基于短时随机充电数据和优化卷积神经网络的锂电池健康状态估计 被引量：1

1

作者 申江卫 折亦鑫 +4 位作者 舒星 刘永刚 魏福星 夏雪磊 陈峥 《储能科学与技术》 北大核心 2025年第4期1585-1595,共11页

用户充电过程较强的随机性,导致很难获得完整且固定的充电段用于精确表征电池健康状态的变化。针对充电行为的无序性,提出了一种基于随机健康指标和卷积神经网络的电池健康状态估计方法。对锂电池的原始充电电压时序数据进行分割作为随... 用户充电过程较强的随机性,导致很难获得完整且固定的充电段用于精确表征电池健康状态的变化。针对充电行为的无序性,提出了一种基于随机健康指标和卷积神经网络的电池健康状态估计方法。对锂电池的原始充电电压时序数据进行分割作为随机充电数据,使用单一卷积神经网络架构从中自适应提取老化特征,并采用蜣螂优化算法对其参数寻优,建立了多阶段模型。仅使用短时随机原始充电电压数据即可实现电池健康状态估计,且有效适用于不同充电模式和充电速率。实验测试验证结果表明,使用连续5 s(100个数据点)的原始电压时序数据,在恒流-恒压充电模式下,锂电池健康状态估计结果平均绝对误差小于2.07%,在多阶段恒流充电模式下,锂电池健康状态估计结果平均绝对误差小于1.22%。 展开更多

关键词 健康状态 随机充电 数据分割 卷积神经网络 锂离子电池

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Lennard-Jones势对硬涂层球-刚性平板间静摩擦行为的影响研究

2

作者 肖科 全孝伟 +2 位作者 向果 韩彦峰 周昌其 《摩擦学学报(中英文)》 北大核心 2025年第8期1206-1216,共11页

采用有限元方法研究了微米尺度(粗糙峰级)下Lennard-Jones(LJ)势对硬涂层弹塑性球与刚性平板的黏着接触以及静摩擦行为的影响.假设球与板之间的接触边界为全黏接,并以接触界面切向刚度的消失作为平板滑动起始准则.通过LJ势来计算刚性平... 采用有限元方法研究了微米尺度(粗糙峰级)下Lennard-Jones(LJ)势对硬涂层弹塑性球与刚性平板的黏着接触以及静摩擦行为的影响.假设球与板之间的接触边界为全黏接,并以接触界面切向刚度的消失作为平板滑动起始准则.通过LJ势来计算刚性平板和球体之间的分子间作用力,LJ势通过Abaqus用户子程序同时施加于球体和刚性平板,并考虑了法向和切向加载过程中球-板分离量实时变化对LJ势的影响.通过将本文中结果与已发表的文献数据对比,证明了模型的正确性.结果表明:随着硬涂层厚度的增加,最大静摩擦系数先增加,在一定厚度时达到最大值,然后减小,最后趋于平稳;黏着能的增加会增大最大静摩擦系数μ,但不改变其随涂层厚度的变化趋势;最后,通过对无量纲材料参数开展研究,发现随着无量纲材料参数E_(co)/E_(su)增加,黏着能δ对静摩擦系数μ影响变弱,而在相同无量纲载荷P*下,增大E_(co)/Y_(co)会导致黏着力在总外法向载荷中占比增大,从而增大了黏着能的影响. 展开更多

