机床与液压杂志

机床与液压杂志2024年第24期

• 一种基于微动演化机制划分失效形式的微动图

  闫贺年，李欣，杨建伟

  基于微动损伤机制与演化机制，构造两量纲归一化特征参量Qδ/（μPa）与σB/（μP0），以2024-T351铝合金为研究对象，开展正交试验，构建微动失效图。设计一种多参数加载的微动损伤试验系统， 利用Abaqus进行有限元分析，探究法向加载时力传导误差与应变片位置对参数采集的影响，对试验系统的可行性进行了分析验证。研究以两特征参量为试验参数的试件微动损伤寿命与失效形式。结果表明：以两量纲归一化特征参量Qδ/（μPa）与σB/（μP0）作为?x、y?轴，在一定范围内，微动失效图能够将微动疲劳与微动损伤划分出明显分界，表征材料的失效形式。通过改变一个或多个影响参数，可将疲劳失效转化为磨损失效，为后续进行延长机械结构微动损伤寿命的研究提供指导。

• 形状记忆合金弹簧驱动的膀胱配流阀仿真与实验

  谢勇彬，李笑，蒙于民，赵搏强

  针对现有膀胱配流阀存在的交替启闭时间长和滞后等问题，提出一种新型的形状记忆合金（SMA）弹簧驱动的膀胱配流阀，建立了膀胱配流阀的驱动力模型和有限元仿真模型，通过仿真分析了垫片形状对尿道和输尿管的压闭影响并优化设计了阀芯的结构，搭建模拟实验平台，研究膀胱配流阀的驱动特性、尿流率和逆流量特性及启闭特性。结果表明：利用SMA弹簧驱动刚性阀芯膀胱配流阀的方案可行，且数学模型有效实用，尿道与输尿管交替启闭时间短、无滞后，启闭特性良好，在膀胱压为7 kPa时尿流率大于10 mL/s，尿流率和逆流量特性符合人体尿动力学规律。

• 角接触球轴承热性能仿真与实验

  高淑芝，郭明利，张义民

  以角接触球轴承7005C为研究对象，基于其热生成实验，采用热网络方法建立角接触球轴承的热节点。利用有限元软件对轴承温度场进行仿真，仿真结果与理论计算结果较为吻合。利用实验台对轴承进行了实验，证明了热网络方法的有效性。轴承转速对轴承的工作温度有显著影响，这与热网络方法的分析结果一致，验证了热网络方法求解轴承温度的可行性，为后续研究电机和滚动轴承的传热规律奠定了基础。

• 变速曲轴水平度的在线测量装置及方法

  罗明镇，张乐毅，侯秋林，李国超，富艳玲，董宝江

  曲轴水平度的实时检测可保证其加工质量，而曲轴精加工的不同工况需要匹配不同的转速，实际采用人工手持水平仪存在易伤工件表面、无法实现在线测量等问题。针对此，提出多传感器融合非接触在线测量曲轴水平度的方法。利用六面棱体同步标定激光位移传感器；建立六面棱体特征点位移和旋转角度的映射关系，进而实时获得加工过程中相同旋转角下各主轴颈和曲柄销的水平度。与三坐标测量结果进行对比，该方法测量的水平度误差小于6%，验证了该方法的可行性。该测量方法克服了传统检测方法效率低、误差大的缺点，不仅提高了加工过程的连续性和自动化水平，而且在保证加工质量的同时减少了停机时间，在各种尺度的曲轴在线测量方面具有广泛的应用前景。

• 基于模型参考自适应控制的挖掘机动臂控制特性研究

  陈茂泽，刘凯磊，强红宾，康绍鹏，钟海防，张钰琦

  针对非线性因素导致的挖掘机动臂自动挖掘时位置控制不稳定的问题，提出一种添加扩展状态观测器的模型参考自适应抑制干扰的方法。建立动臂的电液控制数学模型，搭建仿真模型，采集优秀的控制曲线进行参数辨识，得到具体的传递函数，并以此传递函数作为参考模型。针对不确定的干扰引入扩展状态观测器，并将被控对象的不确定性和外部扰动等同于总扰动。使用遗传粒子群优化算法对控制参数进行优化，最后进行仿真和实验验证。仿真和实验结果表明：相比普通的模型参考自适应控制，使用GAPSO和ESO的模型参考自适应控制的精度、抗干扰能力以及稳定性有很大提升。

