针对滚动轴承全寿命退化状态难以有效识别的问题,提出了一种基于变分模态分解(VMD)与支持向量机(SVM)相结合的滚动轴承退化状态识别方法。该方法先用包络熵确定VMD的最优分解层数,再根据峭度及相关系数准则选择VMD分解后的敏感本征模态分量(IMF),然后提取敏感IMF分量的时域指标和能量熵构成退化特征向量序列,最后随机抽取不同退化状态下的少量样本输入SVM模型训练,建立退化状态模型库,并用真实数据进行测试。实验结果表明该方法能够准确识别出轴承的退化状态,通过与EMD-SVM、EEMD-SVM模型对比,验证了该方法的优越性。

针对滚动轴承存在故障提取信息冗余、非平稳突变故障预测效果不佳的问题,提出了一种基于t分布随机近邻嵌入算法(T_SNE)和自适应加权支持向量回归(AW-SVR)相结合的滚动轴承退化状态预测方法。该方法首先提取了滚动轴承的时域和频域指标,组成原始特征向量;然后通过T_SNE算法进行特征降维,获得二维退化特征集,并利用相对均方根值(RRMS)划分滚动轴承的退化阶段,以此来描述轴承的退化状态;最后将权函数引入支持向量回归机(SVR)中,并通过自适应地改变突变点的权重增强SVR的学习能力,以提高对突变故障的预测精度。通过实验数据对比分析,结果表明T_SNE和AW-SVR相结合比ISOMAP+SVR、LLE+SVR和T_SNE+SVR方法在轴承退化状态预测方面具有更好的效果。

针对液气电控制技术课程理论教学中存在的知识体系复杂、理论分析抽象、时间规范严格、实训设备不足等问题,利用Unity 3D技术,提出了虚拟仿真实验项目的设计思路,设计并开发了一个支持远程在线实操演练、学生自主实验和系统自行评测的实验教学系统,系统分为液压传动、气压传动、机-电-气(液) 3个模块。以机械手搬运机构的安装与调试和PLC控制线路的安装与调试为典型案例,详细介绍了系统的示范教学、自主练习、考试测评3种学习模式。其中,示范教学将抽象理论形象化,自主练习将专业技能规范化,考试测评则将职业能力标准化。实践证明,该系统有助于打造岗课赛证融通式理虚实课堂,巩固立德树人的育人成效,提升学生的专业素养和创新能力,推进教育信息化改革创新的进程。

研究了虚拟仿真技术在液压与气动实验教学中的典型应用,提出了液压与气动虚拟实验室的建设思路。虚拟仿真技术的应用推动了职业技术院校实验教学方式的改革,改善了教学环境,优化了教学过程,提高了教学质量,不但解决了学校教学资源不足的问题,还能提供一种即时的、动态的、交互的认知形式,虚拟平台可以让教学的表现形式丰富多彩且具有实用性和可操作性。

针对自动化生产线中对于搬运机械手的动作要求,开发了一种小型气动机械手的控制系统。文中提出了气压传动驱动回路的设计思路,采用了双控电磁阀和双向气缸配合控制的气路结构,建立了基于PLC的控制系统组成框图,确定了PLC的输入/输出点数并选择了PLC的型号,设计了PLC的外部接线图、控制程序和顺序功能图。本控制系统可以实现手动和自动控制两种模式,手动控制时可以用按钮实现单步运行,自动控制时利用磁性接近开关实现信号的采集和反馈,与传统的继电器控制系统相比,具有运行准确、动作灵活、易于维护、成本低廉的优点,有较强的实际应用价值。实验结果表明,该控制系统具有良好的可行性和可靠性。

以自动化生产线中常用的三自由度气动机械手为研究对象,详细阐述了系统的组成和工作原理,并设计出可行的气动控制回路。在软件设计方面,以西门子S7-200PLC作为控制核心,采用步进控制指令完成了顺序功能图的绘制和梯形图程序的编写。实践证明,该控制方案可以实现气动机械手的高效、平稳、可靠运行。