关键词 黏着接触 LJ势能 弹塑性接触 静摩擦系数 硬涂层

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大工程视野的机械工程专业教育研究 被引量：10

3

作者 宋朝省 罗远新 刘飞 《中国大学教学》 CSSCI 北大核心 2023年第5期42-47,共6页

当前高校工程学导论课程多通过新生研讨课、采用课堂理论教学模式进行,教学内容偏重历史回顾,缺乏对学生全局思维与大工程视野的培养。作为工科大类培养的核心骨干课程,本研究通过建立“大工程”视野的工程学导论课程教学体系,重构了多... 当前高校工程学导论课程多通过新生研讨课、采用课堂理论教学模式进行,教学内容偏重历史回顾,缺乏对学生全局思维与大工程视野的培养。作为工科大类培养的核心骨干课程,本研究通过建立“大工程”视野的工程学导论课程教学体系,重构了多学科交叉融合的工程学导论课程教学内容,开展了虚实结合、项目实践牵引的工程学导论课程教学模式研究,建立了基于全过程的工程学导论课程能力达成评价体系。教学改革实践效果表明,开放式的虚实实践项目充分提升了学生创新实践能力,培养了学生解决复杂工程问题的能力。 展开更多

关键词 新工科 大工程观 机械工程 工程学导论 形成性教育

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基于MAJDA无监督迁移的旋转机械跨工况故障诊断 被引量：3

4

作者 黄尧 韦代平 +1 位作者 刘万 张池 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2022年第10期144-149,共6页

针对跨工况故障诊断常用的无监督域适应方法进行条件分布对齐时目标域伪标签不准确的问题,提出了一种多尺度异步联合分布对齐(MAJDA)故障诊断网络。该网络一方面利用3种不同卷积核尺寸的一维卷积神经网络提取不同尺度的特征,分别输入3... 针对跨工况故障诊断常用的无监督域适应方法进行条件分布对齐时目标域伪标签不准确的问题,提出了一种多尺度异步联合分布对齐(MAJDA)故障诊断网络。该网络一方面利用3种不同卷积核尺寸的一维卷积神经网络提取不同尺度的特征,分别输入3个分类器,融合3个分类结果确保伪标签更准确;一方面在对齐条件分布之前先对齐边缘分布以确保伪标签更准确,避免了直接进行条件分布对齐时错误伪标签过多引起的负迁移。利用本文采集的轴承数据集和PHM2009齿轮箱数据集进行实验验证。结果表明,在目标工况数据无标签的情况下,该方法诊断准确率显著高于其它常见的域适应方法。 展开更多

关键词 故障诊断 跨工况 领域适应 深度学习

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基于数据挖掘与大数据分析的电池故障诊断与异常检测 被引量：4

5

作者 申江卫 岩川 +2 位作者 刘永刚 沈世全 陈峥 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第24期7979-7994,共16页

为充分挖掘电动汽车大数据监控平台海量数据应用潜力,提升锂离子电池组传统故障诊断方法在异常检测、故障电池定位和故障诊断等方面的效率,该文提出一种基于数据挖掘和大数据分析的电动汽车高效单体电池异常检测、定位与电池系统故障诊... 为充分挖掘电动汽车大数据监控平台海量数据应用潜力,提升锂离子电池组传统故障诊断方法在异常检测、故障电池定位和故障诊断等方面的效率,该文提出一种基于数据挖掘和大数据分析的电动汽车高效单体电池异常检测、定位与电池系统故障诊断方法。首先,使用t-SNE对采集的动力电池历史运行数据可视化降维,利用K均值聚类算法结合Z分数方法设计电压异常诊断系数,完成异常单体的准确检测和异常定位,并结合熵权-变异系数法进行单体电池性能评估,实现不同单体电池异常程度的综合评定;其次,采用3σ-MSS算法以概率形式计算电池组中单体电池端电压的异常变化,并通过不同电池故障概率统计分析,利用数理统计方法实现电池系统故障与突发故障的统计分类,在时间维度上进行电池系统的故障诊断;最后,基于该文所提出的故障诊断与异常检测方法,对监控平台上四辆电动汽车三年的运行数据进行了异常特性诊断,并按照春、夏、秋、冬四季对其故障特征进行了分析。诊断结果显示,在四个季节故障概率分布中,电动汽车各单体电池最高故障概率分别为1.99%、4.95%、3.67%、9.52%,平均故障概率为1.54%、4.31%、3.07%、4.59%,夏、冬两季电池故障发生概率高于春、秋两季。相关诊断结果可为动力电池稳定运行提供维护建议,为提升电动汽车的可靠性和优化设计提供参考。 展开更多

