摘要：为了避免大变形引起静强度失效,提出一种考虑全局应力约束的大变形柔顺机构拓扑优化设计方法。采用Total Lagrangian描述方法和增量式Newton Raphson法求解机构的大变形响应问题;采用基于假设密度场的单元势能插值法,从而避免几何非线性拓扑优化出现的数值不收敛问题;以输出位移最大化作为优化目标,采用改进的P范数将机构所有单元局部应力约束转换为一个全局应力约束,构建考虑全局应力约束的柔顺机构几何非线性拓扑优化模型,采用移动渐近线算法求解优化问题。数值算例结果表明,采用本文方法获得的大变形柔顺机构能够有效满足应力约束。随着允许应力约束值的减小,机构构型中的铰链区域逐渐扩大,使机构的柔度分布更加均匀,但是输出位移逐渐减小。

摘要：针对某小型自旋飞行器为适应惯性测量单元(IMU)量程,通过隔离装置将IMU与飞行器进行隔离的特殊要求,设计了一款适用于中低速自旋飞行器的轻、快、稳、准的小型隔离装置。根据设计要求、使用环境和飞行器IMU测量原理,对隔离装置进行了结构设计;建立了隔离装置机电系统的数学模型,对其动态性能进行理论分析和控制器校正设计,并通过专门设计的实验平台对隔离装置的解旋性能进行试验研究,整定了控制参数,得到以下结论:隔离装置的转速误差率均低于设计要求的1%,解旋效果较好,控制精度较高,速度发生突变时系统响应速度较快。论述对深入研究自旋飞行器隔离装置解旋结构提供了新的思路,具有较高的工程应用价值。

摘要：缺乏高效的运输机械是目前国内南方丘陵山地地区农业发展中存在的主要问题之一,国内现有的农业运输机械大多无法适应山地多坡多弯的复杂地形,导致工作效率低下、安全性差、运输效果不佳。为解决山地农业运输问题,研制一款自适应山地轨道运输平台。在果园种植基地进行轨道应力测试试验得到真实的应力数据,结果表明,在最大载重500 kg时,轨道所受应力平均值为245.3 MPa,小于轨道材料的屈服极限值660 MPa,在极限坡度(30°)时,轨道所受应力也小于材料极限强度,轨道符合工作所需的强度要求,该运输平台可以安全的进行工作。振动测试试验结果表明,在对果品影响最大的振动频率0~10 Hz范围内,轨道运输平台的最大振幅小于0.08 cm,对运输的果品等产生的损伤小,符合工作标准。该运输平台轨道铺设简便,成本低,地形适应性强,爬坡能力强,载重量大,能满足丘陵山地农产品运输的需求,并通过设计倾角调节结构、自适应控制系统,使运输平台在山地复杂地形行驶时拖车能处于平衡状态,货物不发生倾倒,提高山地轨道运输平台的安全性和灵活性,保障运输的农产品的品相,延长运输平台的使用寿命。

摘要：为了提高无人驾驶车辆在直角转弯、连续弯道和弧形弯的复杂路况下路径跟踪精度、行驶稳定性与安全性,提出了一种改进的模型预测控制算法。该改进算法是根据行驶路径弯曲度确定车辆在平坦路面上不发生滑移的最大纵向速度,即车辆纵向速度不是假定恒定值。基于模型预测控制,建立车辆运动学模型,设置以速度和前轮转角为约束条件,设计以位置偏差和控制增量为目标函数,获得最优前轮转角和行驶速度。最后,借助某新能源汽车有限公司提供的无人驾驶车辆平台与测试场地,试验对比分析了在复杂路况下改进的模型预测控制算法与纵向速度恒定的模型预测控制算法时车辆路径跟踪效果,试验验证了改进模型预测控制算法的有效性与优越性,保证了车辆的路径跟踪精度、行驶平稳性与安全性。

