机床与液压杂志

机床与液压杂志2026年第5期

• 基于改进遗传算法的纺织车间搬运机器人任务分配

  李西兴，刘晨明，王际鹏，李立军，彭文飞

  针对纺织车间智能化生产过程中搬运机器人面临的高频次纱线运输问题，提出一种基于改进遗传算法的任务分配方法。考虑搬运机器人的行驶能力、任务时间窗和负载均衡等约束条件，构建以最小化任务成本为优化目标的任务分配模型。为改善传统遗传算法易陷入局部最优问题，引入单机器人插入、单机器人交换、多机器人插入和多机器人交换4种邻域搜索算子，增强算法的搜索能力。最后，在种群迭代中融入自适应变异和干扰操作策略，提升算法收敛速度并确保求解精度。实验结果表明：文中所提改进遗传算法在纺织车间搬运机器人任务分配问题上具有快速收敛能力，处理大规模案例时，其性能提升约30%，任务成本降低约20%，展现出较强的求解能力和较高的稳定性能。

• 管道检测机器人关键技术现状及展望

  洪都，郭贤，毛国华，李中原，刘小杰，操凯，刘小勇

  针对全球及我国城市管网系统规模持续扩大、安全运维需求日益迫切，而现有管道检测机器人在复杂工况下面临适应性、续航、定位及检测精度等多重挑战的现状，系统综述管道检测机器人5大关键技术的国内外研究进展。通过对管道检测机器人的推进机构、通过性、供能技术、定位技术、无损检测技术5大关键技术的国内外研究进展进行全面总结与对比，结合机器人在管道中工作环境的复杂多样性，提出管道检测机器人现有关键技术存在的问题，包括能源续航短板、复杂环境适应性不足、缺陷识别与自主决策能力弱，以及缺乏统一的技术标准和测试平台。针对上述问题，对管道检测机器人关键技术的发展趋势指出方向，如结合多传感器融合、人工智能赋能、轻量化与新型能源技术应用等，为后续研究指明路径。

• 重载六足移动机器人运动学建模与仿真

  张启升，李瑞琴，宁峰平

  针对危险性高、地形复杂、狭窄封闭人类不宜进入的地下空间重物搬运任务需求，提出一种基于2-RUS+UP并联机械腿的新型六足移动机器人。该机器人每条腿采用模块化设计，具有2个转动和1个移动共3个自由度，具有相同的拓扑结构。对机械腿的位置逆解进行分析，基于矢量法建立2-RUS+UP并联腿的运动学模型，得到机械腿的速度映射关系；采用快速极坐标极限搜索法对单腿的工作空间进行分析；基于三角形稳定性原理，规划了一种3+3步态，分析机器人行进时的5种典型步态。规划一段足端为五次多项式的运行规律轨迹，确保机器人步行的稳定性和减少迈步和着地时足端与地面的冲击。最后，在ADAMS中搭建虚拟样机进行运动学仿真，并与MATLAB理论计算结果进行对比验证。仿真与理论对比结果表明：移动副和驱动支链的位移、速度、加速度曲线变化规律一致，曲线光滑无突变，验证了运动学模型的正确性。其中，移动副位移变化范围为0~150 mm，速度范围为0~280 mm/s；驱动支链角位移范围为0~30°，角速度范围为0~70 (°)/s。所提的基于2-RUS+UP并联机械腿的六足移动机器人构型合理，运动学模型准确，工作空间满足地下复杂地形搬运需求，所规划的3+3步态能够保证机器人稳定行走。

• 基于改进人工势场法的动车组双机械臂协同喷涂避障策略研究

  罗成浩，熊涛，向德宁，齐淑林，严熹磊

  在动车组车内喷涂阻尼涂料能够有效减震降噪，提高乘客乘坐舒适性。目前动车组车内阻尼涂料的喷涂主要依赖人工操作，不仅喷涂效率低、涂层厚度难以均匀，还对工人健康构成风险。为此，设计阻尼涂料双机器人自动喷涂系统，并采用改进的D-H法建立机械臂运动学模型，进行正运动学分析。针对双机械臂的避障问题，建立碰撞检测模型，将机械臂结构简化为由多个圆柱体与半球体构成的包络模型，构建最短距离计算公式，精确识别多杆件间的潜在干涉关系。在此基础上，提出一种在关节空间引入虚拟吸引点机制，并融合模拟退火策略的改进人工势场算法。该算法可有效引导路径脱离障碍物引力的干扰区，并在路径陷入局部最优时，通过施加随机扰动并通过概率接受次优解，实现从局部低谷跳跃至全局最优解。MATLAB仿真验证表明：在无避障策略下，双臂运动过程中的最小间距一度降至244.16 mm，存在严重碰撞风险；而采用改进算法后，双臂最小间距始终保持在500 mm安全阈值以上。此外，在路径规划对比测试中，相比传统人工势场法因陷入局部极小值导致的规划失败，所提方法能够有效克服局部最优问题，成功规划出无碰撞路径。因此，该方法能够有效提升双机械臂的避障能力和路径规划精度，确保喷涂作业的安全性和高效性，满足动车组喷涂任务的需求，提高喷涂精度和作业效率，减少人工干预，降低职业健康风险，为动车组机器人喷涂技术的发展提供理论支撑和实践指导。

