摘要：无人艇(unmanned surface vessel,USV)集群协同围捕是无人艇的重要应用场景之一,文章针对无人艇集群协同围捕任务设计了一种自组织控制算法。考虑到被围对象的加速度未知且仅部分集群成员可对其测量的情况,文章设计了分布式目标状态观测器(distributed target state observer,DTSO),实现围捕过程中各成员对被捕对象状态的一致性观测。设计了一种自组织围捕引导律,解决了围捕算法需要为成员预分配期望位置的问题。设计了分布式非线性模型预测控制(distributed nonlinear model predictive control,DNMPC),解决了执行器饱和与艇间距离约束的问题,实现了满足避碰安全的协同围捕控制。文章分析了控制系统的输入-状态稳定性(input-to-state stability,ISS),并通过多组不同初始状态和改变成员数量的仿真实验,验证了围捕算法的有效性。

摘要：针对有结织网机下钩机构存在运动链长,运动噪音大,精度低且缺乏柔性等问题,通过分析织网机下钩机构的运动特性,提出一种下钩电子凸轮复合机构,用以代替下钩机械凸轮机构。根据下钩机构的工艺要求和下钩运行时序,使用五次多项式设计了下钩运行轨迹和运动规律,建立了反求机构运动学参数的数学模型,通过Matlab编写程序获得下钩电子凸轮机构运动循环曲线图;利用粒子群优化算法对运动参数进行优化,使用ADAMS工具进行了虚拟样机运动学仿真。仿真结果表明:该下钩电子凸轮复合机构的设计符合机械运动学要求,验证了设计的合理性和工作可靠性。

摘要：压力信号是表征航空发动机工作性能的重要物理量。本文针对压力信号的高精度测量需求，提出了一种基于PSO-BP温度补偿算法的智能压力传感器设计方案。选取微电子机械系统（Micro-electro-mechanical system, MEMS）压阻式传感器作为信号感知端，通过模块化思想设计智能压力传感器的硬件和软件构架。针对压力传感器敏感元件因温度漂移造成的精度偏差问题，提出了一种基于PSO-BP神经网络的嵌入式温度补偿算法以提升测量精度。集成智能传感器软硬件功能，为验证智能传感器在全工况范围内的精度，进行多种压力、温度下的压力测量实验。结果表明，本文设计的智能压力传感器经补偿后满量程误差最大值为0.44%（量程范围为0～4 MPa），相比于传统插值法、多项式拟合法等温度补偿算法，精度提升至少20%，且算法单次仅耗时2μs，具有工程应用价值。

摘要：汽车吸能盒诱导槽的设计对汽车碰撞性能有较大的影响,合理的诱导槽结构可以提高薄壁梁的吸能量。分析了截面形状和材料对薄壁梁碰撞性能的影响,得到了理想的材料和截面形状。以薄壁梁的厚度,诱导槽的位置、宽度和深度作为设计变量,利用哈姆斯雷(Hammersley)方法采集样本点,并结合帕累托主效应图筛选出对碰撞吸能、加速度和变形量影响较大的变量。利用遗传算法进行多目标优化,基于分析结果设计了一款安装在客车上的吸能装置,仿真结果表明,整车碰撞性能得到了很大的提升。

摘要：为解决微风振动所造成的输电线疲劳破坏、低频振动吸收不明显问题,提出一种新型柔性约束颗粒阻尼防振锤结构,并研究其对输电线振动控制效果。设计一种铰链结构,将导线的振动传导至防振锤并起到将防振锤横向位移放大的效果,为通过颗粒阻尼充分耗能提供有利条件;通过柔性约束颗粒和防振锤腔体灵活设计,增强防振锤中颗粒间的摩擦耗能,进而实现对输电线振动的抑制。在实验室中搭建防振锤-输电线实验平台,分析防振锤对输电线振动控制特性。研究结果表明:带有铰链结构防振锤在保持线夹处动弯应变不变的情况下,具有更好的低频振动抑制效果;所设计的新型柔性颗粒铰链防振锤对于输电线的振动控制效果明显,且具有抑制宽频振动特性。研究结果可为输电线的微风振动控制以及新型防振锤的设计提供新的思路和技术途径。

