机床与液压杂志

机床与液压杂志2026年第2期

• 中介轴承支承特性不确定下的磁悬浮双转子系统的定点碰摩特性研究

  奈云飞，王念先，徐远，丁英杰

  中介轴承支承刚度与阻尼特性因制造公差、材料性能离散性及运行环境波动呈现显著不确定性，直接影响磁悬浮双转子系统的碰摩行为。通过区间法量化刚度与阻尼的不确定性范围，建立含区间参数的转子动力学模型，结合 Ｌａｎｋａ? ｒａｎｉ－Ｎｉｋｒａｖｅｓｈ 模型分析碰摩非线性特性。为求解含不确定性的系统响应，采用基于 Ｃｈｅｂｙｓｈｅｖ 包含函数的区间分析法，通过 Ｃｈｅｂｙｓｈｅｖ 多项式逼近来估计系统动力学响应的边界范围。 结果表明： 支承刚度不确定度存在临界阈值， 超过该阈值时系统由确定性碰摩转变为概率性碰摩状态， 且不确定度增大会显著加剧碰摩深度；刚度区间中值的增加会强化碰摩强度， 而阻尼区间中值的提升可有效抑制碰摩幅值。研究揭示了物理参数通过区间特性影响碰摩行为的机制， 为磁悬浮双转子系统的公差设计、 参数匹配及稳定性控制提供了理论依据。

• 基于时空特征融合VFMCNN-BiLSTM滚动轴承故障诊断方法

  任义，倪瑶，栾方军，袁帅

  针对现有滚动轴承故障诊断模型存在的诊断精度低、泛化能力差、特征提取不足等问题，提出一种基于VFMCNN-BiLSTM模型的时空特征融合故障诊断方法。将信号分别进行快速傅里叶变换和变分模态分解，提取频域和时域关键信息，并将两类特征垂直叠加作为模型输入。通过不同尺度卷积结构构建空间特征提取模块来提取丰富的全局空间特征，同时利用BiLSTM提取时序特征，并通过自注意力机制进一步增强时序特征提取能力，最后利用交叉注意力机制将空间特征和时序特征进行融合，从而提升故障特征的提取能力。为验证所提方法的有效性，在CWRU和PU轴承数据集上进行测试。结果表明：所提方法在CWRU和PU数据集上的平均诊断准确率分别达99.96%和99.94%，显著优于Vgg16、1DCNN、CNN-BiLSTM等对比模型；抗噪声干扰试验表明，在强噪声环境下，模型在A2和PU2数据集上仍能保持85%以上的诊断准确率；混淆矩阵与t-SNE可视化结果进一步证实了模型对各类故障清晰的区分能力。所提VFMCNN-BiLSTM模型通过并行提取并深度融合时空特征，有效提升了滚动轴承故障诊断的精度与泛化能力，在单一故障、混合故障及强噪声干扰环境下均表现出良好的可靠性。

• 基于非奇异快速终端滑模扰动观测器的永磁同步电机机械参数辨识

  蔡尧，朱其新，朱永红

  为解决表贴式永磁同步电机在传统机械参数辨识过程中面临的收敛速度慢和稳态误差大等问题，提出一种基于非奇异快速终端滑模扰动观测器（NFTSMPO）的永磁同步电机驱动系统的机械参数辨识方法。设计一种新型非奇异快速终端滑模面，使观测器在运行时避免非奇异问题。利用观测器的扰动观测特性，仅需SPMSM维持恒速运行，无需使电机在不同加速度下运行便可借助观测器平滑的扰动输出值，实现电机离线辨识。通过时变增益调节和Sigmoid函数平滑切换，使观测误差值在短时间内平稳收敛至0。结合并改进分数趋近率，设计出新型滑模观测器控制率，有效减弱滑模的固有抖振现象。将滑模观测器与扰动观测器相结合，构建非奇异快速终端滑模扰动观测器，并利用Lyapunov稳定性理论确保参数收敛性。最后，通过仿真验证所提方法的可行性与有效性。结果表明：所提方法拥有滑模控制算法的强鲁棒性与扰动观测器独特的扰动观测能力；黏滞摩擦系数收敛于电机实际值时抖振较小，能有效实现机械参数的高精度辨识；在转动惯量识别中，NFTSMPO在0.02 s便可达到稳定,显著优于传统滑模观测器与非奇异终端滑模观测器；在不同初始转动惯量设定下，该方法的辨识值均能快速收敛至真实值，验证所提方法的可行性与有效性。