• 多柔性搬运机械臂机电系统DE-ADRC抑振控制及仿真

  刘嘉庆，刘竹丽，宋伟

  针对搬运过程中伺服机械臂因传动系统及臂杆柔性引发的机械谐振问题，以大型液晶面板搬运机械臂为对象，建立系统的刚柔耦合动力学模型，并对模型进行降阶处理；结合伺服串级控制思想，提出DE-ADRC控制算法模型，对伺服系统速度环采取基于模型的自抗扰控制策略；采用改进差分进化算法对控制参数进行寻优，在Simulink中搭建速度-电流双闭环伺服控制系统，开展仿真分析计算。结果表明：利用改进DE算法对ADRC参数进行整定后，臂杆末端最大位置偏差降低了55.40%，相比PID算法降低了10.41%，该方法可以有效抑制机械臂振动现象，具有较高的工程应用价值。

• 轻量级YOLO-LGM带钢表面缺陷检测算法

  张新荣，方怀松，张楚，邓祥帅，王艳龙

  针对现有钢材表面缺陷检测算法参数多、计算量大、精度低和不易部署到资源有限的嵌入式设备中等问题，基于YOLOv8n目标检测算法，提出一种轻量级钢材检测算法YOLO-LGM。通过设计轻量级网络LCNet-C重构YOLOv8n的主干特征提取网络，以降低网络的参数量和计算量；将YOLOv8n网络模型Neck层中的Conv模块替换为GSConv模块，在减轻模型的计算量同时提升模型的精度；最后，将多尺度注意力机制（EMA）融入到C2f模块中，构建C2f-EMA模块，将Neck层中所有C2f模块替换为融合注意力机制后的C2f-EMA模块，进一步提升模型精度。实验结果表明：在NEU-DET数据集上,YOLO-LGM的模型大小为3.5 MB，参数量为1 642 622，GFLOPs为5.0，均值平均精度为76.4%；与YOLOv8n相比，模型大小减少了43.5%，参数量减少了45.4%，GFLOPs减少了38.3%，均值平均精度提升了1.6%。改进后的算法在检测钢材缺陷方面的效果有所提升，且模型更加轻量，适合部署在嵌入式设备中。

• 超高压柱塞泵柱塞副热压耦合特性

  夏宏新，王淑平，曾先顺，丁华，王义亮

  为探究柱塞副热压特性对柱塞密封性能的影响，基于热流固耦合分别建立柱塞副热主导模型和热压耦合模型，结合黏温黏压效应分析了不同负载压力下的间隙形变与泄漏量。结果表明：柱塞副最大间隙发生在间隙入口端，仅受压形变影响，与热形变无关，柱塞副最小间隙发生在距间隙出口约1/10处，热形变占比约80%，压形变占比约20%；热压耦合作用下，随着负载压力的升高，柱塞副最大间隙增大，最小间隙持续减小，从而增加柱塞副卡死风险;对柱塞母线进行间隙补偿修形的方法可以改善柱塞副形变问题，从而有效地解决柱塞副出口端卡死的问题。

• 基于PLS概率神经网络的桥门式起重机安全评估方法

  冯青，陈刚，刘志凯，刘晓初

  针对传统概率神经网络对桥门式起重机进行安全评估时存在的网络结构复杂、参数繁多、运算费时等问题，提出一种基于偏最小二乘（PLS）的概率神经网络（PNN）的桥门式起重机安全评估方法。采用偏最小二乘法提取主成分，利用部分主成分替代原有的样本输入，降低输入的维数；利用有限的模式组合神经元替换通常的样本神经元，减少网络的节点和连接等参数，以简化网络，加快其收敛速度，并将输出结果进行离散化，提高模型的训练效率和推理速度。仿真试验结果表明：相比传统的PNN评估法，所提方法大幅缩短了训练与测试时间，验证了该方法的有效性，实现了桥门式起重机高效智能安全评估。

