校企合作畢業(yè)設(shè)計

基于機器學(xué)習(xí)的液壓閥智能故障診斷方法研究

機械工程

資助企業(yè): 上海智能制造功能平臺有限公司

資助年份: 2025

企業(yè)導(dǎo)師: 徐傳超

指導(dǎo)教師: 陶建峰

項目成員: 陳方飛揚、周靖秋、王一、張弛

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項目簡介

項目概述

偏轉(zhuǎn)板伺服閥作為電液伺服系統(tǒng)的核心控制元件,其運行狀態(tài)直接關(guān)系到系統(tǒng)的性能和可靠性,高精度、智能化的故障診斷與健康管理至關(guān)重要。然而,傳統(tǒng)方法因依賴有限的可測信號和人為經(jīng)驗,難以實現(xiàn)對復(fù)雜工況下伺服閥的精準(zhǔn)監(jiān)測。因此,本項目開展了偏轉(zhuǎn)板伺服閥高精度建模、實驗數(shù)據(jù)采集、智能診斷算法開發(fā)及智能健康管理平臺的系統(tǒng)研究,旨在全面提升伺服閥的狀態(tài)感知、精準(zhǔn)診斷與智能管理能力,從而有效保障液壓系統(tǒng)的安全與可靠運行。


項目目標(biāo)

1.  建立伺服閥模型,開展完好狀態(tài)與故障態(tài)下的模型,對模型的各種工況進(jìn)行仿真,構(gòu)建故障數(shù)據(jù)集。要求模型精度不小于85%

2.設(shè)計數(shù)據(jù)采集終端樣機,對真實伺服閥進(jìn)行實驗,得到系列實驗數(shù)據(jù)集。要求采集終端長度不超過8cm,且不影響伺服閥正常裝配;采集精度不小于5%。

3.利用以上數(shù)據(jù)集進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,選擇合適的機器學(xué)習(xí)模型開發(fā)故障診斷算法。要求算法準(zhǔn)確率不小于80%。

4.基于此算法,從前端、后端、數(shù)據(jù)庫、數(shù)字孿生四個方面搭建伺服閥健康管理平臺


項目成果

1.在伺服閥建模與實驗研究方面,基于Simulink建立了高精度的伺服閥仿真模型并構(gòu)建了故障數(shù)據(jù)集,通過實驗平臺采集了多類典型工況下的關(guān)鍵實驗數(shù)據(jù),仿真模型與實驗結(jié)果對比誤差不超過15%,驗證了模型的高準(zhǔn)確性。

2.設(shè)計并實現(xiàn)了小型化高精度的偏轉(zhuǎn)板伺服閥數(shù)據(jù)采集終端軟硬件系統(tǒng),實現(xiàn)了高效、實時的數(shù)據(jù)采集,有效提升了復(fù)雜工況下的關(guān)鍵數(shù)據(jù)獲取能力。

3.出了一種融合Transformer與CNN的偏轉(zhuǎn)板伺服閥故障診斷方法,結(jié)合兩者在全局和局部特征提取方面的優(yōu)勢,有效提升了復(fù)雜信號中故障特征識別能力,故障診斷準(zhǔn)確率超過95%。

4,完成了一套集成實時監(jiān)測、故障診斷及數(shù)字孿生等功能的偏轉(zhuǎn)板伺服閥健康管理平臺,實現(xiàn)了伺服閥運行狀態(tài)的全方位智能化管理。


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