• 基于自由区域提取关键点构建图结构结合A *的路径规划算法

  王朝阳，蒋林，杨婉振，万乐，汤勃，朱建阳

  针对目前Voronoi图路径规划算法实时性差、骨架提取过程耗时长、规划的路径曲折冗余的问题，提出一种基于自由区域的骨架关键点构建骨架图结构结合A?*算法的路径规划算法。对路径规划的栅格地图进行预处理，去除地图噪声和边缘毛刺，改进骨架提取算法，使其仅对地图中自由区域提取骨架，从而显著降低骨架提取时间。利用骨架关键点及其连接关系构建骨架图结构，骨架图结构能够显著简化环境信息，使路径规划算法在搜索过程中更加专注于关键路径，并将骨架图结构引入到A?*算法的评估函数中，有效解决Voronoi图路径曲折冗余问题。在家庭与多障碍物仿真环境中，与文献[6]的Voronoi改进算法对比实验表明： 所提算法规划的路径长度平均减少13.23%，路径平滑度显著提升，消除了短距离规划中的冗余转折；规划时间平均降低34.46%，搜索效率明显改善。在实际机器人导航实验中，文中算法生成的路径在保持安全距离的同时更直接，验证了其在实际场景中的有效性与鲁棒性。文中算法所得的规划时间，规划路径长度较对比算法更少，显著提升了机器人路径规划的实时性和效率。算法在减少计算开销的同时生成更平滑、安全的路径，适用于复杂环境的实时导航需求，为机器人全局路径规划提供了高效可行的解决方案。

• 基于CSADQN算法的移动机器人动态路径规划

  张佳强，陈辉庆，王一雄，许洪振，张洪铭

  针对移动机器人在动态复杂环境中路径规划时存在的避障精度低、环境适应性差等问题，提出一种通道注意力机制增强的自监督深度?Q?网络 (CSADQN)算法。该算法通过融合深度学习与动态环境感知技术，增强对动态障碍物的特征识别能力与路径规划效率。具体改进包括：在深度?Q?网络中嵌入通道注意力机制，通过对多模态环境图进行加权处理，强化对障碍物分布特征的提取；建立基于自监督学习的动态环境模拟机制，结合机器人运动反馈优化策略迭代；对传统人工势场法进行改进，采用闭环PID控制替代势场引力，并设计动态自适应斥力场模型，实现避障安全性与轨迹平滑性的平衡。在二维动态障碍物仿真环境中开展对比实验。实验结果表明：CSADQN算法的路径长度为37.88 m，相比DQN、ADQN、CDQN算法分别减少了4.97、3.15、2.68 m；拐点数量为15个，分别减少了7、3、1个；算法运行时间为190.3 s，运行效率分别提升了8.8%、5.5%、3%。所提CSADQN算法通过多模态感知增强、动态环境建模与控制架构优化，有效提升了移动机器人在动态环境中的自主避障性能。

• 刚柔混合变径管道机器人越障振动分析及参数优化

  房营营，薛毅馨，高有山，王晓洋

  针对支撑轮式管道机器人在复杂管道越障过程中由于振动导致的定位失准与结构损伤问题，建立机器人越障动力学理论模型，基于Lagrange方程推演轴向微分振动方程；在ADAMS中构建多体动力学虚拟样机，通过设置多变量进行机器人越障仿真，获取不同工况的加速度响应谱；采用δRMS,norm (时间归一化均方根)评估振动响应强度并提取分布特征，对低振动变量区间进行选取。结果表明：所构建虚拟样机能够准确表征机器人越障过程中的动力学特性；当行进速度为3~7 m/min时，δRMS,norm值在2~3 m/s2间平稳波动；自适应弹簧刚度与支撑腿预压紧力呈现非线性耦合效应，低刚度（小于15 N/mm）下，预压紧力区间取50~150 N时，δRMS,norm值较低（1.6~3 m/s2）；刚度增至15 N/mm，低?δRMS,norm值下的预压紧力区间收缩至100~125 N；当刚度超过20 N/mm时，δRMS,norm值均大于3 m/s2。为避免机器人的振动强度过高，自适应弹簧刚度与支撑腿预压紧力的选取应相互适配。

