摘要：针对激光软钎焊领域对核心器件半导体激光器的高精度热控要求,提出一种基于模型预测控制算法的热控方法。通过非平衡热力学等方法对热控系统的热电制冷器及部件构建了精准的数学模型,并引入丢番图方程推导模型预测控制热控系统,搭建了激光软钎焊半导体激光器热控实验平台。由随机变换电流输入热控实验结果可知,激光器输入电流变化导致温度波动的平均超调量在1.12%内。激光器中心波长稳定性实验结果表明,所提方法使激光中心波长漂移量减少了52%。激光软钎焊加工能力实验结果表明,该控制方法可以有效控制半导体激光器的输出功率,相比于比例积分微分控制的激光器,所提模型预测控制热控系统的温度曲线与焊点的理想温度曲线的线性拟合度提高了21.05%。该研究结果将为后续研发性能稳定、高质量焊接的激光软钎焊系统提供理论和工程指导。

摘要：针对宏观曲面结构上多孔结构单胞构型与设计域外形不匹配,导致曲面结构优化困难的问题,提出一种基于联合仿真的曲面共形多孔结构拓扑优化方法。基于三周期极小曲面隐式水平集函数,实现多孔结构的参数化建模。采用等参单元法理论,建立自然坐标系到笛卡儿坐标系的映射关系,实现曲面多孔结构的共形建模。构造线性插值函数,保证多孔结构单胞之间的C0连续。引入可变切割水平集函数,建立MATLAB与ANSYS联合仿真的多孔结构拓扑优化框架。数值算例表明:所提方法可有效实现曲面多孔结构的拓扑优化设计,确保多孔结构单胞与设计域外形的匹配,提升多孔结构的力学性能。