列集合中选择最优的关键刀轴矢量序列，然后获得整个加工路径光顺的刀轴矢量序列。试验结果表明，该方法生成的复杂曲面加工刀具姿态能够使机床旋转轴运动平稳。

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

Select

22. 航空发动机机匣加工特征的混合式分割识别算法

张宇航, 孙玉文, 徐金亭

中国机械工程 2023, 34 (20): 2475-2481. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2023.20.010

摘要（131）

PDF （3036KB）（73）

航空发动机机匣零件存在大量的相交特征和曲面特征，为解决现有方法无法对其进行有效识别的问题，提出了一种融合启发式与规则的混合式特征分割算法。首先，基于零件的属性邻接图，利用过渡特征识别简化特征拓扑层次,在确定特征分割起始面的基础上，建立启发式搜索条件对特征面进行凸边扩散和凹边扩散，将加工特征分割为凸特征和凹特征两类；进而根据特征的拓扑结构及特征面的几何信息确定种子面，以其作为驱动面进行特征合并，并提取出能够表示不同特征的特征参数，据此实现基于规则的特征识别。以典型航空发动机机匣零件进行实验，验证了所提方法的有效性。

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

Select

23. 动态宽卷积残差网络的轴承故障诊断方法

秦国浩, 张楷, 丁昆, 黄锋飞, 郑庆, 丁国富,

中国机械工程 2023, 34 (18): 2212-2221. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2023.18.008

摘要（173）

PDF （9258KB）（64）

卷积神经网络特征提取范围受其卷积核感受野大小的制约，单一尺度的卷积核难以充分捕捉不同冲击的频率成分。针对上述原因导致轴承故障诊断准确率难以进一步提高的问题，提出一种动态宽卷积残差网络轴承故障诊断方法。该方法在一维深度残差网络框架基础上引入宽残差核结构，构建轴承故障特征的双通道并行网络结构；然后通过网络注意力机制对卷积核进行动态加权，自适应地充分提取不同尺度特征信息，实现轴承故障的有效识别。验证实验结果表明，所提出的方法在不同噪声水平的轴承故障诊断任务中均能达到98%以上的准确率，网络动态尺度加权机制改进能有效提高轴承故障诊断效果，尤其在强背景噪声下仍能保持高精度故障诊断。

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

Select

24. 基于梯度提升决策树的冷轧高强钢卷力学性能预测

王伟, 马乾伦, 白振华, 王子昂

中国机械工程 2023, 34 (18): 2222-2229. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2023.18.009

摘要（166）

PDF （4675KB）（81）

基于1180 MPa级超高强度冷轧双相(DP)钢卷生产数据，研究了基于主成分分析的化学主成分提取方法、网格搜索和交叉验证相结合的超参数寻优方法，建立了DP钢力学性能梯度提升决策树(GBDT)预测模型，并将预测结果与BP神经网络模型和广义可加模型的预测结果进行了比较。为了提高断后伸长率预测精度，以预测精度较高的GBDT预测模型为基础，通过模型预测误差分类模型和考虑误差补偿的模型预测修正方法，建立了考虑误差补偿的断后伸长率预测校正模型，该模型使断后伸长率在绝对误差±0.9%下的预测准确率达到了94.63%。DP钢性能预测模型在线运行时的实际预测精度较高，达到生产要求，有助于力学性能在线质量监控。

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

Select

25. 考虑工人数量配置优化的柔性作业车间调度问题研究

梁向檩, 宋豫川, 雷琦, 孙爱红

中国机械工程 2023, 34 (17): 2065-2076. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2023.17.006

摘要（227）

PDF （4704KB）（149）

在工人资源紧缺且工人成本增加的背景下，以合理的工人数量配置方案完成制造任务变得至关重要。以往考虑工人约束的柔性作业车间调度研究假设工人的数量是给定的。为实现不同技术水平工人的数量配置及柔性作业车间调度集成优化，考虑工件拖期惩罚成本、工人基础及绩效成本，建立了最小化总成本的混合整数规划模型，并提出了一种改进教学优化算法进行求解。在算法中，采用基于工人数量配置、工序排序、机器选择的三层编码并设计了活动调度解码方法，采用混合启发式初始化方法进行初始化，针对问题特征设计了有效的邻域结构。通过多组算例测试验证了所提算法能确定不同技术水平工人的实际数量并获得优异的调度方案，且在性能上优于对比算法。