• 某风洞喷管多液压轴联动高精度控制方法研究

  朱文杰，顾海涛，秦建华，杜宁，易凡

  为了实现某风洞喷管的高水平运动控制，需要对驱动该喷管成型的单个液压轴进行高精度控制、同一支撑点处2个液压轴的同步控制、上下对称支撑点处油缸的对称运动控制、40个液压轴的协调联动控制等。基于单液压轴位置闭环控制系统闭环控制传递函数的理论推导，综合运用速度前馈、积分环节动态切入切出、平均值同步、多轴协调插补等策略，对该多液压轴同步协同伺服系统的控制策略及实现方法进行深入研究，构建了控制系统硬件和软件，并通过实验进行验证。结果表明：单支撑点处两只油缸同步精度为±0.009 mm，多油缸协同定位精度为±0.015 mm，有效保证了喷管精确运行与定位，为获取高质量的流场实验数据奠定了基础。

• 挖掘机分布式独立电液控制系统试验台研究

  刘亚，殷晨波，马守磊，马伟

  为了深入研究电液泵控伺服系统在工程机械上的应用，设计分布式独立电液控制系统试验台。采用双排量定量柱塞泵代替定量齿轮泵，参考电液伺服闭式泵控技术，得到液压结构和电控框架。完成了液压系统中相关元件的参数选型、测控系统硬件选型、工控机和数据采集卡的具体参数选取，并建立了Simulink Realtime实时系统。最后，在不同目标流量下对试验台进行测试。当目标流量分别为12、24、48 L/min时，平均绝对误差分别为0.46、0.38、0.96，均方根误差分别为0.505、0.50、1.39。在电机变转速和定负载压力下，测试流量曲线均能很好地跟踪目标流量曲线。该试验台实现了流量、压力、位移等信号的采集，为挖掘机分布式独立电液控制系统的深入研究提供了试验基础。

• 大流量液压油污染物在线监测传感器的设计与研究

  卢利锋，王一鑫，李延波，熊丽玲，吴鑫，陈丽君，刘龙龙

  为解决目前油液颗粒检测技术存在的采样流量较小、测量参数单一等问题，基于消光法提出一种大流量液压油颗粒检测技术。通过结合Lambert-Beer定律，建立检测油液中颗粒浓度的理论模型。在此基础上，利用分布函数表达法获得颗粒的粒径分布理论模型，并选择粒径范围为0.1~10 μm的颗粒，采用Powell最优化算法，对粒径分布理论模型进行多波长数值模拟，验证了粒径分布反演算法的准确性。同时，搭建了大流量污染物在线监测传感器，获得了颗粒浓度-电压幅值关系曲线，并对该传感器进行实验验证。结果表明：传感器可在6~35 L/min大流量状态下稳定运行，且该传感器的检测结果与标准结果的误差小于5%。

• 基于响应面法的低压气井液气引射器结构优化设计

  黄思，胡宇雄，胡岩韬，官天日，傅浩

  通过对低压气井液气引射器内部的两相流动进行三维全流域数值模拟发现，液气混合主要发生在喷嘴至混合管的前半段位置，混合管尺寸和喷嘴位置影响液气混合的效果。为了提高液气引射器引射性能，基于数值模拟，以流量比为优化目标，以4个主要结构参数（混合管长径比、喉嘴距、喉嘴面积比及扩散管扩散角）为设计因素进行优化分析。单因素优化分析结果表明：优选方案将流量比提高了4.92%。基于此，设计Box-Benhnken试验，建立了设计因素与流量比的响应面模型，通过方差分析和响应面分析发现：影响流量比的显著因素为喉嘴距、喉嘴面积比以及扩散管扩散角，且各设计因素对流量比的影响存在交互作用，其中喉嘴面积比与喉嘴距的交互作用显著。通过响应面模型得到了最优方案，使流量比较原模型提高了8.49%，优化效果明显优于单因素优化结果。