关键词 动力电池 数据挖掘 大数据 异常检测 故障诊断

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基于高斯展开法的碟形声学黑洞宽频调谐减振机理研究 被引量：1

6

作者 丁媛 施凯耀 郑玲 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2024年第2期291-298,342,共9页

近年来,嵌入式声学黑洞(acoustic black holes,ABH)以其优异的性能,在结构减振降噪、声波调控、能量回收等领域展示了广阔的应用前景,但其局部结构强度弱化会影响其工程实用性。提出一种碟形声学黑洞(dish-shaped acoustic black hole,D... 近年来,嵌入式声学黑洞(acoustic black holes,ABH)以其优异的性能,在结构减振降噪、声波调控、能量回收等领域展示了广阔的应用前景,但其局部结构强度弱化会影响其工程实用性。提出一种碟形声学黑洞(dish-shaped acoustic black hole,DABH)结构,将其附加在主体结构上,以实现对主体结构的宽频减振。在Rayleigh-Ritz法框架下,选择高斯函数作为基函数,根据声学黑洞板的形状确定基函数的分布,避免质量和刚度矩阵的奇异化,建立了其耦合系统半解析模型。通过与有限元模态分析结果的对比,验证了半解析建模方法的正确性。研究了碟形声学黑洞结构参数以及连接位置对主体结构振动响应特性的影响规律,分析了碟形声学黑洞的ABH效应以及与主体结构的耦合效应,揭示了其宽频调谐减振的机理,为拓展声学黑洞在宽频结构振动控制上的应用提供了新的思路。 展开更多

关键词 声学黑洞(ABH) 减振 高斯展开法 动态吸振器效应

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基于迁移模型的锂离子电池宽温度全寿命SOC与可用容量联合估计 被引量：11

7

作者 申江卫 高承志 +2 位作者 舒星 刘永刚 陈峥 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第11期3052-3063,共12页

针对全寿命内复杂温度环境下锂离子电池内部状态难以快速精确估计难题,基于迁移模型提出一种宽温度全寿命荷电状态(SOC)与可用容量联合估计方法。选择传统二阶RC等效电路搭建迁移模型,并基于权值选择粒子滤波算法完成迁移因子的在线迁移... 针对全寿命内复杂温度环境下锂离子电池内部状态难以快速精确估计难题,基于迁移模型提出一种宽温度全寿命荷电状态(SOC)与可用容量联合估计方法。选择传统二阶RC等效电路搭建迁移模型,并基于权值选择粒子滤波算法完成迁移因子的在线迁移,实现了宽温度全寿命内锂离子电池SOC快速准确的估算,基于得到的SOC估计值采用容量逆推实现了可用容量估计。结果表明,所提出方法在全寿命宽温度环境下估算SOC与可用容量具有计算量小、精度高的明显优势,SOC估计最大误差小于3%,容量估计最大误差小于2%。 展开更多

关键词 锂离子电池 荷电状态 容量 迁移模型 温度 寿命

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宽温度环境下基于改进电化学模型的锂电池荷电状态估计 被引量：12

8

作者 申江卫 周灿彪 +2 位作者 舒星 陈峥 刘永刚 《储能科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2023年第9期2904-2916,共13页

