摘要：制造业是国民经济的基础产业,制造业的高质量发展是我国构建现代化产业体系的关键一环。科学设计是一个国家从制造大国迈向制造强国的关键,要成为制造强国,首先要科学制造,而科学制造则首先需要科学设计,要研发出高附加值、高技术含量的产品,必须要将创新设计放在首位。

摘要：刮板输送机的直线度控制,是实现煤矿智能化的关键技术,但由于井下工作面通断式支架电液阀的不连续性,难以满足综采工作面直线度的自适应控制需求。此外,由于支架液压系统采用乳化液作为介质,用于油介质的比例阀难以直接用于支架液压系统。针对上述问题,提出了一种新型双阀芯增量式高水基数字阀结构,其主要由电机丝杠驱动部、双阀芯组件和阀块组成。首先,对双阀芯增量式数字阀的结构和工作原理进行了分析,其新型的双阀芯结构形式,可实现负载口独立控制,兼具开环与闭环两种工作方式。其次,对阀芯阀座处的关键密封副进行数学建模,综合考虑密封比压与密封接触宽度,发现采用“硬对软”材料配对时,可兼顾密封副的密封性与使用寿命,且在阀座半锥角为0.61 rad时达到最佳效果。再次,对电–机械转换器进行建模并采用滑模控制算法进行仿真分析,正弦响应时,滑模控制算法经过0.08 s能稳定跟踪参考信号,响应性能明显优于PID。最后,搭建xPC Target实时控制平台进行样机实验,测试了密封副的密封性,以及不同电机细分控制下和不同阶跃幅值下的性能。结果表明:在21 MPa压力下密封副能可靠密封;采用1600脉冲/转的细分控制性能最佳;0.2 mm阶跃响应时,其响应时间为0.25 s,稳态误差为3μm,流量为13 L/min,具有较优的控制性能。

摘要：为提高负载不均衡、模型参数时变的双液压缸驱动系统的同步控制精度,通过设计“同步阀+旁路比例阀”的液压系统,结合自适应鲁棒控制实现了双缸精确同步控制。在建立双缸驱动系统非线性数学模型的基础上,设计了基于扩张观测器的直接/间接自适应鲁棒控制器,建立了系统的仿真模型并进行了联合仿真试验研究。结果表明,所设计的双缸驱动同步控制系统能有效降低负载不均衡和未知扰动的影响,快速跟踪负载偏差,实现了高精度的双缸同步控制。

摘要：水下作业时,电动静液作动器的接触力传感器难以安装,直接力反馈控制器难以设计。因此,基于力估计和模型补偿提出一种应用于水下电动静液作动器的接触力控制方案。通过建立液压缸压力-流量模型,设计流量模型前馈补偿方案,并基于油腔压力传感器实现水下电动静液作动器的压力精准控制;通过建立摩擦模型,基于扩张观测器设计摩擦力补偿方案,实现接触力的估计和控制。最后利用液压试验台,验证了接触力估计和控制的性能,试验表明力估计和控的精度为2%FS。与使用压力传感器进行接触力控制相比,其控制性能更优越。

摘要：在实际工况下,旋转矢量(Rotate vector,RV)减速器的振动信号往往掺杂噪声。被噪声污染后的振动信号给RV减速器的故障诊断带来挑战。为此,提出一种噪声干扰下的卷积神经网络模型(Anti-noise network,ANNet)以实现RV减速器的故障模式识别。该模型首先将一维振动信号通过信号堆叠的方式转化成二维灰度图像,然后采用Dropout操作直接对原始输入信号进行随机干扰,并同时利用多个不同尺度的卷积核对输入信号的不同特征进行自动提取和融合。进一步将ANNet算法与其他算法进行了对比分析,结果表明在不同强度的噪声干扰下,ANNet算法相比于其他算法具有更强的抗噪干扰能力;尤其是在强噪干扰环境下,ANNet模型的诊断准确率比现有算法高出10%~20%。最后探讨和解释了模型的特殊结构设计以及模型具备抗噪能力的原因。

