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Wear State Recognition of Drills Based on K-means Cluster and Radial Basis Function Neural Network 被引量:2
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作者 Xu Yang 《International Journal of Automation and computing》 EI 2010年第3期271-276,共6页
Drill wear not only affects the surface smoothness of the hole, but also influences the life of the drill. Drill wear state recognition is important in the manufacturing process, which consists of two steps: first, d... Drill wear not only affects the surface smoothness of the hole, but also influences the life of the drill. Drill wear state recognition is important in the manufacturing process, which consists of two steps: first, decomposing cutting torque components from the original signals by wavelet packet decomposition (WPD); second, extracting wavelet coefficients of different wear states (i.e., slight, normal, or severe wear) with signal features adapting to Welch spectrum. Finally, monitoring and recognition of the feature vectors of cutting torque signal are performed by using the K-means cluster and radial basis function neural network (RBFNN). The experiments on different tool wears of the multivariable features reveal that the results of monitoring and recognition are significant and effective. 展开更多
关键词 Drill wear state recognition cutting torque signals wavelet packet decomposition (WPD) Welch spectrum energy K-means cluster radial basis function neural network
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THE APPLICATION OF PATTERN RECOGNITION IN THE AUTOMATIC VERTICAL STEERING SYSTEM OF SHEARER'S DRUM
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作者 樊淑趁 耿麦香 徐建平 《Journal of Coal Science & Engineering(China)》 1996年第1期105-110,共6页
The pressure signal in the lifting cylinder of the shearer is selected as feature signal, its mean-square deviation is extracted as the feature variable in this paper. The authors put forward a new method of recognizi... The pressure signal in the lifting cylinder of the shearer is selected as feature signal, its mean-square deviation is extracted as the feature variable in this paper. The authors put forward a new method of recognizing the shearer’s cutting state based on pattern recognition. According to this, the completed controI software produced a satisfactory experiment result on the artificial longwall face in the laboratory, Finally the authors look forward to the prospect of the introduction of the artificial neural network theory into this field. 展开更多
