摘要：支气管曲折复杂的环境对肺部介入手术中柔性机器人末端力感知造成了较大的困难,现有的力传感器难以满足其要求。根据肺部介入手术的需求,为柔性机器人提供精确、实时的末端力反馈,设计了分段式光纤光栅三维力传感器,并对其结构进行了有限元仿真分析与优化,设计了解耦算法,完成传感器内部4根光栅受到三维力时波长变化的解耦,从而实现对横向力与轴向力的检测。设置温补光栅进行温度补偿,设计了补偿策略,降低了温度变化对传感精度的影响。最后,对所设计的光纤光栅力传感器进行了校准与实验验证。实验结果表明:设计的光纤光栅三维力传感器的横向力灵敏度系数分别为431.3 pm/N与517.6 pm/N,轴向力灵敏度系数为153.5 pm/N,均方根误差分别为0.026、0.025、0.041 N。

摘要：随着透明化物理模型试验在隧道工程力学机制与变形特征研究中发挥越发显著的作用,同时满足透明度和相似原理要求的围岩相似材料成为保证试验结果与实际工程相契合的关键.本文基于正交试验数据的统计分析,总结配置的透明胶结土相似材料的强度特性,探索用于表征隧道围岩特性的相似材料配合比量化设计方法.首先,选取熔融石英砂、纳米级白炭黑、正十二烷混合15#白油为原材料,设计2因素3水平的正交试验,完成重度、内摩擦角及黏聚力数据的测定;然后,应用串联法分别拟合表示重度、内摩擦角、黏聚力与石英砂粒径、胶石比(纳米级白炭黑与石英砂质量比)之间相互关系的多元非线性回归方程;最后,通过多元回归方程的联合求解,完成石英砂粒径、胶石比和几何相似常数的确定.试验结果表明:1)所配置的透明胶结土相似材料的重度、内摩擦角和黏聚力数值的变化区间分别为16.13~12.53kN/m^(3)、27.07°~14.82°和31~2.3 kPa,剪应力-剪切位移曲线均具有峰后平台型、峰后跌落型的特点;2)T检验和F检验的结果显示拟合得到的三个非线性回归方程自变量对因变量影响极其显著,方程本身真实可靠;3)将重度和内摩擦角的回归方程联立,解算石英砂粒径和胶石比,求得的石英砂粒径和胶石比数值代入黏聚力回归方程完成黏聚力的计算,计算黏聚力与原地层黏聚力的比值,得几何相似常数.构建了一种新型的相似材料配合比和几何相似常数量化设计方法.研究成果以期为隧道工程可视化物理模型试验设计提供理论支撑与数据参考.

摘要：针对复杂产品在协同质量管控模式下,由于经济利益不同,参与企业无法形成统一的价值取向,难以实现全价值链价值最大化的问题,提出用协同质量价值来分析协同质量管控过程,表征价值流中企业间复杂多维的价值关系,发掘企业参与协同质量价值创造过程的动因,揭示价值创造过程中价值关系的作用机理,研究价值网络的可控性,识别影响价值网络的关键协同企业群体,设计基于价值关系调节的价值驱动机制。价值关系调节影响企业对协同质量价值的感知,驱动各参与企业自主提高质量努力程度和成本投入,在确保质量目标达成情况下实现全价值链价值最大化。

摘要：采用微生物诱导碳酸钙沉淀技术(MICP)对岩土体进行改良是当前的研究热点,而针对改良后土体抵抗干湿循环作用能力的研究以及劣化机制的分析鲜有报道。因此,以微生物改良后的花岗岩残积土为研究对象,结合典型环境因素设计干湿循环试验,综合力学试验和微细观检测,系统分析微生物改良后花岗岩残积土在干湿循环作用下力学性能变化及劣化机制。结果表明:(1)干湿循环作用下,改良土的抗压强度、抗剪强度呈先快后慢的劣化趋势,30期干湿循环作用后,抗压强度,黏聚力,内摩擦角分别降低56.73%,38.73%,24.66%,其中,前12个周期的劣化速度较快,而后劣化速度明显降低并逐渐趋于稳定。(2)在干湿循环作用下,由于碳酸钙胶结物和长石矿物的溶解作用影响,改良土的孔隙率、密度、纵波波速呈现与力学参数一致的变化规律。(3)微细观结构显示,改良后花岗岩残积土的孔隙结构结构明显改善,密实性明显增强,联通的孔隙明显减少,干湿循环作用下,部分联通孔隙处的碳酸钙胶结物和长石矿物发生溶解,导致孔隙率呈一定的增大趋势,但碳酸钙胶结形成封闭孔隙处的碳酸钙依然保持完整的性态,同时,长石溶解生成的高岭石与钙离子反应生成硅铝酸盐沉淀对孔隙通道形成填充和堵塞,进而使得改良体在干湿循环作用下的微细观结构变化和物理力学性能劣化也趋于稳定。相关研究思路和结果可为MICP技术在花岗岩残积土改良中的应用提供参考。

