摘要：微结构化是提高柔性压力传感器性能的重要技术手段之一,本文提出一种基于微纳米纤维的多层次微结构设计与快速制备方法。首先采用近场直写与熔融沉积成型一体化成形工艺制备出具有多尺度纤维的牺牲支架,在聚二甲基硅氧烷(Polydimethylsiloxane,PDMS)中掺杂碳纳米管(Carbon nanotubes,CNTs)作为柔性传感器的介电层材料,通过牺牲模板法制备出具有多层次微结构的CNTs/PDMS柔性介电层;进一步研究了多层次微结构的设计参数对其传感性能的影响。实验结果表明:设计的微结构能显著增强柔性传感器的输出电性能。其中高度为1.3 mm、间距为1.5 mm的多层次微结构在频率为3 Hz、压力载荷为14 N下输出电性能最为优异;此外,制备的传感器经过20000次循环测试,表现出良好的稳定性与耐久性。最后,设计了一款用于观察足底压力分布及步态检测的柔性压力传感鞋垫,结果表现出良好灵敏度和稳定性。本文为低成本快速制备多层次微结构提供新的思路,为制备高性能柔性压力传感器提供参考与借鉴。

摘要：针对一类复杂非线性系统,提出一种新型自适应快速非奇异终端滑模控制(IAFNTSMC)方法,用以解决其在输出时变约束及量化输入情形下的轨迹跟踪问题;利用鲁棒自适应方法处理扰动不确定性,并结合反演策略和终端滑模策略设计控制器;构造一种新型的时变约束障碍Lyapunov函数,用于实现对系统的输出误差进行随时间变化的幅值约束;为提高闭环系统的误差收敛速度,提出一种新型的滑模面构造方案.所提控制方法能够保证闭环系统的输出跟踪误差快速收敛到约束边界内,并确保闭环系统所有信号有界.数值仿真验证了所提方法的有效性.

摘要：针对精密位姿调整时的大转角、高分辨率、高承载能力和结构紧凑性能需求,利用压电驱动器驱动柔顺机构设计了具有力增幅特性的纯中心黏滑旋转台。单驱动器致动避免了驱动冗余,同时改变桥式驱动机构的倾斜角度可对夹紧力放大特性进行调整。首先利用混合直圆和叶型柔性铰链的柔顺机构,设计了含有一对中心对称驱动足的桥式机构,并与圆形滑块结合,在放大夹紧力的同时实现无冗余、纯中心转动。然后通过有限元仿真分析了旋转台的单步转角、力放大倍数及应力,并与理论计算结果对比。最后搭建实验测试平台,验证了所设计旋转台的性能。旋转台整体尺寸为86 mm×86 mm×32 mm,在150 V输入电压的作用下,实验测得的最大负载为9 kg,旋转台的角分辨率为0.10μrad。

摘要：目的通过结合人工神经网络和激光冲击有限元仿真,以减少激光冲击强化最佳参数设计的迭代次数,提高参数优化效率。方法构建基于冲击波压力幅值的激光冲击强化Abaqus有限元模型。采用Vdload子程序与对应二次开发脚本形成光斑重叠区域残余应力的初始数据集。建立人工神经网络(ANN)算法模型,采用测试集对ANN模型进行测试,对超参数进行优化,对比分析不同机器学习算法的R2得分、MAE和RMSE。设计并优化镍铝青铜模型表面的残余应力大小与分布,对比分析经机器学习预测后的模型表面残余应力分布情况。结果经ANN预测整个面LSCP处理的模型表面形成了高达‒413 MPa的残余压应力,并且预测了均匀与非均匀的残余压应力分布;RMSE均方根误差仅为1.1891,既显示出较好的预测精度,又避免了模型的过拟合,保证了一定的泛化能力,模型综合性能远优于其他经典的ML算法回归模型。所预测的残余压应力分布模型均达到了较深的影响层深,且在1 Hz的脉冲重复频率下,最大效率达到了1.87 mm^(2)/s。结论激光冲击强化与机器学习的结合实现了易产生残余应力孔洞的镍铝青铜光斑重叠区域的最大残余压应力分布,且该方法优化出了整个表面的均匀与相对非均匀的残余压应力分布,为非均匀塑性应变引起镍铝青铜材料异质结构的形成开辟了新的设计途径。

摘要：由于参考纹理视图的前景遮挡和不同视点间的视角差异,基于深度图的虚拟视点合成会产生大量空洞,先前的空洞填充方法耗时较长且填充区域与合成图像缺乏纹理一致性。该文首先对深度图进行预处理来减少空洞填充时的前景渗透;然后,针对经3D-warping后输出合成图像中的空洞,设计了一种基于生成对抗网络(GAN)架构的图像生成网络来填充空洞。该网络模型由2级子网络构成,第1级网络生成空洞区域的纹理结构信息,第2级网络采用了一种结合上下文特征融合的注意力模块来提升空洞填充质量。提出的网络模型能有效解决当虚拟视点图像中的前景对象存在快速运动时,空洞填充区易产生伪影的问题。在多视点深度序列上的实验结果表明,提出方法在主客观质量上均优于已有的虚拟视点图像空洞填充方法。