关键词 SHEARER cutting state pattern recognition neural network
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采煤机截割状态与煤岩识别的关联载荷特征模型 被引量:18
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作者 刘春生 刘延婷 +3 位作者 刘若涵 白云锋 李德根 沈佳兴 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第1期527-540,共14页
针对采煤工作面煤层的厚度变化、含夹矸和包裹体的不确定性,以及复杂煤岩占比和岩层位置辨识的差异,致使采煤机在截割过程中会产生无效调整截割高度的情况,影响其可靠性和智能化技术水平。截割煤岩载荷特征及其关联截割状态的模型可以... 针对采煤工作面煤层的厚度变化、含夹矸和包裹体的不确定性,以及复杂煤岩占比和岩层位置辨识的差异,致使采煤机在截割过程中会产生无效调整截割高度的情况,影响其可靠性和智能化技术水平。截割煤岩载荷特征及其关联截割状态的模型可以预测、修正和决策采煤机截割行为,提升采煤机智能化程度。借鉴多信息实时修正记忆截割与煤层三维地质信息建模等方法,提出了采煤机自主调高-调速二元协同控制模式及截割状态关联特征模型,考虑煤岩赋存条件以及滚筒相对煤岩层的位置和工作参数,划分滚筒截割过程为顺转截割、逆转截割、向和逆自由面截割以及截割顶底板和夹矸等截割状态,分析截齿截割煤岩的过程与状态,构建了向和逆自由面截割状态特征量的数学模型和截割顶底板位置与占比的识别定量载荷关联特征模型,给出了截齿垂直、平行于层理方向截割力的累计占比计算方法,通过旋转截割实验验证截割煤岩载荷特征模型的准确性。根据截割顶、底板、夹矸岩层前后载荷变化导致的截割电机电流变化规律与调高液压缸两腔压力的关联性变化规律,结合截割状态的关联载荷特征模型,修正与预测截割状态和岩层位置,确定了修正采煤机调高调速行为协调控制的截割状态特征参量。研究表明:向自由面截割煤岩断裂位置大于逆自由面的,向自由面易于破碎煤岩,且截割载荷与比能耗均小;分别获取截齿截割顶底板载荷增量与方向角,载荷增量均与岩层厚度呈正相关性,但截割顶底板方向存在明显差异;随截割夹矸岩层厚度增加,截齿截割载荷增大,且截割载荷与夹矸位置呈抛物线关系;给出截齿垂直和平行层理截割力特征值占比的度量,反映截割顶板易于截割底板的特征;截齿向自由面截割煤岩理论和实验的截割阻力功特征值、断裂位置和断裂崩落线与截割点垂线夹角的平均误差分别为3.10%,3.37%和8.07%,验证了截割煤岩状态特征量数学模型的正确性。该研究通过给出融合载荷特征的截割状态修正与煤岩状态识别的理论基础描述,为进一步精准实现智能化采煤机调高-调速二元协调控制提供了借鉴。 展开更多
关键词 截割载荷特征 截割状态识别 煤岩识别 采煤机 煤岩层位置预测
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基于MF-DFA特征和LS-SVM算法的刀具磨损状态识别 被引量:9
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作者 关山 庞弘阳 +1 位作者 宋伟杰 康振兴 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第14期61-68,共8页
鉴于多重分形理论在精细刻画系统非线性现象和过程方面具有的独特优势,该文提出了基于多重分形去趋势波动分析和最小二乘支持向量机的刀具磨损状态识别方法。首先,用MF-DFA(multifractal detrended fluctuations analysis)方法处理去噪... 鉴于多重分形理论在精细刻画系统非线性现象和过程方面具有的独特优势,该文提出了基于多重分形去趋势波动分析和最小二乘支持向量机的刀具磨损状态识别方法。首先,用MF-DFA(multifractal detrended fluctuations analysis)方法处理去噪后的刀具磨损声发射信号,讨论其长程相关性和分形特性;然后,分析对比了不同磨损阶段下多重分形谱参数的变化,筛选出能灵敏表征刀具磨损状态的多重分形谱参数:分形维数最大值点对应的奇异指数α_0,多重分形谱谱宽△α和广义Hurst指数波动均值△h(q)作为特征量;最后,利用LS-SVM(least square support vector machine)算法并对比支持向量机和神经网络算法实现刀具磨损状态识别,结果表明LS-SVM算法识别率最高,平均识别准确率达97.78%,验证了本文所提方法的有效性。试验结果表明,提取的特征对刀具磨损状态的变化非常敏感,可以分离相近的磨损状态,为刀具状态监测提供一种参考方法。 展开更多
关键词 切削刀具 刀具磨损 声发射 状态识别 多重分形 去趋势波动分析 支持向量机
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基于核主成分和灰狼优化算法的刀具磨损状态识别 被引量:21