• 基于耦合驱动的SCARA机械臂末端关节结构设计与分析

  宋肽宇，李红双

  针对SCARA机械臂末端关节工作空间受限的问题，提出一种基于差动弧齿锥齿轮传动系统的耦合驱动末端结构设计方案。通过ADAMS对末端关节进行运动学分析，验证了差动传动系统俯仰轴与横滚轴的耦合运动原理。利用ANSYS? Workbench对差动传动系统进行瞬态动力学仿真，模拟其匀加速运动过程中的应力变化，得到该传动系统等效应力与接触应力变化曲线，采用应力-寿命法进行疲劳寿命分析；结合五自由度SCARA机械臂，采用D-H法建立坐标系，并对其正、逆运动学进行求解。通过MATLAB仿真和Monte Carlo法分析工作空间特性。最后，对该末端关节进行俯仰轴、横滚轴独立运动和双自由度耦合运动试验。结果表明：传动系统的最大等效应力为173.31 MPa，最大接触应力为160.65 MPa，主要集中在啮合位置，系统的最小疲劳寿命为2.29×105次，且疲劳破坏主要出现在啮合端面，偏载工况会显著降低疲劳寿命。驱动末端的单自由度及耦合运动结果与ADAMS仿真结果基本一致，验证了耦合运动原理及仿真分析的准确性，为SCARA机械臂末端关节结构优化设计提供新思路与理论依据。

• 关节机器人可靠性加速试验验证设计与分析

  王海霞，王清忠，伍国梁

  为评价机器人的可靠性水平，开展关节机器人可靠性加速试验研究。通过分析现有可靠性标准的技术要求，结合试验样品典型工况下的应用场景，确定试验基准条件、加速因子；采用定时截尾试验统计方法，提出一种基于温度应力和重复定位精度退化的加速模型，设计整体试验方案并搭建可靠性测试加速试验场景；最后对试验数据和结果进行分析。结果表明：在试验前、中、后期分别对被测关节机器人的重复定位精度进行检测,均小于0.1 mm，且未出现性能退化现象，满足机器人在典型工况的作业要求；整个加速试验过程未监测到符合标准评判的关联故障，验证了被测关节机器人的平均无故障时间达到了80 000 h的可靠性测评目标。研究可用于指导机器人检验检测、可靠性评估和生产应用。

• 水轮发电机座环端面在位移动式加工机器人及应用研究

  平少栋，成传诗，黄奎，陆磊丰，赵洪深，吴晅

  针对传统人工加工、专用支架等座环检修方法效率低、危险程度高、成本高等问题，提出一种水轮发电机座环端面在位移动式加工机器人。该机器人集成了“测-铣”一体复用检测加工、在位移动式磁吸快速铣削加工以及“宏-微”全局统一位置引导定位等关键技术，融合移动平台、三轴铣削平台与自稳调平平台，并在实验室环境开展实际应用，验证了该方案的可行性与实际应用价值。实验结果表明：该机器人能够将座环平面度误差从0.408 3 mm降低至0.134 2 mm，满足安装标准（不大于0.3 mm）；相较传统人工检修方式，加工效率提升约35%，且无需大型固定工装，显著降低检修难度，验证了该方案的工程可行性。该在位移动式加工机器人可进一步推广至顶盖法兰、大型平面构件等检修场景，为水轮发电机超大部件现场加工与维护提供了一种通用化解决方案。

• 可自主上下线智能线路巡检机器人研究

  秘立鹏，漆海霞，李方，曹剑君，黄兴

  为提升特高压输电线路巡检的自动化水平，解决现有巡检机器人依赖人工辅助上下线、续航能力有限的问题，研究一套具有自动上下线装置的智能巡检机器人系统。该系统由机器人终端、上下线装置、充电基站、通信基站及远程控制处理终端组成。机器人通过上下线装置实现从架线铁塔底部至架空输电线路的攀爬与降落。系统配备了结合太阳能、风能等可再生发电装置与储能电池的充电基站，可实现在线能量补给。此外，设计了专用的过桥装置，通过可调柔性导轨引导机器人跨越铁塔连接处。试验结果表明：该巡检机器人实现了0.5 m/s的稳定上下线速度，并支持在45°大坡度线路上的可靠攀爬；结合充电基站的电能补给，机器人单次任务的持续巡航时间长达12 h。该系统有效解决了人工巡检的安全隐患，显著提升了特高压线路巡检的自动化水平与作业连续性。

