摘要：针对一类模型未知的离散时间非线性多智能体系统聚类一致性问题,提出一种无模型自适应控制算法.首先,假设系统具有固定拓扑,利用伪偏导数概念得到系统的数据关系模型,在考虑多智能体之间耦合系数条件下给出聚类一致性误差,在此基础上设计一种数据驱动的聚类一致性跟踪控制协议;然后,采用压缩映射方法在理论上分析了跟踪误差的收敛性,结果表明所提出算法不需要智能体模型信息即可完成跟踪任务,是一种数据驱动的控制方法;最后,将结果拓展至随机切换拓扑结构的多智能体系统中,数值仿真结果验证了所提出算法的有效性.

摘要：通过搭建虚拟室内场景实现室内视景重构,提出基于激光雷达点云数据的虚拟室内场景搭建技术,采用三维光学面扫描设备采集激光雷达点云数据,采用融合卡尔曼滤波方法实现对虚拟室内场景激光雷达点云数据滤波处理,减少点云数据干扰,提取虚拟室内场景的空间分布域特征量,获取虚拟室内场景中被测量物体的全局标志点,通过逆向设计和三维边界轮廓特征点重构的方法实现对虚拟室内场景散乱点云重组和稀疏性特征点拟合,在拟合曲面采用纹理渲染方法实现对虚拟室内场景重构。仿真结果表明,采用该方法进行虚拟室内场景搭建的激光雷达点云数据重建能力较好,保留原始点云的特征信息较为饱满,能满足较好地重建几何精度场合,重建精度达到了0.98,并且重建时间仅为4.5 h。

摘要：为解决传统Halbach永磁阵列无铁芯轴向磁通永磁发电机(AFPMG)由于磁极永磁体用量增加而导致功率密度降低的问题,提出了一种变辅助磁极参数(极角和充磁夹角)的新型三段Halbach永磁阵列无铁芯AFPMG.采用三维有限元法,对新型三段Halbach永磁阵列辅助磁极极角和充磁夹角进行了多目标优化设计,从而确定了最佳辅助磁极参数.最后对比了无铁芯AFPMG中采用不同磁极结构对发电机电压波形质量和功率密度的影响.结果表明:新型永磁发电机可以使发电机电压正弦波畸变率由2.40%下降为0.44%;相较传统两段Halbach和传统三段Halbach永磁阵列的无铁芯AFPMG,新型永磁发电机功率密度得到显著提高;新型永磁发电机的永磁体用量减少了16.68%,进而减轻了转子盘质量,使发电机更加适于低风速下稳定发电.

摘要：自驱修孔钻头是修复失效长钻孔的有效技术手段,为进一步提高修孔速度和瓦斯抽采效果,本文基于射流反冲理论,分析了射流反冲力与喷嘴参数的关系,构建了自驱修孔钻头旋转力学理论模型。采用LS-DYNA开展不同结构钻齿破煤过程,分析了不同钻进压力和扭矩作用下钻齿对煤体破坏形式和钻齿破煤体积变化规律,并开展了破煤实验验证数值模拟结果。形成了自驱修孔钻头参数确定方法,设计了自驱修孔钻头,并在郑煤集团超化煤矿22煤柱面底抽巷进行了工程实验。研究结果表明:(1)喷嘴张角α和偏心角β是决定钻进压力和扭矩分配的关键参数,通过调控张角和偏心角可实现钻进压力和扭矩的最优匹配。(2)相同钻进参数条件下,钻齿结构对破煤体积影响较大,阶梯钻齿破煤效果最优。在钻进压力为120N、扭矩0.6N·m时,阶梯型钻齿结构的修孔钻头能够实现钻进压力和扭矩最优匹配。(3)确定了最优修孔钻头结构参数为:钻头外径28 mm;后置喷嘴张角20°,偏心角90°;前置喷嘴张角90°,偏心角0°。(4)工程应用结果表明:瓦斯抽采纯量提高了1.96倍,瓦斯抽采体积分数提高了3.98倍,修孔速度提高了1.2倍。通过改进钻头动力参数及优化钻齿结构,设计的自驱修孔钻头在工程实践中达到了提高修孔速度和瓦斯抽采效果的目的。

摘要：本文针对机理模型未知的非线性非仿射多入多出(MIMO)离散时间系统,研究了系统同时存在未知时滞和迭代变化运行时间区间的预测迭代学习控制(PILC)问题.首先利用未知时滞的上下界信息建立了一种新型的动态线性化(DL)模型,理论分析表明该模型能够等价描述本文所考虑的存在未知时滞的未知非线性系统.同时,设计一种新的数据补偿机制用以处理由于系统运行时间区间迭代变化而引起的数据丢失问题.基于所建立的DL模型和数据补偿机制,设计了能够同时处理未知时滞和迭代变化运行时间区间的预测迭代学习控制方法.通过严格的理论分析同时给出了建模误差和跟踪控制误差的收敛性质.最后,通过仿真进一步验证了所提方法的有效性.