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

Select

26. 考虑加班的无拖期作业车间调度问题多目标金鹰优化算法研究

史双元, 熊禾根

中国机械工程 2023, 34 (17): 2077-2088. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2023.17.007

摘要（208）

PDF （5011KB）（139）

按期交货是面向订单型制造企业生产运作所追求的重要目标之一。当制造系统生产负荷较重时，加班作业是保证交货期最常采用的有效措施。为实现订单的无拖期交付和加班时间的合理优化使用，以面向订单型制造系统为背景，提出了一种考虑加班的多目标无拖期作业车间调度问题，建立了以最小化总加班时间和最大完工时间为目标的数学规划模型。为有效求解该问题，提出了一种多目标金鹰优化算法。在算法中设计了连续解空间映射至问题离散解空间的编码方法；提出了两阶段解码方案；融入了基于精英保留策略的非支配排序选择算子；引入了自适应子代个体生成策略。以23个作业车间调度问题基准算例为实验对象进行了对比实验，实验结果验证了所提出算法的有效性和优越性。

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

Select

27. 仿生六足机器人柔顺腿研究

王伟, 韦浪, 刘富盛, 王国顺

中国机械工程 2023, 34 (17): 2089-2094. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2023.17.008

摘要（257）

PDF （6492KB）（167）

为探索弧形腿柔顺性对仿生六足机器人运动性能的具体影响，首先使用伪刚体模型描述弧形腿的变形特征，并给出了刚度的数学表达；然后基于该刚度模型，在Webots仿真环境中构建虚拟样机，通过设定弧形腿不同的刚度，分析了仿生六足机器人在运动速度、能量消耗等方面的变化；最后通过制作不同刚度的弧形腿在物理样机中进行了验证。研究结果表明，弧形腿的柔顺性可以用伪刚体模型准确描述，它可提高仿生六足机器人的运动速度并减小能量消耗。

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

Select

28. 五轴曲面铣削的通用表面纹理形貌建模方法

朱思佩, 付国强, 郑悦, 李正堂, 杨吉祥

中国机械工程 2023, 34 (16): 1946-1957. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2023.16.008

摘要（144）

PDF （18936KB）（91）

为进一步提高五轴铣削加工曲面纹理形貌仿真建模方法的通用性，同时为考虑刀具姿态角影响及分类的曲面纹理质量评定提供参考，提出了一种基于刀具结构通用参数和通用曲面刀触点坐标系的五轴铣削曲面纹理形貌建模及仿真方法。基于具有通用性的环形铣刀，采用刀具倾斜角和旋转角θ定义刀具位姿,建立了能够适用于不同刀具及曲面的五轴铣削表面纹理过程的刀具切削刃点表达式。基于离散化思想，结合刀具切削刃点表达式，提出通过几何关系寻找瞬时扫掠四边形内工件网格点来实现曲面纹理形貌仿真。建立了平面和球面两类常用不同几何特征曲面以及不同类型自由曲面在不同刀具姿态角下表面纹理形貌仿真模型，并将平面仿真形貌分为=0°、≠0°两类，同时通过平面仿真时间对比验证了该仿真方法的效率更高。最后进行平面切削实验，结果表明，θ=-40°、=20°及θ=15°、=60°组合下实际切削与仿真表面纹理特征基本一致，同时实际切削表面纹理形貌特征与仿真分类结果一致，验证该曲面纹理形貌建模和仿真方法正确有效。

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

Select

29. 基于改进A*算法的航空线缆路径规划方法

孙浩, 原野, 张琦, 张小贝

中国机械工程 2023, 34 (16): 1958-1964,1974. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2023.16.009

摘要（167）

PDF （10368KB）（128）

针对复杂约束下航空电气线路互联系统（EWIS）的自动布线问题，提出将避障、贴壁、隔磁、防热、串扰隔离、兼容线缆合并等约束融入布线栅格地图的栅格点权值中，进而加入到改进A*算法估价函数的计算，同时引入弯折因子和刚性因子，以减少线缆弯折损伤，最后对规划出的线缆路径作拟合曲线处理，以适应飞机的圆形机身轮廓。实验仿真表明，与传统A*算法相比，所提方法规划出的线缆路径贴壁占比平均增加48.40%，弯折个数平均减少6.50个，且均满足隔离要求，有助于EWIS自动化与智能化设计升级。