• 基于改进CBS算法的多AGV路径规划

  宋莹，杨金波，胡东东

  针对传统CBS算法在复杂工况下为多AGV规划路径时存在的运算时间较长、冲突处理效率较低，约束树扩展节点生成数较多等问题，提出了一种改进的CBS算法（WPP-CBS）。在处理冲突的顺序方面，提出了加权优先队列机制，根据路径的代价、冲突数量以及扩展节点的生成数为每个路径分配不同的权重，动态调整对冲突队列的处理优先级；在冲突检测信息采集方面，引入并行化碰撞检测算法，分解冲突集合，采用多计算单元，允许多个AGV路径同时检测碰撞，加快冲突采集速度。在路径规划方面，提出剪枝策略，剔除无效搜索空间和冗余路径，达到优化路径规划效率和质量。仿真与实验结果表明，WPP-CBS 相比CBS、ECBS、ASB-CBS的运算时间平均分别减少82.04%、40.58%、40.54%，扩展节点生成数量平均分别减少80.08%、25.62%、22.57%；在实验场景下，其运算时间平均分别减少16.91%、10.56%、5.80%，扩展节点生成数量平均分别减少52.16%、23.33%、18.05%。研究为大规模多AGV系统的路径规划提供了有效解决方案。

• 基于负载转矩前馈系数自整定的永磁伺服系统速度补偿

  刘红俐，姜晨艳，杨羽萌，朱其新

  针对永磁同步伺服系统中转动惯量与负载转矩观测之间的耦合关系，基于Sigmoid函数设计一种基于负载转矩前馈系数自整定的速度补偿方法。利用在线负载转矩观测器对负载转矩进行观测，将负载转矩观测值通过变系数补偿至电流环的输入端，从而提高系统的抗扰动性能。基于Sigmoid函数的变系数补偿可以有效解决前馈补偿对速度环造成的冲击和振荡问题。该方法适用于比例积分(PI)、线性自抗扰（LADRC）等多种控制方法，可以在实际转动惯量偏离标定值的情况下，进一步提高永磁同步伺服系统的抗扰动性能。为验证其有效性，在不同速度控制器下进行了仿真对比。结果表明：在实际转动惯量分别为标定值的1/2和5倍时，相较于无补偿和传统直接前馈补偿，所提方法在加载及减载阶段均能显著抑制超调并缩短稳定时间，所提方法改善了永磁伺服系统的动态性能且具有更强的鲁棒性。

• 机轮刹车系统电磁比例减压阀闭环控制研究

  王国志，朱相林，刘书玮，杨永泰，王传辉，齐天星

  针对直升机在减速制动过程中存在的精度和可靠性低的问题，采用非线性控制率对直升机刹车压力进行闭环控制。基于三通电磁比例减压阀压力闭环控制系统，在Simulink中建立其非线性动力学模型。为克服系统非线性特性，设计3种鲁棒控制器——滑模控制器（SMC）、高增益控制器（HGC）和高频控制器（HFC），通过联合仿真，对比分析各控制器在斜坡、阶跃及矩形波输入信号下的动态响应性能，最终选取综合性能最优的高频控制器（HFC）进行闭环控制验证。结果表明：采用?ε?=0.1的高频控制器后，电磁比例减压阀死区范围从0~370 mA缩小至0~170 mA，减小了54.1%；阶跃响应最大峰值压力减小1.06 MPa，最大超调量降低21.2%，输出压力稳态值为5.04 MPa，静态误差为0.8%； 矩形波响应最大峰值压力减小1.21 MPa，最大超调量降低了24.1%；电磁比例减压阀的上升时间、延迟时间与稳定时间均大幅缩短。HFC控制器可有效解决电磁比例减压阀中存在的非线性因素对制动性能的影响，提高了系统鲁棒性以及动态特性。研究结果为直升机机轮刹车系统平稳制动提供了一种新方法。

• 基于IPSO-BP-FuzzyPID的爬模液压缸同步控制研究

  卢宁，胡信凯，张辉

  针对爬模爬升过程中液压缸同步精度低和控制效果欠佳的问题，提出IPSO-BP-FuzzyPID与均值耦合同步控制策略。分析爬模结构及液压原理，设计均值耦合控制策略，提出引入同步误差动态调整权重和学习因子的粒子群算法，修正模糊神经网络在寻优过程中收敛缓慢、易陷入局部最小值的不足，并利用模糊神经网络的自学习能力，对PID控制器的参数进行整定。最后，采用IPSO-BP-FuzzyPID与均值耦合同步控制相结合的控制器，对爬模液压缸组进行AMESim/Simulink联合仿真，并将其与FuzzyPID和BP-FuzzyPID控制策略进行对比。结果表明：相比FuzzyPID与BP-FuzzyPID控制策略，IPSO-BP-FuzzyPID振荡幅度更小，振荡时间缩短73%和56%；FuzzyPID与BP-FuzzyPID达到预期位移分别需要39.5、38.2 s，而IPSO-BP-FuzzyPID仅需23.8 s，缩短了40%和37%；IPSO-BP-FuzzyPID将最大跟踪误差从0.046 5、0.030 8 m降低至0.015 1 m，分别降低了0.031 4、0.015 7 m。IPSO-BP-FuzzyPID控制器减小了振荡幅度，提高了同步精度，提高了爬升效率。该策略为爬模等工程机械的高精度同步控制提供了有效的解决方案。

