小样本下基于原型网络的轴向柱塞泵故障诊断模型

在实际工程应用中,有限的故障样本数量及噪声都影响轴向柱塞泵故障诊断的效果,所以,如何提高模型在小样本、噪声条件下轴向柱塞泵故障诊断的性能是一个亟待解决的问题。在样本数量有限、噪声条件下,采用基于深度学习的故障诊断方法会出现过拟合、诊断准确率下降的问题,为此,提出了一种小样本条件下基于原型网络的轴向柱塞泵故障诊断模型(方法)。首先,搭建了轴向柱塞泵故障诊断模型,并等量随机抽取了每个故障的样本以构建多个任务,模型使用一维卷积神经网络作为主干,每个任务中包含当前模型、支持集、查询集;然后,利用模型将样本映射到特征空间,在特征空间中,模型使用支持集的同类样本构建了原型点,并逐个将查询集样本与多个原型点进行了距离度量,实现了轴向柱塞泵不同故障的分类;最后,为了验证基于原型网络的轴向柱塞泵故障诊断模型的有效性,采集了轴向柱塞泵不同元件发生故障时产生的振动信号,并使用上述诊断模型对此进行了故障识别实验;为了验证该诊断模型的优越性,将其与基于卷积神经网络等的模型进行了性能对比。实验结果表明:在样本有限的条件下,采用基于原型网络的轴向柱塞泵故障诊断模型的准确率达到85%以上;同时,在噪声条件下,采用基于原型网络的模型的准确率也能达到85%以上。研究结果表明:基于原型网络的模型的诊断性能优于卷积神经网络模型与传统方法。

离面位移激励下微视觉运动追踪精度劣化特性

为在微米级尺度量化表述离面位移激励值-聚焦面内微视觉运动追踪精度劣化值的映射特性,使用光学显微镜、工业相机和空间纳米定位平台进行实验研究。首先,分析离面位移的形成机理,使用方差函数评价图像清晰度,搜索最佳对焦平面并设定为聚焦平面,作为计算离面位移的基准。其次,设计空间多自由度纳米台,将其末端执行器作为微视觉追踪目标,生成聚焦平面内的运动轨迹,同时同步生成可控可测的离面位移。然后,选取灰度值模板匹配法与感兴趣区域划分法作为当前微视觉运动追踪算法,测量聚焦面内的运动轨迹。最后,加工纳米台样机,搭建微视觉运动追踪系统,使用电容传感器作为评价手段,计算不同离面位移引起的微视觉运动追踪精度劣化数值。实验结果表明,微视觉运动追踪精度随着离面位移的增大而不断劣化,具有显著且可量化的相关性。针对给定的76.1 μm×63.7 μm视场、15 Hz采样率与灰度值模板匹配法,(7.7±2.5)μm或更大的离面位移导致微视觉测量系统完全失效。

耐高压双向摆线转子流量计设计与试验

设计了一种使用摆线内啮合转子为计量元件的容积式流量计。该结构流量计具有耐高压,结构简单、精度高,大流量时压力损失小等优点。设计了摆线转子流量计样机,搭建了实验平台对其性能进行测试,给出了其流量系数曲线,并对影响容积式流量计精度的原因进行了分析。针对产生测量误差的原因,提出了对流量系数进行线性补偿的方法来修正计量结果。结果表明,通过修正后实验样机对1~100 L/min的流量在31.5 MPa以下的计量精度可达±0.3%。

高速空心滚珠丝杠副动态性能试验平台的研发

为了研究空心滚珠丝杠副在高速运行状态下的性能状况,研发了一种用于测试高速空心滚珠丝杠副动态性能参数的试验平台,给出了高速滚珠丝杠副动态性能参数测试的实现过程,介绍了试验台机械系统和控制系统的设计方案。利用该试验平台可以对滚珠丝杠副的加速度、速度、温升、热位移、定位精度等动态性能参数进行测试,为空心滚珠丝杠产品性能的改进提供可靠的实验数据参考。

滚珠丝杠螺距误差前馈补偿法提高X-Y工作台定位精度的研究

在详细论述了激光多普勒测量仪的原理及测量方法后 ,对滚珠丝杠螺距误差的情况进行了分析 ,通过软硬结合的方法对重复定位误差和螺距误差的补偿进行了研究 。

二维精密定位平台控制算法研究

本文设计了一种二维平台自动定位系统及控制方案,该系统利用光栅位移传感器的光电转换原理产生平台位置信息,利用电机驱动器控制电机旋转.光栅尺数显表和电机驱动器通过串口与计算机相连,计算机利用LabVIEW软件编写控制程序并控制平台移动,然后把平台的位置变化实时显示出来并保存相关数据,最后使用MATLAB软件对位置数据进行分析、处理.该系统使用位置式PID、速度积分式PID以及模糊控制技术分别对二维平台进行自动定位控制,最后通过稳定时间及稳定精度的比较,选择最适合的速度积分式PID控制技术作为本系统最终采用控制方案.实验结果证明,本文所设计的定位系统实时性高,定位精度可达微米级.