为提升电化学模型的实用性以及复杂环境温度下的适用性,解决锂离子电池内部状态难以快速精确估计的难题,本文设计了一种基于改进电化学模型的荷电状态估计方法。首先,通过有限差分法和Galerkin法分别对P2D模型的固液相方程进行降阶求解... 为提升电化学模型的实用性以及复杂环境温度下的适用性,解决锂离子电池内部状态难以快速精确估计的难题,本文设计了一种基于改进电化学模型的荷电状态估计方法。首先,通过有限差分法和Galerkin法分别对P2D模型的固液相方程进行降阶求解以描述电池内部锂离子浓度的实时状态,同时进一步融合等效电路模型,采用2个RC网络结构表征电池内部极化过程,并包含了与温度相关的特性,形成了适合荷电状态估计的低阶常微分系统,实现了电化学模型的有效简化和降阶,节约计算成本。其次,为了处理由于模型简化导致的模型不确定性和降低噪声干扰,引入平方根容积卡尔曼滤波,设计了宽工作温度下的锂电池荷电状态估计算法。结果表明,本文提出的基于改进电化学模型的荷电状态估计方法可以在不同温度及复杂工况下实现荷电状态的精确估计,宽环境温度下的最大误差小于1.6%。 展开更多

关键词 锂电池 改进电化学模型 环境温度 荷电状态 平方根容积卡尔曼滤波

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面向狭窄场景的鲁棒多视角配准方法 被引量：4

9

作者 刘飞 黄瀚霖 +2 位作者 杨恬 李文博 杨炀 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2022年第12期192-200,共9页

多视角点云配准是逆向工程中的关键步骤之一,具有重要的研究意义和工程应用价值。而对于狭窄场景(如口腔或机械结构内部)获取的点云数据,多视角配准算法的精度直接影响重建精度的好坏。为了提升狭窄场景多视角点云配准的速度和鲁棒性,... 多视角点云配准是逆向工程中的关键步骤之一,具有重要的研究意义和工程应用价值。而对于狭窄场景(如口腔或机械结构内部)获取的点云数据,多视角配准算法的精度直接影响重建精度的好坏。为了提升狭窄场景多视角点云配准的速度和鲁棒性,提出一种基于位姿图优化的增量式多视角点云配准方法。首先针对相邻视角的点云,结合迭代最近点法(ICP)和基于特征的配准方法,提出一种多策略融合的成对点云配准算法,用于求解相邻视角点云的配准结果;然后在增量式相邻视角点云配准的基础上,进一步提出一种基于距离约束的回环检测方法,并依据相邻视角点云的配准结果和回环检测的结果构建位姿图;最后采用实时优化策略对位姿图进行优化,消除累计误差,实现鲁棒的多视角配准。实验结果表明,提出的多策略融合配准算法和基于距离约束的回环检测方法是有效的。经典ICP算法和基于FPFH特征的配准算法在实验中存在失效的现象,而提出的多策略融合配准算法并无失效。基于距离筛选的回环检测方法较常规的回环检测方法效率提高。提出的多视角配准算法在配准牙齿模型数据时精度可达到0.0357mm。为了验证算法的普适性,采用多个狭窄场景下连续采集的模型点云进行验证,结果表明:提出的算法取得了不错的效果,表明该方法是一种有效的狭窄场景多视角配准方法。 展开更多

关键词 多视角点云配准 回环检测 位姿优化 迭代最近点算法 机器视觉

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基于Lamb波高阶JS散度的铝合金板损伤定征方法

10

作者 柏林 唐智 +1 位作者 张春兵 刘小峰 《铁道学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第2期35-43,共9页

针对高速列车车体铝合金构件疲劳损伤的在线检测问题,提出一种基于Lamb波时频高阶JS散度的铝合金裂纹损伤量化评估方法。采用基于相空间重构的奇异值分解方法对Lamb波传感信号进行噪声抑制,利用归一化窗S变换分析损伤信号的时频域瞬态... 针对高速列车车体铝合金构件疲劳损伤的在线检测问题,提出一种基于Lamb波时频高阶JS散度的铝合金裂纹损伤量化评估方法。采用基于相空间重构的奇异值分解方法对Lamb波传感信号进行噪声抑制,利用归一化窗S变换分析损伤信号的时频域瞬态能量分布特征。为了更深层次地揭示Lamb波损伤信号在时间维度与频率维度的非线性分布特性,提出信号时域与频域的n阶矩计算方法,采用损伤信号与无损信号间的时频高阶JS散度距离作为损伤指数对铝合金板的疲劳损伤进行量化评估,并分析高阶JS散度距离与铝合金板疲劳裂纹密度间的线性相关性。有限元仿真和铝合金板的疲劳损伤检测试验结果表明,本文提出的方法对铝合金薄壁件早期裂纹具有较高的敏感性,对疲劳裂纹损伤具有较好的量化表征能力。该方法无需进行Lamb波在复杂构件中传播机理分析与损伤波包识别,简单高效,可操作性强,在高速列车车体复杂结构损伤评估中具有较好的应用前景。 展开更多

