摘要：电动汽车的热管理以液冷散热为主,针对传统蛇形液冷板散热流道存在均温性差、压降高等不足,尝试应用拓扑优化技术进行流道设计,以满足电池包高温安全性和均温性的要求。首先,基于Comsol变密度拓扑优化的2D仿真,以设计域平均温度最低为目标函数,流道体积分数作为约束条件,通过变量控制法获得设计域中流道分布规律,采用亥姆霍兹过滤器进行敏度过滤,得到新型树状拓扑优化流道的设计。将2D拓扑仿真结果转化为实际流道几何模型,并通过3D打印技术制备树状拓扑流道散热板。采用热流耦合的仿真模拟技术,进行响应面实验设计,研究流道体积分数A、入口温度B、流量C对散热性能的交互影响,通过实验验证了拓扑流道的实际温控能力,证实了仿真模拟的高预测精度。利用非支配遗传算法的优化迭代分析,获取最优帕累托前沿解,即A=0.3、B=20℃、C=10 L/min时具有最佳散热性能。拓扑流道最优方案与蛇形流道相比,进出口压降从4863 Pa下降到822 Pa,下降83%;电池模组最高温度从27.88℃下降到27.21℃,下降2.4%;温差从5.7℃下降到4.95℃,下降13.2%。以上结果均满足了电池模组驱动耐久工况下的测试要求。本工作验证了树状拓扑优化流道进行电池模组热管理的优势,为电池热管理系统的设计提供了有效的方案。

摘要：针对数控进给中摩擦力和转动惯量变化导致伺服轨迹跟踪性能降低的问题,对摩擦力LuGre模型进行改进,并基于改进模型提出一种自适应鲁棒控制方法。改进模型定义棕毛体变形瞬态偏差为状态变量,使静态摩擦和动态摩擦分量平行地体现于摩擦力模型中;模型具有简化系统参数自适应手段、实现实际物理意义下参数在线估计的优点。控制器在完成自适应估计和补偿的同时能够保证瞬态特性,并采用双区间变量非线性反馈替代恒定近似滑模带设计,从而避免因权衡稳态精度与滑模抖动带来的整定困难。硬件在环实验验证了理论的有效性和可行性,变幅值正弦轨迹跟踪对比实验表明控制器对摩擦力跨象限误差具有显著的抑制作用。

摘要：针对商用车驾驶室结构优化方案配置不合理的问题,将层次分析法、熵值法以及灰色关联分析法应用于车身结构优化领域,提出一种基于层次熵-灰色关联法的驾驶室结构优化方法。首先通过试验验证驾驶室隐式参数化模型精度;其次结合有限元前处理软件以厚度、截面为设计变量进行灵敏度分析、相对灵敏度分析;然后选用最优拉丁超立方法进行试验设计;最后采用粒子群优化算法进行驾驶室结构优化,并利用层次熵—灰色关联分析法合理、有效评价驾驶室结构优化方案。研究结果表明:该方法能够成功筛选出更符合用户偏好的驾驶室结构优化方案。

摘要：为解决数据中心机房高能耗和高水耗的问题,利用中空纤维膜冷却器给空调系统制取冷水,以提高系统性能系数和降低耗水量。首先,采用响应曲面法(RSM)设计实验方案,选取空气温度、相对湿度、空气流量、入口水温和水流量作为影响因子,并搭建了基于叉流式中空纤维膜冷却器的冷却系统实验台。然后,整理分析数据以评估各影响因子对出口水温、冷却效率、性能系数(coefficient of performance,COP)和耗水量等响应值的潜在影响及其程度。研究结果表明,入口水温与出口水温之间存在显著的正相关关系,并且当入口水温为34℃时,系统的冷却性能最佳。此外,提高空气流量有助于增加冷却效率与COP,并能有效降低耗水量。虽然增大水流量可以进一步提高COP,但同时也会导致出口水温上升和耗水量增加。此研究为数据中心空调冷却系统的优化设计提供了科学依据和理论支持。

摘要：随着电子束在先进精密制造技术行业的广泛应用,对电子束束斑的质量表现出更高的需求。在工业电子枪中,为了提高电子束的束斑质量,针对电子束加工过程中产生的椭圆形畸形,提出四极磁场消像散技术。先设计四极磁场线圈方案,建立四极磁场线圈几何模型,然后利用COMSOL仿真,探究四极磁场的消像散效果与消像散线圈内径、厚度、电流之间的规律。四极磁场电流增大时,线圈的中心磁场强度增大,消像散线圈的消像散效果增强;四极磁场内径增大时,线圈的中心磁场强度减小,且磁场的均匀度和对称性会降低,消像散线圈消像散效果降低;四极磁场厚度增大时,线圈的中心磁场强度减小,对电子束的轨迹与束斑进行仿真模拟,厚度增加时,电子束在线圈中运动时间较长,所以消像散线圈消像散效果反而增大。

