云/边缘协同的轴承故障诊断方法

现有轴承故障诊断技术存在以下问题:①传统诊断方法需要人工提取特征,耗时长,诊断结果不稳定;②卷积神经网络诊断方法需要大量的计算资源和较长的训练时间,与故障诊断的实时响应要求存在矛盾。针对以上问题,提出一种云/边缘协同的实时轴承故障诊断方案。经过实验验证,该方案在拥有少量样本情况下与不进行云/边缘协同相比可大幅提高诊断准确率,并节约大量的训练时间。通过改进的轴承故障诊断算法达到了较高的故障诊断准确性,并通过模型的迁移学习与边缘端协同,增强了故障诊断算法对个性化应用的适应性和故障诊断的实时性。     

数字孪生及其应用探索

数字孪生是一种集成多物理、多尺度、多学科属性,具有实时同步、忠实映射、高保真度特性,能够实现物理世界与信息世界交互与融合的技术手段。随着数字孪生车间概念的提出,数字孪生在智能制造中的应用潜力得到越来越多的关注。分析了数字孪生在企业应用和理论研究上的进展,基于前期提出的数字孪生的五维结构模型,提出数字孪生驱动的6条应用准则,探索了数字孪生驱动的14类应用设想与实施过程中所需突破的关键问题与技术,为未来开展数字孪生的进一步落地应用提供理论和方法论参考。     

基于IEC62061标准的SRECS风险评估与SIL分配

针对IEC/TC44技术委员会制定的IEC62061功能安全国际标准,着重介绍和讨论了安全控制系统风险评估简化方法与SIL分配应用等问题.     

非圆数控车削基于DSP的直线电动机控制器设计

车削加工非圆工件时,需要X轴跟踪主轴运动做协调往复运动。为满足进给机构控制系统实时性要求,设计了基于DSP的直线电动机控制器。提出采用FIFO机制与上位机接口板进行SPI高速通讯的通讯机制。对控制器的硬件结构与软件系统进行了设计。     

基于IEC 61131-3机床数控系统定制化开发平台及设计方法研究

软件PLC IEC 61131-3标准的实施,对传统PLC功能做了极大的扩充,使其不仅适用于传统逻辑控制领域,还可适应数控系统的定制化开发要求。为应对工业领域对机床数控系统越来越高的定制化快速开发要求,分析了符合IEC61131-3标准的CoDeSys的软PLC模型以及工业实时以太网Ether MAC总线运行机制,研究了CoDeSys提供的G代码处理功能和以OEM组件库方式实现机床数控系统总线从站组件库的设计方法。设计实现了符合IEC61131-3标准的基于CoDeSys和Ether MAC的机床数控系统定制化开发平台,将Ether MAC从站按照功能表示为基本功能块,与Ether MAC通信驱动一并集成到CoDeSys开发环境下,并给出了基本功能块的设计方法,使Ether MAC从站可在软件层面上灵活组配。通过工程应用实例验证,结果表明该定制化开发平台能够灵活、可靠地开发机床数控系统。     

基于现场总线的软件化开放式CNC体系结构

将现场总线引入控制系统的硬件体系结构，使每个外部设备都成为现场总线通信网络中的一个节点，构成基于现场总线的数控系统，使硬件安装和扩展方便，提高了系统的可靠性和控制精度．结合现场总线的特点和开放式系统的要求，提出了一种基于现场总线的开放式CNC（Computer Numerical Control）系统的体系结构。该体系结构划分为应用层、控制层和设备层三个层次，对每一层的功能进行了系统的分析和描述．总线规范采用自主开发的实时串行总线技术，基于Windows 2000操作系统平台，采用COM／DCOM技术的软件设计方法，实现数控系统的软件模块的重用与扩充，满足数控系统开放性的要求．     

基于数字孪生的力能控制式压力机虚拟调试

为降低调试周期和成本,提前预知系统级风险,基于数字孪生的虚实一致特性,提出了一种基于数字孪生的力能控制式压力机虚拟调试方法,设计了虚拟调试系统.根据力能控制式压力机的多系统协同调试任务,建立了其多物理领域统一模型,即机械、电气等的多领域数字孪生模型,并构建了虚拟控制系统,包括虚拟控制器和控制器-模型接口.通过应用于压力机虚拟调试的实例,展示了基于此数字孪生模型进行虚拟调试的有效性,构建的虚拟调试系统能够验证机械系统、电气系统和控制程序的设计,并确定和优化运行参数,有效避免了实机调试成本高、风险大、周期长等弊端.     

功能分离的嵌入式实时系统设计方法及应用

为实现嵌入式实时系统的可重构性,解决用户级功能开放问题,提出了一种基于Statecharts建模理论的功能分离的嵌入式实时系统设计方法。应用该方法,可将系统设计为机器接口、事件处理器和系统描述数据三部分。功能设计基于Statechart建模,且被作为系统描述数据在复杂的整个系统设计中独立出来。通过提供的系统描述数据开发工具,用户和第三方对功能的升级和二次开发成为可能。详细说明了该系统的结构和实现方案。通过此方法在机床控制器开发中的应用和用户级开发实例,验证了该方法的可行性,系统功能的可重构性和用户级开放也得到了实现。     

实时以太网EtherMAC树形网络设计与实现

为提升国内工业以太网总线性能,提出一种基于实时以太网EtherMAC的二叉树形网络拓扑结构。EtherMAC树形网络充分利用了二叉树的结构优势,通过FPGA的并行处理机制实现数据帧在各子树高效地传输和执行,并依靠分布式时钟和物理传输延时补偿的方式保证各子节点的同步性。实验证明,该方案能减少工业以太网在子节点间的传输延时,节点间同步抖动很小,从而为高速高精的运动控制提供了一种开放式的高性能平台。