摘要：针对现有轨迹跟踪控制方法较难兼顾控制精度与稳定性的问题,提出一种基于Udwadia-Kalaba(U-K)控制理论的鲁棒控制方法。基于拉格朗日法建立机器人动力学模型,将动力学参数分为确定的名义部分与不确定部分;结合U-K理论与系统名义部分参数确定外骨骼机器人系统理想运动轨迹约束下的名义部分控制力矩;为消除机器人系统不确定部分的影响,引入鲁棒控制器,通过划分不确定性边界确定其应输出的额外控制力矩。仿真结果表明:相较于传统PID算法,基于U-K控制理论的鲁棒控制的外骨骼机器人髋关节、膝关节角度的轨迹跟踪控制精度分别提高了76.4%和96.8%。基于设计的下肢外骨骼机器人样机进行轨迹跟踪对比实验,实验结果表明:基于该方法的下肢外骨骼髋关节、膝关节角度的轨迹跟踪精度为0.467 0°和0.114 1°,相比作为对照的PID算法,分别提高了82.6%和86.8%,同时系统整体控制周期缩短了56.6%,该控制方法具有更高的同步性、控制精度与稳定性。

摘要：针对目前工程上常用的常截面盘形滚刀受力分析问题,应用有限元方法建立了滚刀破岩的三维旋转切割模型,模拟滚刀破岩过程。通过计算得出常截面盘形滚刀破岩时的切削力,并与实验数据和文献数据进行比较,结果表明模拟的滚刀切削力与实际情况较为吻合,验证了仿真模拟的可靠性。同时,滚刀破岩掘进试验结果表明,所测滚刀垂直力随时间变化曲线与仿真结果一致,呈波动特征,且滚刀切削力试验值与仿真数据误差较小。进一步将模拟数据与科罗拉多矿业大学(CSM)模型对比,发现整体结果较CSM模型值偏大,但与实验值更接近。通过对仿真模型岩石强度、掘进加载速率、刀刃宽度3个因素进行参数敏感性分析,得出在相同贯入度下,垂直力随上述因素的增大而提高,但掘进加载速率对垂直力的影响较小。相关成果可为TBM隧道的掘进设计与施工提供参考。

摘要：考虑离心力、陀螺力矩、滚子偏斜以及套圈挡边与滚子球基面之间的润滑,建立联合载荷作用下圆柱滚子轴承力学分析模型,基于该模型分析了滚子球基面半径对轴承接触特性及发热量的影响,结果表明:随滚子球基面半径增大,接触点距离滚道表面越近,最大接触应力越小,发热量越少。基于轴承寿命理论对不同偏差的内、外圈挡边倾角和滚子球基面半径进行匹配优化,轴承寿命可提升约34%。

摘要：日益增长的空间碎片数量严重威胁人类航天活动安全,主动碎片清理势在必行。本文面向批量空间碎片清理任务场景,考虑低成本任务需求,基于空间电动力绳系技术设计提出一套空间碎片清理方案。该方案由主星平台、碎片清理载荷一体化设计的服务卫星实施操作,具体包含绳系收集系统释放回收和电动力绳系离轨系统离轨两个典型阶段。首先,针对由主星平台、碎片收集器和电动力系绳组成的绳系卫星系统,建立系统动力学模型。随后,基于开环优化、闭环跟踪控制思路提出整体任务控制逻辑,最后,针对典型阶段的数值仿真结果验证了所提出整体方案的有效性和可行性。

摘要：为提高煤柱稳定性和煤炭资源回收率,本文以杨村煤矿3332-2工作面为例,采用FLAC^(3D)数值模拟方法分析了巷道围岩应力和变形规律。结果表明:随着煤柱宽度的增加,巷道左侧峰值的应力集中程度明显增加,右侧峰值的应力集中程度略微降低;巷道顶部和右帮变形量减少,左帮变形量增加,底部变形量变化不大。综合考虑,随煤柱宽度改变,巷道应力与变形虽然有所变化,但均在可接受范围内,因此,3332-2运顺采用4m宽煤柱为宜。

摘要：本研究聚焦于纤维增强磷酸镁水泥基复合材料(MPC),旨在深入剖析其力学性能与细观破裂机制。通过设计并开展一系列宏观力学试验以及微观测试,系统地探究了纤维掺量与类型对MPC力学性能及微观结构的作用规律。研究发现纤维显著提升了MPC的韧性与强度,且不同纤维的影响效果存在明显差异。本研究成果为进一步构建该复合材料的损伤演化本构模型提供了关键的基础数据与理论依据,对推动纤维增强MPC在土木工程中的应用具有重要意义。

