摘要：多机驱动在输送装备实现高速、长距离、大运量等方面起着至关重要的作用。直线电机因其具有不存在摩擦、无旋转传动部件、能够沿输送机长度方向任意布置和降低输送带张力等特点而成为特殊高性能带式输送机较理想的中间驱动方式。通过分析直线电机的工作原理,对直线电机与旋转电机的优缺点进行了比较;针对带式输送机用直线电机,对比确定了其次级型式,并进行了次级输送带结构设计;基于封闭式散料储运物料试验系统建立了静动态特性试验台,并运用欧拉公式及逐点张力法求得直线电机推力(输送带张力差),进而分别对电压、气隙与推力之间的比例关系进行了试验验证,并间接进行了动态试验(机械特性试验),得到了推力关于输送带速度的数学表达式;基于Belt Analyst带式输送机计算分析软件,对输送带稳定运行及启动过程的张力进行了仿真分析,并与试验张力进行了对比分析。试验结果表明:推力分别与电压平方、气隙倒数的平方成正比;电压、气隙与推力之间的理论曲线与试验值相符;直线电机的推力与输入功率的比值较大,并随着气隙的减小,比值越来越大;与旋转电机相比,此直线电机无临界转速,并显示出很软的机械特性;稳定运行时张力的仿真值与试验值基本吻合,其相对误差均小于2%,但启动过程中张力试验值与仿真值误差较大,间接表明保证启动过程气隙均匀的重要性。研究结果可适用于多机配合驱动超长距离带式输送机的改进与实际应用中。

摘要：针对变排量非对称轴向柱塞泵因斜盘振荡严重而引起流量脉动较大的问题,提出将变量阻力矩视作干扰信号,采用抗扰控制算法来提高其变排量控制性能。通过SimulationX和Simulink平台联合仿真,对比在不同频率的变量阻力矩作用时常规PID(proportion integration differentiation,比例积分微分)控制、指数收敛干扰观测器控制、非线性PID控制、自抗扰控制和滑模控制下变排量非对称轴向柱塞泵斜盘角度的响应特性,以得到最合适的抗扰控制算法。在此基础上,提出一种基于粒子群优化(particle swarm optimization,PSO)的控制参数并行整定方法。仿真结果表明,在10,20和100 Hz干扰信号的作用下,滑模控制下变排量非对称轴向柱塞泵斜盘角度的波动量为常规PID控制下的1.7%,2.2%和23.0%,说明滑模控制算法能大幅减小斜盘振荡和流量脉动。基于PSO的控制参数并行整定方法有效地减小了滑模控制的跟踪误差,整定后的最大超调量减小了87.5%;且该并行整定方法可脱离专业仿真软件,与SimulationX平台仿真相比,其仿真效率提高了10倍以上。研究结果对常规液压控制系统的仿真优化有一定参考价值。

摘要：运用相似理论及弹性力学基本方程,推导得到模型试验的相似准则,并对其试验方法进行具体设计。通过开挖模拟15°,30°,45°这3种偏压角模型隧道,对浅埋偏压隧道围岩压力、衬砌结构应力的动态变化规律和分布形式以及衬砌和围岩的破坏机制进行系统研究。研究结果表明:隧道在开挖过程中,围岩压力及衬砌内力均随开挖而持续变化,在开挖面附近,围岩应力释放明显,表现出显著的偏压特征和时空效应现象;随着偏压角增大,浅埋侧围岩压力逐步减小,而深埋侧围岩压力增大;"规范法"关于浅埋偏压隧道围岩压力的计算低估了荷载的偏压特征,欠安全;偏压荷载的存在改变了结构的受力状态,不同位置的破坏形态和破坏类型差异明显,且受偏压角度的影响,在实际施工过程中应对衬砌结构的表观形态发展特征进行密切观测,以采取针对性处治措施;全施工阶段围岩的破坏过程可描述为局部位移变形→深埋侧浅表受拉开裂→深层剪切滑移,其破坏形态为以隧道为顶,边仰坡线为底的倒锥形体,且破裂角受偏压角的影响,浅埋侧破裂角较规范值小,而深埋侧破裂角大于规范值,从破坏形态上亦说明"规范法"低估了偏压特征。

摘要：为了探索和丰富旋转超声波马达的结构,使其满足响应精准且速度快以及控制简便的要求,设计了Y形旋转超声波马达,并对其结构及动态特性进行了分析。Y形旋转超声波马达将3组压电陶瓷片的横向振动复合成驱动足端面对转子的微幅驱动,通过摩擦耦合在惯性作用下推动转子顺时针或逆时针旋转。运用Workbench软件中的Design Exporation组件对Y形旋转超声波马达定子组件的结构尺寸进行了优化设计,提升了定子组件的性能。构建优化后Y形旋转超声波马达定子组件的有限元仿真模型,并通过模态分析获得了定子组件工作所需的固有振型,通过谐响应分析获得了定子组件的幅频特性曲线,通过瞬态分析获得了1个激励周期内定子组件的振动模态,验证了Y形旋转超声波马达的驱动机理。结果表明,Y形旋转超声波马达压电陶瓷片表面施加电压的最佳频率为20739 Hz,对应的驱动足端面的振幅为6.95μm。Y形旋转超声波马达结构简单且具有对称性,能效利用率高,对拓宽超声波马达的应用领域有重要参考价值。