• IgH EtherCAT主站控制器设计

  刘溯奇，许桂强，伍培霖，黄泽清，樊毅，马华镕，黄志玮

  机器人制造商采用各自控制器软硬件框架，源码不公开，导致机器人控制器的二次开发困难。针对此问题，利用IgH框架开发一款具有开放性、可移植性以及高扩展性的EtherCAT主站控制器。设计Linux与Xenomai双核实时系统与IgH EtherCAT主站相结合的主站软件方案，采用Xenomai升级Linux系统内核的实时性，对IgH EtherCAT主站进行移植；开展IgH EtherCAT通信流程分析，编写IgH EtherCAT主站与从站的通信应用程序；最后，利用上位机、禾川伺服设备搭建机械臂测试平台，对IgH EtherCAT主站控制器控制机械臂运动进行测试。实验结果表明：该主站控制器具备良好的实时性和稳定性，在1 ms的通信周期下，实现了主从站EtherCAT通信，从而实现了从站电机运动控制，为基于MoveIt开源框架下机械臂控制系统开发提供了主从站通信基础。

• 基于IIoT+共享的模块数字化装配系统研究与应用

  甘敦文，杨伟君，郑广辉，钱叶昶，刘鹏，王宝军

  针对企业产品在生产过程中的特性及当前装配系统存在设备/工具扩展难、不同产品适应难、设备可扩展性差、柔性差及建设成本高的问题，设计基于IIoT+共享的模块数字化装配系统。基于先进的信息技术、生产模式及管理理念制定详细研究方案；以柔性化、智能化为核心，结合企业生产特性及当前问题进行详细设计；最后，选取企业典型的生产场景进行应用分析，验证新型装配系统先进性。结果表明：该装配系统具备智能化、低成本、高柔性、可快速配置等特性，可实现企业生产过程的“提质增效、节本降耗”，降低生产过程对人员技能的依赖，可推动企业生产模式的转型升级，增强企业的核心竞争力。

• 基于视觉的螺旋砂芯下芯缺陷及定位检测研究

  段海峰，廖志青，孙琦婧，黄凌森

  在新能源汽车水冷机壳低压铸造成型生产中存在高温作业环境，人工下芯时有一定风险且劳动强度大；机器人下芯时缺乏缺陷及定位检测手段，容易造成砂芯局部损坏以及由此产生铸件组织内部结构缺陷和螺旋水道不通等问题。针对此问题，安装视觉设备，设计机器人专用夹具，建设机器人视觉工作站及控制系统，规划砂芯缺陷检测、放置定位检测视觉方案和机器人工作方案；采用机器人仿真验证软件RobotStuio对砂芯下芯的机器人视觉工作站进行了仿真验证，经过检测碰撞、优化路径和修改程序，编制和优化了机器人的下芯动作程序；达到了机器人将螺旋砂芯完好且准确地放置到低压铸造设备的模具底座上的目的，提高了新能源汽车水冷机壳低压铸造智能控制水平、产品质量和生产效率，也为同类型视觉机器人的应用提供了一种方案。

• 基于状态机实现NC-Link协议各层交互的方法

  陈超，孙煜，段茹茹，曹俊辉，陈志列，曾少航

  随着智能制造新一代工业体系的发展，对工业系统之间数据互联互通的实时性和精确性要求越来越高。相比OPC UA、MTConnect通信协议，NC-Link协议具备稳定的机床模型且支持毫秒级数据采样，但数控设备NC-Link的通信协议仍存在的采集效率低下、结构不完善、格式不统一的问题。针对此，对NC-Link协议中各层交互的方法展开研究，引入有限状态转移机制，结合设备结构树模型，提出一种基于状态机实现NC-Link协议中各层交互的方法。为了验证所提交互方法的有效性，采用压力、流量传感器模拟机床数据搭建实验环境。结果表明：该方法可以有效实现NC-Link协议中数据上行和下行交互过程。