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作者 廖小平 黎宇嘉 +4 位作者 陈超逸 张振坤 鲁娟 马俊燕 薛斌 《计算机集成制造系统》 EI CSCD 北大核心 2020年第11期3031-3039,共9页
为了提高刀具磨损状态实时监控的准确性和泛化能力,提出一种基于切削力特征间接识别刀具磨损状态的方法。该方法建立了切削力信号与刀具磨损的非线性映射关系,并进行刀具生命周期内的性能试验,采集切削力信号,提取信号的时域、频域和小... 为了提高刀具磨损状态实时监控的准确性和泛化能力,提出一种基于切削力特征间接识别刀具磨损状态的方法。该方法建立了切削力信号与刀具磨损的非线性映射关系,并进行刀具生命周期内的性能试验,采集切削力信号,提取信号的时域、频域和小波域特征,采用核主成分分析法进行数据降维,利用灰狼优化的支持向量机得到刀具磨损的分类等级。最后与其他文献中的方法进行对比,结果表明该模型能够更准确地反映刀具的磨损状态,具有较高的泛化能力。 展开更多
关键词 刀具状态识别 核主成分分析 切削力特征 支持向量机 灰狼优化算法
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刀具切削状态模糊性及识别方法 被引量:2
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作者 徐春广 王信义 邢济收 《北京理工大学学报》 EI CAS CSCD 1998年第2期176-182,共7页
目的论述刀具切削状态识别过程中存在的模糊问题及识别方法.方法对刀具切削状态模糊性进行理论分析,将模糊划分理论与神经网络识别方法相结合,给出神经网络非线性映射作用一般扩展原理的推论以及模糊模式识别及推理规则;结果对不同... 目的论述刀具切削状态识别过程中存在的模糊问题及识别方法.方法对刀具切削状态模糊性进行理论分析,将模糊划分理论与神经网络识别方法相结合,给出神经网络非线性映射作用一般扩展原理的推论以及模糊模式识别及推理规则;结果对不同切削负载,给出相应模糊推理机制和模糊判别规则.结论用实例对比方法证明了刀具切削状态识别过程中存在的模糊性问题,以及所述方法的正确性、可靠性和实用性,为刀具切削状态智能识别奠定理论基础. 展开更多
关键词 刀具 切削状态 模糊划分 模糊识别
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基于采煤机振动时域特性的煤岩识别方法研究 被引量:16
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作者 任洁 刘頔 《煤炭工程》 北大核心 2016年第3期106-109,共4页
文章以本质安全型便携式测振记录仪为测试装置,通过对采煤机不同截割工况下实际振动信息的采集与分析,形成了完整的采煤机振动信息数据库,同时,又通过对振动数据的时域分析,总结出采煤机在割煤和割岩工况下振动特性的区别,并利用分析结... 文章以本质安全型便携式测振记录仪为测试装置,通过对采煤机不同截割工况下实际振动信息的采集与分析,形成了完整的采煤机振动信息数据库,同时,又通过对振动数据的时域分析,总结出采煤机在割煤和割岩工况下振动特性的区别,并利用分析结论提出了切实有效的煤岩识别方法。 展开更多
关键词 采煤机 煤岩识别 振动时域特性 截割状态
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基于高斯过程二元分类的刀具切削状态的识别
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作者 林景栋 游佳川 +1 位作者 黄立沛 刘欢 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2016年第3期104-107,共4页
通过以热室圆盘锯床切削工艺为背景,针对热室圆盘锯床在无法安装测量传感器的情况下需对切削状态进行检测识别的问题进行了研究。通过结合热室圆盘锯床结构特征,选取伺服电机转矩、切削深度和实时切削速度作为状态识别辅助变量,在分析... 通过以热室圆盘锯床切削工艺为背景,针对热室圆盘锯床在无法安装测量传感器的情况下需对切削状态进行检测识别的问题进行了研究。通过结合热室圆盘锯床结构特征,选取伺服电机转矩、切削深度和实时切削速度作为状态识别辅助变量,在分析了高斯过程二元分类方法和锯床工艺的基础上设计了一种基于高斯过程分类的切削状态识别器,通过样本数据进行训练后,对热室圆盘锯床的切削状态进行了分类和识别。将识别结果与实际切削状态进行比较,结果表明,高斯过程二元分类的刀具切削状态识别方法能够对热室圆盘锯床工作过程中的切削状态进行有效识别,准确度较高,能够很好的反应热室圆盘锯床切削的实际状态。 展开更多
关键词 高斯过程 二元分类 切削状态 状态识别
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基于切削力信号-几何信息-工艺信息的铣削加工刀具状态实时辨识 被引量:6
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作者 华家玘 李迎光 刘长青 《航空制造技术》 2018年第11期48-54,67,共8页