• 基于CutLSTM-ATT模型的刀具磨损预测

  尚昱磊，杨天宇，彭勃，万书亭

  传统刀具磨损预测方法存在特征提取能力有限和时序建模不足的问题，难以适应复杂的加工环境干扰和非线性特性数据。针对此，构建一种融合卷积神经网络（CNN）、双向长短期记忆网络（BiLSTM）和注意力机制的深度学习模型。CNN用于从传感器数据提取局部空间特征，有效捕捉数据的局部模式；BiLSTM则用于建模时间序列的长期依赖关系，通过同时考虑历史与未来信息，增强模型对时间动态的理解。在此基础上引入注意力机制，使模型能够自适应地聚焦于对预测结果影响最大的特征，从而显著提升模型的精度和鲁棒性。在IEEE PHM 2010刀具磨损数据集上进行实验验证。结果表明：所提CutLSTM-ATT模型在磨损预测任务中显著提高了预测精度，尤其在处理复杂的时间序列数据时展现出较强的鲁棒性与准确性，其RMSE为2.616，MAE为1.074。所提模型不仅在刀具磨损监控方面具有广泛的应用潜力，也为类似的工业预测问题提供了新的思路和方法。

• 切削参数对高进给铣削AlSi10Mg的切削温度影响分析

  李朋哲，金成哲，宋长远，张玉璞，黄卫祥

  为研究高进给铣削AlSi10Mg铝硅合金过程中不同切削参数（切削速度、铣削深度、每齿进给量）对切削温度的影响，采用正交试验法进行仿真与实际切削试验，并运用极差分析进行数据分析，确定各参数对温度影响的主次顺序；并通过对比仿真与试验结果，验证模型的准确性。结果表明：仿真与试验一致表明，切削参数对切削温度的影响程度由大到小依次为：切削速度、铣削深度、每齿进给量；以最低切削温度为优化目标，仿真与试验得出最佳切削参数组合均为：切削速度160 m/min、铣削深度0.4 mm、每齿进给量0.5 mm；仿真与铣削试验切削温度变化趋势一致，两者间的平均相对误差为9.93%，验证了仿真模型的准确性与合理性；单因素试验进一步揭示，提高切削速度、增大铣削深度以及增加每齿进给量均会导致切削温度上升。研究确定的参数影响规律及最优组合为实际生产中选择工艺参数以控制加工温度、改善加工质量提供了依据。

• 单自由度磁悬浮系统的滑模控制仿真研究

  徐明，胡国良

  磁悬浮系统能够实现机械部件的高速、无接触运行，是一个典型的非线性、开环不稳定系统。在外界干扰和系统参数变化的条件下，对磁体小球进行精确控制具有重要的工程意义。滑模控制作为一种有效应对干扰的控制方法，可在建立含干扰系统数学模型的基础上，设计基于线性反馈的滑模控制器；进一步针对系统同时存在干扰和参数变化的情况，设计参数自适应的滑模控制器，并通过理论分析证明系统的稳定性。在MATLAB/Simulink中搭建系统仿真模型，开展仿真分析，探究不同参考信号输入下磁性小球的位移和速度响应。仿真结果表明：通过调整滑模控制参数，系统跟踪时间减少了约76%，所设计的滑模控制器具有较好的鲁棒性；在存在外部干扰和参数变化的情况下，系统能够对不同参考信号实现有效的跟踪控制，整体性能满足预期要求。

• 基于PLO-Transformer-LSTM的铣刀磨损预测研究

  龚琛璞，李波，付文杰

  针对铣削加工中刀具磨损预测精度不足的问题，为提高预测准确率并实现有效的状态监测，提出一种基于极光优化算法（PLO）优化的Transformer与长短时记忆神经网络（LSTM）融合预测方法。对振动、切削力等多传感器信号进行时域、频域及时频域的多域特征提取，构建与磨损状态相关的特征集。利用PLO算法对Transformer模型的关键超参数进行自动优化，以克服手动调参效率低的问题。将优化后的Transformer与LSTM网络相结合，利用Transformer的全局注意力机制捕捉长程依赖关系，并结合LSTM处理序列数据的优势，构建PLO-Transformer-LSTM预测模型。最后，基于PHM2010公开数据集的铣刀全寿命周期振动数据开展实验验证。结果表明：该模型预测铣刀磨损量的平均绝对百分比误差（MAPE）为1.253 3%，均方根误差（RMSE）为2.475 4，与GA-LSTM、BWO-LSTM-AdaBoost等模型相比，所提方法在MAPE和RMSE指标上均表现更优，显著提升了铣刀磨损量的预测精度。