• 多点驱动精密伺服压机控制系统研究与开发

  陈曦，朱龙彪，邵小江

  传统机械式压力机难以适应未来的工作需求，针对此，设计开发一款满足企业使用需求的伺服压机控制系统。以压力机控制系统为主要研究对象，压力机的主体结构采用“伺服电机+减速机构+滚珠丝杠”的形式，采用4台伺服电机同步加载的方式实现合模与分模；控制系统以工控机为上位机，以运动控制器为下位机，采用模块化设计思想实现压力机的自动化控制。通过实验验证对该压力机系统控制软件进行调试运行，基本能够实现压力机产品的自动化运行，且具有较高的运行精度。

• 多驱动系统同步跟踪分层滑模控制策略设计

  李剑锋，高雪，戴开宇，田宇

  针对存在物理约束的多马达驱动系统，基于分层滑模控制提出一种高性能非线性位置同步跟踪控制策略。建立阀控液压马达控制模型，分析引起同步跟踪问题的主要因素；为了减少干扰对位置跟踪的影响，设计自适应鲁棒位置跟踪控制器，实现多驱动的独立位置跟踪；基于新的同步误差评价指标，设计动态面扰动抑制同步控制器，并解决反馈项过多引起的“微分爆炸”问题，以提高整体位置同步精度。然后，在位置同步和跟踪滑模面的基础上合成全局滑模面，获得了总体控制率，并利用Lyapunov稳定理论证明了所提控制器的稳定性。最后，通过矿用刮板输送机多驱动系统进行试验，对比不同控制器的性能特性，证明了所提多驱动同步跟踪分层滑模控制策略在不同工况下的自适应能力。

• 高精度超高压装置在两面顶压机液控系统中的应用

  杜祥波，祁路方，肖双勇，庞奥双，张跃亭，王永峰，曹阳，王跃桦，彭冲，周广通

  科研型大腔体静高压两面顶压机(Walker型二级6/8增压装置)的实验工艺对于高精度的超压、卸压要求极高，目前的液控系统超压速率为0.5 MPa/s，不足以满足实验工艺需求。针对此问题，开发一种高精度液控系统，包括微量超高压油泵超压装置和动态卸压技术。研究超压、卸压过程的周期性波动，确保该液控系统在全工艺流程状态下输出高压油容积稳定、准确，以及系统升压、卸压过程的平稳可靠。在自主研制的30 MN两面顶压机(Walker型二级6/8增压装置)进行了实验验证，液控系统可达到63 MPa的超高压,卸压速度为0.004 76 MPa/s,小于0.008 MPa/s,满足了对超硬材料进行实验研究的控压精度。该系统作为科研型大腔体静高压两面顶压机的动力装置，保证了高精度的超高压升压、卸压过程，促进国内高校、科研机构的高压科学实验压机液控系统的国产化发展。

• 变壁厚涡旋压缩机内部流动特性研究

  王定标，王宇，刘鑫鑫，杨雨燊，彭旭，王光辉

  涡旋压缩机作为电动汽车空调系统的重要组成部分，其性能对空调系统的有效运行至关重要。将基圆渐开线与变径基圆渐开线和基圆渐开线相结合，建立变壁厚涡旋压缩机的三维几何模型。研究了R134a变壁厚涡旋压缩机的非稳态特性，通过UDF实现动涡旋盘的偏心运动。应用CFD动网格技术对变壁厚涡旋压缩机的内部流场进行模拟，探讨了出口质量流量周期性波动的原因，并进一步研究了出口压力和转速对压缩机性能的影响。结果表明：出口流通面积和排气腔压力是影响出口质量流量呈周期性波动的主要因素;出口压力从0.64 MPa增加到1.60 MPa，压缩机等熵效率从50.81%提升到78.66%，而容积效率从93.15%提高至94.01%随后下降至92.57%;转速的增加同样对等熵效率和容积效率有一定影响，保持出口压力为1.60 MPa，转速从2 000 r/min增加到3 600 r/min，压缩机的容积效率和等熵效率分别从84.01%和72.84%提升到95.34%和82.86%。