刀具状态的实时辨识对提高数控加工效率和质量、降低加工成本具有重要作用。对于单件小批量生产模式下的复杂零件,加工过程中的几何形状和切削参数不断变化,为刀具状态的准确辨识带来很大挑战。针对以上问题,提出了一种基于切削力信号-... 刀具状态的实时辨识对提高数控加工效率和质量、降低加工成本具有重要作用。对于单件小批量生产模式下的复杂零件,加工过程中的几何形状和切削参数不断变化,为刀具状态的准确辨识带来很大挑战。针对以上问题,提出了一种基于切削力信号-几何信息-工艺信息的铣削加工刀具状态辨识方法。采集加工过程中不同刀具状态的切削力信号,并对其做时域和时频分析,提取切削力信号的特征量,与加工工艺信息和零件几何信息相关联,建立输入向量,构建基于BP神经网络的刀具状态辨识模型并训练,在实际加工中通过神经网络模型实现刀具状态的实时辨识。经过试验验证,该方法可以基本满足铣削加工刀具状态的实时辨识。 展开更多
关键词 切削力 刀具状态 神经网络 实时辨识 数控加工
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基于CPS感知分析的煤岩截割状态识别系统 被引量:10
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作者 张美晨 赵丽娟 王雅东 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第12期4071-4087,共17页
煤岩截割状态识别是实现采煤工作面"无人化"开采的关键技术,为了实现煤岩截割状态信息的实时感知与精准判别,结合虚拟样机技术,提出基于CPS(Cyber Physical Systems)理念的煤岩截割状态识别方案,将煤岩截割状态信息的获取、... 煤岩截割状态识别是实现采煤工作面"无人化"开采的关键技术,为了实现煤岩截割状态信息的实时感知与精准判别,结合虚拟样机技术,提出基于CPS(Cyber Physical Systems)理念的煤岩截割状态识别方案,将煤岩截割状态信息的获取、处理、识别等异构数据进行多领域融合。开发不同赋存条件的煤岩离散元模型,建立采煤机截割部刚柔耦合虚拟样机模型,利用DEM-MFBD(Discrete Element Method-Multi Flexible Body Dynamics)双向耦合技术确保运动信息与煤岩状态特征信号数据的实时传递,获取采煤机截割煤岩的振动信号,并通过STFT(Short-Time Fourier Transform)算法将其转化为二维时频图像。结合时频域信息特征,实现煤岩截割状态信息识别模块的搭建。构建一种基于DCGAN-RFCNN(Deep Convolutional Generative Adversarial Networks-Random Forest Convolutional Neural Networks)网络模型的煤岩截割状态识别方法,通过使用改进的DCGAN网络进行时频图像的扩充,采用增加梯度惩罚项的方式提升合成样本维持原始样本特性的能力,生成每类仿真工况包含5 000个合成样本的煤岩时频图像数据集,将仿真原始数据集与合成样本数据集混合作为煤岩截割状态识别网络的训练集与测试集,采用改进的RFCNN算法对模型进行训练,得到模型识别结果。选取不同数量合成样本的数据集以及不同识别方法的网络模型进行对比分析,结果表明,当RFCNN识别网络中未添加合成样本时,其平均识别率为89.74%,随着合成样本数量的增加,煤岩截割状态的识别率提升,当添加合成样本数量达到5 000时,识别效果最佳,平均识别率达到98.09%,验证了采用改进的DCGAN网络丰富数据集的优越性。RFCNN网络模型与CNN,PSO-BP,BP网络模型相比收敛速度快、泛化能力强、识别率高,在煤岩截割状态识别中效果显著,可对软岩硬煤、夹矸层较多等复杂赋存条件做出准确判断。通过构建的煤岩时频谱图像数据集对DCGAN-RFCNN网络进行试验验证,利用混淆矩阵统计煤岩截割状态的识别率为98.41%,与仿真结果接近,验证了该方法的可行性。依托Simulink仿真平台,成功构建基于CPS感知分析的煤岩截割状态识别系统,实现实时数据共享、在线感知与控制,使采煤机具备智能截割能力。 展开更多
关键词 煤岩截割状态识别 CPS感知分析 STFT变换 DCGAN-RFCNN网络模型 深度学习
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基于主轴电流信号多特征融合的刀具磨损状态监测 被引量:4
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作者 武滢 《制造技术与机床》 北大核心 2022年第3期44-48,共5页
为实现在正常生产条件下进行刀具磨损的长期在线监测,提出了基于主轴电流信号和粒子群优化支持向量机模型(PSO-SVM)的刀具磨损状态间接监测方法。首先对数控机床主轴电机电流信号进行分析,将与刀具磨损相关的主轴电流信号多个特征参数和... 为实现在正常生产条件下进行刀具磨损的长期在线监测,提出了基于主轴电流信号和粒子群优化支持向量机模型(PSO-SVM)的刀具磨损状态间接监测方法。首先对数控机床主轴电机电流信号进行分析,将与刀具磨损相关的主轴电流信号多个特征参数和EMD能量熵进行特征融合作为输入特征向量;其次,通过粒子群寻优算法(PSO)对支持向量机模型(SVM)参数进行优化,建立基于主轴电流信号融合特征和PSO-SVM理论的刀具磨损状态识别模型;最后,通过实验采集某立式加工中心主轴在刀具不同磨损状态下电流信号进行验证,并与传统SVM模型、BP神经网络模型进行了对比分析。结果表明,所提出的方法具有较高的准确率和较好的泛化能力。能够实现正常生产条件下对刀具磨损的长期在线监测。 展开更多
关键词 主轴电机电流 刀具磨损 状态识别 支持向量机 粒子群算法
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