• 基于改进趋近律的机电伺服系统自适应连续终端滑模控制

  程亮，董子健，常成，张金营

  针对以永磁同步电机为动力驱动元件的机电伺服系统具有强耦合、非线性、多变量且工作时易受外部随机干扰的问题，提出基于双曲积分函数双幂次趋近律的自适应连续终端滑模控制方法。采用基于双曲积分函数的双幂次趋近律，确保机电伺服系统接近滑模面时的平滑性和远离滑模面时的快速收敛性，同时可以根据滑模变量收敛时间表达式获得较准确的收敛时间，显著提升收敛速度。通过自适应连续终端滑模控制方法设计控制器，有效抑制传统滑模控制中不连续函数引起的信号抖振，提升控制器的鲁棒性，使其更适用于实际机电伺服系统的应用需求。最后，为验证所提方法的有效性，将其与快速幂次趋近律滑模控制进行对比仿真分析。对伺服系统突加正弦信号，快速幂次趋近律滑模控制的最大跟踪误差为12.2 μm，而所提控制方法的最大跟踪误差多数低于2.5 μm。结果表明：基于双曲积分函数双幂次趋近律的自适应连续终端滑模控制方法的位移跟踪精度更高、鲁棒性更强，为机电伺服系统提供了工程应用参考。

• 基于MSCNN-BKA-LSSVM的砂轮磨损状态识别研究

  尚连锋，王一帆，周思康，张明柱，王宁宁，姚国光

  针对轴承套圈磨削过程中砂轮磨损状态识别精度低的问题，提出一种基于多尺度卷积神经网络(MSCNN)、黑翅鸢优化算法(BKA)和最小二乘支持向量机(LSSVM)的砂轮磨损状态识别模型。采集不同磨削工况下的砂轮全寿命周期声发射信号，使用部分集成局部特征尺度分解(PELCD)对声发射信号进行降噪处理，选取方差贡献率大于5%的本征尺度分量对信号进行重构；使用MSCNN提取信号特征，同时构建MSCNN全连接层结果特征数据集；最后，将特征集划分为训练集、验证集和测试集，使用BKA算法优化LSSVM的惩罚因子与核参数，以提升模型分类性能，并基于优化后的BKA-LSSVM实现磨损状态的识别。结果表明：经PELCD降噪后，MSCNN-BKA-LSSVM模型对砂轮初期、中期和严重磨损状态的识别准确率分别达到97.613%、96.322%和95.802%；消融实验中，在不同磨削工况下，模型的平均识别准确率达到97.309%，仅使用LSSVM的基准模型准确率为81.502%，加入BKA优化后的BKA-LSSVM模型准确率提升至88.195%。所建模型对砂轮磨损状态具有更好的泛化性能和识别效果。

• 乳化液泵配流副材料配对及结构优化

  冯淼，廉自生

  乳化液泵作为煤矿井下综采工作面液压支架系统的核心动力源，其配流副在高频交变载荷和高水基介质工况下易引发摩擦磨损、液压冲击及振动噪声等问题，导致泵体泄漏增加，容积效率显著下降。为提高配流副润滑性能，采用试验及仿真手段，利用多功能摩擦磨损试验机测试并分析不同配对材料（304不锈钢/316L不锈钢、304不锈钢/SAF2507双相不锈钢）的摩擦磨损特性，探究材料对配流盘润滑性能的改善作用；通过优化配流盘三角阻尼槽结构，分析阻尼槽位置、长度、深度角及宽度角对泵输出特性的影响。结果表明：在高水基润滑工况下，304不锈钢与SAF2507双相不锈钢配对时表现出更优的减摩抗磨性能，在100 N载荷下，其平均摩擦因数较304不锈钢/316L不锈钢降低17.38%，磨损量降低47.21%，磨损表面磨痕更浅、更均匀，未出现明显犁沟，表现出良好的油膜形成能力与表面稳定性；通过优化配流盘阻尼槽的结构参数（位置选择吸/排液过渡区2号和4号位置、长度为10 mm、深度角为12°、宽度角为70°），可将流量脉动率降至12.861%，从而有效减缓配流过程中因脉动引发的液压冲击，提高配流副油膜分布的均匀性，改善配流副润滑性能。研究为高水基液压元件的可靠性设计提供了实践依据。

