基于非线性时变Profile的复杂薄壁零件多阶段加工过程波动建模与控制

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51805401
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    27.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0511.机械测试理论与技术
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2021-12-31

项目摘要

This project will take the complex thin-walled part multistage machining process fluctuation nonlinear time-varying profile monitor as the project research object,aiming to address the issues such as the volatile multistage machining process, difficult quality control, high probability of occurrence of quality problems, and complex manufacturing processes and so on, and the multistage process fluctuation modeling, monitoring and error traceability will be taken as the project research content, which will be dealt with theoretical derivation, simulation analysis and experimental verification in the multistage fluctuation modeling, monitoring and traceability process. In this project, the relationship between the fluctuation of multi-process process and the parameters of process system, and the evolution mechanism of process fluctuation will be revealed. The non-linear and uncertain influence of thin-walled machining processes on quality fluctuation will be studied, and the multistage machining process fluctuation nonlinear time-varying profile model based on the extend variations of stream will be built, which will describe the fluctuation development and evolution of the machining process. Based on this, the multistage nonlinear time-varying fluctuation profile monitoring model will be designed. At the same time, the variable point theory will be adopted to identify and diagnose process fluctuation change points. And the quality fluctuation change points, the rules of the process change with time and the process out of control can be obtained by the change point diagnosing and recognizing. And the self-adaptive robust control strategy will be proposed. Finally, the process fluctuation traceability model based on causal association analysis and gray correlation analysis will be built, and the joint effect between equipment operation status and process fluctuations will be analyzed. This project can provide theoretical guidance and technical support for the quality fluctuation control of the complex thin-walled part machining process, and the result also can be applied to the scientific research and engineering experiments of the other complex mechanical product machining process error control.
本项目以复杂薄壁零件多阶段加工过程波动非线性时变Profile监控为研究对象,针对多阶段加工过程易波动、质量控制难、精度要求高、制造过程复杂,导致出现质量问题的概率高、质量控制难度大、过程波动不易监控等问题,以过程波动建模、监控及溯源等为研究内容进行理论推导、仿真分析和实验验证,形成以过程监控为手段的复杂薄壁零件加工过程波动的定量预测与精确控制能力,大幅度提高制造质量。通过本项目研究揭示多阶段加工过程波动与工艺系统参数的关联关系以及工序过程波动演化机理,探索多阶段加工过程非线性和不确定性因素对质量波动的影响规律,建立基于扩展误差流的多阶段加工过程波动非线性时变Profile模型;在此基础上,设计基于非线性高维时变Profile的多阶段加工过程波动监控方法,建立多阶段加工过程非线性时变Profile波动监控机制,构建自启动自适应鲁棒控制策略,通过变点诊断与识别得到质量波动的突变点、加工过程随时间发生变化的规则以及过程的失控情况;最终结合误差预测模型、工程领域知识和历史数据,建立因果关联分析和灰关联熵的过程波动溯源模型。本课题可为复杂薄壁零件加工过程质量波动控制提供理论指导和技术支持。

结项摘要

本项目以复杂薄壁零件多阶段加工过程为研究对象,通过对加工过程易波动、质量控制难,导致质量问题发生概率高、过程波动监控和溯源不准确等问题进行剖析和分析,以过程波动建模、监控及溯源等为研究内容进行了产品质量预测的理论推导、数据分析和实验验证。构建了多阶段加工过程波动与工艺系统参数的关联关系,采用扩展的误差流和机器学习模型研究了多误差源因素对复杂薄壁零件加工过程质量波动的影响规律,构建了多阶段加工过程波动演变的时变函数。采用动态滑动时间窗口和聚类算法结合统计过程控制设计了多阶段加工过程监控模型进行质量波动监控,采用多工位和零件批量的时空传递分析,有效识别了产品质量波动的突变点以及过程的失控情况。结合误差时序预测模型、监控模型,采用因果关联分析实现了过程波动的溯源。研究方法在航空发动机叶片、天线薄板零件等对象上进行了深入的验证。研究成果在制造工程领域和工业工程领域的国际知名期刊发表了多篇高水平论文,其中1篇论文入选本领域近十年ESI TOP 1%高被引论文。

项目成果

期刊论文数量(4)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(6)
Investigation of Multivariate Profile Monitoring on Complex Thin-walled Components Batch Machined using a Sliding Time Window Cluster Method
使用滑动时间窗口聚类方法对复杂薄壁部件批量加工进行多变量轮廓监测的研究
  • DOI:
    10.1039/d2cc01796b
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    International Journal of Computer Integrated Manufacturing
  • 影响因子:
    4.1
  • 作者:
    Wang Pei;Zhang Yang;Feng Bo;Liu Dekun;Xie Shengtuo
  • 通讯作者:
    Xie Shengtuo
Intelligent wind turbine blade icing detection using supervisory control and data acquisition data and ensemble deep learning
使用监控和数据采集数据以及集成深度学习进行智能风力涡轮机叶片结冰检测
  • DOI:
    10.1002/ese3.449
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Energy Science and Engineering
  • 影响因子:
    3.8
  • 作者:
    Liu Yao;Cheng Han;Kong Xianguang;Wang Qibin;Cui Huan
  • 通讯作者:
    Cui Huan
The framework design of smart factory in discrete manufacturing industry based on cyber-physical system
基于信息物理系统的离散制造行业智能工厂框架设计
  • DOI:
    10.1080/0951192x.2019.1699254
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    International Journal of Computer Integrated Manufacturing
  • 影响因子:
    4.1
  • 作者:
    Chen Gaige;Wang Pei;Feng Bo;Li Yihui;Liu Dekun
  • 通讯作者:
    Liu Dekun
A digital twin-based big data virtual and real fusion learning reference framework supported by industrial internet towards smart manufacturing
工业互联网支持的基于数字孪生的大数据虚实融合学习参考框架面向智能制造
  • DOI:
    10.1016/j.jmsy.2020.11.012
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Journal of Manufacturing Systems
  • 影响因子:
    12.1
  • 作者:
    Wang Pei;Luo Ming
  • 通讯作者:
    Luo Ming

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其他文献

ALG11-CDG突变蛋白在原核细胞中的稳定表达
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    食品与生物技术学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王佩;李盛陶;王宁;高晓冬
  • 通讯作者:
    高晓冬
童年创伤与冲动特质对强迫症患者强迫症状的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    中华行为医学与脑科学杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    顾秋梦;许婷婷;王佩;刘强;陈珏;王勇;王振
  • 通讯作者:
    王振
高寒草甸生态系统降雨事件对不同深度土壤碳释放的试验分析
  • DOI:
    10.5846/stxb202010312791
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    生态学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    邓钰婧;李小雁;胡霞;吴秀臣;王佩
  • 通讯作者:
    王佩
淮河流域土壤中全氟化合物的空间分布及组成特征
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    环境科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    孟晶;王铁宇;王佩;吕永龙
  • 通讯作者:
    吕永龙
环境光导致昼夜节律紊乱对睡眠的影响
  • DOI:
    10.13241/j.cnki.pmb.2015.31.013
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    现代生物医学进展
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陈钧;杜莉;王佩;魏虹;韩祖成
  • 通讯作者:
    韩祖成

其他文献

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王佩的其他基金

复杂薄壁零件加工过程多维质量波动预测与智能调控方法
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    54 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

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  • 批准号:
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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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