• 基于多域特征提取的KPCA-LSTM滚动轴承健康指标构建方法

  岳新鹏，王红，何勇

  针对现有滚动轴承健康指标（HI）构建方法计算效率较低、权重参数选取合理性欠缺的问题，提出一种基于多域特征提取的KPCA-LSTM滚动轴承健康指标构建方法。以滚动轴承的原始振动信号为基础，提取时域、频域和时频域特征，并利用特征筛选综合指标得到优选特征集，采用核主成分分析（KPCA）对优选特征集进行降维以消除冗余信息。试验结果表明：经KPCA降维后，前3个主元保留了优选特征集97%以上的有用信息，有效实现了特征提取和降维。考虑到长短时记忆网络（LSTM）在捕捉时间序列数据长期依赖关系方面的优势，将降维后的优选特征集输入LSTM构建健康指标，并采用3次连续3σ准则识别早期故障点；为进一步提前HI早期故障的识别时刻，以早期故障识别时刻为目标函数，对特征筛选综合指标中的权重参数进行优化。在试验1中，权重参数优化后得到的HI相对于优化前的早期故障识别时刻提前120 min，相较已有研究可提前70 min，且单调性比现有研究提高8.4%；在试验2中，权重参数优化后较优化前早期故障的识别时刻提前2 min，较已有研究可提前4 min，证明了所提HI构建方法的优越性和权重参数优化的有效性。

• 基于融合相似特征的MHSA-TCN轴承寿命预测

  夏瑞辰，王衍学，王祎颜，郑峰，张晋瑞，王成明

  针对轴承振动信号中噪声干扰显著、退化特征非线性耦合及状态表征模糊等问题，提出一种基于融合相似特征的多头稀疏注意力时序卷积网络(MHSA-TCN)，以提升健康指标(HI)构建质量与剩余使用寿命(RUL)预测精度。构建时域、频域和时频域的多维特征，并通过Pearson相关性系数量化特征与退化轨迹的单调性和趋势性关联度，筛选出敏感特征集；基于核主成分分析(KPCA)实现非线性特征融合，构建高信息密度、强退化表征能力的HI，以解决传统线性降维方法在复杂工况下特征解耦的不足;设计融合多头稀疏注意力机制(MHSA)的TCN模型，通过并行稀疏注意力头自适应捕捉多尺度退化特征依赖关系，结合空洞卷积的时序建模能力，提高退化趋势辨识度与噪声鲁棒性;最后，通过PHM2012轴承数据集对所提方法进行验证。实验结果表明：基于融合相似特征的 MHSA-TCN方法所构造的 HI 比 RMS 更能准确地反映轴承的退化趋势。PHM2012数据集上的验证显示：相比1D-CNN、BiLSTM、TCN方法，MHSA-TCN方法在精确RUL预测方面表现优异，其预测的均方根误差分别降低了 34.95%、40.18%和22.09%，决定系数分别提升了8.05%、11.90%和3.30%，验证了该方法在复杂工况下的有效性。

• 基于MsTCN-Informer-MFN的航空发动机剩余寿命预测

  费春国，潘通

  针对现有RUL预测方法在长时序依赖建模、多源传感器特征空间相关性挖掘及动态特征选择等方面的不足，提出MsTCN-Informer-MFN预测方法。通过MsTCN模块实现局部突发信号与全局渐进退化特征的分层提取；引入稀疏自注意力机制与特征蒸馏策略的Informer模型，显著降低计算复杂度的同时增强对全生命周期退化轨迹的建模能力；最后，MFN模块通过动态权重分配与跨变量交互机制，利用门控权重单元对多维传感器信号进行动态特征融合，捕获随时间变化的空间关联关系，抑制冗余特征与噪声干扰，从而在退化过程实现更精准的剩余寿命估计。基于C-MAPSS数据集的实验结果表明：所提方法在FD001-FD004子集上的均方根误差（RMSE）与评分函数（Score）均优于DSAN、TFTA-Transformer等现有先进模型，尤其在复杂工况（FD002和FD004）下的RMSE较STRUL模型分别降低15.08%和8.78%，验证了其在多工况场景下的鲁棒性与泛化能力。

• 高速工况下螺旋锥齿轮功率损耗数学模型研究

  袁小博，刘云伟，温新苗，陈艳霞

  针对高速工况下螺旋锥齿轮因风阻与搅油现象并存而导致传统功率损耗模型预测不准的问题，建立一种能够准确预测其空载功率损耗的数学模型。通过弗劳德数与静态浸入深度的关联关系，建立浸油动态深度模型，量化分析纯风阻、搅油及其共存行为的线速度与阻力矩之间的关系。对油底壳中单个旋转部件在多种转速和初始静态油位下的阻力特性进行研究，通过特定润滑试验台进行试验，验证所提方法的有效性。最后，通过建立统一的数学模型来分析螺旋锥齿轮的总空载阻力矩和切向速度之间的定量关系，以计算螺旋锥齿轮功率损耗。结果表明：理论方法和经验方法的功率指数平均偏差约为16.76%，在转速较低和油深较大的情况下，约90%或更多的功率损耗来自搅油行为，而在油深较小和转速较高的情况下，表现为风阻和搅油共存的现象，表明所建立的模型能够更真实地反映高速下齿轮的实际损耗特性，具有较强的工程适用性。研究为螺旋锥齿轮的润滑方式提供理论参考。

