摘要：针对金属激光熔化沉积成形质量影响机制与过程特征不明确所导致的质量可靠性与效果重复性较低、自适应控制困难等问题,采用同轴实时监测的方法,对不同金属激光熔化沉积工艺条件下的熔池动态特征进行监测,揭示不同熔池动态特征对形状精度演化行为的影响机制。以典型沉积工艺为研究对象,单道单层沉积中熔池几何轮廓和边缘熔融过渡区域面积与沉积层表面质量和宽度稳定性直接相关;单道多层堆积中的熔池几何轮廓与尾部特征对薄壁件壁厚变化有重要影响;多道单层搭接中熔池宽度的累加与粉末利用率的变化导致了传统搭接模型最优搭接率下表面搭接质量的下降;单道多层偏移堆积中的熔池塌陷与沉积层两端熔池面积可直接反应极限偏移与两端倾斜的演化过程。结果表明,通过熔池动态特征可以揭示金属激光熔化沉积中关键形状精度的演化行为,并建立新的形状精度模型,为后续激光熔化沉积工艺路径设计及实时反馈优化提供重要支持。

摘要：以实现高温质子交换膜燃料电池单电池内部接触压力的均匀性与电堆内单电池之间接触压力的一致性为目的,建立了一种具有非线性接触边界条件的高温质子交换膜燃料电池电堆端板的拓扑优化模型.通过研究在一定工作温度下装配荷载对电堆内部接触压力的影响,并综合考虑端板的质量与制造难度,构建了一种适用于燃料电池电堆的简化模型.从基于热力耦合的有限元法出发,对燃料电池端板进行以最小质量为目标、最大应力为约束的拓扑优化,并在综合考虑结构形状与拓扑结果的基础上建立端板的几何模型.结果表明,拓扑优化得到的端板结构使电堆内部具有更均匀的接触压力,因此拓扑优化可以为端板的结构设计提供理论参考.

摘要：针对卡尔曼滤波算法在处理GPS接收机非高斯测量噪声性能下降的问题,提出了粒子滤波用于接收机自主完好性监测的算法,并利用FPGA对算法进行仿真。通过将粒子滤波与似然比结合建立一致性检验统计量进而对故障卫星检测与隔离,对算法进行了详细的理论分析和建模,给出了算法的详细描述和仿真方法,在FPGA中采用Verilog编程验证粒子滤波算法用于接收机自主完好性监测的模块设计。结果表明:设计的各个模块运行结果正确,可与Microblaze软核配合完成接收机自主完好性监测算法的全部功能的设计。

摘要：针对中国大学生方程式赛车(FSAC)在比赛中横向-纵向协同控制的轨迹跟踪精度和稳定性问题,根据现代控制理论和经典控制理论提出一种以纵向速度为结合点的线性二次控制器(LQR)和比例-积分-微分算法(PID)的横纵向协同控制策略,并根据赛车相对参考轨迹的位置设计了一种协同控制器。建立二自由度车辆动力学模型,基于该模型设计了横向LQR位置跟踪控制器和纵向PID速度跟踪控制器。所设计的控制策略在CarSim和Simulink搭建的循迹工况联合仿真场景下进行仿真验证,仿真结果为纵向位置偏差小于0.07 m,横向位置偏差小于0.03 m。对控制算法进行实车验证,结果表明,该策略有效提高了赛车的轨迹跟踪精度和行驶稳定性。

摘要：为了实现快速的热轧工艺优化设计,基于工业数据的钢铁材料性能预测引起了研究者的极大关注,对利用机器学习进行钢铁材料轧制过程性能预测的研究进展进行了梳理。首先介绍了钢铁材料轧制过程性能预测常用的主流机器学习算法,其中包括人工神经网络、模糊神经网络、支持向量机、随机森林、智能优化算法等。其次,分别对钢铁材料轧制过程性能预测建模方法研究进展和模型应用情况进行了综述。最后,对钢铁轧制过程性能预测研究进行了展望,指出了数据质量的改善、小样本数据建模、建模数据加密、模型可解释性研究、钢铁材料组织预测和利用模型进行有效的工艺优化设计等可能发展方向。