关键词 疲劳裂纹 LAMB波 损伤程度量化 噪声抑制 JS散度

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Lamb波的交叉递归分析在金属板损伤量化中的应用

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作者 刘小峰 张天瑀 +1 位作者 孙小强 柏林 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2022年第22期226-232,共7页

针对金属板疲劳损伤演变的非线性动力学特性,提出了基于Lamb波交叉递归分析的疲劳裂纹量化检测方法。该方法首先从结构动力学角度采用交叉递归图分析了损伤信号与无损信号在相空间中的非线性相关性,并在此基础上采用了交叉递归量化分析(... 针对金属板疲劳损伤演变的非线性动力学特性,提出了基于Lamb波交叉递归分析的疲劳裂纹量化检测方法。该方法首先从结构动力学角度采用交叉递归图分析了损伤信号与无损信号在相空间中的非线性相关性,并在此基础上采用了交叉递归量化分析(cross-recurrence quantification analysis, CRQA)特征对Lamb波信号中的裂纹损伤进行表征。接着,结合CRQA特征的状态相关性、单调性、鲁棒性及特征间的关联性进行特征的优化选择,采用支持向量描述模型对优选特征进行了融合,构建了金属板疲劳损伤的统一量化指数。最后,采用铝板随机裂纹仿真试验与铝板弯折试验对该研究提出方法进行了验证。结果表明,基于Lamb波交叉递归分析的损伤评估方法突破了Lamb波的多模态性、散射性、损伤波包的微弱性造成的损伤特征提取困难的问题,不仅能够对金属板疲劳损伤进行有效的量化评估,还具有较好的噪声鲁棒性,在复杂结构疲劳损伤检测与评估领域具有较好的应用前景。 展开更多

关键词 LAMB波 疲劳损伤量化分析 交叉递归量化分析(CRQA) 特征选择 特征融合

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融入时频能量特征的车内噪声声品质评价方法 被引量：3

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作者 金可心 卢海峰 +1 位作者 杨亮 褚志刚 《电子测量与仪器学报》 CSCD 北大核心 2022年第5期96-103,共8页

为提升车内噪声声品质评价的准确性,建立了一种融入时频能量特征的车内噪声声品质评价方法。该方法首先对车内噪声信号进行变分模态分解获得本征模态分量,再基于Hilbert变换得到各分量的瞬时强度及计权能量,进而获得信号的时频能量特征... 为提升车内噪声声品质评价的准确性,建立了一种融入时频能量特征的车内噪声声品质评价方法。该方法首先对车内噪声信号进行变分模态分解获得本征模态分量,再基于Hilbert变换得到各分量的瞬时强度及计权能量,进而获得信号的时频能量特征;在此基础上,建立了以心理声学客观参量和时频能量特征为联合输入的遗传算法优化反向传播神经网络声品质评价模型。应用建立方法对某汽车车内噪声声品质进行评价,其结果与主观评价结果的相关度达93.7%、相对误差小于8.0%,该车车内噪声声品质被准确评价。建立的融入时频能量特征的车内噪声声品质评价方法准确性高,在汽车声品质开发实践中具有良好应用前景。 展开更多

关键词 车内噪声 声品质 变分模态分解 能量特征 GA-BP神经网络

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