摘要：电弧增材制造(WAAM)因具有合理的打印精度、较低的时间成本以及可生产大型复杂形状结构等优点,逐渐成为建筑行业一种有潜力的制造工艺。为了研究由于制造工艺和材料性能的差异引起的WAAM螺栓连接的基本力学性能差异和对WAAM钢的材料性能和螺栓连接的力学性能进行试验研究。共制作了24个不同打印方向的材性拉伸试件和72个不同尺寸、剪切面数与打印方向的WAAM螺栓连接试件。采用三维激光扫描技术测量试件尺寸,并进行静力拉伸试验和剪切试验。分析WAAM螺栓连接的破坏模式和承载力,研究打印方向对试验结果的影响。通过比较螺栓连接的破坏模式和承载力,进一步研究已有规范及文献计算方法对WAAM螺栓连接的适用性。结果表明:拉伸试件和螺栓连接试件在试验中均呈现各向异性现象,承载力的差异分别达到了10%和20%,材料各向异性对破坏模式产生了一定影响,导致有40%的具有相似尺寸但打印方向不同的成对试件呈现不同的破坏模式;由于WAAM钢材具有各向异性的特性及现有设计方法中未考虑倾斜承压破坏和端部撕裂两种破坏模式,使得现有规范无法准确预测WAAM螺栓连接的破坏模式和承载力。

摘要：随着现有工程问题高非线性、高计算复杂度、高维度等特征的凸显和对低成本高保真度仿真模型的要求,基于多学科耦合的工程结构多目标优化设计求解难度显著提高,且计算量大,这一问题引起了广泛的研究。针对这一挑战,本文提出了一种基于混合指标自适应采样代理模型实现工程结构多目标优化设计的方法。为降低优化设计成本,综合考虑了优化设计空间的全局探索与局部开发特征,提出了一种基于Voronoi区域划分的混合指标自适应采样方法,用于全局代理模型构建,经与不同案例及方法对比测试,在保证精度的前提下显著降低了样本数量;为实现工程结构多目标优化问题的求解,提出了一种基于优势面旋转投影和区域划分新型拥挤度算子的多目标优化设计NSGA-Ⅱ-RD(Improvednon-dominatedsortinggenetic algorithmⅡbased on a rotation and density operator,NSGA-Ⅱ-RD)算法,经与不同算法对比测试,该方法求解收敛速度更快且计算结果准确。最后,将提出的混合指标采样代理模型构建方法与NSGA-Ⅱ-RD算法结合,在绝缘栅双极晶体管母排的结构设计上进行应用,针对母排的质量、电路压降与疲劳损伤进行多目标优化设计。结果表明,该方法不仅保证了母排的轻量化与良好导电性能,还使其具备了更好的抗超声焊接疲劳性能。同时,验证了该方法在保证低成本与高精度仿真模型的前提下,能够有效解决实际工程中的多目标优化设计问题。

摘要：针对Kalman平滑估计器在非高斯噪声环境下性能衰退问题,本文提出了一种基于最大相关熵准则作为最优估计标准的平滑估计方法,将其应用于固定滞后问题的状态估计,称之为固定滞后最大相关熵平滑估计器(FLMCS).首先,使用矩阵变换,给出最大相关熵Kalman滤波器的另一种形式;然后,以此为基础,通过引入新的状态变量来增广系统,并推导出所提平滑估计器的在线迭代方程;进一步比较平滑前后状态估计误差协方差,从理论上分析算法性能改进效果;最后,通过算例仿真验证所提平滑估计器在非高斯噪声干扰下的有效性和优越性.

摘要：吸附法由于其节能环保的特性有潜力替代萃取精馏成为分离同碳数芳香烃/环烷烃的新方法,目前采用的吸附分离材料已从传统的沸石分子筛发展到包括金属-有机框架材料(MOFs)、共价有机框架(COFs)和多孔分子晶体(PMCs)在内的新型多孔材料,体现出优异的选择性、优先吸附芳香烃或环烷烃的能力。本文综述了近年来MOFs、COFs和PMCs在苯/环己烷和甲苯/甲基环己烷分离中的研究进展,重点介绍了三类材料结构的设计思路、吸附分离性能及其机理,包括热力学平衡、分子排阻等两类不同的机理。在取得较大研究进展的同时,该领域也存在一些较为突出的问题,如对吸附质扩散传质规律和混合物固定床分离性能研究不足、对材料稳定性和杂质敏感性关注较少、多孔材料结构复杂、经济性有待提升等,在未来的研究中需予以重视。

摘要：针对视觉遮挡引起的人体姿态估计(Human pose estimation, HPE)性能下降问题,提出基于渐进高斯滤波(Progressive Gaussian filtering, PGF)融合的人体姿态估计方法.首先,设计分层性能评估方法对多视觉量测进行分类处理,以适应视觉遮挡引起的量测不确定性问题.其次,构建分布式渐进贝叶斯滤波融合框架,以及设计一种分层分类融合估计方法来提升复杂量测融合的鲁棒性和准确性.特别地,针对量测统计特性变化问题,利用局部估计间的交互信息来引导渐进量测更新,从而隐式地补偿量测不确定性.最后,仿真与实验结果表明,相比于现有的方法,所提的人体姿态估计方法具有更高的准确性和鲁棒性.