摘要：现有的空气弹簧系统建模复杂,并且在对空气弹簧系统进行高度控制的过程中容易产生振荡,针对这些问题,提出了一种热力学空气弹簧建模方法,以及基于比例积分微分(PID)的空气弹簧高度控制策略。首先,以空气弹簧系统为研究对象,采用了热力学分析方法,建立了以温度、压强为自变量的高精度非线性空气弹簧系统模型;然后,设计了空气弹簧高度的PID控制策略,并对上述系统模型进行了验证,即以质量流量G为PID控制系统的输入量,以车辆垂向模型反馈的车身高度等状态量作为控制系统的输出量;最后,采用MATLAB/Simulink,在不同工况下分别对无PID控制和有PID控制的策略进行了仿真对比分析。研究结果表明:所建立的空气弹簧系统模型可以有效地反映空气弹簧系统的动力学特性,相比于无PID控制器的情况,采用PID控制器的RMSE改善率最高可以达到34.1%;其控制精度得到了提高,减小了高度控制过程中产生的振荡,在实际应用中具有重要意义。

摘要：航天器在发射迅速泄压过程中,多层隔热组件的薄膜受力均匀与否是判断隔热组件是否失效的关键指标之一。在一定压差环境下,若每层隔热薄膜受力不均匀,则某一层薄膜会因承受较大流体压力而失效。该文以多层隔热组件受力均匀性指标展开研究,建立多层隔热组件三维切片模型,采用计算流体动力学(computational fluid dynamics, CFD)方法,分析了多层隔热组件在泄压过程中各级薄膜的受力情况;提出了薄膜压差系数,该系数是体现薄膜受力均匀性的关键指标;采用正交实验设计,分析了多项结构参数对薄膜压差系数的影响规律。结果表明:结构参数对薄膜压差系数的影响程度从大到小分别为薄膜孔直径、薄膜层数、错孔距离和薄膜厚度。该文提出了一种计算薄膜压差系数的数学解析方法,通过将该数学解析方法与CFD方法的计算结果进行对比分析,发现该方法更准确。该数学解析方法可用于快速计算多层隔热组件薄膜压差系数,为判断多层隔热组件薄膜在航天器发射过程中的受力均匀性提供依据,对避免多层隔热组件失效具有重要意义。

摘要：我国水质污染问题突出,严重影响了农作物的正常生长,尤其是重金属离子,会在农作物体内积累,进而影响人体健康。针对此问题,设计了一种基于STM32F103系列单片机的水质监测系统,该系统的硬件部分包括主控制器、前端数据采集模块和无线传输模块。主控制器选用STM32F103RCT6单片机,用于完成对各硬件模块的控制工作,前端数据采集模块用于数据的采集,无线传输模块选用的nRF24L01无线射频收发芯片,实现了数据传送到后端的作用。软件部分针对各硬件部分应用C语言完成了相应功能的程序设计,最终实现整个系统的数据采集、处理、传输。最后,对设计的检测系统进行了水质重金属Cr(VI)测试分析,检测结果与电化学分析仪CHI660E测试结果相比,平均相对误差小于12%,表明该系统的精度可以满足实际应用需求。

摘要：为了探究铜基粉末冶金闸片块的摩擦磨损特性,在UMT-5摩擦试验机上进行销-盘摩擦试验,研究分析了转速、压力、温度对摩擦磨损性能的影响,并用3D光学显微镜对摩擦表面形貌进行分析。研究表明:摩擦块在235N法向压力时,随着摩擦盘转速的升高和摩擦时间的增加,摩擦块表面逐渐形成稳定的摩擦膜,平均摩擦系数先上升后下降,磨损量先下降后上升,然后再下降;在353N的法向压力下,随着摩擦盘转速的升高和摩擦时间的增加,没有形成稳定的摩擦膜,平均摩擦系数呈增大趋势,磨损量先减小后增大。两种压力下摩擦块的主要磨损形式都从轻微剥落向磨粒磨损转变,最终转变为剥层磨损和黏着磨损。

摘要：整车控制器(vehicle control unit,VCU)作为无人驾驶方程式赛车的重要组成部分,直接影响赛车的稳定性、灵敏性和控制性。为满足中国大学生无人驾驶方程式大赛(Formula Student Autonomous China,FSAC)规则要求,分析了赛车状态机需求,以MC9S12XET256单片机为主控芯片,基于控制器局域网络(controller area network,CAN)通信技术,设计了整车控制器软件系统,针对模数转换(analog to digital converter,A/D)采样技术、轮速测量技术及通信技术3个功能模块进行详细阐述,并进行实验。实验测试证明,所设计的控制器能够较好地完成无人驾驶方程式赛车的控制任务。

