提出了基于气浮测力的力矢量测量方法,设计了一维气浮测力模型和气浮式力矢量测量平台模型,推导得出了空间力矢量的求解公式,研制了气浮式空间力矢量测量平台样机。实验结果表明:沿坐标轴方向加载时,其他坐标轴方向测量值均为零,这表明气浮式测力平台测力时不存在维间耦合现象。三维空间内力矢量测量误差结果如下:力的相对误差为0.2%,力的方向误差为0.5°,作用在气浮平台上力的作用点位置坐标误差为±0.05mm。

同步控制是LED多线切割机控制系统成功的关键。分析了传统多线切割机切片过程的受力模型,针对其缺陷设计了一种加工罗拉摇摆装置,并给出其模糊迭代同步控制策略。与单一模糊控制方法相比,该策略充分考虑了机器改进后的结构特点和运行过程中的多种干扰,使用PD模糊控制器使系统迅速达到稳定状态并具有一定精度后,再利用迭代学习控制器消除PD模糊控制器的稳态误差。实验对比证明,该算法具有控制精度高、切片质量好的特点。

针对集装箱码头的自动化现状及存在的主要问题,介绍了一种新型的立体轨道式自动化装卸系统。该系统具有高效节能、运营成本低等优点。通过仿真方法对立体轨道式装卸系统和现有码头装卸系统在装卸效率和作业能耗两个方面进行了对比分析。分析结果表明,立体轨道式装卸系统无论在装卸效率还是在节能环保方面均具有明显优势。

研究了磁粉离合器转矩传递的工作机理,建立了磁粉离合器磁场场域的分析模型,重点分析研究了磁粉的磁性能和粒径对磁粉离合器转矩传递特性的影响关系,仿真结果与磁粉离合器实际工作特性相吻合。研究结果表明,通过提高磁粉材料磁性能、减小磁粉粒径可有效提高磁粉离合器转矩传递性能。

刀具的前刀面月牙洼磨损和后刀面磨损在刀具磨损的研究中占据同等地位,但月牙洼磨损轮廓和刀屑交界面上的切削过程变量不易测量等因素,导致真正依据月牙洼磨损测试获取月牙洼磨损模型的研究非常少。基于硬质合金刀具切削低碳钢的月牙洼磨损实验,提出了一个经验磨损模型。该模型综合了黏结磨损和扩散磨损,考虑了刀屑交界面温度和压力对月牙洼磨损的影响。研究结果表明,该模型能够分析并预测相似切削条件下的月牙洼磨损轮廓。

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为解决五轴联动加工复杂曲面过程中的刀具路径不连续问题,提出了五轴数控的刀具路径优化方法。通过五轴NC代码的坐标变换还原有效切削路径,对切削路径进行误差约束下的非均匀有理B样条(NURBS)曲线拟合。对旋转轴路径采用五次样条曲线进行插值,建立切削路径和旋转轴路径的参数映射关系,通过机床逆运动变换求解C2连续的平动轴路径。实验表明,经过该方法优化后,切削路径和各驱动轴运动路径具有良好的平滑性,显著提高了五轴加工曲面精度和表面质量。

基于计及滚珠直线导轨副滑块裙部变形的刚度模型,提出了一种滚珠直线导轨副的有限元模态分析方法,建立了一种滚珠直线导轨副的三维有限元模型并进行了有限元模态分析,求得了滚珠直线导轨副的模态频率及模态振型。利用实验模态分析技术,对滚珠直线导轨副进行了模态测试,测得了滚珠直线导轨副的模态。测试结果验证了有限元建模与分析方法的有效性。

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通过建立单节弹簧单元受力模型,分析了长弧形螺旋弹簧在加载和卸载工况下的扭矩负载特性及影响因素。研究表明：弹簧在工作时处于非均匀压缩状态,具有非线性动态迟滞,且发动机转速及摩擦因数越大,迟滞效应越大。在此基础上,仿真计算了双质量飞轮与传统离合器从动盘式扭转减振器的动态响应,仿真结果表明:双质量飞轮可大幅度降低变速箱输入轴振动响应,从而降低传动系统的振动噪声。

研制具有良好力学特性的大迎角模型支撑系统,是解决先进、高机动飞行器大迎角气动力问题的关键技术之一。阐述了FL-26风洞大迎角模型支撑系统结构形式,对系统的动态特性和动力响应进行了有限元分析,获得了大迎角模型支撑系统自由振动时的模态频率和模态振型,以及试验段气动噪声作用下的加速度响应和动应力。仿真结果表明：大迎角模型支撑系统动态特性较好,不同方向的动力响应主频及均方根值分布较为离散且数量级相差较大,未出现共振现象。

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为便于探测机器人的导航和跟踪控制,提出了差速转向的复合式移动机器人运动学模型的构建及求解方法。通过对差速转向复合式移动系统结构及运动特性进行分析,推导了探测机器人车体速度与后轮及承重轮速度之间的关系矩阵,提出采用Householder变换求解车体运动的方法,为探测机器人越障过程中位置和方位的估计提供了较准确的求解模型。最后对差速转向复合式机器人的行进过程进行仿真试验,验证了运动学模型的正确性及机器人的运动特性。