• 基于响应面法的竖井掘进机减速器螺旋水管多目标优化

  黄奇宇，成思源，杨雪荣，吴问霆，聂雄

  针对下沉式竖井掘进机铣挖头减速器在竖井工作中散热困难的问题，设计一种双空腔半旋转接盘的螺旋管水冷却系统。建立螺旋水管冷却系统的热流耦合数值模型，采用Realizable κ-ε湍流模型与能量方程进行求解，并通过网格无关性验证和试验数据对比确保模型的准确性。基于Box-Behnken方法设计四因素两水平试验，应用Fluent软件仿真得到螺旋水管螺距Ps、管内径d及入口水温Tin与入口水流速vin4个因素对管道进出口压降与温差均值的影响规律。采用响应面法建立压降与温差2个目标函数的数学模型，并运用NSGA-II遗传算法对该数学模型进行优化分析，得到满足约束条件的Pareto解。结果表明：在一定冷却水温度下，增大螺旋管的内径和降低进口水速，可提升管道综合冷却效果，并使减速器整体冷却更加均匀；优化后，其进出口温差均值降低2.15%，同时进出口压降降低了12.55%，减速器整体最高温度从327.4 K下降到322.8 K，证明此优化方法的可行性；且仿真结果与Pareto解的最大误差为6.46%，证明优化结果可靠。该方法为类似受限空间内冷却系统的设计提供了有效的优化思路，具有工程应用价值。

• 液压集成阀块流道抑振降噪措施研究

  刘晓红，李石林，禹帅，曹学鹏，吴文海

  针对液压集成阀块内部流道的结构形式和结构参数设计不当易引发油液产生漩涡、导致阀块内压力损失增大及液压冲击振动噪声加剧的问题，通过分析流道内油液的速度场和压力场，揭示流道结构形式和结构参数对阀块中油液压力损失和液动力的影响规律。采用计算流体动力学仿真方法，运用Fluent软件并选取Realizable κ-ε湍流模型，对典型流道结构进行流场分析。通过系统改变流道直径、圆角半径、倒角长度、流道长度及退刀槽长度等关键参数，模拟分析油液的速度场与压力场，量化研究各结构参数对压力损失与液动力的影响规律。最后，对阀块中的流道进行参数优化，对比优化前后的液动力和压力损失。结果表明：各参数对压力损失的影响由大到小依次为：T形合流流道入口直径、L形流道入口直径、圆角半径、L形流道入口长度、倒角长度、T形合流流道入口长度、T形分流流道出口长度、退刀槽长度；对液动力的影响由大到小依次为：L形流道入口直径、T形合流流道入口直径、圆角半径、倒角长度、退刀槽长度、L形流道入口长度、T形合流流道入口长度、T形分流流道出口长度；与优化前相比，优化后流道液动力降低3.59%，压力损失平均降低25.59%，最大降幅达34.03%，达到了抑振降噪的目的。研究揭示了液压集成阀块流道结构参数对压力损失与液动力的影响规律。

• OPC UA与TSN融合的工业监测通信性能研究

  王新迪?，王双园，王全胜，殷宏彬，解子凡

  在复杂工业制造场景中，视觉检测系统的广泛应用使得工业通信网络需同时承载高带宽视频流和高实时性控制数据流。传统以太网在该混合流量下常出现明显的时延与抖动，难以满足确定性通信要求。针对厚板剪切线典型工业场景，设计一种融合开放平台通信统一架构（OPC UA）协议和时间敏感网络（TSN）调度机制的通信架构。该架构采用C/S模型，结合IEEE 802.1AS时钟同步与802.1Qbv时间感知调度技术，对关键控制数据流进行静态时隙分配与优先级控制，以满足工业场景对通信确定性的严格要求。为系统性评估其性能，引入基于源时间戳与客户端接收时间差的非侵入式时延测量方法，并构建平均时延、峰值抖动、最大瞬时变化、RTP抖动与标准差等多维性能评估指标。在高强度UDP背景流干扰的实验环境中测试表明：所提通信架构在端到端时延稳定性和抖动抑制方面均显著优于传统以太网。以1 Gb/s UDP背景负载为例，相比普通交换机网络，平均端到端时延降低约5.02%，峰值抖动和最大瞬时变化分别降低约66.19%和71.05%，实时传输协议抖动与端到端时延标准差分别降低约24.92%和21.61%。该研究不仅为OPC UA与TSN融合架构在高负载工业现场的实际部署提供了定量评估方法，也为工业以太网协议向更高实时性和确定性方向的演进提供了技术依据。

• 结晶器宽边调整比例减压阀性能优化研究

  牛红杰，郑文明，闫凡熙，刘顺东

  针对某钢铁公司坯连铸机结晶器调宽液压系统中比例减压阀因最小软夹紧力不足导致的使用寿命短的问题，通过分析比例减压阀的结构及减压原理，对其性能进行优化研究。研究表明，在压差作用下，阀芯、阀套间的缝隙和同心状态会影响比例减压阀的缝隙流量，而阀芯结构参数是决定比例减压阀最小减压压力的关键因素。据此提出通过研磨对应台阶以增大阀芯与阀套间隙的改进方案，并搭建液压阀检测试验台，对比例减压阀压力-信号特性曲线进行检测。试验结果表明：研磨后，比例减压阀的最小减压压力降至0.4 MPa，且压力滞环仍符合样本要求;比例减压阀上机使用满足实际工况需求，使用寿命提升至原来的3倍以上，在降低维护成本的同时，有效提高了生产效率。该研究为板坯连铸机结晶器设备的稳定运行提供了理论依据，具有显著的工程应用价值。

• 基于改进WGAN-GP和ConvNext 1D的不平衡轴承故障诊断

  曹菁菁，肖景昌，张艳伟，赵强伟?，苏越?