摘要：为满足国家“碳达峰、碳中和”目标,为高校在低碳领域内实现专业和学科建设,达到培养应用型人才的目标,创新性地开展了“双碳”背景下基于实际问题导向的电工与电子技术课程思政教学改革探究。本文基于教学中存在的实际问题,结合双碳背景下电工类专业的发展趋势,研究各知识点的课程思政导入方法,形成课程思政教学模式。该模式从课程目标确立、教学内容设计、课程思政实施路径与方法等方面入手,以问题驱动展开,以课程思政贯穿,以低碳技术为拓展,将有利于学生低碳意识的觉醒和能力价值的培养。To meet the national goal of “carbon peak and carbon neutrality”, realize the construction of majors and disciplines in the field of low-carbon and achieve the goal of cultivating application-oriented talents, the ideological and political teaching reform of electrical engineering and electronic technology courses based on practical problems under the background of “double carbon” has been innovatively carried out. Based on the practical problems existing in teaching, combined with the development trend of electrical engineering majors under the background of carbon peaking and carbon neutrality, this paper studies the introduction methods of course ideology and politics of each knowledge point, and forms a course ideological and political teaching model. Starting from the establishment of curriculum objectives, the design of teaching content, and the implementation path and method of curriculum ideology and politics, this model is problem-driven, runs through curriculum ideology and politics, and expands with low-carbon technology, which will be conducive to the awakening of students’ low-carbon awareness and the cultivation of ability value.

摘要：高速永磁同步电机驱动系统具有电磁时间常数小、高速区载波比低的特征,加剧了电流纹波,影响系统效率、振动噪声和电磁干扰。为降低高速永磁同步电机的电流纹波,基于SiC-MOSFET/Si-IGBT混合型逆变器设计了一种改进型低损耗空间矢量调制算法。首先,通过调整零电压矢量的生成方式和各功率器件的开关动作时序,将大部分开关动作转移至低损耗的SiC-MOSFET中,并为高损耗的Si-IGBT提供零电压开关条件,降低了逆变器损耗,提高了驱动系统的效率和可用开关频率,逆变器开关频率的提高有效降低了电机电流纹波。其次,对该算法作用时的电流纹波特性进行深入分析,在此基础上提出一种变开关频率模式的最优交轴电流纹波峰值调制算法以优化交轴电流纹波性能。然后,根据预测的交轴电流纹波峰值实时调整载波频率,通过削峰填谷的方式对交轴电流纹波进行平均,在不增加开关损耗的条件下,分散开关能量、降低转矩脉动、改善振动噪声和电磁兼容性能。所提方案的优势在于:较于传统型逆变器,逆变器开关损耗降低、效率提高,可进一步提升开关频率以改善电流纹波;较于传统空间矢量调制算法,改进了电压矢量的生成方式,并利用载波频率这一新增自由度分散能量,降低了交轴电流纹波。最后,通过仿真与实验对所提出算法的有效性进行了验证。

摘要：水泥土重力式挡墙与混凝土桩组合支护结构(MC桩)近年来开始在支护工程中得到应用,但由于缺乏对其工作机理和变形特性进行研究,实际工程多采用经验设计法,缺乏理论依据。通过对组合支护结构相关问题的研究,特别是对MC桩组合支护结构设计中几个关键问题进行分析,提出了M桩、C桩的设计方法;结合MC桩组合支护结构的特点,建议了新的稳定性计算方法,可供组合支护结构设计时参考。通过将此设计方法应用于实际工程,验证了其可行性。

摘要：为进一步了解仿生材料结构与功能的关系,为体内骨整合设计一个有利的种植微环境,通过电化学沉积技术调控电解液中丝素蛋白(SF)的质量浓度,制备了具有纳微米多级结构的丝素蛋白/磷酸八钙(SF/OCP)复合涂层。研究了丝素蛋白质量浓度对SF/OCP复合涂层的表面形貌、力学性能、蛋白质吸附以及细胞增殖行为的影响。结果表明:随电解液中丝素蛋白质量浓度的增加,涂层表面孔洞直径由(19.96±6.96)μm减小至(1.56±0.22)μm,OCP晶体宽度减小至纳米级别((26.84±8.2)nm);与纯OCP涂层相比,SF/OCP复合涂层(SF质量浓度为1.0 mg/mL)的弹性模量和硬度分别增加了约1.5和4.3倍;SF/OCP复合涂层选择性地增强了纤连蛋白(Fn)的吸附,经7 d的细胞培养后,SF/OCP复合涂层(SF质量浓度为1.0 mg/mL)表面的细胞活力是纯OCP涂层上的1.28倍。