摘要：冷连轧过程中,连续轧制的带钢从一个规格变化到另外一个规格称为动态变规格(FGC),在这个过程中必然会存在一个带钢厚度的楔形过渡区。楔形过渡段的设计包括厚度曲线设计、轧制速度设计以及张力的设计,在这个过程中有2方面问题需要考虑,从板材成材率的角度楔形区应该越短越好;同时为了使动态变规格过程中张力及轧制压力变化平稳,防止断带事故发生,楔形区也不能太短。某钢厂5机架冷连轧机组动态变规格过程中楔形区设定不合理,在对生产实绩的跟踪中发现现场发生多次断带,机组不得不停机重新穿带,极大降低了生产效率。基于以上问题,充分考虑轧机的设备和工艺特征,在分析机组动态变规格控制逻辑的基础上,进行楔形段带钢厚度变化曲线的参数化设计,推导适用于动态变规格时的带钢变断面张力微分方程,建立楔形区张力和速度的关系模型。在以上分析的基础上,以保证不断带和轧制压力均匀过渡为目标,结合部分机组设备及工艺条件的限制,建立了动态变规格时楔形段控制目标函数,开发了一套冷连轧机组动态变规格时楔形区参数优化设定技术。该技术可以通过迭代计算得到冷连轧机组动态变规格时最优楔形区参数。将该技术应用于现场后,设计出了符合现场设备及工艺条件的楔形段厚度变化曲线及速度调节曲线,提高了变规格时机组运行的稳定性,经过统计调研发现,机组断带次数较之前有明显的降低,提升了现场冷轧机组的生产效率。

摘要：机械手是水果采摘机器人与水果直接接触部分,在采摘过程中具有至关重要的作用,其设计是采摘机器人研发的重要环节。针对大部分水果生长环境复杂、形状不规则,且表皮易受损的现状,设计了一种多传感欠驱动采摘机械手,并采用腱绳传动的欠驱动系统,内嵌微型彩色相机、激光测距传感器和压力薄膜传感器等模块。首先,对压力薄膜传感器采集的数据进行滤波和标定处理,实现在复杂环境中对水果恒定力采摘,防止水果受损;最后,进行了样机制作,并在实验室搭建采摘平台,验证了采摘机械手设计的可靠性和稳定性。

摘要：为解决含能材料性能测试实验存在的高危险性、高成本、难管理、无法批量实验等问题,设计出一套3D虚拟仿真实验系统方案。采用3ds max软件对实验设备进行几何建模,介绍了建模方法和模型优化技巧。以Unity3D为引擎,仿真实验中采用交互技术,包括相机交互、鼠标交互、动画交互、音视频交互、交互同步技术等;软件界面设计、特效设计(粒子特效和物理特效)、灯光和相机设计的技巧和方法,完成对含能材料性能测试虚拟仿真实验系统的开发。既满足了高校相关专业的课程教学需求,又能为其他虚拟现实系统的开发提供借鉴。

摘要：针对电梯失电制动器制动时摩擦片与夹持片和吸持片摩擦振动会产生噪声的问题,通过建立制动器三维模型,使用复特征值分析法分析在夹持片表面、吸持片表面和摩擦片表面进行不同织构设计对系统不稳定模态分布和振动特性的影响规律。并通过显式动态分析法进行进一步对比分析。结果表明,在夹持片表面设计沟槽织构时对比其他表面和织构系统相对最稳定,且夹持片表面竖槽和摩擦片表面横槽配合组成的十字形状配合织构的减振降噪效果最为显著。通过研究十字配合织构的接触应力发现,配合织构可以减少接触应力的集中程度,使应力分布更加均匀,从而提升制动器系统的稳定性,使摩擦噪声强度减弱。研究结果将为失电制动器织构化表面设计和降噪处理提供新的思路和依据。

摘要：文化语义表达是文化创意产品设计的关键所在。分析了目前国内文创产品设计的现状与成因,对创意产品的文化语义系统构成与语义表达层级进行了分析,从创意形式与文化意义两方面构建了创意产品的文化语义外延与内涵,并从指示、情感与象征三个层面对其视觉表达形式进行了分析;在此基础上对虎门文化创意产品设计实践案例进行了分析,总结了面向文化语义表达的创意产品设计程序与方法,为文创产品的开发设计提供参考。