摘要：针对现有城轨接触网故障诊断方法分类诊断精度较低的问题,提出了以隐半马尔科夫模型(hidden semiMarkov model,HSMM)为基础叠加支持向量机(support vector machine,SVM)模型的新方法,并在某地铁刚性接触网系统中进行了应用研究。首先,通过故障树对接触网检测参数进行收集分类,提取可以表征接触网故障状态的特征信息,并进行状态划分;建立基于HSMM的故障诊断系统,该系统的故障诊断准确率为88.3%,而后将HSMM和SVM模型进行串联,建立了基于HSMM-SVM的故障诊断模型,故障诊断的准确率提升至98.7%。研究结果显示:所提出的基于HSMM-SVM模型的故障诊断方法,利用SVM模型的强分类性能有效弥补了HSMM对复杂问题分类能力不足的缺陷,该方法对城轨接触网的故障诊断具有较高准确率。

摘要：为确保孤网模式下频率稳定性,水电站通常采用参数较小的固定PID(F-PID)控制,导致调节速度慢,难以实现全工况最优控制.针对这一问题,设计了一种基于改进灰狼优化算法(IGWO)和反向传播神经网络(BPNN)的水轮机调节系统(HTRS)自适应变PID控制器(V-PID),以在全工况下获得最优调节效果.首先,搭建高精度的HTRS仿真平台,并按水头和导叶开度变化范围划分工况.然后基于Hopf分岔理论确定各工况下PID参数约束条件及最大值.进一步,采用基于PID参数最大值数据集、综合ITAE指标和非线性收敛因子的IGWO计算出各工况下最优PID参数,并以最优PID参数作为BPNN样本数据,通过训练得到自适应V-PID控制器神经网络模型.最后,以某实际水电站为例,验证了V-PID控制器效果.仿真试验表明:基于V-PID控制器的非线性HTRS模型可根据工况变化在线自动调整PID参数,以结构简单、易实现为前提,实现了孤网模式下水电机组全工况最优控制.

摘要：InSe是Ⅲ-Ⅵ族化合物中的主要成员,由于其具有优异的电学性能,在太阳能电池、固体电池组等领域受到广泛的关注.光电材料及器件的优良特性由电子结构决定,而Ⅲ-Ⅵ族化合物中的点缺陷对电子结构具有重要的调控,且单层InSe中点缺陷的Perdew-Burke-Ernzerhof(PBE)和Heyd-Scuseria-Ernzerhof(HSE)对比研究尚且缺乏.本文基于密度泛函理论的第一性原理计算,对单层InSe的硒空位、铟空位、溴替代硒、硫替代硒、碲替代硒、镓替代铟、锡替代铟和铊替代铟的缺陷形成能和稳定性进行了研究.结果表明:在缺铟和富铟条件下,硫替代硒和镓替代铟的缺陷形成能低且可以有效的降低体系总能,提高体系的稳定性.溴替代硒具有较小的缺陷形成能,但较大的体系总能表明溴替代硒的缺陷体系不稳定.在缺铟条件下易形成铊替代铟缺陷;在富铟条件下易形成碲替代硒缺陷.上述研究结果有助于理解点缺陷对Ⅲ-Ⅵ族化合物稳定性的影响,同时也为未来实验上设计基于InSe的高效的光电子器件提供理论依据.

摘要：为了提高柔性机器人的动力学性能,设计了一种基于变支点杠杆原理的旋转式串联变刚度驱动器.设计中心对称式刚度调节机构,降低了驱动器内部的摩擦力;通过双层轨道设计,克服了支点与其他受力点间的几何约束,实现零到无穷大的刚度变化范围;引入对称式阿基米德螺线凸轮槽机构保证了两个支点同步运动.在此基础上,建立驱动器动力学模型,设计积分比例(PD)控制器并对驱动器的性能进行了评估.实验结果表明:在-100°~100°运动范围内,驱动器的位置跟踪误差均方根值为0.25°;在10~110 N·m/rad刚度调节范围内,刚度跟踪误差均方根值为0.55 N·m/rad.