高速空心滚珠丝杠副动态性能试验平台的研发

为了研究空心滚珠丝杠副在高速运行状态下的性能状况,研发了一种用于测试高速空心滚珠丝杠副动态性能参数的试验平台。给出了高速滚珠丝杠副动态性能参数测试的实现过程,介绍了试验台机械系统和控制系统的设计方案。该实验平台由机械系统和测试系统两部分组成,选用空心滚珠丝杠副作为被测元件,利用LMS数据采集卡进行数据采集,可完成负载状态下滚珠丝杠副动态性能的在线实时检测。利用该试验平台可以对滚珠丝杠副的加速度、速度、温升、热位移、定位精度等动态性能参数进行测试,为空心滚珠丝杠产品性能的改进提供可靠的实验数据参考。

北斗/GPS抗差移动窗口定权位移探测

蠕变状态下Kalman定位精度通常与观测值方差有极大关系,BDS(BeiDou Navigation Satellite System)/GPS组合观测值方差易受观测值权比精确度的影响。为了提高位移探测精度、缩短初始坐标收敛时间及降低监测成本,本文采用时钟同步双天线BDS/GPS接收机,在构建单频单差组合定位模型基础上,分别对GPS和BDS观测值等价权进行抗差处理,利用引入时间相关遗忘因子的Helmert方差估计,精确确定GPS与BDS观测值权比,最后通过实时更新观测值方差,实现扩展Kalman滤波的逐历元定位。试验结果表明,针对短基线(1km),BDS/GPS抗差精密定权Kalman方法可显著缩短初始坐标收敛时间,位移探测精度可达到亚毫米级,位移收敛速率与移动窗口参数基本成反比关系,适用于具有蠕变特征形变体的监测。

柔性压电式微位移机构在精密机床定位中的应用研究

研究、设计了一种柔性压电式微定位机构。此机构采用压电陶瓷作为微位移驱动器,柔性铰链为导向机构,对丝杠螺母传动的精密机床工作台的运动位置进行自动补偿,实现了超精密定位。文中对柔性铰链机构进行了合理的设计及参数分析,并应用于精密机床中进行定位精度测试。实测结果表明,采用柔性压电式微位移机对精密机床工作台二次精定位,可使工作台定位精度提高到0.01μm,可满足精密、超精密加工需要。

新型电动阀门的速度曲线算法研究

中高速卫生纸机的上浆流量大,对纸浆浓度的调节精度要求高,普通的电动调节阀门难以胜任,因此,本课题组开发了一种基于直流无刷电机驱动的新型电动阀门。研究了梯形、S形速度曲线的运动规律,得出了能满足定位精度要求的五段S形速度曲线,并在控制器中内置速度控制算法。实例验证表明,该算法能够将电动阀门的最小操作步长由0.9°缩短至0.069°,操作步数由100步提升到1300步。现场应用表明,该算法能够将电动阀门的浓度调节误差由6.32%降低至2.89%,实现了更精细的流量调节。

精密位移台的控制软件开发

针对精密位移台的自动化控制,以Visual C++为开发平台,应用面向对象的软件开发方法,编制了人机操作界面。引入示教编程方法,给出了示教编程的实现代码,减轻了控制算法的开发量,实现了复杂的运动过程。分析软件的模块功能和时效性,最终实现了位移台控制软件。由位移台的重复定位精度测量结果可知,重复定位精度达1μm,实现了位移台的精确定位控制。

CBERS-1图像预处理几何定位精度及景中心偏移在轨测试方法

阐述了对CBERS - 1图像预处理几何定位精度及景中心偏移进行测试的技术方法及流程 ,并评价了测试数据 ,显示其误差有一定的解释性 ,可作为改进图像质量的一种依据。

像素位置偏差对质心定位精度的影响

为提高微型星敏感器的质心定位精度,提出了一种利用外差式激光干涉装置标定图像传感器像素位置偏差的方法,并就像素位置偏差对星点像质心定位精度的影响进行了仿真研究。在噪声忽略不计的情况下,当像素位置偏差服从(-0.02,0.02)上的均匀分布时,补偿系统误差能够使星点定位精度从0.008 pixel提高到0.002 pixel。而如果加入服从N(0,5.52)的高斯白噪声,当像素位置偏差服从(-0.02,0.02)上的均匀分布时,补偿像素位置偏差能使定位精度从0.020 pixel提高到0.018 pixel;当像素位置偏差服从(-0.04,0.04)上的均匀分布时,补偿像素位置偏差能使定位精度从0.026 pixel提高到0.018 pixel,提高了31%。这说明标定像素位置偏差对提升质心定位精度有显著作用,为发展高精度微型星敏感器提供了一种新的技术手段。