摘要：粒子滤波算法在处理非线性、非高斯系统方面有明显的优势,但计算量大限制了其实时性的应用.针对这一问题,提出利用FPGA的高速运算和并行处理的特点实现粒子滤波算法.采用模块化设计,用verilog硬件描述语言在FPGA中实现了粒子滤波算法的各个模块的设计.设计中利用modelsim进行功能仿真和时序仿真验证.仿真结果表明:设计的粒子滤波算法各个模块工作正常,可用于非线性、非高斯系统的粒子滤波实现中.这对粒子滤波的硬件实现方面具有一定的参考价值.

摘要：研究北斗二号测距码发生器的设计问题,在北斗接收机的设计中,在本地复现与接收机接收的同相位的测距码信号是十分重要的,通过复现的测距码可使北斗接收机能够捕获和跟踪卫星信号。以北斗二号B1频点的测距码为研究对象,利用FPGA设计并仿真了北斗二号测距码发生器,详细说明了测距码发生器的设计原理,对其中的关键模块进行了分析,给出了具体的设计实现方法和设计中需要注意的问题。并针对北斗二号B1频点测距码的编码,采用相位选择控制端设置不同初值的方法来产生不同卫星号的测距码,解决了在产生任意卫星号的测距码所带来的设计复杂的问题,设计中采用VHDL编程实现测距码程序,同时采用模块化设计并预留接口,方便扩展开发,本研究可以应用于北斗二代导航定位接收机设计中,对设计北斗接收机测距码发生器提供了参考依据。

摘要：为解决传统筛分设备在处理潮湿细粒煤炭时存在严重堵孔的问题,设计了一种单边驱动式弛张筛。根据单边驱动式弛张筛的结构和筛面弛张原理,建立了弛张筛筛面的动力学模型,研究了正、负两种张紧量对筛面动力学参数的影响。借助Matlab软件绘制出筛面中点的位移、速度、加速度特性曲面,将正、负两种张紧量对筛面动力学参数的影响加以对比分析。利用ANSYS Workbench软件对不同张紧量的筛面进行瞬态动力学分析,研究筛面中点的位移、速度、加速度最大时,筛面上各点的位移、速度、加速度分布情况。研究结果表明:随张紧量的增加,筛面的挠度减小,速度、加速度增加。当筛面张紧量选取在2 mm左右时,筛面加速度能够达到50 g,筛分效果比较理想。

摘要：轮廓误差是评估数控机床动态性能的重要指标。定期检测和标定数控机床动态轮廓误差对于稳定机床加工精度至关重要。针对采用现有单一测量手段所测的动态轮廓误差轮廓范围小、维数低、轨迹形式受限等问题,提出基于双目视觉的机床轮廓误差测量方法,实现数控机床任意轨迹轮廓误差三维高精度测量。具体包括设计基于高精度强化特征和高均匀光照的便携式合作靶标以准确表征机床运动位置信息,实现靶标与工作台的高精度安装以及强化特征的高质量成像;利用偏心补偿算法准确定位强化特征图像二维位置,解决圆型强化特征成像仿射畸变为椭圆问题,提高图像处理与机床位置的视觉定位精度;提出基于相机成像全局建模的测量基准位姿变换方法,准确完成数据转换并求解机床轮廓误差。以五轴数控机床平面插补的三叶玫瑰轨迹为研究对象,搭建轮廓误差视觉测量系统并开展测量试验。以平面光栅测量结果为标准验证视觉求解精度。结果表明,在1 500 mm/min进给速度下视觉轮廓误差求解误差为9.79μm,平均测量误差为3.36μm。

摘要：当前,船舶数字孪生的研究还处于起步阶段,实际应用亦比较少。在构建三维虚拟船舶及其航行环境基础上,通过实时采集船舶运行数据初步搭建了船舶数字孪生体,利用多源感知数据融合技术、航行态势重构技术对船舶航行态势进行分析;在此基础上,基于状态监测数据和相关知识经验建立了设备状态监测专家库和基于孤立森林算法对船舶设备寿命预测进行了研究。