教学课程资源库 更多>>

关键词： 滚动轴承   一维卷积神经网络   故障诊断   迁移学习   虚拟仪器技术  

摘要： 目前,旋转机械愈发呈现出高精密、高效率与高自动化的发展趋势,而滚动轴承作为旋转机械中具有重要支撑作用的部件,对其开展故障监测与诊断是确保旋转机械动力机组系统高效、安全运行的重点所在。工业大数据智能制造时代背景下,如何从海量高维度和丰富种类的工业大数据中高效、准确地挖掘出滚动轴承不同运行状态的基本模式,是当前迫切需要解决的问题。近年来,以数据驱动为核心的轴承智能故障诊断方法受到了广泛的关注与研究。因此,本论文以一维卷积神经网络(One-dimension Convolutional Neural Networks,1DCNN)和迁移学习(Transfer Learning,TL)为理论依据,对复杂环境下的滚动轴承智能故障辨识方法展开研究,主要的研究工作如下:(1)针对滚动轴承原始信号中含有噪声以及传统卷积神经网络诊断精度和效率低的问题,提出一种将自适应噪声完备集合经验模态分解(Complete Ensemble Empirical Mode Decomposition with Adaptive Noise,CEEMDAN)与改进多尺度一维卷积神经网络相结合的滚动轴承故障诊断方法。该方法首先利用CEEMDAN对原始振动信号进行降噪,并采用Person相关性分析方法重构信号,去除了输入层数据中的噪声分量。同时设计并改进了一种多尺度一维卷积神经网络,该网络采用粒子群算法对金字塔场景解析网络的卷积核尺寸进行寻优,有效地提高了网络训练速度与辨识精度。两个数据集上的实验结果表明,该方法能够保留原始数据中的敏感特征并完成故障辨识任务,具备良好的泛化性和抗噪性。(2)针对变负载工况下由于特征领域偏移导致卷积神经网络故障辨识精度偏低的问题,构建一种基于注意力机制的域对抗迁移神经网络。该方法用于滚动轴承故障诊断,采用通道注意力机制减少冗余特征信息,使得模型更加关注与分类任务相关的特征。此外还构建了一种改进的代价函数来度量源域和目标域间的特征分布,并在网络激活层引入改进的Meta-ACON激活函数,以提升跨域故障诊断性能。结果表明,该方法相较于传统方法拥有更好的故障辨识性能。(3)基于双跨综合故障模拟平台,在LabVIEW虚拟环境中开发了一套滚动轴承故障智能状态监测与诊断系统。该系统采用加速度传感器采集振动信号,由凌华DAQ2214数据采集卡完成A/D转换,同时在故障辨识模块中加入文中设计的算法,并采用Python与Lab VIEW结合的方法来完成数据处理分析,实现了对实验台滚动轴承振动信号的状态监测和故障类别辨识。

关键词： 数字示波器   自动校准   虚拟仪器技术   通用性  

摘要： 数字存储示波器是电子测量领域的关键基础仪器,随着数字示波器向着高性能方向的发展,保证数字示波器的测量精度愈加具有重要意义,故数字示波器须在寿命周期内定期校准。数字示波器传统校准方法主要依靠校准人员手动完成,工作效率低且操作流程繁琐,精度较低;而目前已有的数字示波器自动校准程序通用性较差,在面对不同型号的示波器时需重新对校准程序进行设计。在这一背景下,本课题基于C#语言和.NET框架,结合虚拟仪器技术,设计了一套数字示波器的通用校准软件,通过分析不同型号示波器的校准需求,采用自动校准文件与自动校准软件分离的方案在多个型号数字示波器上分别完成了多校准对象的自动校准,达到了很高的校准精度,主要研究内容如下:(1)软件总体框架和通用自动校准方案设计。根据自动校准软件通用于不同型号数字示波器的需求,通过方案的对比研究确定了校准文件与校准软件分离的总体方案,以此为基础设计了软件总体框架和“双循环”结构的总体流程,并详细分析了通用自动校准方案;之后针对软件的功能需求设计了由仪器初始化模块、校准选择模块、状态显示模块等构成的软件UI界面。(2)自动校准文件设计。基于XML(Extensible Markup Language,可扩展标记语言)及XML格式文件的语法规则和结构,结合校准的业务流程,分析了自动校准文件的内容组成及基本结构,并设计了组成文件的基本语句单元,以此为基础利用参数化的思想设计完成了零点及偏移校准文件、增益校准文件和偏置电压校准文件;最后利用反射原理实现了校准文件的读取与解析功能。(3)自动校准功能设计。分析了数字示波器信号调理通道的基本结构,并研究了零点及偏移、增益和偏置电压的校准原理,在设计校准程序的内容与结构的基础上,分别完成了上述关键校准对象的误差校正流程与函数的设计。通过上述内容的研究,设计完成了通用于多型号数字示波器的自动校准软件,提高了校准效率与精度,经验证分析软件各功能运行正常,且校准结果均能满足精度要求。本课题利用自动校准文件提取了不同型号示波器在同一校准对象上的差异部分,从而提高了校准软件与校准程序的通用性、封装性及可扩展性。

关键词： 虚拟仪器   光纤传感器   故障损伤   定位系统  

摘要： 为提升光纤传感器故障损伤定位效果,设计了一种基于虚拟仪器的光纤传感器故障损伤定位系统。设计光纤传感器故障损伤汇聚节点的模块框架与故障损伤信号的硬件处理流程,再对故障损伤数据信息进行提取解析,再构建光纤传感器故障损伤数据统计量,设计光纤传感器故障损伤定位算法,实现光纤传感器故障损伤的定位。实验结果表明,设计系统可以减小故障损伤距离定位误差和电阻定位误差,两者最高均为0.1,故障点定位精度更高,始终保持在0.9以上,且能够在2 s内就完成故障点定位。

