机械与电子

基于 ELID 磨削技术的陶瓷材料精密磨削加工技术优化

黄镇,胡景蓉,何煌,严文超 — 2024年08月31 00:00

为解决陶瓷材料的精密磨削加工容易产生裂纹、材料不耐高温的问题,提出基于 ELID 磨削技术的陶瓷材料精密磨削加工技术优化方法,基于强塑性变形受力的原理,通过公式计算优化陶瓷材料破坏性控制,通过改变磨削深度优化陶瓷材料破坏性控制。使用 3 种方法进行对比实验,结果表明基于 ELID 磨削技术样品的磨削表面粗糙度小于 3.2 nm ,属于加工痕迹不可见范围,优于传统的高速磨削和预应力磨削。

基于 VMD 和改进双端行波法的电缆故障测距研究

2024年08月31 00:00

针对传统电缆故障行波测距方法受波速、噪声、端点效应等影响导致定位误差大的问题,提出一种基于变分模态分解( variational mode decomposition , VMD )和改进双端行波法的故障测距方法。首先,提出改进的双端行波法消除波速对测距的影响;然后,在小波去噪基础上,利用 VMD 解决模态混叠和端点效应问题;最后,通过希尔伯特变换准确地标定故障波头。实例结果表明,基于 VMD 和改进双端行波法的电缆故障测距方法能有效降低波速、距离和过渡电阻对测距误差的影响,可准确地标定电缆故障位置。

基于自适应 k 均值和 SVR 的光伏出力预测

2024年08月31 00:00

为解决光伏功率预测不准确问题,提出了一种基于自适应 k 均值和支持向量回归的光伏出力预测方法。首先,分析了 k 均值聚类及其改进方法,给出了支持向量回归( SVR )的基本原理和应用流程,介绍了 SVR 中径向基函数凸优化模型。然后,结合自适应 k 均值和支持向量回归,依据光伏出力基本特点,分析了光伏出力预测流程及预测结果统计学评价指标。最后,以“云南昆明”光照数据为实际算例,确定了预测模型结构,并分别采用 ^k-means and SVR 、 ARMA 和 ANN 这 3 种方法进行预测,对比了不同聚类结果和不同算法时的预测统计指标,验证了所提方法的有效性,为光伏出力预测提供了一种方法。

基于模糊 PID 的自动垂直钻井机械设备纠斜控制器嵌入式设计

吴健,周钰凯,艾钰,赵峻,王忠东 — 2024年08月31 00:00

提出基于模糊 PID 的自动垂直钻井机械设备纠斜控制器嵌入式设计。在异性指数的作用下分析钻头转角的影响力,建立函数公式推导计算钻井趋势角变化,得到自动垂直钻井机械设备组合受力变化;结合受力分析结果设计 PID 控制器偏差分配过程,并进行嵌入式设计。在嵌入式设计完成后,设计了模糊 PID 纠斜控制算法实现垂直钻井机械设备纠斜。实验结果表明,所提方法可以稳定控制井斜角、合力指向角,保持合力相对稳定,能有效地实现垂直钻井纠斜控制,控制效果较好。

基于 Canny-Harris 角点检测的光学元件表面疵病检测

王赛赛,周阿维 — 2024年08月31 00:00

为提高光学元件表面疵病检测的准确性,提出了一种基于 Canny-Harris 角点检测的光学元件表面疵病检测方法。该方法首先利用基于迭代式阈值的 Canny 算子对图像进行边缘检测,得到候选角点;接着,利用基于局部窗口角点密度的可变窗口非极大值抑制方法去除候选角点中的伪角点,以得到检测精度更高的 Canny-Harris 角点检测算法;然后,利用 Canny-Harris 角点检测算法进行图像拼接,并利用边界测定法提取出拼接图像中的疵病特征;最后,通过计算疵病的形状因子,实现对疵病的分类。实验结果表明,该方法能够成功实现子孔径图像的精确拼接,并准确地检测出光学元件表面疵病信息。

配电网保护装置自适应迭代学习控制技术

2024年08月31 00:00

针对复杂的配电网保护装置结构,现有的控制技术在控制结果收敛和误差控制方面存在限制的问题,提出了一种配电网保护装置自适应迭代学习控制技术。使用图论原理对配电网络进行分析和优化设计,通过分解复杂的配电网结构,将其简化为更简单的形式。结合迭代学习控制和自适应控制理论,对配电网保护装置进行改进和优化。利用 k-means 聚类方法将具有相似最优补偿能力的数据进行划分和整合,并进行补偿容量调整,以满足最大投切次数约束。根据自适应迭代学习控制收敛性证明函数构建控制模型,实现配电网保护装置的渐进跟踪。实验结果表明,该技术误差小,能够对加密功能、保护功能和拓扑自适应测点进行有效迭代学习控制。