• 地震模拟振动台DDPG强化学习控制策略研究

  张廷元，纪金豹，李倩，李绅

  为提升地震模拟振动台系统在复杂负载工况下的加速度跟踪精度，基于深度确定性策略梯度（DDPG）算法构建振动台强化学习控制策略。建立空载和单自由度试件下的振动台系统模型；采用DDPG算法对控制网络进行迭代训练，通过Actor-Critic框架实现控制模型的学习与优化；将训练好的网络引入振动台模型进行验证，对比分析DDPG算法与传统三变量控制的性能差异，对比测试多种地震波激励下的控制效果。仿真结果表明：在空载条件下，相比传统三参量控制算法，DDPG控制算法的相关系数显著提高，在El-Centro波激励下，DDPG控制的相关系数达到94.3%，相比三参量算法的91.9%提高了2.4%；在考虑单自由度试件的情况下，DDPG算法也可保持良好的控制精度，在El-Centro波激励下，相关系数达到92.9%，相比传统算法的83.7%提高了9.2%。强化学习在振动台控制中的有效性得到了验证，为振动台系统的智能控制提供了新的技术路径。

• 基于标识解析的变压器产品全生命周期质量追溯方法研究

  方远，孙文磊，张学东，华逸飞，宋世杰，陈蕊，洪海亮

  为解决变压器产业链复杂、产品质量控制存在短板以及产品质量追溯难度较大等问题，提出将标识解析技术应用于产品生产和质量追溯管理中。通过知识图谱技术挖掘变压器全生命周期的质量信息，建立基于标识解析的变压器产品全流程标识编码体系，并对基于OPC UA协议的多源异构设备数据提取及数据处理进行研究，以解决信息孤岛问题。最终，结合某变压器车间生产流程，提出基于标识解析的变压器产品生产流程追踪及质量信息回溯方案，并使用IntelliJ IDEA软件和MySQL数据库建立变压器质量追溯系统，实现对产品的质量信息溯源。对变压器线圈加工质量信息追溯进行检验测试，平均查询时间为64.289 ms，满足生产使用要求，且系统可以满足变压器全生命周期的数据溯源要求，为相关产业产品质量追溯提供了一套新的参考方案。

• 基于ESO-非奇异终端滑模的静液压推土机转速控制研究

  刘东航，刘凯磊，杨静，张政，龚佳明，王程远

  静液压推土机作业过程中，由于液压系统的非线性特性及外部干扰等因素，存在转速控制精度偏低以及双侧同步性能不足等问题。针对此，提出一种基于变量泵-变量马达协同调控的高精度转速控制方法。对变量泵-变量马达转速控制系统进行数学建模；设计基于扩张状态观测器（ESO）与非奇异终端滑模控制（NTSMC）的复合控制器，通过ESO实时估计并补偿系统总扰动，结合NTSMC构造有限时间收敛滑模面，实现转速误差快速收敛，并基于李雅普诺夫理论严格证明闭环系统全局稳定性。为验证控制策略的有效性，搭建Simulink-AMESim联合仿真平台开展对比试验，结果表明：相较于传统PID控制，ESO-NTSMC的稳态跟踪相对误差减少62.5%，动态调节时间缩短62.07%。进一步进行试验验证，在0~10km/h车速范围内，ESO-NTSMC控制下的马达转速误差比PID控制下减少了约36%，其直线跑偏率在0.9%内，能够有效提升推土机的同步控制精度,提高推土机的作业性能和系统稳定性。

• 电镀砂轮加工叶片叶盆型面的磨削力预测模型及PSO优化

  张雅娟，吴强，何志强，张禄

  为了解决电镀砂轮加工叶片表面时工件或刀具受力过载而发生变形，导致叶片上下厚薄不均、尺寸超差等问题，针对叶片叶盆型面的磨削加工建立磨削力预测模型并进行优化分析。在电镀砂轮磨削力预测模型的基础上，引入砂轮内圆磨削几何关系数学模型，构建电镀砂轮加工叶片叶盆型面的磨削力预测模型，并使用PSO算法进行模型优化；设计三因素三水平正交试验对预测模型进行验证，并对试验结果进行理论分析。结果表明：在三因素变化的情况下，法向磨削力寻优目标函数的最优值为0.813 9，切向磨削力寻优目标函数的最优值为0.232 6；PSO磨削力优化模型的法向和切向预测值相较于试验法分别优化了6.9%、7.5%，验证了所建立预测模型的可靠性与普适性。随着叶片曲率半径和砂轮转速增大，磨削力逐渐减小，随着磨削深度和进给速度增大，磨削力逐渐增大。在三因素中，对磨削力变化影响最大的为磨削深度，其对应的法向磨削力极差为5.275，切向磨削力极差为1.475，影响程度远大于磨削速度和进给速度。