 

着眼类人机器人的腰部应用,设计了一种气动人工肌肉三自由度并联平台。引入一种自适应模糊CMAC(AFCMAC),实现了并联平台的姿态控制。通过规划输入空间,实现了AFCMAC对迟滞力、气压波动等不确定因素和非线性耦合因素的感知。离散抗饱和PID并行监督和离线辨识避免了在控制运行初期出现较大的跟踪误差和气压波动,从而使AFCMAC的在线实时自学习调整成为可能。进行了定点转动姿态跟踪实验和抗干扰实验,实验结果表明,AFCMAC具有较好的姿态控制性能和在线学习调整能力。

 

针对大型零件柔性作业车间调度问题,采用改进遗传算法优化元胞机局部演化规则,提出了元胞机和改进遗传算法相结合的混合调度算法。依据总加工时间最短、各工位负荷率高、同一工位组各工位负荷平衡率高的优化目标,建立了离散化后单个静态调度单元的遗传算法优化模型,并结合算例具体说明了优化过程。通过文献实例演算验证了混合算法求解大型零件柔性作业车间调度问题的可行性和有效性。

 

客观事物的复杂性和人类认识的局限性使得评价指标的数据很难用一个精确数表示,具有不同程度的不确定性。在比较分析现有各种表达不确定性方法的基础上,提出了基于多粒度语言的虚拟企业合作伙伴选择方法。首先将多粒度语言一致化为标准语言评价集中的语言,然后基于正态分布的方法求位置权重向量,采用扩展的二元语义组合有序加权几何平均(ET-COWGA)算子集结各专家评价值得到群体综合的各属性评价值。根据局部优化和全局优化结果得到精确的属性权重,利用加权几何平均

(ET-WGA)算子集结各属性值,得到方案的综合评价值。最后通过一个实例说明了合作伙伴选择的整个决策过程,并论证了该方法在最后优化决策过程中的有效性。

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针对网络环境中制造资源和任务信息的不确定性,构建了资源和任务的信息模型,并对其能力参数进行了形式化描述。针对不确定性能力参数,探讨了制造资源参数区间的转化规则。利用区间距离的概念,提出一种在网络环境中进行制造资源优化检索的新方法,并通过实例验证了该方法的有效性。

为提高复杂型面工件超声自动检测的效率和通用性,研究了CAD模型已知时工件的匹配定位方法。首先使用人工缺陷贴片的超声C扫描数据获取待匹配特征点的位姿。然后以工件3个角点为特征点进行初始定位,由2个局部坐标系匹配得到初始匹配矩阵。最后根据点到曲面的最小距离原则进行精匹配定位,使用循环迭代及Menq算法进行寻优求解。实例表明,选用6个采样点时,匹配误差可控制在04mm以内,能很好地满足复杂型面工件超声自动检测的精度要求。

基于ASAP架构,设计开发了A2L数据交互描述、CCP协议、KWP2000协议,以及HEX标准存储格式等重要组件模块,实现了兼容多物理层和多协议层的发动机ECU标定系统。该系统在高压共轨柴油机及单体泵柴油机的开发过程中得到了成功应用,应用实践表明,该系统能够作为发动机标定开发中的重要工具。

针对传统BP神经网络在训练过程中存在收敛速度慢的缺陷,将LM(levenberg marquardt)算法引入到BP神经网络的训练过程,建立了LM-BP神经网络模型,并将其应用于连铸过程中的漏钢预报系统。结合某钢厂连铸现场历史数据对系统进行了测试,测试结果以96.15%的预报率及100%的报出率,验证了基于LM算法的BP神经网络连铸漏钢预报方案的可行性和有效性。

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对单晶硅电火花铣削过程中电极表面出现的覆盖层进行了分析,分析结果表明,该覆盖层的主要成分是SiO₂。实验证明,SiO₂是加工过程中电化学反应的产物。研究了电参数对SiO₂覆盖层厚度的影响规律。研究结果表明,可以通过控制SiO₂覆盖层的厚度来保护电极和补偿电极损耗,实现低损耗甚至无损耗的单晶硅电火花铣削加工。

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为了提高产品的整机可靠性,提出了可靠性驱动的装配技术(reliability driven assembly technology,RDAT)的概念。根据可靠性要求,首先利用结构分析和设计技术(structured analysis and design technique,SADT)对所装配产品进行功能分析,得到“元动作”粒度的SADT模型。然后采用具有时间特性的动态贝叶斯网络对RDAT进行了建模,将“元动作”级别的SADT模型转化为相应的动态贝叶斯网络模型。最后以某加工中心的托盘交换架进行实例分析,在装配产品和功能动作为多态系统的情况下,验证了该建模与仿真方法的有效性。

