摘要：以碳化硅(SiC)器件为代表的宽禁带半导体器件,对比以绝缘栅双极型晶体管(IGBT)为代表的硅基半导体功率器件,有开关损耗低、开关速度快、器件耐压高等优势。尤其是对于超高速电机控制器的开发,降低控制器损耗和减小电机相电流谐波成分是关键,故将SiC MOSFET作为电机控制的功率半导体元件成为了提升控制器效率、减小控制器体积、优化控制效果的重要方法。此处设计了一款SiC功率器件构成的电机控制器,通过DSP控制核心驱动高速永磁同步电机,测定控制周期与死区时间对谐波成分的影响。然后将其与IGBT器件构成的控制器进行控制效果的对比。实验表明采用SiC器件的控制器损耗更低,可以实现更高的开关频率和更小的死区时间,从而能有效降低电机中的谐波成分,减小温升,控制效果更优。

摘要：动力电池热失控是电池故障和失效的终极形式,也是制约新能源汽车大规模推广和应用的主要行业痛点。对动力电池机械滥用失效形式及其引发的热失控特性、机理与防控技术进行全面综述,并指出当前研究中存在的局限性。通过总结归纳典型车辆事故案例和机械滥用热失控防控措施,提出结合实车运行数据复现历史运行工况的研究思路,并提出“故障-冒烟-漏气-起火-爆炸”的动力电池热失控五级演化风险评估模型,通过热失控特征参数指标临界阈值的判定和识别进行机械滥用热失控的预测预警,并根据事故特征采取相应措施抑制热失控的触发和扩散。研究内容和结果对新能源汽车动力电池系统及整车安全性设计具有重要指导意义与推广应用价值。

摘要：机器人专业实践教学具有多学科交叉的特点,各高校在此方面的实践教学上尚处于探索阶段。以创新实践系列课程为例,针对实践教学面临问题,基于以学生为中心的教学理念,从课程内容设计、教学模式探索、实验平台建设方面提出策略。引入企业最新案例,以项目制方式覆盖本科全过程实践教学;融合多手段教学方法来激发学生兴趣;产教深度融合,建立多方协同育人机制,完善教学评价体系。该方案在北京科技大学机器人工程专业得到有效实施,提升了学生的创新实践能力。

摘要：为了改善离心压气机叶片多工况优化设计时面临的设计空间大、冗余搜索、灵活性不足、优化效率低等问题,提出了基于自由曲面变形技术(free form deform,FFD)的离心压气机复杂曲面叶片参数化方法,建立了叶片局部几何区域与三维空间网格控制体的映射模型,研究了样条曲线基函数几何特性对叶片几何构型的影响,实现了离心压气机叶片几何外形的局部精细化改型.结合B样条基FFD参数化方法、多目标进化算法和计算流体动力学对复杂叶片的局部区域进行了多工况气动寻优,优化结果表明:在满足约束条件的情况下,流场结构得到进一步的改善,额定工况和常用工况等熵效率分别提高了0.48%和0.40%,喘振裕度分别提升了1.6%和1.8%,利用较少的设计变量实现了离心压气机复杂曲面叶片高效灵活的精细化设计,为离心叶轮的气动优化设计提供了新的理论依据.

摘要：旋转磁场属于开放式磁场中一种特殊磁场形式,可有效降低强磁性矿物的磁团聚影响,提高分选效率.本文采用理论分析和试验验证的方法,设计了旋转磁场实验装置,仿真模拟了多种旋转磁场结构的磁场,根据不同结构方案在相同分选区域的磁场力分布特性,发现了较优的磁路方案;应用动力学相关方法,研究了旋转磁场中单一磁性颗粒的运动特性,揭示了磁性颗粒的运动规律;基于试验装置平台,分析了装置运转参数影响规律并进行了干式和湿式2种工况的试验验证,确定了分选装置关键结构及参数,为工业装置的结构设计及运转提供了理论参考.结合理论研究分析,设计了旋转磁场磁选装备并进行了工业应用,获得优异分选指标.