• 基于机器学习的18CrNiMo7-6合金钢平面磨削力预测

  张云龙?，张建伟，王冰冰，孙鹿航

  建立磨削力与磨削参数之间的预测模型，可确保系统稳定性的同时保证工件的精度和表面质量。为探究砂轮直径和磨粒粒径对磨削力的影响，通过有限元仿真得到数据集，结合机器学习建立18CrNiMo7-6平面磨削力和砂轮参数(砂轮直径D、磨粒粒径d)及磨削工艺参数(砂轮速度vs、工件速度vw、磨削深度ap)间的预测模型。采用经典的多输出多层感知器(MLP)和基于参数共享的深度网络模型(DMTR)对仿真数据集进行训练，以MAPE值为选择依据，对MLP和DMTR的超参数及训练参数进行调整，确定最优参数。结果表明：DMTR模型对磨削力的预测MAPE为8.36%，而MLP模型的最高预测误差达到12.18%，DMTR比MLP的预测精度更高。与磨削试验及经验公式相比，该方法为获取磨削响应提供了一种更高效、简单的途径，为工艺参数选择和磨削加工系统优化提供了依据。

• 机油泵耐久加载驱动缸非线性摩擦及摩擦补偿控制

  王建森，李涛涛，王小军

  针对某型机油泵耐久性试验加载装置中驱动缸存在的换向摩擦抖动问题，为提高系统的控制精度和稳定性，设计一种摩擦前馈补偿自适应鲁棒控制策略。建立电液伺服试验加载系统非线性数学模型，并采用LuGre摩擦模型描述驱动缸的非线性摩擦行为。通过LuGre模型进行摩擦前馈补偿，结合自适应算法在线调整参数以应对系统不确定性，并利用鲁棒控制处理未建模动态。采用Lyapunov稳定性理论证明了闭环系统的全局稳定性。通过AMESim和MATLAB/Simulink搭建联合仿真平台，在正弦信号激励下，将所提控制策略与常规PID控制、反步控制进行对比验证。结果表明：3种控制策略在正弦跟踪中的最大位置偏差存在显著差异，PID控制为0.21 mm，反步控制为4.9×10-2mm，而基于摩擦前馈补偿的自适应鲁棒控制进一步将误差降至2.4×10-2 mm。基于LuGre摩擦模型的前馈补偿自适应鲁棒控制策略可提高系统的响应速度、稳定性和鲁棒性，有效抑制系统中换向和速度过零点时的抖振现象。

• 基于CFD和AMESim联合仿真的重型AT缓速器制动性能研究

  刘梓文，孙官朝，吴怀超，聂龙，刘波，谢嘉，龙运祥，杨绿

  缓速力矩是重型液力自动变速器缓速器研发的重要参数指标，为了尽可能接近缓速力矩的理论推导值，提出一种结合CFD计算的缓速力矩联合仿真技术。建立整车缓速下坡时的受力分析模型，并推导出缓速器的理论缓速力矩；建立缓速器液压系统模型，通过换挡仿真分析得到纯液压仿真数据与理论值相差较大。究其原因：缓速器内部运动剧烈，造成其压力场分布极度不均，难以具体计算出其内部的充液率。但其充液油路和排液油路的压力可以定量计算，因此建立内流场有限元模型，分析缓速器充液油路和排液油路进出口压力的变化规律，并进一步得到缓速器充液率；最后通过联合仿真将有限元模型与液压系统模型结合分析。结果表明：较纯液压仿真，联合仿真的输出力矩误差下降4.322%，最大振幅减少约54.24%，缓速效果提升明显。

• 滚动功能部件自动校直技术的研究进展

  李志颖，张文良，孙立壮，陈宝凤，苑德烨

  综述滚动功能部件（以滚珠丝杠与直线导轨为代表）自动校直技术的研究进展，以解决其因加工变形导致的直线精度下降问题，从而提升国产高端数控机床关键部件的性能与自主化水平。梳理自动校直技术的核心原理与关键环节，其基础是三点反弯式校直理论，通过施加集中载荷使工件产生可控的弹塑性变形以实现校正。为优化工艺，广泛采用有限元仿真技术对校直过程进行数值模拟，以预测工件变形、残余应力分布并指导核心工艺参数的确定。进一步地，引入机器学习算法建立校直行程预测模型，以实现工艺参数的智能优化与快速计算。分析自动校直设备的典型构成，包括压直、驱动、支撑、检测与控制单元，并对比了国内外设备的技术特点。自动校直技术是提升滚动功能部件直线精度的关键，其未来发展趋势将集中于工艺与设备的智能化、绿色化及高可靠性，对于打破国外技术垄断、推动我国高端装备制造自主化发展具有重要战略意义。