摘要：康复机器人在提高肢体运动障碍患者及老年人的生活质量方面发挥着越来越大的作用。文中提出一种索牵引并联康复机器人协助患者下肢康复训练的解决方案及对应的索力优化和控制策略。针对索力优化的多解问题,引入了备用目标函数作为索力出现突变时的备选目标函数。在分析患者行进意图的基础上,将根据患者不同的行进意图,实现不同的辅助功能。基于拉格朗日方法构建了八索六自由度索牵引并联机器人的动力学模型,并在此基础上设计了比例微分(Proportional Differentiation,PD)反馈控制器。通过数值仿真,验证了动力学模型、索力优化和控制方法的有效性。

摘要：针对动态不确定战场环境下多无人机对多区域、多目标的协同察打任务规划过程中存在的信息不确定、任务多约束及航迹强耦合的多目标优化与决策问题,结合Dubins航迹规划算法,提出了一种融合多种改进策略的灰狼优化算法(grey wolf optimization algorithm incorporating multiple improvement strategies,IMISGWO).首先,针对动态环境带来的无人机巡航速度及察打任务消失时间的不确定性,基于可信性理论建立了以最大化任务收益为指标的任务规划数学模型;其次,为实现该问题的快速求解,设计了初始解均匀分布、个体通信机制调整、动态权重更新和跳出局部最优等策略,提升算法解搜索能力;最后,构建了多无人机察打一体典型任务仿真场景,通过数字仿真以及虚实结合半实物仿真试验验证了算法的可行性和有效性.仿真结果表明:算法在求解不确定环境下耦合航迹的多无人机察打一体任务规划问题时,能够生成多机高效的任务执行序列和满足无人机飞行性能约束的飞行轨迹,且能够适用于无人机数量增加导致问题复杂度增加情形下此类问题的求解.

摘要：采用线上线下混合式教学设计,结合项目导向学习,使学生在自主学习和团队合作中提升实践能力。通过对金属材料熔炼、加工与表面改性等环节的实操,让学生获得功能梯度材料,并利用显微镜、硬度计、摩擦磨损机等设备进行全面的检测与分析,深入理解不同基材和加工参数下金属材料表面强化机制。同时,研究中融入思政教育,引导学生树立工程伦理观和社会责任感,培养其全面发展。通过这一教学改革实践,期望为工程教育提供新的方向与方法,以更好地满足新时代对工程人才的迫切需求。

摘要：提升创新能力和实践能力是卓越工程师培养的核心内容。针对现行实践类和创新类课程课时压缩和实验项目高阶性不足等问题,拟搭建面向卓越工程师培养的实践创新课程群。采用线上线下结合、理论实操互补的教学方式,将课程群核心知识点和操作技能进行体系化教学,形成新形态课程教学模式。在分析课程属性、教学特点基础上,设计课程群一体化梯度训练项目模块,学生团队在梯度项目实践过程中,完成基础向高阶的训练。教改的实施将有效实现知识向能力的转化,培养学科交叉高质量创新型人才。

摘要：针对喷涂机器人在汽车售后喷涂维修中没有现成汽车表面轮廓数据用于喷涂轨迹规划问题,设计了一种基于Kinect深度相机获取汽车车门表面三维点云以实现喷涂轨迹规划的方案。首先,将深度相机采集的车门点云数据进行预处理,通过计算点云数据的协方差矩阵实现点云数据的特征方向识别和坐标变换,方便后续点云切片处理。其次,对预处理后的点云数据进行切片,计算出切片中轮廓点,通过对轮廓点排序确定一系列喷涂路径点;计算出各喷涂路径点处的法向量,使该法向量偏置一定距离后即可得到各路径点处的喷枪喷涂位姿,再对该位姿解算即可生成机器人喷涂轨迹。最后,搭建了汽车表面喷涂轨迹生成实验平台,并进行了算法验证实验。实验结果表明:所使用的点云切片方法能够有效规划车门表面处的喷涂路径,生成了平滑完整的喷涂轨迹,解决了机械臂喷涂控制系统中的喷枪喷涂轨迹生成问题。