摘要：针对不确定性扰动下双足机器人动态步行的鲁棒控制问题,建立不确定性扰动下双足机器人的动力学模型.将特定庞卡莱映射方法拓展到不确定性扰动下双足机器人的稳定性分析,将机器人随机系统的稳定性分析转化为确定性周期系统的稳定性分析.基于滑模控制方法,提出自适应滑模控制器.与以往滑模控制器相比,该控制器无需外部扰动的准确幅值信息.考虑到双足机器人在实际应用中常会遭遇非平整路面,进一步将该自适应滑模控制器拓展到非平整路面的鲁棒控制:提出碰撞速度不变性条件,基于落地速度控制进行在线轨迹规划,基于自适应滑模控制器对机器人进行反馈控制.基于三维(3-D)五杆双足机器人进行仿真实验,结果表明,所设计的控制器能有效实现机器人在不确定性扰动下的鲁棒控制.

摘要：机器人制孔系统因其低成本、高效率、高柔性的优势,在飞机壁板装配中得到了广泛应用。机器人自动换刀系统作为飞机壁板机器人制孔系统的重要组成部分,极大地影响着制孔的效率和柔性。本文对机器人自动换刀系统进行分析,着重对刀夹稳定夹持力、换刀过程刀夹阻力和盘式刀库刀夹双环排布进行了深入研究。通过分析刀夹结构和夹紧原理,计算稳定夹持力;通过构建换刀过程中刀具轮廓与刀夹轮廓的几何位置关系,结合受力分析,计算换刀过程刀夹阻力;通过简化刀夹组件轮廓及惯量计算,分别对4种刀夹双环排布方案进行分析研究,以圆形刀盘上的总惯量最小为目标,得到了最优的刀夹排布方式。最后根据实际工程需求,给出了容量为24把刀具的盘式刀库设计实例。

摘要：为了在复杂产品开发过程中对产品设计变更的传播进行预测和控制,设计者需要从这些可能的传播路线中选择最佳的方案。针对过去设计变更传播模型按顺序先后处理功能、结构、制造变更效率上的不足,提出了并行变更传播的设计思想,将产品设计过程中的变更进行并行处理,以时间作为判据来搜索最短的变更传播路线。采用交集与子集的逻辑方法分析并行处理过程,用并行度来选择并行传播最短的路线。结果表明,并行传播比串行传播更节约变更处理时间。以家用分体式空调为例,阐述了并行变更传播模型,验证了该方法的有效性。

摘要：液压驱动下肢助力外骨骼是一种典型的人机交互类机器人,在跟随人体行进的同时,可提高人的负重能力。为实现最优化的结构设计以降低对系统压强、液压缸尺寸的要求,通过仿生学分析人类正常步行时的步态数据,依据准拟人化设计准则,采用CAD设计软件、数值计算等方法,给出了液压驱动膝关节的设计过程,并通过MATLAB等仿真软件进行了验证。基于确定的模型参数,进行了结构设计及平台搭建,并进行了穿戴试验。仿真及试验结果表明,该方法设计的外骨骼膝关节可以满足步行及负重需求。在负重由10增加为20 kg时,即负重增加一倍时,膝关节的轨迹平均跟踪误差减小了0.05%,跟踪误差最大值增加了20.7%,但是相对于整个膝关节的活动范围,该误差仅占总活动范围的1.2%。该研究为优化液压驱动下肢助力外骨骼提供了参考方法,并可为直线执行器驱动外骨骼其他关节的优化设计提供参考。

摘要：建立了双列角接触球轴承结构优化的数学模型,用免疫优化算法,分别以额定动载荷、额定静载荷和两者的加权和为目标函数进行轴承结构的优化设计.设计变量包括每列的钢球数、钢球直径、内滚道沟曲率半径系数、外滚道沟曲率半径系数和轴承节圆直径.并对比分析了遗传算法与免疫算法的优化结果.免疫算法可以有效实现优化设计,与轴承手册标准值相比,优化后的3210和3218轴承的额定动载荷和额定静载荷都提高了60%以上.