摘要：质子交换膜燃料电池双极板异形截面微流道制造成形存在挑战,且表面粗糙度对其性能与寿命造成重要影响。激光粉末床熔融(laser powder bed fusion,LPBF)技术得益于成形自由度高、可实现复杂结构成形等特点,在解决该复杂微流道成形问题方面具有显著优势,且磨粒流加工可实现复杂流道的高效精抛光。采用LPBF技术成形了316L不锈钢质子交换膜燃料电池双极板异形截面微流道结构,获得了优化的激光工艺(激光功率为150 W,扫描速度为800 mm/s,扫描间距为50μm),该工艺下成形试样致密度为99.5%。自主研发设计了磨粒流抛光设备及夹具,对优化工艺下LPBF成形的异形截面微流道进行了抛光工艺优化,基于光镜、激光共聚焦和扫描电子显微镜等试验手段,研究了不同抛光压力对LPBF成形质子交换膜燃料电池双极板异形截面微流道成形精度、表面粗糙度及显微组织的影响规律,获得了最佳磨粒流抛光工艺(抛光压力为9 MPa、抛光时间为90 min、磨粒粒径为0.037 5 mm)。结果表明,随着抛光压力增大,微流道内壁质量得到了有效提升且沿微流道长度方向的抛光不均现象明显改善,抛光压力为9~11 MPa时,成形构件表面粗糙度低至2.43~3.57μm,改善量可达77.9%~85.7%。流道结构顶部硬度最小,变化量最大,与悬垂位置的致密度及显微组织有关。其中抛光压力为9 MPa时,中间及出口处的设计总偏差量最小,分别为61μm和82μm。揭示了磨粒流抛光LPBF成形燃料电池双极板异形截面微流道的机制,以期为LPBF成形复杂结构的表面精整工作提供参考。

摘要：在强冲击、强辐射、极高温等极端恶劣的工作环境下,机械设备的故障模式复杂多样,获得充足且有效的故障数据变得非常困难甚至难以实现,以致故障诊断的准确性受限,后续检修维护方案难以有效制定。针对这一问题,提出了一种多判别器辅助分类器生成对抗网络的数据增强算法。通过设置3个判别器、1个生成器并添加独立的分类器,构建了新的辅助分类器生成对抗网络模型。针对在该模型训练中存在的不稳定性问题,通过引入Wasserstein距离构造新的损失函数,并采用稳定性更具优势的单边软约束正则化项替换原有的L2梯度惩罚项来解决模型崩溃问题;在此基础上,采用高效通道注意力机制来进一步提高模型的特征提取能力。将所提出的模型应用于扩充机械设备故障数据集,辅助深度学习智能诊断模型的训练。多个故障数据集扩充实验表明,与现有模型相比,新模型所生成数据的质量更高,故障诊断的准确率也得到进一步提高,因此具有较高的应用价值。

摘要：大口径反射面天线是深空探测、卫星通信的关键设备。为了不断提高观测性能,天线口径不断增大,进而对天线指向精度的要求越来越高。随着天线口径的增大,天线的刚度降低、迎风面积增大,这会导致天线的柔性变形严重,性能难以保证。为探究环境风载荷下大口径反射面天线的柔性变形对电性能的影响,提出了一种天线波束指向分析模型。首先,利用计算流体力学方法对天线表面的风压分布情况进行了数值模拟,得到了天线表面的风压系数。然后,利用风压系数与风速无关的特性,分析了不同风速工况下天线结构变形的规律。最后,根据天线结构变形的特点,分析了天线在不同工作状态下的增益损失、指向偏差等的变化规律。结果表明,所提出的模型可以快速评估大口径反射面天线在风载荷下的变形情况和波束指向特性,这为后续的天线抗风结构设计与系统控制研究提供了理论指导。

摘要：为了解决传统Barker码脉冲压缩技术受脉冲功率放大器额定参数(占空比,最大脉冲宽度等)限制而导致的脉冲压缩效果下降、检测速度降低等问题,提出一种基于Barker码脉冲压缩技术的多阵元Lamb波电磁超声换能器(EMAT)。建立了基于tone-burst信号激励-Barker码脉冲压缩技术的多阵元Lamb波EMAT检测过程的有限元模型,分析了永磁体的配置形式、阵元序列长度、激励信号周期数、曲折线圈匝数等因素对脉冲压缩后的主旁瓣比和主瓣宽度的影响,并进行了实验验证。结果表明:曲折线圈匝数为4和Barker码序列长度为13位的多阵元EMAT在配置3对外置永磁体后,其信噪比(SNR)可提高9.8 dB。综合考虑检测回波的空间分辨率和SNR,多阵元Lamb波EMAT最佳参数为:曲折线圈匝数为10、激励信号周期数为11、Barker序列为13位,并配置3对外置永磁体。