摘要：针对铁磁壁面缺陷检测的需求,设计一种融合超声检测功能的爬壁机器人。首先提出一种集耦合剂涂抹、超声检测和缺陷标记功能于一体的集成式检测机构,其次,设计一种含壁面打磨机构、耦合剂挤压机构的爬壁机器人,再次,针对机器人所处横向、竖直、悬壁3种工况,分析运动稳定性条件,包括吸附力条件和电机扭矩条件,为轮式磁吸附爬壁机器人的设计提供依据。研究结果表明:该机器人能够在铁磁壁面上实现移动和超声检测功能,包括壁面打磨、耦合剂涂抹、超声检测和缺陷标记。

摘要：为了提高上肢外骨骼机器人的拟人化程度及关节柔性,设计了一种由串联弹性驱动器和鲍登线驱动的4自由度柔性上肢外骨骼机器人.首先,设计一种六连杆双平行四边形机构,建立肩关节虚拟转动中心,满足人体肩部3自由度运动需求.然后,设计基于串联弹性驱动器和鲍登线的驱动模块,将驱动器和机器人关节分离,降低结构的复杂度,减轻关节质量,实现力矩/位置信息的反馈.最后,构建机器人运动学及动力学模型,设计关节阻抗控制器并对样机肘关节进行阻抗控制实验.由实验结果可知,刚度系数在0.5 N·m/(°)~1.5 N·m/(°)时,力矩跟踪均方根为0.33 N·m;阻尼系数在0.001 N·m·s/(°)~0.01 N·m·s/(°)时,力矩跟踪均方根为0.57 N·m.实验结果表明,调节阻抗控制器中的阻抗系数能够改变关节的刚度和阻尼特性,从而提高人机连接的柔顺性.因此该机器人可以满足康复训练需求.

摘要：广义模块是参数化产品平台的基本组成元素之一,能有效支持产品变型设计和大批量定制设计.为解决非同构类广义模块工艺及功能相似性和变化规律等问题,提出一种针对参数化产品平台中非同构类广义模块的工艺及功能相似性分析方法,以有效从产品数据中挖掘隐含的设计知识与工艺资源.首先对广义模块的主特征参数尺度的变化范围进行识别,建立特征向量,并对非同构类中不同尺度范围的参数进行一致化处理;然后基于主特征参数向量匹配比较,提出广义模块工艺及功能相似性分析方法,并建立相似性存储表.基于阀门数据进行实例分析,验证了该方法的有效性.

摘要：为了研究大型立式轴流泵内部的空化特性问题,选取幸福泵站中叶轮直径为2.80m的机组作为研究对象,分别进行了试验研究和数值模拟,计算结果与试验结果相吻合,验证了数值模拟的准确性,得到该泵的汽蚀余量为4.86m,临界空化压力为48.50kPa。模拟结果表明:在泵的进口压力从47.00kPa下降到42.00kPa的过程中,空化持续长度从0.24迅速变化到1,空化迅速扩散至整个叶片;当流量大于设计值时,空化只发生在工作面靠近叶片进口边处,而当流量小于设计工况时,空化主要发生在叶片吸力面,且当液流角β′1小于翼型最大厚度处斜率所对应的角度α时,叶片吸力面形成1个空化区域,当β′1大于α时,叶片吸力面将会形成2个空化区域;当大型轴流泵发生空化时,增大进口压力至临界空化压力以上可以有效消除内部空化现象;通过调整运行流量至设计流量附近,可以有效减弱泵内部的空化程度。

摘要：针对室内未知动态环境移动机器人自主避障问题,提出一种融合动态障碍物方向判断策略及子目标点更新策略的自适应模糊神经网络优化避障算法,并依据该算法设计移动机器人避障控制系统。首先,分析移动机器人的运动模型,获取机器人的目标角度;然后由超声波传感器获取障碍物距离信息,由障碍物距离信息判断动态障碍物运动方向并更新子目标点;最后利用自适应模糊神经推理系统实时输出机器人的转向角与速度,实现对机器人转向角的控制,使机器人能够无碰撞地到达目标点。研究结果表明:本文提出的算法能够使移动机器人在未知动态环境下识别障碍物、判断动态障碍物的运动方向以实现自主避障;相对于无子目标点更新策略,移动机器人平均移动速度提高11.75%,验证了所提算法的有效性。

摘要：针对多轴运动系统非线性轮廓的重复跟踪,传统时域交叉耦合迭代学习控制器(Cross-coupled iterative learning control,CCILC)的设计,各轴间的耦合算子计算精度要求高,计算效率低.本文提出一种主从交叉耦合迭代学习控制方法.基于主从控制设计方法,主动轴采用时域CCILC,从动轴采用位置域交叉耦合迭代学习控制(Position domain CCILC,PDCCILC).保证各轴间运动同步性,同时减轻对耦合算子精确性的依赖.因而可以引入轮廓误差矢量法估算耦合算子提高计算效率.采用Lifting的系统时域矩阵展开方法对所提出的算法进行了稳定性分析和性能分析.基于一个两轴毫米级运动平台,三种典型非线性轮廓跟踪(即半圆、抛物线和螺旋线)的数值仿真和实验分析验证了所提出算法的有效性.