• 高精度空气静压导轨研制

  李彬，赵海洋，吴媛媛，任东旭，袁森

  为了研制一种适用于高精度加工的空气静压导轨，采用闭式结构保证导轨精度和刚度，通过构建空气静压导轨结构流固耦合仿真模型，分析导轨零部件在流场中的受力形变以校核零件强度，建立偏转精度预测模型，在流场空间变化和零件受力变形相互叠加情况下考察导轨精度变化。通过仿真确定零件、部件形变量分别在0.31、24 μm以内，导轨结构满足强度要求；利用电感测微仪对空气静压导轨进行直线度测量，得到导轨的垂直和水平直线度分别在0.344、0.451 μm以内，与预测模型的结果一致。

• 基于ILC和超螺旋滑模控制的永磁伺服系统扰动抑制研究

  杨羽萌，朱其新，张拥军，眭立洪，朱永红

  永磁同步电机驱动系统的转速环易受多源扰动的影响，从而导致电机转矩出现波动;永磁同步电机存在未建模动力学等引起的非周期扰动以及电流采样误差引起的周期扰动。针对这一问题，提出一种抑制速度扰动的新方案。使用超螺旋滑模控制器来快速跟踪给定转速的输入曲线；使用扩张状态观测器来抑制非周期扰动并估计系统状态；最后，利用改进的PD型迭代学习控制来抑制周期扰动,并在MATLAB/Simulink中进行了仿真。结果表明：相较于传统的PI控制器，使用该复合控制器的系统具有良好的跟踪能力和抗扰动能力，能有效抑制电机运转时出现的输出转矩波动。

• 双磁路混合流动式磁流变阀多物理场耦合仿真及压降性能分析

  李品烨，胡国良，朱文才，喻理梵，舒慧杰

  为了在有限的空间内获得更大的压降，提出一种双磁路混合流动式磁流变阀，并计算磁阻和压降。以Bingham模型为基础，对磁流变液的剪切速率-剪切应力曲线进行参数辨识，得到不同磁感应强度下2个参数的变化趋势，并将结果通过插值方式导入COMSOL软件中进行仿真计算。采用多物理场耦合仿真，对不同电流下磁流变阀的磁感应强度分布、阀内磁流变液流动情况以及压降变化进行了分析，同时讨论了结构设置对磁流变阀性能的影响。仿真结果表明：阀内的压降随外加电流的增加而增加；当电流达到2 A时，磁流变阀的进出口压降可达到4.06 MPa；在相同的条件下，与无隔磁环的磁流变阀相比，有隔磁环的磁流变阀的压降提高了约5%。

• 半固态镁合金成型机注射液压系统建模与仿真研究

  陈冲，杨贵胜，高伟，韩新龙，陈立娟，隋铁军，艾超

  针对半固态镁合金成型机注射液压系统建模难度高、难以获取关键元件的实际结构参数导致仿真模型精度低、注射液压系统的动态特性分析难度大等问题，通过测量注射液压系统关键元件的三维模型，采用AMESim仿真平台建立各关键元件的仿真模型，并根据原理图完成整个回路搭建，通过成型机空载试验对仿真模型的正确性进行验证；最后，基于注射液压系统仿真模型对注射时油缸的注射和刹车特性进行分析。结果表明：仿真模型能准确模拟注射液压系统动态曲线的变化规律，最大相对误差在5%以下。仿真模型能正确模拟注射液压系统的动态特性曲线变化情况，为注射液压系统动态性能的分析奠定了基础。

• 液压凿岩机器人钻孔定位运动控制研究

  武慧挺，李爱莲

  针对液压凿岩机器人在巷道掘进时凿岩钻孔定位精度低，导致凿岩钻孔效率低、出现超欠挖的问题，建立液压凿岩机器人电液位置伺服控制系统，设计反馈线性化滑模控制算法控制凿岩机器人实现钻孔精确定位。对凿岩机器人凿岩钻孔工况进行分析，并建立液压凿岩机器人液压系统数学模型。基于此，设计一种反馈线性化滑模控制器，以提高液压系统的控制精度，并采用Simulink建立控制器模型。最后，为了验证所设计液压系统和控制器的有效性，以一个钻孔工况为例，采用ADAMS、AMESim、Simulink对液压凿岩机器人钻孔定位运动过程进行机电液联合仿真。结果表明：凿岩机器人各关节最大跟踪误差分别为2.18 mm、4.51 mm、6.05 mm、0.25 rad、8.64 mm， X、Y方向的定位误差分别为13.68、10.05 mm。该误差在施工允许范围内，可以保证凿岩机器人凿岩钻孔精确定位，由此验证了所设计控制模型的有效性。