摘要：为提高随钻姿态测量精度,提出一种基于旋转霜冰优化器(RFIO)的等效反向旋转随钻陀螺仪误差参数识别方法。首先对等效反向旋转惯导进行误差分析,以随钻姿态误差构造等效反向旋转误差目标函数,以钻停时角速度、加速度和磁场强度关系构造等效反向旋转误差约束条件,通过RFIO算法辨识误差参数。其次,根据历史目标函数、莱维飞行及RFIO迭代次数设计一种动态上下界策略,提高了目标函数的识别速度;根据当前目标函数值与最优值之间距离设计一种旋转游走策略,提高了误差参数识别精度。实验结果表明,工具面角和井斜角误差控制在±0.4°左右,方位角误差控制在±0.8°左右。与未等效反向旋转相比,工具面角精度提升约60%,井斜角精度提升约66.7%,方位角精度提升约70.4%。

摘要：本文针对多输入多输出的柔性机械臂动力学模型,提出了一种基于神经网络估计和扰动观测器的复合学习控制策略.首先,通过奇异摄动分析将系统解耦为快慢子系统.然后,针对慢变刚性子系统的动力学模型,基于在线数据记录模型构造新型预测误差,结合跟踪误差设计自适应控制律;针对快变柔性子系统采用滑模控制抑制弹性振动.在此基础上,构建了扰动观测器实时估计复合扰动信号,并纳入在线数据记录模型作为前馈补偿.最后,基于Lyapunov稳定性分析可证系统误差信号一致终值有界,仿真算例验证了所提策略的有效性和优越性.

摘要：为兼顾阶梯型变幅杆的高放大系数以及曲线过渡变幅杆突变截面处的高疲劳强度,提出了一种最速曲线过渡段的复合变幅杆,并对装配有该变幅杆的超声刀声学系统进行一系列实验。首先,基于等效电路法,设计了夹心式压电换能器和最速曲线型变幅杆的基本结构。在此基础上,结合超声刀的工作条件和材料特性,对换能器-变幅杆基本结构进行精确设计。然后,利用有限元法和实验法获取了换能器纵振频率以及频率响应曲线,证明了该文所设计换能器的有效性。最后,对所设计的换能器进行了一系列测试。结果表明:应用最速曲线的超声刀换能器谐振频率与输出端振幅与设计目标、仿真结果相吻合,连接负载后凝血,切割效果良好,满足设计需求。

摘要：目的为了探寻煤岩相似材料最优配比,方法以赵固一矿煤样的自然视密度、单轴抗压强度、弹性模量为模拟指标,采用正交设计法开展相似材料配比试验。选用碳酸钙、水泥、细河砂、煤粉、蒸馏水为原料,以骨料与胶结剂质量比、胶结剂成分间质量比、骨料成分间质量比和掺水率为控制因素,按照4因素3水平正交配比方案制备了9组相似材料。结果试验结果表明:不同配比下相似材料物理力学参数变化较大,各因素对模拟指标影响规律性强,且骨胶比对相似材料各模拟指标起控制作用,自然视密度、单轴抗压强度、弹性模量均随骨胶比增加而显著下降。通过多元线性回归分析得到相似材料最优配比为碳酸钙∶水泥∶河砂∶煤粉∶水=1∶4∶0.9∶5.8∶3.3,经验证,使用该配比制作的试样在物理力学参数、单轴压缩曲线和破坏形态上能够很好地模拟原煤。结论该研究采用理论与试验相结合的方法寻找最优配比有效可行,可为煤岩相似材料领域研究提供一定借鉴。

摘要：为有效控制输电塔的有害振动需要了解其振动特性,提出一种惯性测量数据矩阵模式的输电塔振动分析方法。将微惯性测量单元(Micro-Inertia-Measurement-Unit,MIMU)安装在输电塔上通过Kalman滤波预处理三轴原始数据,重构权重奇异值分解(Weighted Singular Value Decomposition,WSVD)后的相干振动分量建立平动/扭动矩阵。提取矩阵序列中的变换矩阵,计算其Frobenius范数度量暂态振动间的变异度来估计幅值与频率。根据幅频参数计算振动耗能,观测输电塔各轴向以及整体的振动情况。最后设计振动台、转台实验验证振动数据处理方法的有效性,并对不同风荷载下的塔线模型与真型风振试验进行特性分析。结果表明输电塔振动以水平方向的平动形式为主,随风向夹角的增大其非线性效应逐渐增强,所提出的数据处理方法能够有效获得振动信息,可为控制有害振动的阻尼器的设计提供参考。