• 考虑直流偏置下的永磁同步电机扰动抑制研究

  杨羽萌，朱其新，刘红俐

  针对电流传感器因热漂移、老化和非线性等因素产生的直流偏置，导致永磁同步电机不必要的转矩脉动，严重影响其速度与转矩控制性能的问题，提出一种结合扩张状态观测器（ESO）与离散谐振控制器的复合控制策略。使用扩张状态观测器来提取和补偿电流测量中的直流偏置，同时为抑制由电流采样误差引起的谐波对电机的影响，引入离散化的谐振控制器削弱谐波。最后，在MATLAB/Simulink中进行仿真验证，将所提控制方法与传统PI控制进行对比验证。结果表明：与传统PI控制相比，在加入0.5 A直流偏置后，输出转矩脉动由±1.15 N·m降低至±0.3 N·m；经ESO补偿的系统，电流偏移量显著减少；通过对比傅里叶快速变换图可以看出直流偏置明显减少。所提控制方法减少了直流偏置对电机的影响，且具有良好的稳态和动态输出特性。

• Mini LED针刺式巨量转移设备双平台动态协同对位控制

  刘强，王凯毅

  针对针刺式巨量转移设备静态对位模式存在的效率低、振动大及可靠性不足等问题，提出一种基于双平台动态协同对位控制方法。通过建立载晶平台与基板平台的X轴运动学模型，利用五次多项式插值算法精确规划载晶平台的变速轨迹，并在基板平台保持匀速运动的条件下，实现双平台的瞬时速度同步。通过三闭环PID伺服控制系统实现对双平台运动的精确控制。仿真结果表明：与传统静态对位模式相比，动态协同对位方案耗时减少23.37%。在实机测试中，芯片落位精度达±15 μm，设备单位时间产能由静态模式的1.5×105 UPH提升至1.8×105 UPH，有效解决了因电机频繁启停导致的机械磨损与低频振动问题，为高精度连续化生产提供了可行的解决方案。

• 采用MIMO-LPV反馈控制器的数控机床精密轮廓控制

  黄苏，高贾顺?

  针对机械摩擦与电气结构阻力等因素对轮廓跟踪精度的影响，提出一种采用MIMO-LPV控制器的数控机床精密轮廓控制方案，该方法适用于两轴机床和三轴机床的轮廓精密控制。采用基于任务框架坐标系的控制器设计方案，将MIMO-LPV反馈控制器构建为刀具轨迹方向和刀具速度的函数，利用坐标变换矩阵和基于线性矩阵不等式的增益调度控制技术对LPV控制器进行设计，从而获得极高的轮廓控制精度。对三轴数控机床系统进行简单介绍，并对跟踪误差和轮廓误差进行建模。提出一个随刀具路径方向和刀具速度变化的MIMO控制器用于补偿外部干扰力带来的轮廓误差，并基于LPV反馈控制器实现数控机床的精密轮廓控制。最后，通过时域仿真和数控机床实物控制验证的方式对所提方案进行验证。结果表明：所提方案在两轴机床中可成功将轮廓误差的最大值控制在12 μm以下，在三轴机床中可控制在8 μm以下，控制精度明显优于基于PID+交叉耦合轮廓控制方案。

• 基于混沌共享多镜面优化算法的桥式起重机主梁综合成本控制

  马兵，郭润坤，李龙，戚其松，李学伟

  为解决桥式起重机主梁设计加工过程中材料浪费多、加工成本高等问题，提出一种基于混沌共享多镜面优化算法（CMSRAS）的桥式起重机主梁综合成本控制方法。综合考虑轻量化设计成本、钢材废料成本和数控切割下料成本，构建桥式起重机主梁综合成本控制模型。通过引入随机Tent混沌映射初始化策略和分段混合扰动策略对共享多镜面优化算法进行改进，提出CMSRAS算法。最后，构建基于CMSRAS算法的桥式起重机主梁综合成本控制模型，并以某企业32 t-22.5 m桥式起重机主梁综合成本设计实例，验证所提方法的有效性。结果表明：与原设计相比，采用CMSRAS算法获得的主梁优化方案，其截面积减少了34.09%，钢板废料成本降低了24.66%，数控切割下料成本降低了5.39%，综合成本控制效果达到53.56%，显著优于SRA、NGO和SCSO算法；各成本控制设计收敛曲线表明，CMSRAS算法求解速度更优，能快速收敛至更佳的成本控制指标。研究为起重机成本控制提供了一种新策略。

• 基于深度强化学习的电液伺服系统位置控制及跨系统适应性验证

  陆振宇，孙守迪，金陆乔，查万荣，纵怀志，蔡存，刘国平

  电液伺服技术具有控制精准度高、动态响应迅捷、功率密度大等特性，能够达到高精密、高性能的运动调控目标。针对液阻全桥网络比例阀控缸系统建模复杂、传统控制方法调参繁琐的问题，提出深度强化学习（DRL）的跨系统迁移控制策略。利用AMESim搭建传统阀控缸液压系统与液阻全桥网络比例阀控缸系统模型，提供强化学习算法的选择依据，提出一种创新的研究策略：利用DRL无模型自适应特性，采用结构简单的传统阀控缸系统训练智能体，使其掌握应对非线性与耦合问题的控制能力；随后，将训练成熟的智能体直接迁移至复杂的液阻全桥网络比例阀控缸系统，无需重新建模或大量调参。仿真结果表明：迁移后的智能体方波跟踪静态误差不大于0.35 mm，正弦跟踪相对误差不大于8.3%，方波上升时间为0.13 s，调整时间为0.23 s，显著优于传统系统;6 000 N超越负载下智能体的相对误差仅8.217%，均方根误差1.039 mm。迁移后的智能体仍保持良好的动态响应与抗干扰能力，有效缩短调参时间，验证了DRL跨系统迁移在液压控制中的可行性，为复杂液压系统的智能控制提供了高效解决方案。