摘要：针对传统基于“鼠标+键盘”的计算机辅助设计(CAD)交互模式阻碍设计思维自然表达的问题,剖析了产品概念设计过程对智能人机交互技术的发展需求,探索一种以端对端模型生成及操控为特征的产品概念设计智能交互模式。构建了面向产品概念设计的多模态智能交互框架,分析了框架中涉及的多模态信号同步采集、产品概念设计情境模型构建、多模态信号特征层及决策层融合等关键技术;在此基础上,搭建了脑眼手融合的多模态智能交互系统,并通过两个典型应用案例,展示了所提框架和关键技术的可行性,为实现新一代CAD智能交互系统提供了思路和技术途径。

摘要：当前,全球新一轮科技革命与产业变革正在给世界范围内的工业带来颠覆性影响,特别是新一代人工智能技术的快速发展,正在大力推动着人—赛博—物理融合的智能工业系统的发展,从而带来了工业的再革命。在此背景下,为有效推动智能工业系统实施落地,以数据驱动为基础,创新发展了一种智能工业系统的智慧云设计技术,提出了智能工业系统持续演化运行模式、智能算法统一描述框架,以及基于虚实融合的智能算法模型训练及迁移方法,并针对产线机械臂叉取物品运动控制的具体案例开展应用验证研究。实验结果从性能和效率两个方面验证了智慧云设计方法的有效性。智慧云设计方法的提出为智能工业系统的具体实施提供了具体架构及实施思路。

摘要：为了提高小型超音速无人机的经济性能,针对配备加力燃烧室导致设计复杂、油耗过大的问题,提出小型无加力燃烧室的超音速无人机.利用马赫俯冲机动突破音障,基于hp自适应伪谱法的最优控制轨迹规划方法,求解达到超音速巡航飞行的最小油耗和最小时间2种轨迹最优化问题.该方法将控制与状态变量离散化,结合无人机飞行的物理过程,将多约束最优控制问题转化为非线性规划问题.将本文与传统飞行方案所得的结果进行比较,分析重要设计参数对最优轨迹的影响.仿真结果表明,利用该方法能够有效地规划出无人机从高亚音速到超音速飞行过程中的可行轨迹,得到的最小油耗、最小爬升时间均优于传统飞行方案,最小油耗降低约11%,最小爬升时间降低约46%.

摘要：数字化车间生产中,产品种类多样,生产节拍严格,物流需求复杂,对大规模自动导引车(AGV)系统快速精确地进行路径规划是一个难题,因此提出一种基于电子地图的自适应邻域搜索粒子群算法。首先建立了以自动导引车实时位置为主的动态障碍物矩阵,设计了改进的适应度函数,并通过基于地图先验知识的粒子群初始化加快前期求解速度,以克服大规模自动导引车路径规划易陷入局部最优值的缺陷;其次提出了实时避障策略以提高自动导引车运输效率;最后采用Python开发出基于改进粒子群算法的自动导引车路径规划平台。将该算法应用于某省电力科学研究院计量中心自动化千万级电表检定车间的自动导引车调度系统,有效地解决了复杂环境中大规模自动导引车路径规划问题。

摘要：为了帮助航天员掌握在失重环境下依赖视觉信息进行舱内导航的技能,提出2种训练方法并探讨其优劣.首先利用虚拟现实技术建立了空间站模型,模拟航天员以不同身体姿态漫游时获取的视觉反馈,设计了强调舱段视觉正向的局部正向法和注重空间站视觉正向的整体正向法,并开展实验探究;然后通过数据分析得出文中方法对导航任务绩效存在显著影响,其中局部正向法能够强化地标和路线知识;而整体正向法有利于建立完整的空间认知地图,并且适合于低能见度条件下的应急撤离训练.

摘要：软体驱动器是软体机器人的重要组成部分。针对传统的设计方法难以设计具有特定功能的软体驱动器问题,提出一种基于主应力线的软体驱动器的设计方法,可以实现基于目标功能的设计。该方法基于给定的目标功能参数,通过预仿真计算主应力线方向,并沿着主应力线方向环绕气动腔室生成框架约束结构。最后,使用启发式的方法调节框架约束结构的材质参数以及腔室的气动压力。基于该软体驱动器设计了软体气动抓手,并进行了抓取实验,验证了所提设计方法的有效性。