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

Select

30. 面向三维模型的尺寸标注完备性检查算法

燕哲, 董玉德, 何金鑫, 贵兴锋, 陶高周

中国机械工程 2023, 34 (16): 1967-1974. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2023.16.010

摘要（162）

PDF （5696KB）（83）

针对目前三维尺寸标注完备性检验存在的冗余判断不够完整和复杂模型检查效率低等问题，提出等价尺寸集与等价节点概念，实现了一种基于等价尺寸的三维标注完备性检验算法。在尺寸标注过程中创建等价尺寸集，以等价尺寸集为基础实现等价尺寸冗余判断，基于等价节点构成的无向图进行尺寸链冗余检验；在尺寸标注完成后，将尺寸缺失检查转换为面特征约束判断。在CREO软件设计的三维标注系统中对多个具有不同特征的模型进行实例测试，结果表明该算法对等价尺寸冗余、尺寸链冗余、尺寸缺失情况均能准确判断，且有效提高了标注的整体效率。

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

Select

31. SPCA和OCHD相结合的旋转机械早期微弱故障检测方法

李鑫, 程军圣, 吴小伟, 王健, 杨宇,

中国机械工程 2023, 34 (15): 1805-1812. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2023.15.005

摘要（242）

PDF （4130KB）（132）

针对旋转机械早期微弱故障难以被及时准确检测的问题，提出了一种基于辛主成分分析（SPCA）和单分类超圆盘（OCHD）的智能检测方法。首先，采用SPCA将振动信号映射到辛空间，并提取最能表征信号主要能量和有效信息的辛特征值作为旋转机械故障特征。然后，将超圆盘模型引入单分类领域，提出了OCHD模型，该模型采用超圆盘模型评估已知样本的类别分布，并通过寻找几何模型上距离原点最近的点来构建最优单分类超平面，从而实现早期微弱故障的智能检测。最后，采用辛辛那提大学轴承全寿命周期数据验证所提方法的有效性，实验结果表明：SPCA能够有效提取轴承的敏感故障信息，且OCHD的故障检测性能明显优于其他单分类模型。

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

Select

32. 一种改进基尼指数加权的轴承健康指标构建方法

钱门贵, 陈涛, 于耀翔, 郭亮, 高宏力, 李威霖,

中国机械工程 2023, 34 (15): 1813-1819，1855. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2023.15.006

摘要（233）

PDF （6461KB）（126）

在轴承的状态监测中，构建一个可以准确描述轴承退化趋势且能及时识别早期退化点(EDP) 的健康指标(HI) 至关重要。目前大多学者提出的健康指标能较好地描述轴承的退化趋势，但不能准确识别早期退化点。提出了一种改进基尼指数(IGI) 加权的轴承健康指标构建方法。利用集成经验模态分解(EEMD) 对原始信号进行分解，根据各分量的故障特征能量比(FCER)，对其进行加权重构得到重构信号；计算重构信号的IGI；将IGI作为重构信号的FCER进行加权计算，得到最终的指标IGI-FCER-HI。通过两个实验验证了所提方法的有效性，并与其他健康指标进行了对比。结果表明，所提方法构建的指标不仅具有良好的单调性和趋势性，而且能准确监测轴承的早期退化点。

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

Select

33. 基于多目标混合进化算法的作业车间混排可变分批节能调度方法

谢法吾, 李玲玲, 李丽, 黄洋鹏

中国机械工程 2023, 34 (13): 1576-1588,1598. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2023.13.007

摘要（219）

PDF （3786KB）（224）

针对作业车间分批调度问题，集成可变子批划分和子批混排策略，考虑批量划分约束、子批混排加工约束等，建立了最小化能耗和完工时间的混排可变分批调度优化模型，并提出了一种改进多目标混合进化算法。为了协调算法的全局搜索与局部搜索性能，将Jaya算法种群更新机制引入基于分解的多目标进化算法中，同时结合混排可变分批调度问题特征，设计了一种基于子批拆分/合并与关键链相结合的局部搜索策略。基于不同规模算例，对比分析了所提出的算法与其他经典算法的求解性能。实验结果表明，所提出的算法在Pareto解集收敛性和分布性方面具有明显优势，同时所提出的混排可变分批策略可有效降低能耗、缩短完工时间。