摘要：风电齿轮箱油温超限是风力发电场中发生频率较高的故障。针对该问题,在分析风电齿轮箱结构、运行控制策略的基础上,研究了风电齿轮箱内部及其外循环冷却系统的热力学行为,构建了风电齿轮箱热网络模型。该模型中,各节点温度由所建立的瞬态温度和稳态温度热力学方程组计算确定。结合风电齿轮箱的热力学行为,研究了热力学方程组中热量计算模型和热交换中节点间的热阻计算方法,形成了风电齿轮箱热网络模型计算流程。应用热网络模型及其计算流程,仿真计算了某1.5 MW风电齿轮箱实际工况下的齿轮箱油温、高速级HSS-A B C轴承温度和齿轮箱入口油温。对比了仿真计算值和实测值,结果表明热网络模型应用于风电齿轮箱油温超限具有有效性。计算值和实测值的误差分析也为进一步精细建模提供了方向。

摘要：为提升复杂交通环境中智能车辆的避撞能力,将路径规划、速度规划及跟踪控制整合为一个优化问题,提出一种基于模型预测控制(MPC)的一体式车辆避撞轨迹规划和跟踪控制方法。首先,分析实际交通环境中的避撞场景,将智能车辆的避撞控制问题转化为多约束优化问题;其次,搭建7DOF(七自由度)车辆动力学模型和复合滑移工况的UniTire轮胎模型设计MPC控制器;再次,针对变速控制问题中传统基于时域预测模型的MPC控制方法无法在预测时域中实现车辆空间和位姿约束的问题,设计了基于空间域预测模型的MPC控制器;最后,基于Matlab和CarSim联合仿真平台设计了不同避撞场景验证所提方法,并与现有基于恒速假设的一体式避撞控制方法进行对比。仿真结果表明:所提方法能够充分发挥车辆的机动性能,解决现有一体式控制方法在复杂环境中避撞失败的问题,并保证避撞过程稳定和轨迹平滑。

摘要：以“独立挤出”型连续碳纤维增强PLA复合材料(continuous carbon fiber reinforced PLA composite,CCFRC/PLA)3D打印制件为研究对象,设计了柔性的连续碳纤维增强PLA复合材料丝(continuous carbon fiber reinforced composite filament/PLA,CCFRCF/PLA)送丝机构,研究了打印喷嘴直径与CCFRCF/PLA直径、表面包裹树脂膨胀特性及打印层高的关系,探讨了喷嘴端面直径对打印表面热辐射的影响规律,推导了喷嘴直径的计算公式,求解了最佳喷嘴直径和最佳端面直径。基于设计的打印喷头,采用仿真分析与实验验证的方法,探索了打印层高与制件力学性能之间的关系,结果表明CCFRC/PLA的抗拉强度与纤维层数呈正相关,并验证了层合板预测模型的有效性,获得了打印层高0.1 mm时CCFRC/PLA抗拉强度的修正系数为0.039,打印层高0.2 mm时,修正系数为0.124,为连续碳纤维增强复合材料3D打印技术的发展提供了理论基础和参考价值。

摘要：板坯库天车作业对钢铁生产整体节奏和效率起到非常重要的作用,天车作业的优化受到库位布局、工艺流程、作业干涉等多方面因素的影响,优化过程具有随机性,满意解的界定具有模糊性.为了解决这一难题,提出了循环仿真的方法,通过原始仿真模型和改进仿真模型的循环转换和多档模糊评判寻求优化解,采用Agent技术设计了板坯库的仿真物流对象,定义了仿真事件和仿真逻辑.通过对国内某大型钢厂的应用实例表明,循环仿真的方法对钢铁板坯库天车作业优化具有较好的实用性.

摘要：千米竖井硬岩全断面掘进机装备与技术是实施我国向地球深部进军重大科技战略的关键,是智能化、无人化建井的基础,同时也是建井技术发展方向.为保障竖井全断面掘进机的研制,针对国内外竖井全断面掘进机均不能适用于千米级硬岩竖井的显著特点,回顾了竖井掘进机的发展历程,进一步制定了“技术需求分析—关键技术攻关—整机装备研制—工程应用”的技术攻关路线,围绕岩性原位探识、岩石高效破碎、岩渣垂直排运、岩体稳定支护、装备精准控制等方面,分析了制约千米竖井硬岩全断面掘进机装备与技术发展的2个关键科学问题、6项关键技术难题及其研究思路,并据此提出了以破岩理论研究、高效掘进与协同支护技术研究、主体装备研制、工程应用为核心的4项研究任务.在此基础上,研制了竖井全断面掘进机--“蜀畅号”,并在沿江公路通风竖井工程中进行了试用,单班(8 h)最高进尺2.4 m.最后,提出了竖井全断面掘进机发展的战略路线和技术目标,以期推动我国机械化建井迈向安全、高效、绿色、智能的新阶段.