摘要：针对传统的船舶柴油机故障诊断方法难以快速准确定位故障的问题,提出一种基于流形学习结合智能算法的诊断模型。以MAN B&W 16 L/24型船用柴油机为研究对象,选用AVL-BOOST软件搭建仿真模型,对单缸喷油过多、喷油提前及气门正时故障进行模拟,再利用t-SNE对高维故障热工参数降维,并将新特征输入VNWOALSSVM分类模型。重复训练-测试结果表明,t-SNE-VNWOA-LSSVM故障诊断模型具有良好稳定性,且诊断精度可达98.67%。该智能诊断模型可作为船舶柴油机故障诊断的有效手段。

摘要：针对具有加性扰动的约束连续线性时不变系统,提出一种基于变时域策略的线性系统事件触发模型预测控制方案.首先,基于最优状态轨迹与实际状态轨迹之间的偏差设计无Zeno行为的事件触发机制,以减少求解优化问题的频率.其次,为了降低实际状态趋近终端集时求解优化问题的计算复杂度,设计一种更为高效的指数收缩形式的自适应预测时域更新机制.再次,基于双模控制策略,提出自适应事件触发模型预测控制算法,并给出了保证算法可行性和闭环系统稳定性的充分条件.最后,基于质量-弹簧-阻尼系统验证了所提算法的有效性.结果表明本文方案能够在不损失控制性能的前提下有效降低系统资源消耗和求解优化问题的计算复杂度.

摘要：淹没水平板能够抵御波浪且不阻碍水体循环,海草床具有净化水质、固碳和保护岸堤的作用,因而设计了一种将海草床种植在淹没水平板上的生态型防波堤。进一步使用光滑粒子流体动力学方法建立数值波浪水槽,通过对文献中物理试验的数值重现,验证了波浪与可渗介质及与淹没水平板相互作用的可靠性,并对以可渗介质模型替代海草床的中值粒径参数进行了标定。在此基础上,研究了不同海草床茎枝密度、海草床高度、水平板淹没深度和波高下生态型防波堤的波浪透反射系数。结果表明,种植海草床可提升淹没水平板的波浪抵御能力。增大海草床的种植密度和相对高度,减小水平板的相对淹没深度,在相对波高较大的海域使用均有助于提升生态型防波堤的消浪性能。

摘要：传统的频谱分析方法在处理变速工况下的振动信号时会出现频谱混淆现象,难以准确识别故障特征。阶次跟踪可以将非平稳的时域振动信号重采样为准平稳的角域信号,进而得到更准确的故障特征阶次信息。多阶概率法是一种有效的转速估计方法,但在处理转速波动较大的振动信号时常出现脊线模糊、不连续等问题,导致转速估计效果不佳。为实现高速动车组车轴等无转速计机械装备转速信息的准确获取,提出一种新的时频脊线提取方法,并利用提出的时频脊线提取方法对多阶概率法进行优化,有效抑制了转频所在频带内无关分量与噪声的干扰,同时在提取幅值峰值与保证脊线的连续性之间建立了可靠的动态平衡,从而准确地估计转频。与快速路径优化法和多阶概率法的对比结果表明,改进的多阶概率法误差最小,且能够在转速剧烈波动的情况下准确、完整地提取转频信息。

摘要：含扰动的非线性互联系统的鲁棒控制问题一直是研究的热点。针对此问题,构建了一种非线性互联系统状态观测器,并基于观测器的状态估计值设计了一种状态反馈控制器。对状态估计误差与状态反馈闭环互联系统进行增广联合设计,构造了一种增广李雅普诺夫函数,给出了增广系统渐近稳定的充分条件,保证了状态估计误差趋于零,状态反馈闭环互联系统鲁棒镇定。最后,选取两类互联系统算例对所提控制方法进行仿真验证,仿真结果验证了所构建的状态观测器的可行性和基于估计状态的状态反馈控制器的有效性,所提控制方法为含扰动的非线性互联系统的鲁棒控制问题求解提供了一种参考。

摘要：润滑系统为水润滑轴承提供供水压力与流量,其稳定性对于水膜形成与轴承系统良好运行非常重要。常见水润滑轴承润滑系统存在大时滞、多耦合、抗干扰能力弱等问题,因此,该文提出一种改进滑模自抗扰控制方法。首先,在研究自动调节阀开度、输出电压与供水压力关系的基础上,建立管道内流体运动数学模型与水润滑轴承润滑系统数学模型;然后,设计控制器,其中,扩张状态观测器估计系统扰动与外界干扰,改进滑模控制律减少抖振动;最后,在水润滑轴承试验台上对上述控制方法进行验证。研究结果表明:与传统滑模控制和滑模自抗扰控制相比,水润滑轴承润滑系统供水稳定性提升4.62%,抗干扰性提高25.3%,可有效提高系统控制精度、响应速度与鲁棒性。