• 高速开关式先导滑阀非对称阀口与PWM控制信号适配关系研究

  陈雨欣?，魏列江，单乐，谭泽华，强彦

  为提高PWM占空比可控范围，获得稳定的主阀控制腔的控制压力，提出一种先导级高速开关式滑阀非对称阀口面积比与PWM控制信号的匹配方法。对主阀控制腔内压力控制机制进行分析，建立先导滑阀PWM占空比与主阀控制腔平均压力的数学模型。利用MATLAB/Simulink搭建系统仿真模型，分析不同进/回油阀口面积比以及不同PWM频率下，占空比与主阀控制腔平均压力的关系。最后，搭建实验测试台架，通过对比阀口面积比为1∶1和4∶1时的仿真与实验结果，验证所提方法的可行性与模型的准确性。结果表明：主阀控制腔平均压力与先导滑阀PWM占空比之间呈线性关系；增大先导滑阀进、回油阀口面积比，能有效拓宽PWM占空比的可控范围；提高PWM频率能改善控制腔压力调节的线性度，但不会改变占空比的可控范围。在主阀阀芯动作压力1.25 MPa下，先导滑阀阀口面积比为1∶1和4∶1的PWM控制信号可控范围仿真结果分别为50%~90%和42.29%~90%，实验结果分别为50.88%~90%和43.87%~90%，与仿真结果的误差在1.6%以内，验证了该控制方法的可行性。

• 外转子永磁同步电机双层逆流向水冷结构设计及分析

  冯立杰，宁英达，张虎翼，冯奕程，王眇

  针对外转子永磁同步电机在恶劣散热条件下温升过高的问题，设计一种新型双层逆向水流冷却结构。通过优化水道布局，设计新型双层水道结构和尺寸；设计处于不同侧的进水口和出水口，使两层水道形成内循环热传递，以增强冷却水与电机发热部件的热交换效率。基于多物理场耦合方法建立电机的三维流固耦合数值模型，对比分析4种不同新型水冷结构（双螺旋形、双周向Z形、内层螺旋形外层周向Z形以及外层螺旋形内层周向Z形）的散热性能。仿真结果表明：双层螺旋水道的散热效果最优，绕组最高温度相比自然冷却降低了80.1 ℃，温升抑制率达70.32%，且进出口压差10.18 kPa最低，显著改善了电机内部温度分布的均匀性。该研究为外转子永磁电机的散热设计提供了高效、低成本的解决方案，并为水道几何参数优化及多物理场耦合分析提供参考。

• 基于磁路法的比例电磁铁电磁力分析及优化

  张进杰，董添雨，赵得赓，王瑶

  为解决电磁驱动往复式压缩机无级气量调节系统执行机构电磁力随衔铁位移呈现线性衰减的问题，对其关键结构参数进行优化。建立等效磁路法比例电磁铁模型，依据其复杂结构将磁路拆分为多条支路，分别计算各部分磁阻。考虑非线性导磁材料的磁化现象，拟合得到磁导率方程。分析比例电磁铁内阻磁角、衔铁直径对比例电磁铁电磁力特性的影响。为平衡平均驱动力与电磁力水平特性，采用遗传算法求解目标帕累托前沿，筛选帕累托最优解，并通过试验验证优化结果。结果表明：内阻磁角为10°时电磁力水平特性最优，角度为15°时平均驱动力最大；增大衔铁直径可改善水平特性但会降低最大电磁力。优化后得到一组关键参数（衔铁直径28.5 mm、大接合面长12 mm、小接合面长8.3 mm、阻磁角12.65°），与初始设计相比，优化后平均驱动力增大8.14%，达到1 873 N，电磁力的水平位移-力特性灵敏度降低9.55%，顶出与撤回过程衔铁落座速度分别降低14.8%、13.3%，有效降低振动冲击，达到优化目的。