基于 YOLOv8 的无人机编队领航者检测算法

黄祎闻,甄子洋,何佳璐 — 2024年08月31 00:00

基于视觉的无人机编队方法具有不受通信拒止影响的优点,与传统编队算法相比有更强的鲁棒性,逐渐成为了领域内的研究热点。在 Leader-Follower 无人机视觉编队模式中,跟随者通过对领航者执行实时目标检测,并解算出领航跟随者之间的相对位置关系来完成编队控制任务。基于 YOLOv8n 目标检测模型提出了一种改进的实时目标检测算法:在 Neck 模块中加入可变形卷积模块;加入多头注意力机制增强特征提取;在训练过程中进行数据增强。为验证所提算法的性能优势,进行了 2 次对比测试,实验结果表明,改进算法比原始算法的特征提取效果更强,检测精度更高。最后,将改进的领航者检测算法应用于无人机编队任务中,证明了所提算法的实际应用价值。

输电线路检修无人机机械臂感知检测系统

范永学,李雨,李慧,刘敏 — 2024年08月31 00:00

由于输电线路受到天气、环境和外界因素的影响,导致输电线路出现各种故障和损伤,无法确保电力系统安全稳定运行。为此,设计了输电线路检修无人机机械臂感知检测系统。硬件结构设计包括无人机模块、通信模块、机载吊舱模块、数据处理模块和无人机机械臂零值检测模块, 5 个功能模块协调配合工作,增强无人机机械臂感知效果。通过模糊神经网络计算无人机机械臂运动轨迹期望位置,实现无人机机械臂感知。实验结果表明,所设计系统具有较好的检测效果,能够有效提高检测精度。

基于改进 D-H 的隧道摄像头清洗机器人运动学分析

2024年08月31 00:00

为实现摄像头的智能机械化高效清洗,设计了 5 自由度( 5DOF )摄像头清洗机器人,通过在 J2 与 J3 关节间增加过渡关节的方式解决了歧义问题,采用改进 D-H ( Denavit-Hartenberg )法获取了机器人的运动学模型参数,再通过齐次变换法与封闭解法求解了机器人的正逆运动学。在 Robotics Toolbox 工具箱建立了机器人臂架模型,开展了仿真实验,通过蒙特卡洛法分析了机器人工作空间,采用五次多项式插值方法构造了运动轨迹。结果表明,清洗机器人的工作空间满足隧道摄像头清洗作业工况要求,规划的关节运动轨迹满足运动学约束且保证了机器人运动平稳性,为隧道摄像头清洗机器人的运动控制奠定了基础。

基于多业务数据融合的二次设备智慧服务平台

乔宇峰 — 2024年08月31 00:00

为解决继电保护设备技术和管理的问题,以二次设备在线监测为背景,利用多业务数据融合方法建立了智慧服务平台。分析了保护运行数据采集、设备状态数据采集、现场作业数据采集和其他业务数据采集为主要内容的多业务信息融合技术,设计了基于多业务融合的变电站二次设备智慧服务系统,说明了总体架构、功能结构、物理架构和软件框架。以调控运行支持、保护专业管理、现场运维和日常信息共享为主要功能进行了应用说明,并针对系统实际应用进行了分析,主要说明了设备健康状态评价以及设备应用界面和展示功能等。

水电厂水轮发电机励磁碳刷温度异常自动预警

张志辉 — 2024年08月31 00:00

水轮发电机励磁碳刷最为显著的故障表征就是温度异常升高,因此提出了水电厂水轮发电机励磁碳刷温度异常自动预警方法。利用可变窗的 Kendall-f 算法分析水电厂水轮发电机励磁碳刷传感器回传的温升趋势,判别励磁碳刷温升趋势特征。结合温升趋势特征与弗雷歇距离算法,对比理想温升曲线与实时温升曲线之间的差异,将该差值与数据异常预警阈值进行比较,判断励磁碳刷是否出现温度异常升高情况,实现励磁碳刷温度异常自动预警。实验结果表明,所提方法可以得到精准的预警结果,避免水轮发电机发生严重的故障,实际应用效果好。

某型高速电机的驱动器系统设计与控制

张建诚,沈启豪,孟繁志,徐钟波 — 2024年08月31 00:00

对交流电机矢量控制的基本原理及采用的控制策略进行了研究。使用 SiC 材料的 MOSFET功率管构成电流变换环节,开关速度快,开关损耗低。控制部分选用ARM+DSP+FPGA 的架构,控制可靠性、控制精度得到提高。最后在仿真软件 PLECS 上进行了仿真实验,调整实验参数,最终仿真结果表明采用矢量控制的系统性能良好,可以满足对 65 kW 、 36 000 r / min 的高速电机驱动要求。

机舱式激光雷达测风仪传动齿轮机械故障诊断研究

马骁,韦存海,李跃朋,赵亮,焦波 — 2024年08月31 00:00

提出了机舱式激光雷达测风仪传动齿轮机械故障诊断方法。利用最小熵反褶积( MED )对齿轮的振动信号去噪处理,利用集成经验模态分解( EEMD )得到齿轮信号的内涵模态( IMF )分量,并根据 IMF 能量和齿轮峭度建立齿轮故障特征向量,将特征向量输入到最小二乘支持向量机( least squares support vector machine , LSSVM )中,完成传动齿轮机械故障的诊断。实验结果表明,该方法的齿轮故障诊断时间短,根据迭代次数的增加,误差率可控制在 3% 以下。