摘要：针对单传感器和单模态信号特征信息不足的问题,该文提出一种基于多模态融合的端到端深度聚类旋转机械多传感器故障诊断方法(EDCM-MFF)。首先,利用门控递归单元自编码模块提取多传感器故障信号的深度时序特征。然后,应用短时傅里叶变换(STFT)将故障信号转换为时频图像,并通过卷积自编码器提取这些图像的深度空间特征。接着,设计了一种模态融合注意力机制,通过计算不同模态深度特征之间的亲和矩阵,实现模态特征的融合。最后,采用Kullback-Leibler(KL)散度聚类,以端到端方式实现故障类型的识别。实验结果显示,该方法在东南大学齿轮箱和轴承数据集上的识别准确率分别为99.16%和98.63%。与现有的无监督学习方法相比,所提方法能够更有效地实现多传感器和多模态的旋转机械故障诊断。

摘要：近年来,微/纳米制造和集成微系统的快速发展受到越来越多的关注,因此对微型储能器件(MESDs),尤其是商业化的微型电池提出了更高的需求。锂离子微型电池(LIMBs)是研究最多的微型储能器件,但较低的负载和有待提高的能量密度仍阻碍了其进一步的应用。在此,通过基于挤出式的墨水直写和相应的后处理,设计并制备了3D打印的氮掺杂碳包覆硒化锌(ZnSe)纳米颗粒的复合电极。高容量的ZnSe纳米颗粒被限制在氮掺杂的碳中,其中氮掺杂的碳不仅能增强电导率,还可以充当缓冲层以减轻纳米材料的体积膨胀,并为电化学反应提供额外的活性位点。此外,3D打印电极的互连设计有利于快速传质和离子传输。因此,通过直接墨水书写的自支撑3D打印电极实现了3.15 mg cm^(−2)的高负载量,在锂离子微型电池中表现出优异的能量密度和良好的可逆性。该工作为设计高性能电极和高负载量电极提供新的思路与策略,有望构建优异的微型储能器件。

摘要：无人驾驶汽车局部路径规划算法应确保避障的安全性、实时性和路径的平滑性等。本文提出了一种基于离散优化的局部路径规划算法,即采用代价函数分别评估离散生成的候选路径的安全性、平滑性等,再根据各代价函数加权计算获得局部最佳路径。针对障碍物移动随机性,设计了一种基于运动估计结合高斯卷积的移动障碍安全性代价函数;考虑候选路径曲率的变化及其连续性,设计了路径平滑性代价函数。使用了一种新的坐标转换计算方法将路径从s-ρ坐标系转换到大地笛卡尔坐标系,提高了实时性。最后,利用PreScan和Matlab软件进行联合仿真,并在"远飞"无人车实验平台上进行了真实道路场景的实车实验。实验结果表明:提出的路径规划算法不仅能使无人车安全、合理地规避静止和移动障碍,且完全满足局部路径规划算法对实时性的要求。

摘要：复杂路径规划的机构拓扑构型设计一直是行业的难题。目前,基于弹簧连接刚性块模型(Spring-connectedrigidblock mode,SBM)的拓扑优化算法,以功传递效率为目标函数,可以实现了多精度点路径拓扑构型设计反求。然而,传统SBM模型进行机构设计时,存在迭代结果构型不清晰、收敛速度低、复杂路径机构合成能力较差等问题。因此,在SBM模型的基础上提出了复杂路径规划的机构分区运动学拓扑构型设计方法。该方法首先对模型的弹簧刚度进行二值化判定,然后根据刚性块的运动情况以及约束度进行浮动块判定和刚度清理,最后再使用邻接矩阵图论的方法获得刚性块组的划分以及机构分区,从而实现大梯度变化复杂路径下对机构拓扑构型设计。通过实际的算例表明,面向复杂路径规划的机构分区运动学拓扑构型设计方法在保证路径精度的前提下,能显著提升计算效率与适应复杂路径规划的能力。

摘要：基于自顶向下的设计理念,提出一种结构框架模型的概念,通过EXCEL表进行框架模型全尺寸驱动,并在此基础上实现三维数模的生成;同时,利用有限元分析软件的二次开发技术,引入基于参数策略的改进粒子群算法,编写有限元分析程序,实现先进算法理论与工程优化问题的联合求解,完成整机关键部件的参数化工程分析;最后对相关程序高度集成,完成专家系统的平台搭建.用户通过交互界面输入设计参数,即可得到三维参数化数模与有限元分析结果,从而指导实际设计.斗轮堆取料机轮体算例应用表明,该平台对于大型特种装备的产品系列化开发,具有较好的指导意义.