关键词： 噪声检测   驻极体电容式声音传感器   LabVIEW   NI USB-6001数据采集卡  

摘要： 本系统采用了驻极体式声音传感器作为主要检测器件,检测外部环境声音信号,经声音传感器转换为模拟信号并输送,利用NI USB-6001数据采集卡将输入的模拟信号转换为数字信号,上位机采用LabVIEW软件,利用软件设计,构建采集结果的显示界面。系统能够完成外部环境噪声的采集,将30~120dB范围内的声源进行实时的噪声判断并根据设定的噪声标准,进行实时报警功能。系统具备采集、转换、调制、放大、判断以及显示等功能,同时还可以达到一定的用户自主调控功能。

关键词： 虚拟仪器技术   LabView   状态机  

摘要： 应用虚拟仪器技术,设计了一种基于LabView的分拣机器人控制软件,通过串口连接Arduino开发版控制分拣机器人的电机运动。设计中应用状态机设计串口的初始化、等待、数据操作、退出4种状态,并分别对应不同的事件程序实现串口通讯控制分拣机器人,应用字符串操作截取输入命令行中的电机序号和转角等信息传输给数组元素显示,对调试好的命令行进行I/O文件存储操作。软件设计简洁、操作方便、布线合理、功能完整,提升工作效率。

关键词： 虚拟仪器   LabVIEW   谐波分析   数据采集   动态链接库  

摘要： 针对电力系统谐波的诸多危害,谐波检测为谐波的有效治理提供了依据。传统的谐波参数检测方法通常以硬件为核心,无法与谐波检测领域的发展趋势同步。计算机技术、通信技术以及测试测量技术的不断发展,推动了虚拟仪器技术的进步,将虚拟仪器技术的测试方法引入到谐波检测中可以为相关领域的研究提供一定的参考。文中重点介绍在虚拟仪器平台LabVIEW环境下所开发的一种新的谐波检测分析系统,该系统通过调用动态链接库的驱动程序,实现LabVIEW与普通数据采集卡的连接和控制。测试功能部分主要设计了电能参数和谐波的相关测量分析。仿真结果表明,该系统可有效完成电压稳态谐波的测量分析以及对信号突变点的检测识别,测量精度相对较高,为虚拟仪器在谐波检测领域的广泛应用提供了可靠依据。

关键词： 低压断路器   高次谐波   虚拟仪器技术   自动测试系统  

摘要： 分析了低压断路器高次谐波大电流的试验需求,针对现有测试系统的不足,基于LabVIEW虚拟仪器技术自主研发了一套简易直观的自动测试系统。该系统能够实时地采集流经低压断路器上的高次谐波大电流的波形,并自动地计算出波形的有效值、峰-峰值、各次谐波分量和峰值系数等波形参数,最终把波形图像和波形参数以文档的形式保存,对于提高试验效率具有重要的意义。

关键词： 曲轴位置传感器   凸轮轴位置传感器   虚拟仪器技术   LabVIEW   FPGA   电控单元   曲轴瞬态特性   硬件在环仿真  

摘要： 基于NI Kintex-7 USB-7845R多功能可重配置I/O设备,利用虚拟仪器技术LabVIEW语言和LabVIEW FPGA模块开发现场可编程门阵列(FPGA),设计一套针对四冲程高压共轨柴油机的发动机曲轴位置传感器与凸轮轴位置传感器仿真信号模拟系统。根据FPGA内部40 MHz时钟源进行编写定时逻辑程序,首先利用LabVIEW FPGA模块生成曲轴、凸轮轴方波信号,再调用该模块内部的Sine Wave Generator函数,同步曲轴方波信号模拟生成曲轴正弦波信号。该系统可为高压共轨柴油机电控单元(ECU)测试提供不同频率的曲轴、凸轮轴模拟信号;并结合加速踏板信号,从而实现发动机在加速过程中的曲轴、凸轮轴瞬态特性。该仿真模拟系统可为硬件在环仿真类等实验项目提供一个可参数化配置、适配不同曲轴、凸轮轴信号的发动机传感器虚拟信号仿真模拟平台。传感器信号可根据被控对象的不同及其需求选择霍尔式传感器和磁电式传感器。

关键词： 虚拟仪器   CDIO教学模式   Labview   课程教学  

摘要： 该文介绍了虚拟仪器技术的概念、特点及其应用领域。探讨了虚拟仪器技术及应用课程对当今机械类研究生教学的必要性和实用性。将传统授课模式与CDIO理念相结合,对教学模式进行了分析。针对研究生教学模式存在的创新性不足和学生在学习过程中出现的集中力差、思维方式单一等问题,提出了3种教学方法。通过对两个实践案例的研究,可以得出CDIO教学模式在在学习过程中充分发挥学生的主观能动性的结论。

关键词： 虚拟仪器技术   实训教学   EPIP   智慧农业  

摘要： 在虚拟仪器技术课程中,引入工程实践创新项目(EPIP)的教学理念,融合了课程的关键知识点,设计了EPIP式的实训案例--“智慧农业监控系统”。解析了智慧农业实际项目背景,选取了更贴近学生的硬件,利用LabVIEW搭建简单易行的监控系统,可以有效地提高学生的兴趣度和参与度。