摘要：综放开采中关键工艺放煤自动化的实现,可以使放煤工人远离工作面,远程控制顶煤的放落,从而保障放煤工人的健康问题。而顶煤放落过程中垮落煤岩的实时有效识别是放煤自动化的理论基础。针对垮落煤岩识别的实时性和综放开采的效率问题,基于综放开采现场采集的垮落煤岩冲击液压支架后尾梁的振动信号,提出了一种基于EEMD-KPCA和KL(Kullback-Leibler)散度的垮落煤岩识别方法。该方法首先对振动信号进行集合经验模态分解(Ensemble Empirical Mode Decomposition,EEMD)得到一组固有模态分量(Intrinsic Mode Functions,IMFs),分别计算各个IMF的能量,峭度和样本熵,构造表征垮落煤岩的特征向量;然后利用核主成分分析(Kernel Principal Component Analysis,KPCA)对特征向量进行降维,分别以各个IMF能量、IMF峭度、IMF样本熵构成的向量的KPCA低维特征来表征垮落煤岩;最后计算"未知样本"不同特征向量与垮落煤岩两类样本与之对应的特征向量的KL散度值,通过比较KL散度值来实现垮落煤岩的实时识别,并比较表征垮落煤岩不同特征向量的特征提取耗时和识别有效性。然后利用BP神经网络验证基于EEMD-KPCA的特征向量的有效性。实验结果表明:基于EEMD-KPCA和KL散度的识别方法可以实现垮落煤岩的实时识别,且大大降低了传统垮落煤岩识别方法对综放开采效率的影响;由EEMD分解后的各个IMF的能量和峭度构成的向量的KPCA低维特征最有效。

摘要：磁流变阻尼器的动态响应决定了其实时控制效果,为了增加磁流变阻尼器响应速度和减小响应时间,对其动态响应影响因素进行分析。针对某型号磁流变阻尼器,定义其响应时间的组成,建立时滞模型。建立了两级线圈同向串联、反向串联、同向并联、反向并联的电流及磁场响应模型,分析磁流变液两阶段的流变响应模型,得到反向串联与反向并联的电磁响应时间较小,且流变响应仅与间隙与动力黏度有关。并基于瞬态有限元磁场分析,从平均有效剪切屈服强度的角度来衡量阻尼器的动态响应过程,得到了不同磁路结构对阻尼器响应时间的影响及其影响原因。

摘要：针对传统控制算法在复杂环境下,精度低、稳定性不足等问题,提出了一种基于深度确定策略梯度算法(deep deterministic policy gradient,DDPG)的控制算法,以更好地解决6轴机械臂在三维空间中的控制难题。在MuJoCo平台上建立仿真环境,引入所设计机械臂为测试对象,并采用DDPG算法、柔性动作-评估算法(soft actor-critic algorithms,SAC)和双延迟深度确定策略梯度算法(twin delayed deep deterministic policy gradient,TD3)对仿真环境下的机械臂进行了几组对比测试。研究表明:以DDPG算法为基础的机械臂控制方法能够有效地提高机械臂的控制精度,相对于SAC、TD3等算法稳定性较好。

摘要：为了研究变工况下车用永磁同步电机温度变化对电机铸铝合金机壳的热应力和热疲劳寿命的影响,结合理论、试验与有限元仿真对机壳进行了多物理场耦合研究。首先通过试验采集了作为仿真计算边界条件的电机环境温度和作为仿真结果参考的绕组端部温度;然后通过计算得到了电机的主要损耗,基于传热学和流体力学对电机进行了简化建模和有限元仿真,得到了电机机壳的温度场分布;再通过试验得到了铸铝合金材料热疲劳寿命预测模型的基本材料参数,结合温度场结果,计算了机壳在不同温度分布下的热应力;最后得到了机壳在热应力作用下的热疲劳寿命为29673次。为电机机壳的设计优化以及材料的选择提供了一定的参考依据。

摘要：采用有限元法,解释了微机械气流式全方位水平姿态传感器的敏感机理。通过建立敏感元件的三维模型,计算了敏感元件内气流速度在不同倾斜状态下的分布。结果表明,热源周围两两相对的热敏电阻处的气流速度之差随着倾斜角度的变化而改变;随着倾斜角度的增加,两热敏电阻处的气流速度之差加大,流过两热敏电阻的电流之差加大,电桥失去平衡,输出一个与倾斜角度相对应的电压。有限元计算方法为该传感器的优化设计开辟了有效的研究途径。