• 双作用液压打桩锤液压系统建模及动态特性研究

  冯小星，李泽，梅卫东，季鹏，彭熙伟，张百海

  针对液压打桩锤打击过程中流量、压力动态变化较大及流量、压力的非线性耦合特性，建立双作用液压打桩锤液压系统的动力学模型，采用数值法求解液压打桩锤运动的动力学模型，以超大型液压打桩锤的相关数据为基础，研究液压系统参数匹配对锤芯位移、速度、加速度等动态特性的影响。仿真结果表明：通过合理匹配蓄能器充气压力、液阻、液压油源流量等关键参数，可优化打桩锤的动态特性，实现打击速度快、系统稳定性好的控制效果。

• 直动式水基数字节流阀设计及其应用

  王涛，李俊士

  针对大流量直动式水基数字节流阀负载大、电机功率高的问题，设计一种液力平衡式数字节流阀，在保留直动式数字节流阀开环位置控制精度高的同时，克服了直动式大流量阀所需驱动力大的缺点。介绍了液力平衡式数字节流阀及其应用的测试系统工作原理，根据测试工况获取了节流阀的设计参数；随后通过Fluent软件仿真得到不同开度下阀芯需要的驱动力，仿真结果表明：阀芯表面补偿环的液压力与阀芯的液动力相互均衡，实现减小阀芯驱动力的目的；AMESim仿真结果与试验数据证明了此液力平衡式数字节流阀性能符合使用需求。

• 基于流形邻域保持嵌入分布对齐的轴承故障诊断方法

  钱孟浩，李彦廷，郑哲，刘海盈，王晓宁，董飞

  基于数据驱动的轴承故障诊断方法应用时仍面临以下挑战：变工况下同故障数据样本间分布差异造成的故障诊断准确率下降；缺乏足量且种类完备的实际工况下的故障数据，导致训练的故障诊断模型泛化能力弱。针对此问题，提出一种基于流形迁移学习的轴承跨域故障诊断方法，主要包括4个步骤：利用经验模态分解对原始振动信号进行处理并提取统计特征；基于朴素贝叶斯分类精度与域差异提出域自适应特征评价方法，从原始特征集中选取域适应能力强的特征；提出一种流形邻域保持嵌入分布对齐方法，处理源域和目标域特征集，减小域间分布差异，并训练得到结构风险最小化原则下的域不变分类器，实现轴承跨域故障诊断；最后，采用2种不同的轴承故障数据开展跨域故障诊断实验分析。实验结果表明：所提域自适应特征评价方法能够有效选取更有利于域适应处理的统计特征，提高跨域故障诊断准确率；所提流形邻域保持嵌入分布对齐方法的性能明显优于其他经典特征迁移学习方法，可实现理想的跨域故障诊断性能。在此基础上构建的故障诊断模型在2种轴承故障数据下的跨域故障诊断准确率最高分别可达100%和95.17%，明显优于其他对比模型。

• 熵匹配的多重压缩速度同步调频变换及其在轴承故障诊断中的应用

  管迎春，王文，何君，郭光华，刘继涛，周鑫，易灿灿

  传统时频分析方法处理多分量非平稳信号时表现不佳，特别是在噪声干扰和时频特征快速变化时，时频表示的清晰度和准确性受到严重影响。基于调频变换（CT）衍生的多重压缩速度同步调频变换(MSVSCT)理论，提出一种基于熵匹配的多重压缩速度同步调频变换（E-MSVSCT）的时频分析算法。分析多重压缩速度同步调频变换；利用Renyi熵优化旋转参数，提出了E-MSVSCT方法；最后，利用仿真信号和实验室轴承故障数据对提出方法的有效性进行验证。实验结果表明：E-MSVSCT能够更准确地识别出轴承的时变故障特征频率及其倍频，相比其他方法，其Renyi熵值最低，表现出更高的时频分辨率和噪声鲁棒性。