摘要：在结构拓扑优化设计中,考虑到实际工程结构中存在的与材料性能、工作载荷等相关的不确定性,近年来发展了一系列稳健性拓扑优化方法。目前,稳健性拓扑优化的研究大多是基于结构确定的几何边界,事实上,加工制造误差或测量误差往往会带来结构边界的不确定性,忽略这类几何不确定性可能对导致结构设计对边界的微小波动非常敏感。针对设计域空间结构边界扰动的有界特质,采用区间场度量结构的几何不确定性,并基于切比雪夫多项式展开提出了一种高效的稳健性拓扑优化方法。首先,通过Heaviside密度过滤中投影阈值的区间场描述表征结构的边界扰动,并构造了基于最坏情况的稳健性拓扑优化模型;其次,基于区间KL(Karhunen-Loève)展开将区间场近似离散为有限个区间变量,并结合切比雪夫多项式展开方法求解稳健性目标函数及约束;随后,推导了稳健性目标函数及约束对设计变量的灵敏度信息,并采用基于梯度的优化算法更新拓扑设计变量;最后,通过多个数值算例验证所提出方法的有效性。数值算例分析结果表明,结构边界的几何不确定性波动对结构性能具有重要影响。相比于确定边界下的拓扑优化设计,考虑不确定性的拓扑优化设计在结构边界波动下具有更好的稳健性。

摘要：针对目前月球车车轮难以适应载人运输的需求,设计一种具有轮毂轮辋滑槽机构的金属丝编织筛网式的载人月球车车轮,用来保证车轮的更换便易性及减振抗冲击性。对筛网轮在月壤上行驶的过程建模,验证模型的准确性后,与同等尺寸的传统刚性轮进行对比,表明所设计的车轮结构轻便,比有轮棘刚性轮具备更好的减振抗冲击性;同时其依靠自身的弹性变形增大与地面的接触面积从而比无轮棘刚性轮具有更大的牵引力。对一般弹性车轮的轮壤相互作用应力分布模型进行改进,引入斜率因子以反映车轮的变形,在1 000 N与1 500 N的载荷下及滑转率为0.2时,把改进模型计算得到的挂钩牵引力与仿真输出值进行对比,相对误差不超过15%。引入牵引系数对所设计车轮在不同载荷下的行驶通过性评估,根据可决系数拟合出牵引系数-载荷曲线,建立拟合方程,近而对提高车轮的行驶通过性进行最佳载荷评估。

摘要：针对如何有效抑制低频微振动问题,本文提出了一种可多层叠加的准零刚度柔性隔振超结构。基于柔性机构理论,利用形状优化方法设计了单层准零刚度柔性结构。基于大变形理论结合打靶法,分析了柔性结构的静力学特性,并利用有限元仿真进行了验证。将单层隔振结构进行堆叠,构造了多层准零刚度柔性隔振系统,建立了其有限元模型和多自由度简化模型,研究了其隔振特性,并讨论了阻尼和层数对隔振性能的影响。结果表明:在有效隔振频率区间,随着层数增加,起始隔振频率向低频移动,隔振效果得到明显提升。

摘要：针对阻尼器的主被动控制特性的需求,利用磁流变剪切增稠协同效应的流变机理,提出并设计磁流变-剪切增稠阻尼器。试验制备磁流变-剪切增稠流体,测试其流变特性,并基于Cross模型与LM算法建立其表观黏度模型。通过磁场磁路的仿真优化,设计并研制新型双出杆磁流变-剪切增稠阻尼器。结合上述研究,建立该阻尼器的力学模型,并对其阻尼力进行动态性能测试。测试结果表明,阻尼器在110 mT磁场的主动控制下,提升34.3%阻尼力峰值;随着振荡频率增加,可以提升至少64.2%的阻尼力。同时,验证了阻尼特性力学模型预测的有效性,最大误差为8.9%。

摘要：针对无人船因控制系统延时而导致的路径跟踪性能退化,提出计及系统延时的路径跟踪控制策略,并设计了基于模型预测控制算法的双层路径跟踪控制器。基于线性模型预测控制算法,设计了USV运动学控制器,以此减小无人船路径跟踪偏差并得到期望速度。将系统延时处理为一阶系统,并将其和无人船的动力学模型耦合。基于非线性模型预测控制,设计了USV动力学控制器,用于响应无人船的期望速度。数值仿真结果表明,在存在系统延时的仿真环境中,论文提出的针对控制系统延时的处理策略可减小无人船的路径跟踪偏差和改善控制形态输入的平顺性。