摘要：为解决难以获取满足非线性超谐共振时效系统所需要的非线性参数,以系统的核心元件—非线性弹簧为研究对象,提出了适用于此系统的不等节距圆柱螺旋弹簧结构参数设计的方法,从而实现系统所要达到的超谐共振。首先,依据工件振动时效所需的弹簧力学特性曲线,计算得到符合该系统用不等节距圆柱螺旋弹簧的结构参数。其次,通过弹簧压缩试验证明了该弹簧设计方法的可行性。最后,以圆柱工件为试验对象,搭建非线性超谐振动台进行试验研究。结果表明:运用此方法设计的不等节距螺旋弹簧作用下的非线性超谐振动试验台能够产生超谐振动,且可产生高于200Hz的高次超谐频率,对推广非线性超谐式共振时效方法在消减高刚工件的残余应力方面具有重要的意义。

摘要：针对传统机械臂惯性大、灵活性低和难以在狭小空间作业的问题,设计了一种新型的具有6自由度的丝传动机械臂,并对其正逆运动学等问题进行了研究。对该新型机械臂中的自转关节、平行四边形关节和蛇形关节的运动学特性进行分析,建立了该机械臂的正逆运动学模型;在Matlab环境中进行仿真实验,对所提出的正逆运动学模型进行了位置和姿态的验证。结果表明,所提的运动学模型能够很好地用于该机械臂末端位置控制。最后,利用蒙特卡洛法计算出了机械臂的工作空间。

摘要：为了解决车载式绿篱修剪机在自主行驶作业时车身无法根据地形起伏自适应平衡,提高作业安全性和绿篱修剪的尺寸精度,设计了一种自主行驶车身电液调平系统,该系统采用倾角传感器实时监测车身倾斜角度,根据车身调平机构动力学理论建立了调平系统的数学模型。针对电液调平系统参数的不确定性、非线性特性和外界环境的干扰等问题,通过结合滑模控制和自适应反步法设计了自适应反步滑模控制器,根据反步法的思想,将系统分解为多个子系统,并为每个子系统选择适当的Lyapunov函数。通过逐层递推的方法,最终可以得到控制系统的控制律和不确定参数的自适应律,并且证明了系统跟踪误差的收敛性。针对滑模控制带来的抖振问题,使用饱和函数代替传统符号函数,使得系统抖振得以削弱。仿真研究结果表明,在车身倾斜20°的情况下,实际输出角度能准确、快速地跟踪参考角度,响应时间短,对参数变化具有较强自适应性和鲁棒性,能实现车身快速、准确调平。与比例积分微分控制器相比,调平时间缩短了1/5,系统调平误差小于1°,调平过程更加稳定。

摘要：为了解决机械手在水下作业过程中由于施加过大的压力而造成样本的破损、抓取后样本无法保存等问题,设计了一种仿照乌贼进食的水下采样机械手。机械手由两个耦合气缸驱动器驱动;其内部设有偏置叶轮泵,形成低压区,带动水流无接触吸取难采集的样本。建立机械手三维模型,计算机械手运动学方程,用闭环矢量法求解了驱动器与末端执行器之间的函数关系,得到了工作空间和运动轨迹,验证了机械手结构的合理性和可行性。最后,将该机械手装配到水下采样机器人上,仿真试验水下不同角度航行采样时的整体受力情况,为该机械手在今后视觉控制水下采样等方面的研究打下了一定的基础。

摘要：为了改善微型涡喷发动机的控制性能,针对传统比例积分微分(PID)控制器难以进行在线调参和参数优化的问题,提出了一种基于麻雀搜索算法(SSA)的控制方法。首先,利用实验获取的涡喷发动机数据进行系统辨识,建立涡喷发动机的数学模型;其次,采用模糊控制设计了模糊PID控制器;最后,利用SSA对模糊PID控制器的参数进行优化。仿真结果表明:基于SSA的模糊PID控制方法在涡喷发动机转速控制系统中性能显著提升,上升时间为0.22 s,超调量为8.02%,干扰调整时间为1.05 s。相较于传统PID和模糊PID控制方法,该方法的响应速度分别提高了64.1%和43.9%,超调量分别减少了18.08%和7.58%,干扰调整时间分别缩短了52.3%和34.4%。