摘要：为了提高高速公路路面裂纹检测的精确性和高效性,提出了高速公路路面裂纹检测车检测装置的设计方案。首先是通过对路面动态检测系统的设计与选型,研究设计出路面图像采集系统,然后把数据图像传递并保存在计算机中;基于多种算法进一步提取线性特征识别出裂缝目标,通过对裂缝的长度、宽度进行计算,进而求出裂缝面积等操作,得到比较满意的处理图像结果。结果表明：该装置节省人工时耗,提高了路面裂纹检测的精度和效率,改善了经济效益,可为今后的高速公路路面裂纹检测分析提供基础。

摘要：为了准确识别滚动轴承退化状态,提出了一种基于经验模态分解(EMD)和核马氏距离的滚动轴承性能退化评估方法。该方法通过EMD分解得到各阶IMF分量的标准偏差提取信号的特征信息,以样本的标准偏差向量作为样本的特征向量,将无故障样本的特征向量和待测样本特征向量设为样本集,通过衡量样本集和待测样本之间的核马氏距离来评估滚动轴承的性能退化程度。通过对轴承不同故障程度数据以及对轴承全寿命实验数据的分析验证了该评估模型的可行性,所提出方法能够准确反映故障程度的加深并持续跟踪故障发展趋势。

摘要：可溶性固形物(Soluble solids contents, SSC)是单糖、双糖和多糖等可溶性糖的总称,是苹果口感和营养品质的关键评价指标之一。为实现苹果可溶性固形物的快速检测,采用STS和QE两款不同光谱仪采集光谱,开展SSC无损检测试验研究。对比分析卷积平滑(SG)、一阶导数(FD)、多元散射校正(MSC)等各种预处理方法及其组合方法,改善光谱信号的效果,对比STS和QE两款仪器的信噪比,并建立不同波长范围的偏最小二乘回归(PLS)模型,建立最佳预处理方法处理后的PLS模型。其中, SG-MSC组合预处理效果最好, STS和QE光谱仪测得的苹果光谱模型预测相关系数分别为0.951和0.859,预测均方根误差为0.433%和0.732%。结果表明,搭建的试验平台可实现苹果SSC的测量,且使用STS光谱仪采集到的光谱信号优于QE光谱仪,研究可为苹果SSC快速检测仪器的设计提供参考。

摘要：为充分利用信号的时序相关性特征,增强模型对数据信息的全面挖掘能力,以进一步提高卷积神经网络(CNN)诊断精度,本文将CNN与善于处理数据时序相关性特征的门控循环单元(GRU)相结合,提出了一种新的齿轮箱故障诊断模型。CNN通过端对端的方式提取数据空间特征,并将提取的特征作为GRU的输入进一步提取时空特征,最后将GRU提取的时空特征作为SoftMax的输入进行故障识别。两组齿轮箱实验数据分析结果显示:平均故障诊断精度分别可达99.86%和99.85%,与其它现有模型的结果对比体现了本文模型的有效性和优越性。

摘要：针对产品族规划中平台参数与定制参数的主从关联特点,建立了产品族双层规划模型。上层模型进行平台参数的决策,下层模型用于变型产品定制参数的求解。上层平台参数赋予值后,下层每个子规划能够在一定条件下不依赖平台参数进行求解。利用多项式响应面法拟合下层子规划最优值函数,把双层数学模型转变成单层模型,在约束范围内利用遗传算法进行优化求解,从而确定平台参数和定制参数取值。以卷筒产品族的设计优化为例,验证了该方法和模型的有效性。

摘要：为实现多段恒力功能,提出一种基于并联负刚度结构的多行程恒力柔顺机构设计方法。以一种新型余弦形曲梁作为负刚度结构,其负刚度行程大、线性度高,与具有正刚度特性的复合梁组合后,以实现连续两段恒力输出性能。采用伪刚体法和基于能量法的瑞利一里兹法建立多行程恒力柔顺机构的理论分析模型,有限元仿真结果验证理论模型的准确性。以提高恒力范围为目标,分析主要尺寸参数对力学特性的影响,优化初始尺寸参数。制作且测试优化后的恒力机构样机,实验结果表明恒力机构两段恒力范围分别为1mm~6.8mm、8.8mm~14.4mm,输出恒力分别约为7.7N、19.7N,证明了设计方法的有效性。