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

Select

34. 基于网格搜索算法的6-RUS并联机器人时间最优轨迹规划

刘栋财, 董广宇, 杜玉红, 李文鹏,

中国机械工程 2023, 34 (13): 1589-1598. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2023.13.008

摘要（213）

PDF （7882KB）（105）

针对6-RUS并联喷涂机器人再现轨迹不平滑、轨迹规划效率低等问题，提出了基于优化贝塞尔曲线节点位置的6-RUS并联机器人时间最优轨迹规划方法。首先，将预处理的轨迹离散化为网格点，更新节点参数并优化贝塞尔曲线弧长，进一步拟合小线段路径获取最优几何路径；然后，计算不同粗网格点对应的最佳速度以及求解时间，选择合适的粗网格点，进一步以较小步长密化网格点间路径，迭代求解正反向最大速度，搜索路径的最佳速度曲线，获取6-RUS并联机器人的最佳运行时间。最后，在自研的6-RUS并联机器人平台上进行实验。结果表明，在相同示教轨迹条件下，基于所提的改进贝塞尔曲线算法得到的路径长为8.12 m，优于传统贝塞尔曲线算法以及G2CBS算法的结果；同时将改进的时间最优轨迹规划算法（TOPP）用于优化后的示教路径，所提算法的最优速度曲线的求解时间为416.4 ms，与TOPP-RA算法的最优速度曲线的求解时间相比缩短了244.7 ms，而且该算法下最优轨迹规划时间也优于TOPP-RA算法，该方法提高了最佳速度的求解速率，缩短了6-RUS并联机器人轨迹再现时间，提高了工作效率。

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

Select

35. 精细广义复合多元多尺度反向散布熵及其在滚动轴承故障诊断中的应用

郑近德, 陈焱, 童靳于, 潘海洋

中国机械工程 2023, 34 (11): 1315-1325. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2023.11.007

摘要（182）

PDF （14656KB）（90）

多尺度反向散布熵能够有效度量时间序列的复杂性，但在粗粒化构造上存在缺陷，且在表征滚动轴承非线性故障特征时缺乏对其他通道同步信息的有效利用。为了准确提取轴承信号的故障特征，结合精细化和广义复合多尺度的思想，将表征同步多通道数据多变量复杂度的多变量熵理论应用到轴承故障诊断中，提出了精细广义复合多元多尺度反向散布熵（RGCMvMRDE）。在此基础上，提出了一种基于RGCMvMRDE与引力搜索算法优化支持向量机（GSA-SVM）的滚动轴承故障诊断方法。首先，利用RGCMvMRDE全面表征滚动轴承故障特征信息，构建故障特征集；其次，采用GSA-SVM对故障类型进行智能识别；最后，将所提方法应用于滚动轴承实验数据分析，并将其与现有基于多尺度反向散布熵、广义多尺度反向散布熵和精细复合多元多尺度排列熵的故障特征提取方法进行了对比。研究结果表明，所提RGCMvMRDE不仅能够有效和精准地诊断轴承的不同故障类型和故障程度，且诊断效果优于上述对比方法。

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

Select

36. 关联规则挖掘驱动的盾构机刀盘健康评估方法

刘尧, 陈改革, 刘振国, 孔宪光, 常建涛

中国机械工程 2023, 34 (11): 1326-1334,1342. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2023.11.008

摘要（174）

PDF （2040KB）（91）

传统机理建模研究与实际施工环境误差较大，而数据驱动建模多采用黑箱模型，不利于知识发现与理解，为此提出一种基于知识挖掘的盾构机刀盘健康评估方法。针对盾构掘进数据维数众多、海量异构、强噪声干扰等特点，结合盾构掘进领域知识与机器学习算法提出针对性的数据预处理、特征筛选以及连续特征离散化方法，以此建立知识挖掘数据集。在此基础上，利用关联规则挖掘算法提取关键特征与不同刀盘健康状态之间的映射关系，采用融合可靠度、完整度与简洁度的综合评价指标适应度准则对原始规则进行评价排序，最终实现盾构机刀盘健康评估。基于厦门地铁3号线某掘进区间的实际工程数据对所提方法进行了应用验证。研究结果表明，所挖掘的知识规则与实际数据分布具有良好的吻合度（平均值93%以上），验证了该方法的有效性。