• 热-粒耦合作用下插装式换向阀阀芯滞卡与磨损特性研究

  薛静，冀宏，柴文伟，罗畅敏，陈乾鹏

  为探究插装式换向阀阀芯在颗粒污染、温度以及热-粒耦合作用下的滞卡力特性、表面磨损规律及其对换向速度的影响，利用自主设计的滞卡力测试装置，在不同污染等级的油液、不同温度条件以及热-粒耦合条件下，对阀芯的滞卡力进行测量；采用三维变焦表面形貌仪测量磨损前后阀芯表面微观形貌参数；最后，分析颗粒作用和热-粒耦合作用下阀芯滞卡对换向阀换向速度的影响。结果表明：在颗粒单作用下阀芯的滞卡力较小，多数时间处于1 N左右；在温度单因素下阀芯的滞卡力明显增大，峰值达到7.24 N，且阀芯温度、热形变与滞卡力呈正相关；在热-粒耦合作用下，阀芯滞卡力峰值明显增大，达到13.82 N；表明温度升高显著提升了敏感颗粒的数量。磨损后阀芯表面平均粗糙度 Ra显著增大，例如配合段2周向的Ra从磨损前的0.945 72 μm增至2.667 3 μm；当阀芯温度从90 ℃升高至110 ℃时，摩擦力占弹簧预紧力的比值从9.33%增至50.31%，响应滞后率从5.02%增至41.87%，使摩擦力接近于驱动力进而导致阀芯卡死，严重影响转换活门的换向速度。研究为降幅阀芯滞卡以及优化阀芯结构提供了理论依据。

• 基于逆物理信息神经网络的轴向柱塞泵故障诊断方法

  常远，储焰，汤何胜

  针对轴向柱塞泵斜盘故障样本稀缺导致的样本不平衡问题，提出一种融合逆物理信息神经网络（IPINN）的数据增强与故障诊断方法。构建含有斜盘缺陷的轴向柱塞泵动态模型，并结合龙格-库塔法生成仿真数据，以缓解实验数据样本不平衡的问题；鉴于传统经验设定的动力学参数准确性不足，运用逆物理信息神经网络对动力学模型中的6个关键参数进行优化，有效减小仿真数据与实验数据之间的偏差。将增强后的数据集输入到卷积神经网络（CNN）中进行故障诊断，验证所提方法的有效性与准确性。结果表明：优化后的仿真数据在时域和频域上与实验数据更接近，PRD、RMSE、MMD指标验证了优化效果。对比不同数据集，基于IPINN扩充的数据集在故障诊断中表现优异，其准确率较仅实验数据集提升22%，较经验扩充数据集提升2.53%，有效解决了样本的不平衡问题，显著提高了诊断精度，为轴向柱塞泵的故障诊断提供了有效途径。

• 新型活塞式恒压蓄能器节能研究

  周杰，张树忠，唐一文

  为提高机械臂的能效，对一种通过压力传感器、PID 控制模块和比例换向阀协同工作实现恒压控制的新型活塞式恒压蓄能器展开仿真研究。基于恒压蓄能器工作原理，利用 AMESim 软件搭建恒重力负载液压系统模型，分别对无蓄能器、加装普通蓄能器和恒压蓄能器进行仿真研究，得到3种模型下液压缸的杆位移曲线、普通蓄能器和恒压蓄能器压力曲线以及液压系统整体效率。结果表明：普通蓄能器虽能提升系统效率，但存在势能吸收不完全以及压力波动大的问题;而改进后的恒压蓄能器在能量回收和释放过程中压力稳定，设定气体压力为10 MPa时，压力波动可控制在±1.5 MPa内；在能量回收阶段，恒压蓄能器可有效回收负载下降产生的势能，在能量释放阶段，可稳定为负载抬升提供能量，使系统效率进一步提高，最高可达 77%。该研究为液压系统节能提供了新的解决方案和参考依据。

• 高压轴向柱塞泵流体域空化特性分析

  陈效平，敖鑫，刘志辉，陈小兵，何志鹏

  针对高压轴向柱塞泵的空化现象，建立高压轴向柱塞泵的流体域模型，基于流体仿真软件PumpLinx分析柱塞泵流体域空化现象，得到易于发生空化的位置；采用等间距法分析吸油口压力、缸体转速和负载压力等工况参数对空化特性的影响规律。结果表明：空化主要发生在吸油区的吸油腔、配流盘和靠近吸油区的柱塞腔区域；吸油压力从0.1 MPa增加至0.3 MPa，吸油腔、柱塞腔、配流盘内气体体积分数均值分别从1.98%下降至0.62%、2.09%下降至0.45%、2.61%下降至0.54%;转速从2 000 r/min增加至3 000 r/min，吸油腔、柱塞腔、配流盘内气体体积分数均值分别从1.81%上升至1.98%、1.08%上升至2.09%、1.61%上升至2.61%;负载压力从20 MPa增加至30 MPa，吸油腔、柱塞腔、配流盘内气体体积分数均值分别从1.83%上升至1.99%、1.71%上升至2.10%、1.43%上升至2.61%，吸油压力的提升对空化抑制作用呈现非线性衰减特征，缸体转速与负载压力的提升对空化的增强作用呈现加速增长特征。