• 基于SC-DCGAN的不平衡数据轴承故障诊断

  廖珂，荆晓远，李双远，刘雨晖，刘飞

  针对滚动轴承故障诊断过程中因数据不平衡而导致的少数类样本诊断精度低的问题，提出一种基于统计特征条件深度卷积生成对抗网络的不平衡数据故障诊断方法。该方法在条件生成对抗网络中引入振动信号统计特征，得到新的融合条件模型，引导生成器更稳定地生成符合真实样本分布的数据以平衡数据集；再采用卷积网络模型在平衡后的数据集上进行分类识别。选择多个不平衡比例，在某装备故障诊断重点实验室数据集上进行实验。结果表明：相对于其他经典模型，文中所提方法能够有效地处理不平衡故障分类问题，并提高对少数类样本的识别能力。

• 基于特征增强与LSTM的滚动轴承故障诊断方法

  惠兴胜，于树坤，纪威，刘士彩，孙波

  滚动轴承的工作环境复杂多变，传统的信号处理技术难以在噪声和其他部件的干扰下检测到微弱的早期故障特征，且传统的故障诊断方法对人工提取特征较为依赖。针对以上问题，提出基于自适应局部迭代滤波（ALIF）和改进差分进化粒子群优化的多点优化最小熵解卷积（IDEPSO-MOMEDA）算法，对滚动轴承的故障冲击成分进行增强。利用ALIF分解信号，根据峭度-相关系数准则对分解的信号进行重构；利用IDEPSO对MOMEDA进行参数寻优，对重构后的信号进行冲击增强；最后，利用长短时记忆网络（LSTM）对滚动轴承实现端到端的智能故障诊断，以解决人工提取特征的不足。通过滚动轴承实验数据验证了该方法的有效性，并与LSTM、ALIF-LSTM、ALIF-IDEPSO-MOMEDA-RNN、ALIF-IDEPSO-MOMEDA-DBN进行对比分析，使用所提方法ALIF-IDEPSO-MOMEDA-LSTM的故障诊断准确率可达99.78%，进一步证明了该方法的优越性。

• 融合SA注意力机制的YOLO5s在石油油管表面缺陷检测的应用

  郭桂标，邢雪，刘宇琦，王超，孙明革

  针对石油厂油管表面缺陷检测存在检测精度低、速度慢和模型复杂等问题，提出一种SA-YOLO算法。以 YOLOv5s 模型为基础，对原数据集进行预处理，采用BoTNet Transformer结构代替Backbone特征主干的部分卷积，并用multi-head self-attention（MHSA）替换卷积层，以减少网络层，同时提高获取全局信息的能力；最后，将Shuffle Attention(SA)注意力机制融合到C3结构中，根据每个位置的重要性得到注意力权重，从而提高模型的泛化能力和计算效率，减少运行时间。实验结果表明：SA-YOLO算法在石油厂采集的数据集上的均值平均精度 (mAP)达到了93%，较原 YOLOv5s 算法提高了3.3%，检测速度以及检测精度均明显提高。

• 基于云模型与DEMATEL法的数控机床可靠性分配方法

  郝凤莲，卫良保

  针对传统数控机床可靠性分配方法存在的忽略专家决策过程的随机性和模糊性，以及子系统之间的相互影响等问题，提出一种结合云模型与决策试行与评价实验室（DEMATEL）法的数控机床可靠性分配方法。通过云模型定量表示专家的决策语言，减小了决策过程中随机性和模糊性的影响，同时采用TOPSIS方法得到子系统的可靠性分配系数。利用DEMATEL法分析子系统之间的相互影响关系，并对可靠性分配系数进行修正，得到子系统的综合可靠性分配系数，实现对数控机床可靠性的合理分配。最后，将该方法与传统方法进行对比，说明该方法的优势。