  针对滚动轴承故障诊断数据不平衡问题，提出一种基于改进Wasserstein距离的梯度惩罚生成对抗网络（WGAN-GP）和ConvNext 1D的故障诊断方法。利用小波包分解得到小波包能量域特征，并引入统计特征作为数据输入；利用改进的WGAN-GP进行数据增强，生成平衡数据集；最后，利用递归下采样设计的ConvNext 1D模型进行分类故障诊断，并应用GELU激活函数来提高特征表达能力。针对凯恩斯西储大学（CWRU）和东南大学（SEU）数据集，设置多个不平衡比例实验场景，并与其他5种深度模型（如Transformer、TCN、WDCNN等）进行对比，以准确率ACC、AUC和F1分数作为评价指标。结果表明：在CWRU数据集上，所提方法在3种不平衡数据集下均取得最优性能，最高ACC达0.972，AUC为0.987， F1分数为0.981，优于对比模型；混淆矩阵显示个别故障类别识别率较低，但均超过95%，其余故障类别准确率均为100%；在SEU数据集上，最高ACC为0.943，AUC为0.978， F1分数为0.954，同样优于其他对比方法，但混淆矩阵显示内圈故障识别能力较差，准确率不足85%，其余类别识别准确率较好。生成样本经t-SNE可视化后表明，平衡数据集中不同故障类别聚类更清晰，证明了WGAN-GP生成样本的有效性。相较于其他经典模型，所提方法提高了对少数类样本的识别能力，在处理不平衡故障分类问题上精度更高。该基于改进WGAN-GP和ConvNext 1D的方法能有效缓解轴承故障数据不平衡问题。

• 基于PSO-GWO-RF的液压系统智能故障诊断方法研究

  郭媛，刘迎春，李孟飞，吴凛

  为了检测液压系统的多源信息故障，提出一种基于粒子群优化（PSO）与灰狼优化（GWO）融合算法（PSO-GWO）的随机森林（RF）超参数优化方法（PSO-GWO-RF）。PSO-GWO算法结合PSO的快速收敛性和GWO的全局搜索能力，通过混合更新策略（交替采用GWO围猎机制和PSO速度更新）优化RF的超参数，显著提升模型的分类性能。对原始数据集进行多维度特征提取与融合，采用最小-最大归一化方法对数据进行标准化预处理，并合理划分训练集与测试集。基于公开液压数据集开展实验，结果表明：经PSO-GWO算法优化的RF模型在交叉验证准确率和训练准确率上均表现优异，二者相互验证，证明了该模型具有良好的泛化性能、较强的鲁棒性以及较快的收敛速度。与传统方法（RF、SVM、CNN等）及其他优化算法（GA、BWO）进一步进行对比，结果表明：PSO-GWO-RF的分类准确率达97.58%，较未优化的RF提升了11.13%，且具有更强的泛化能力和鲁棒性。所提算法显著提升了故障诊断的准确率，有效提升诊断效率，为液压系统智能故障诊断提供了新的技术途径。

• 基于ISO 13849-1:2023的机械过速保护装置安全性评估研究

  豆乐飞，胡军，李俊，沈迪城

  针对当前机械设备缺乏标准化安全评估方法的问题，应用国际标准ISO 13849-1:2023对ALSTOM公司生产的机械过速保护装置进行安全性评估，验证其是否能在设备超速时提供足够可靠的安全保护。分析被保护对象（水轮机主轴）的风险因素，确定其所需的安全性能等级（PLr）为d级。对目标装置进行性能等级（PL）分析，剖析其液压原理，判定其结构类别为Cat.2；估算各关键部件的平均危险失效时间（MTTFD）与诊断覆盖率（DC），计算得到系统通道MTTFD为100年（等级“高”）、DCavg为92%（等级“中”）；并确认其共因失效（CCF）防护措施符合要求。最后，利用专用软件SISTEMA进行系统安全评估。结果表明，ALSTOM生产的机械过速保护装置的实际性能等级（PL）为d级，其平均每小时危险失效概率（PFHD）为7.7×10-7，满足所需安全性能。研究不仅验证了ALSTOM机械过速保护装置的安全性，而且展示了ISO 13849-1:2023标准在实际工业安全评估中的应用价值。