• 模块化电解水制氢仿真平台设计与实验验证

  梁涛，申奇，谭建鑫，井延伟，黄志强，武贺

  针对难以利用实际碱性电解槽进行可再生能源电解水制氢系统研发的问题，搭建一种用于模拟电解水制氢的半实物仿真实验平台。该平台采用由S7?400PLC、上位机及虚拟对象计算机构成的硬件架构，通过以太网和现场总线进行通信。建立模块化碱性电解槽的电压、氧中氢、温度、产气量及分离器压力模型，并在压力和液位控制回路中采用分程控制策略，以实现压力、液位的平衡控制。最后，在恒流工况下进行制氢过程模拟，验证平台在温度、压力及液位环节的有效控制。结果表明：所设计仿真平台在恒流工况下，能够模拟出电解水制氢启停过程电压、电流、氧中氢浓度、压力、温度和液位等输出特性；所设计的闭环控制回路能够实现被控量的稳定控制，碱液温度能稳定控制在设定值±1 ℃以内，氢氧分离器压力能快速跟踪设定值并保持稳定，同时氢氧液位差被成功控制在3 mm以内，验证了控制策略的有效性。该平台为可再生能源制氢系统的宽功率波动特性相关研发提供了可靠的实验基础。

• 往复压缩机网状阀片运动监测系统开发及应用

  曹栖文，王德喜，崔玮琳，洪晓

  针对现有监测系统多聚焦于振动分析，存在结构复杂、抗干扰能力不足等问题，开发一套基于涡流位移传感器和伸缩杆耦合的网状阀片运动监测系统。该检测系统由涡流位移传感器、伸缩杆传动机构、差压变送器与高速数据采集卡组成，可实时反馈阀片位移及气缸压力变化。采用伸缩杆与金属感应片将阀片内部位移传导至外部，解决了传感器安装空间受限难题。选用抗干扰性能良好的涡流位移传感器进行位移测量，同时利用差压变送器监测阀前后压差。在3LW-5-8型往复压缩机上搭建实验平台，通过高速数据采集卡与LabVIEW软件实时采集并融合阀片位移、气缸压力及活塞上止点信号。结果表明：系统实际开阀时间误差仅为2.3%，通过对比阀片运动轨迹与理论计算结果，验证了系统的准确性。该系统结构简单、适用性广，为压缩机高效运行提供了技术保障。

• 基于模糊控制的新能源汽车电子水泵测试系统研究

  吴袁生，姚贺铭，辛强，王建基

  针对新能源汽车电子水泵测试需求日益复杂和流量控制精度较低的问题，设计一种基于模糊控制理论的流量控制、可控介质温度、自动化测试的新能源汽车电子水泵测试系统。该系统的硬件结构由水管工装、水箱、管路和各传感器组成，利用软件采集、处理和保存测试数据。系统可根据测试需求调节电子水泵供电、PWM信号、介质温度和管路压差流量，并在上位机程序中实时显示测试数据，在软件后台保存生成的测试报告。针对管路中压差与流量控制的非线性、不确定性问题，基于模糊控制算法开展研究，通过仿真对比PID控制、模糊控制与模糊PID控制的性能。结果表明：相比PID控制、模糊控制，基于模糊控制调节PID控制参数的方法具有较快的响应速度，同时超调量较小，控制效果更佳。最后，以某款电子水泵为对象开展实机验证。结果表明：测试系统可自动调节流量，且调节动作平缓，调节时间在30 s内，且流量控制测试数据稳定，最终结果与目标值的误差为0.09%，满足新能源汽车电子水泵的各项测试需求。

• 装载机动臂稳定模块特性研究

  李立科，李大尤，武宗才，华龙新，王允

  装载机存在动臂抖动问题，通常会配备动臂稳定模块，但普通稳定模块在开启时存在蓄能器和动臂大腔压力不等的问题，导致开启后动臂存在抬升和冲击现象，影响整机操作性能。针对该问题，提出一种应用平衡阀平衡蓄能器和动臂大腔的压力方案，在稳定模块启动时，通过压力控制使平衡阀阀口先打开泄压，以此降低蓄能器和动臂大腔的压差，减缓动臂抬升现象。通过分析动臂稳定模块原理，根据某装载机的真实参数，在AMESim中建立仿真模型，并进行实验对比。结果表明：加入平衡阀后，在开启稳定模块瞬间，其动臂位移量相比未加装平衡阀减少30 mm，有效缓解动臂的抬升现象，同时还可减少动臂抬升时的冲击，对装载机具有较好的效果；且平衡阀弹簧预设压力越小，动臂油缸位移提升量越小，当弹簧预设压力为0.2 MPa时，其位移量在10 mm以下，在长距离运输中基本保持铲斗预设工作姿态，避免司机频繁操作。然而过小的弹簧刚度会影响装载机重载时适应颠簸路面的能力，提出通过改变动臂小腔到油箱的过流面积得到较好的控制特性。仿真结果表明：当阀芯过流面积为75 mm2时，动臂油缸位移基本不变。因此，应尽量增大弹簧预设压力，减小动臂小腔到油箱的过流面积，达到减小动臂小腔位移的目的。