针对带长管道的阀控马达系统用常规PID策略控制效果不理想的缺点,提出了一种新的PIDD控制策略对系统进行控制。以考虑管道效应的系统数学模型为基础,引入对凸轮转子叶片马达所受扰动力矩的分析,并结合时滞系统的特点,导出了PIDD控制策略。实验和仿真结果基本一致,表明该控制策略能显著提高系统的速率精度并有效地减少抖动,达到很好的控制效果。

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针对机械式按摩椅缓解肌肉疲劳的绩效,提出了基于表面肌电（sEMG）信号的人机评价模型。实验要求两名被试者在执行静力性标准俯卧撑（SPU）动作之间,分别采用静坐与按摩两种方式恢复肌肉疲劳,并在SPU过程中采集竖脊肌的sEMG信号。根据模型的评价指标对实验数据进行了比较与分析,结果表明,SPU后采用拍打按摩恢复对竖脊肌疲劳缓解的效果好于静坐恢复的效果,从而验证了模型在按摩椅人机评价上的可行性。

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采用数值模拟与试验相结合的方法研究了防撞梁热冲压成形工艺。根据BR1500HS材料特性,通过数值模拟优化工艺参数,建立了冲压力与初始成形温度和冲压速度的关系模型,指出了冲压力变化趋势,并通过防撞梁热冲压试验验证了冲压力模型的可靠性。零件性能测试结果显示,热冲压件的厚度和硬度分布较为

均匀:平均硬度为476HRC,最大减薄率为17%,零件抗拉强度达到1545MPa,最大残余应力只有抗拉强度的20%左右,回弹较小,组织为均匀板条状马氏体。

基于材料实际应力应变曲线,运用多项式拟合法计算了涂层薄板的成形极限。对冲压过程中涂层薄板的等效应力和等效应变进行了推导,通过求解Swift分散颈缩失稳条件的非线性方程得到了冲压成形极限的第一主应变,获得了涂层薄板的成形极限右边曲线。计算发现,涂层厚度、基体厚向异性指数对涂层薄板的成形极限有显著影响,镍涂层的成形性能低于钢基体的成形性能,并且基于实际应力应变曲线的涂层薄板的成形极限低于传统方法计算的成形极限。

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温热成形是铝合金板料成形的重要方法。通过改造后的极限拉深比试验与方形盒试验,研究了T6态的7075板料在不同温度下的等温以及非等温拉深性能, 并通过对成形后材料强度进行单向拉深试验,分析了经过温成形后材料强度和硬度的变化。结果表明,T6态铝合金在140~220℃左右拉深性能最好,且成形后可以保持足够的强度和硬度,所以最佳的温拉深成形温度为140~220℃。

 

根据非稳态传热学原理,采用对大钢坯试样一侧加热使其温度达到实际连铸二冷区板坯温度,在试样另一侧进行喷水冷却的实验方法,模拟连铸二冷区喷嘴喷水对板坯的冷却过程。实验结果表明:无论哪种形式的喷嘴,随着喷水压力的增大,传热系数都在增大;钢含碳量的高低对传热系数有一定的影响,含碳量越高,传热系数相对更大。将实验结果和工厂实际采集的生产数据计算得到的结果进行比较可知,

实验结果和工厂实际生产数据计算所得结果的绝对误差在5%以内,可以满足实际工程生产的需要。

 

为了实现汽车驾驶机器人对给定车速的准确跟踪,提出了一种驾驶机器人车速跟踪神经网络控制方法。网络模型输入层变量为驾驶机器人油门和制动器、离合器机械腿、换挡机械手的位移;中间层为隐层,节点数为5,神经元传递函数为正切传递函数;输出层变量为试验车辆车速,神经元传递函数为线性传递函数。

结果表明,该方法的收敛速度明显高于梯度下降法的收敛速度,且达到的控制精度更高,车速跟踪误差满足国家汽车试验标准的要求。

在电涡流缓速器和汽车主制动器构成的联合制动系统中,设定了电涡流缓速器转子盘温度的限制条件,建立了联合制动系统制动力分配的优化模型,计算出制动力分配系数与道路坡度的变化曲线,拟合了两者间的指数函数关系。虚拟多坡度道路上制动过程的验证结果表明,随道路坡度变化的制动力分配系数能实现电涡流缓速器与主制动器的有机联合,使联合制动系统在长下坡道路上持续有效地工作,能充分发挥电涡流缓速器的辅助制动作用。

为了减少汽车空调用涡旋式制冷压缩机排气过程的等容压缩功率损失,降低涡旋压缩机的排气温度,提高其制冷性能指标,对静涡旋盘排气口内壁作了勾内环槽的结构改型。通过数值方法模拟了具有内环槽结构的排气口中气体流动的静压力场,并通过性能对比实验验证了排气口结构改型后涡旋压缩机的制冷性能指标。模拟计算及性能实验结果表明,排气口结构改型后涡旋压缩机的各项制冷性能指标得到了明显提高。

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