高频GNSS观测快速估计地震震级及其精度评估

以2016-11-13新西兰地震为例,利用PANDA软件的精密单点定位(PPP)模块,基于高频GNSS数据分析地表形变并计算震级,在此基础上定量评估GNSS地震波测量精度对震级估计的影响。结果表明,当GNSS测站的峰值地面位移(PGD)精度在2 cm范围内时,对震级估计的误差影响在0.1以内。另外,由于震级估计与测站震中距和PGD有关,震中距越大,估计的震级对PDG越敏感。

空间光学敏感器像素位置精确测量技术发展现状

为提高空间指向测量仪器的精度,满足极高测量精度的任务需求,图像传感器像素位置偏差对星点质心定位精度的影响不容忽视.激光干涉法是目前国内外对像素位置偏差进行测量的主流方法.文章对图像传感器像素位置偏差的成因及影响进行说明,对国内外开展的激光干涉测量像素位置偏差技术进行介绍与整理,对像素位置偏差测量技术遇到的关键问题,技术难点及其未来发展趋势进行梳理和总结.

容积式流量计的研究现状及展望

容积式流量计计量精度高,受环境影响较小,在航天船舶、化学工程、机电一体化等领域得到了广泛的应用。依据容积式流量计不同的内部转子结构,将其分为齿轮式、活塞式、刮板式和其他样式,并分别描述了各类容积式流量计的计量原理以及优缺点。在此基础上,总结了近十年来国内外研究人员对容积式流量计的研究成果,并针对不同样式流量计各自的缺陷列举了已有的改善方案。最后,针对容积式流量计可能的发展方向进行了探讨。

工业机器人绝对定位精度测量的研究

以新松SR04C工业机器人为对象,提出了一种利用激光位移传感器和标准样板结合的方法对工业机器人末端位置进行定位,检测系统主要由激光位移传感器和标准样板组成。利用API软件对实验结果进行验证,结果表明:经过标定后的工业机器人绝对定位精度有了明显的改善。

基于MLS检测的一维绝对位移的误差分析与标定

基于最大长度序列(MLS)的原理设计了一种图像靶标,采用单目视觉和激光位移传感器开展了一维绝对位移的检测实验。在较为理想的环境下,系统重复定位检测数据的标准差小于1μm。针对实际应用环境和系统安装状况,从镜头失焦、照明不均匀、靶标的偏转及镜头倾斜等可能造成检测误差的情况,开展全面实验和分析,探讨了该一维绝对位移检测系统的重复定位,并提出了改进方法。实验结果表明,采用最大长度序列所设计的靶标在镜头失焦情况下,一维位移检测的重复定位测量数据的标准差小于1μm;通过改进算法使得照明不均匀测量数据的标准差小于1μm;靶标偏移角度不大于5°的情况下,重复定位测量数据的标准差不超过1μm;而镜头倾斜角不大于3°的情况下,重复定位测量数据的标准差小于1μm。最后,采用激光位移传感器对该一维绝对位移检测进行了系统标定,经标定,在以上环境和安装误差条件下,该系统测量数据的均方根误差限制在了2μm。测试实验和数据分析结果表明,该基于最大长度序列的原理的一维绝对位移检测系统,可实现高精度非接触精密位移检测,且具有系统结构简单、对实施工艺要求低和便于安装调试的优点。

浮选过程自动加药技术研究进展

阐述电磁阀式加药技术、容积泵式加药技术和称重数控式加药技术的结构组成、工作原理和控制方法,以及在浮选过程的应用情况,并针对现有加药技术的主要问题,总结了其改进措施。指出浮选过程未来应在适应复杂的加药环境、减少设备故障及提高加药精度等方面加大研究力度,同时进一步提高加药技术的智能化,用计算机、手机等电子设备对现场加药数据进行监控,实现数据共享。

计量电镜中纳米位移台控制方法研究

针对计量型扫描电镜成像方法的特殊需求,提出了一种新型的纳米位移台扫描运动控制方法。利用乘法DA控制方法实现了纳米位移台驱动信号的整形输出。利用该模拟信号实现了纳米位移台的扫描范围的增益控制,扫描图像的旋转和偏移控制。该控制方法有效地的保持了纳米位移台的步进位移分辨力,克服了传统纳米位移台控制系统损失纳米步进精度的缺点。通过实验验证了此位移台控制新方法的可行性,位移台移动方式和理论吻合。