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

Select

37. 基于摩擦补偿的两轴直驱伺服进给系统自适应非线性滑模轮廓控制

金鸿雁, 王磊, 赵希梅

中国机械工程 2023, 34 (11): 1335-1342. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2023.11.009

摘要（164）

PDF （3265KB）（109）

为满足两轴直驱伺服进给系统的高精度加工要求，提出一种基于摩擦补偿的自适应非线性滑模轮廓控制(ANSMCC)方法，以兼顾加工精度和响应速度要求。建立适用于大曲率轮廓加工的等效轮廓误差模型，同时考虑系统中存在的不确定性动态的影响，建立准确且能实时补偿的改进LuGre非线性摩擦力动力学模型。为提升两轴直驱伺服进给系统轮廓性能，设计基于非线性滑模面的ANSMCC方法，其中非线性滑模面包含轮廓误差分量，通过改变非线性滑模面中增益矩阵值的大小可实时改变系统的阻尼比，从而协调轮廓误差与系统响应速度的关系。实验结果表明，所提方法可以克服系统运行过程中不确定性动态的影响，准确跟踪大曲率轮廓曲线，提高轮廓加工精度。

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

Select

38. 基于NDO的永磁同步电动机自适应分数阶滑模控制

赵希梅, 王超, 金鸿雁

中国机械工程 2023, 34 (09): 1093-1099,1119. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2023.09.010

摘要（257）

PDF （3665KB）（122）

针对永磁同步电动机（PMSM）驱动的高档数控机床进给系统易受参数变化、外部扰动等不确定性因素影响的问题，设计了一种基于非线性干扰观测器（NDO）的自适应分数阶滑模控制（AFOSMC）方法。建立了含有不确定性的PMSM动态数学模型。将自适应控制与分数阶滑模控制（FOSMC）相结合，抑制了整数阶滑模控制的抖振现象，且能实时调整切换增益，提高了系统的控制精度。然而，外部干扰会对系统产生极大的影响，因此采用NDO实时辨识外部干扰，将观测值作为前馈补偿引入AFOSMC中，以提高控制器的抗干扰能力。实验结果表明，基于NDO的AFOSMC方法有效地削弱了抖振现象，提高了进给系统的跟踪性能和抗扰能力。

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

Select

39. 基于强化学习算法的水下滑翔机路径跟踪研究

石晴晴, 张润锋, 张连洪, 兰世泉,

中国机械工程 2023, 34 (09): 1100-1110. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2023.09.011

摘要（297）

PDF （6340KB）（300）

针对洋流影响下水下滑翔机实际路径与预定路径偏差较大的问题，在传统的长短期记忆网络模型的基础上引入注意力机制，建立了具有长短期记忆与注意力机制的神经网络洋流预测模型；利用深度神经网络生成水下滑翔机运动的动态Q表，并通过强化学习算法选择最优运动姿态，同时考虑洋流的影响，构造了基于深度强化学习的水下滑翔机路径跟踪算法。结果表明，基于注意力机制的长短期记忆网络相较于传统的整合移动平均自回归模型与长短期记忆网络，其洋流预测具有更小的均方误差与均方根误差，具有良好的预测能力；相较于传统的PID控制，深度强化学习模型可使水下滑翔机轨迹均方根误差降低50.9%，显著提高了路径跟踪精度。

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

Select

40. 多通道信息融合与深度迁移学习的旋转机械故障诊断

张龙, 胡燕青, 赵丽娟, 张号

中国机械工程 2023, 34 (08): 966-975. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2023.08.011

摘要（338）

PDF （9432KB）（165）

针对单通道信号特征信息不充分的问题，提出了一种多通道信息融合与深度迁移学习的旋转机械故障诊断方法。首先使用小波变换将多传感器采集的一维信号生成多幅时频图，然后将时频图信息融合为多通道图像，最后将预训练的深度残差网络作为迁移模型对旋转机械进行故障诊断。圆柱滚子轴承、某局机务段机车轴承和齿轮箱数据集的识别准确率分别为99.23%、99.78%和99.50%，凯斯西储大学轴承数据集的跨工况迁移试验识别准确率达93.12%，这表明所提方法具有一定的优越性和可扩展性。

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

HTTP状态 404 - 未找到

Apache Tomcat

栏目文章信息