摘要：卷积神经网络(CNN)计算量大,网络训练时间长,借助现场可编程门阵列(FPGA)良好的并行性,可加速其反向网络的参数训练过程,从而加快训练速度。首先,所设计的CNN反向加速网络具有良好的加速性能;然后,设计了CNN的FPGA硬件加速系统和一个加速计算模块,且用Kroneck乘积计算来减少CNN参数和时间复杂度;最后,进行Zedboard纯PS训练和使用反向网络PL加速器训练CNN的对比实验。实验结果表明:基于FPGA CNN的反向加速性能是仅在纯CPU上进行神经网络加速的111.15倍。

摘要：为减小超声波振子外接负载时其谐振频率漂移的幅度,使用机电等效电路法和COMSOL Multiphysics5.3有限元仿真软件设计制造了一种基于性能可调阶梯型变幅杆的超声波振子。对该超声波振子的谐振频率进行有限元仿真和现场测试。以超声清洗机为例,搭建与其原理相似的试验装置,以不同液面高度的水作为变幅杆的外接负载,探究在不同外接负载情况下,调节连接在变幅杆处压电晶堆的调谐电感对解决超声波振子谐振频率漂移问题的有效性。试验结果表明:随着水杯中液面高度的增加,超声波振子的谐振频率整体呈上升趋势;通过在变幅杆的压电晶堆处外接调谐电感,超声波振子的谐振频率会得到一定的补偿,可重新回归到原始设定的谐振频率值附近。研究表明在使用超声波振子进行超声辅助加工时,该超声波振子对减小外接负载引起的谐振频率漂移幅度具有一定作用。研究结果可为超声波振子的调谐提供新思路和新方法。

摘要：起重机在服役期间长期承受具有不同特征的交变载荷的作用,其结构因疲劳而导致承载能力下降。为了研究在实际工作过程中载荷及应力变化对起重机结构疲劳寿命的影响,首先,利用神经网络对起重机在服役期间的载荷谱进行分析,准确预测其载荷特征,并结合预测的载荷谱及其结构承载特性分析起重机在服役期间的应力—时间历程;其次,利用Miner线性损伤累积理论和线弹性断裂力学法,预测起重机结构关键部位的疲劳寿命;最后,以起重机结构关键部位的疲劳寿命及结构承载能力为约束,建立考虑起重机服役期间载荷特征的优化设计模型,采用智能优化算法在全局范围内搜索最优设计变量组合,获取满足疲劳寿命和承载能力设计要求的起重机结构最佳设计参数。研究结果表明了结构疲劳寿命计算与智能优化算法相结合的方法在起重机结构优化设计中的可行性,为起重机结构的轻量化设计提供了全新的思路。

摘要：针对国内焦炉厂对于炉内人工温度测量效率低的问题,设计了一种用于焦炉测温的仿蝎式复合机器人。机器人结合蝎子的结构特征进行工作,利用蝎子的双钳提起炉盖,用蝎尾的红外测温仪对炉内温度进行测量。为了验证机器人结构的合理性,通过Matlab对复合机器人进行整体D-H结构建模,对复合机器人腿部的运动进行正逆运动学分析,并通过蒙特卡罗方法仿真得到双臂以及尾部红外测温仪的工作空间概率模型。为了验证机器人运动稳定性,通过Adams仿真得到复合机器人的稳定步态。为后续机器人研究奠定坚实的基础。

摘要：异形截面环件截面形状复杂,轧制时金属流动不均匀,易产生翘曲、鱼尾等缺陷。基于Forge有限元模拟软件对异形截面环件封闭轧制成形进行研究,得出了异形截面环件轧制过程中翘曲、鱼尾缺陷产生机理,分析了毛坯截面形状对翘曲和鱼尾缺陷的影响规律。以优化毛坯截面形状的方式,提出了控制这些缺陷的对策。研究结果表明,将毛坯内孔直壁高度设计成与法兰部分高度相等,颈部内表面设计成锥面,可消除轧制产生的扭矩,使翘曲现象明显减小,轧制得以顺利进行;将毛坯颈部外表面倾角设计为30°,鱼尾缺陷最小,并实现环件饱满成形。将模拟研究结果用于实际生产,获得了合格的产品。

摘要：通过对斜连轧工艺塑性变形过程的分析,首先建立了斜连轧过程中速度张力的数学模型;然后提出应用动态矩阵控制设计速度式调节张力的控制系统,并且考虑实际生产中的各种约束条件,在动态矩阵控制算法中采用粒子群算法作为滚动优化方法。采用SIMULINK软件进行仿真实验,对比了传统的PID控制器和加入粒子群算法做优化后的动态矩阵控制器对斜连轧机速度张力系统的控制性能。结果表明本文设计的控制器张力的控制误差稳定在0.1%,张力波动很小,能够保证连轧工艺顺利进行,满足产品的质量要求。