摘要：增材制造(AM)的零件若存在悬垂部件,则往往需要添加额外的支撑结构,这不仅会影响打印效率,而且拆除支撑也会引发新的问题。结构自支撑设计能使增材制造摆脱对支撑结构的依赖,现已成为国内外的研究热点。本文首先总结了增材制造结构自支撑设计的原理,接着综述了增材制造零件整体结构自支撑设计的研究进展以及增材制造填充结构自支撑设计的研究进展。其中,根据不同的结构优化方式,将增材制造零件整体结构自支撑设计进一步划分为基于连续体结构拓扑优化、离散结构拓扑优化和形状优化的结构自支撑设计,并分析了各类优化方法的优缺点。最后,讨论了提升计算效率以及提升结构性能的解决方案,并对未来的应用场景以及未来的研究重点进行了展望。

摘要：为了解决视觉惯性组合导航系统绝对航向信息缺失与姿态发散的问题,进一步提升系统定位精度,设计并实现了针对未知磁场环境下的自适应视觉惯性地磁紧耦合定位系统。基于常用的三轴磁力计内外参数联合标定原理,提出了一种地磁信息全局及帧间约束残差构建方法。通过磁强度差异动态调整融合权重,利用非线性优化方法设计视觉/惯性/地磁紧耦合系统实现自身运动状态估计。最后,在校园环境下开展户外实验。实验结果表明:该系统能够在部分建筑及车辆磁场干扰环境下稳定运行,定位精度均优于0.8%(RMSE),相比于VINS位置误差平均降低了约24%,且具有良好的实时性。磁力计及自适应融合方法的引入可以有效改善现有视觉惯性导航系统的定位性能,为无人系统提供高可靠性的实时定位结果。

摘要：随着轨道交通智能化的发展,列车控制与监测产生的高带宽实时数据对列车通信网络提出了更高的要求。时间敏感网络可作为兼具高传输速率、高确定性和高兼容性的下一代列车通信网络解决方案。然而,实现时间敏感网络确定性通信机制的流量门控调度设计难以拓展到实际场景规模。因此,针对车载网络流量特性,提出一种基于改进增量式调度策略和改进灰狼优化算法的列车通信网络流量门控调度生成方法。首先,基于列车通信网络流量和拓扑结构建立门控调度系统模型。然后,为提高调度生成效率,提出了基于增量式调度的单帧简易调度(Single Frame Simple Scheduling,SFSS)策略,弥补了门控调度模型在计算速度方面的不足。其次,为提高灰狼优化算法的寻优性能,引入了粒子群优化算法、Logistic混沌映射策略和反正切函数,提出了改进灰狼优化(Improved Grey Wolf Optimization,IGWO)算法,改善了实时周期性流量的实时性能和带宽占用。最后,利用SFSS策略和IGWO算法对列车通信网络门控调度系统模型进行测试和求解,通过实验验证所提出调度生成方法的可行性和有效性。实验结果表明,与其他方法相比,提出的门控调度生成方法在计算精度和计算速度方面具有更大的优势,流量调度的平均端到端时延降低为57μs。研究成果能够满足列车通信网络流量调度的需求,可有效地实现时间敏感网络确定性通信在列车中的应用和改善。

摘要：为满足无人车技术的不断发展及日趋复杂的车载网络带来的高带宽和高可靠性的使用要求,设计一种车载网络集线器(HUB)。采用时间触发协议(TTP),设计时间触发以太网(TTE)加星型TTP总线的架构。TTE提高数据带宽,在物理层与驱动设备采用点对点的连接方式代替总线型通信方式,提高可靠性,解决总线型通信方式一点断开,整体通信失效的问题。针对HUB的设计做详细阐述,通过实验验证了设计的可行性和可靠性,对车载网络的优化提供了可行的解决途径。

摘要：针对缺口部位的微观结构及尺寸导致的疲劳分散差异较大的问题,为准确预测缺口件的疲劳分散性,以矩形截面缺口件为例,采用宏观Chaboche循环塑性本构模型与细观晶体循环塑性本构模型相结合的有限元子模型方法,并考虑缺口效应,提出了以应力梯度影响因子、等效应力与纵向应变为变量的统计标准差作为疲劳指示因子FIP_(notch)。在不同位移载荷、位移载荷比和缺口直径大小情况下将疲劳指示因子FIP_(notch)与经典的Fatemi-Socie疲劳指示因子FIP FS进行疲劳分散性的比较与分析。结果表明:疲劳指示因子FIP_(notch)均能很好地预测不同位移载荷、位移载荷比和缺口直径下的缺口疲劳分散性,且比经典的FIP FS方法有更高的精度与适用性。