摘要：围绕新时代国家科技发展对复合型人才的需求,基于拥有的学科资源和学科特色,文中提出了新工科理念下的机械化、信息化和智能化三化融合的学科交叉人才培养体系,详细介绍了“三化融合”的人才培养目标及人才培养模式。实践证明,“三化融合”的机械电子工程专业教学创新人才培养模式可以有效提升复合型人才培养的质量。

摘要：压电定位平台以压电陶瓷、柔性铰链作为驱动及放大机构,具有高定位精度和快响应速度,被广泛应用于各种精密/超精密定位领域。压电定位平台面临的主要挑战是压电陶瓷的固有迟滞非线性特性,这严重影响平台的定位和跟踪精度。针对此问题,提出一种基于Hammerstein结构的迟滞建模方法及基于此模型的输入-输出反馈线性化控制策略。首先,建立Hammerstein结构的迟滞模型,并进行模型参数估计。接着,以基于Hammerstein模型的输入-输出反馈线性化控制策略设计跟踪控制器。最后,在压电定位平台上对建立的模型和设计的跟踪控制器进行实验验证。模型辨识实验结果表明:提出的Hammerstein模型能有效地拟合压电定位平台输入量与输出量之间的迟滞非线性特性,其均方根误差小于0.5μm。轨迹跟踪实验结果表明:设计的跟踪控制器对期望信号(幅值60μm,频率100 Hz)的跟踪均方根误差为0.9266μm,相较于基于改进的速率相关PI(Modified Rate-dependent Prandtl-Ishlinskii,MRPI)模型的前馈补偿跟踪控制、基于MRPI模型的前馈补偿与PID反馈复合跟踪控制,精度分别提高81.22%、46.25%。

摘要：针对车辆稳定性控制的实时性问题,在线性时变模型预测控制(LTV-MPC)方法基础上,进一步提出了处理不等式约束优化问题的一种时变权重系数改进算法。将不等式约束作为目标函数的惩罚项,并将该惩罚项的权重系数设计为随系统状态而变化,能够直接求解具有不等式约束的二次型优化问题,避免了迭代寻优过程,在简化计算的同时提高了车辆稳定性控制实时性。仿真结果表明,该改进算法既能处理不等式约束,又能提高车辆稳定性MPC控制的实时性。

摘要：为提升动力锂电池包的散热性能和能量密度,基于半导体制冷方案,提出一种多目标优化设计方法,对动力锂电池包的排布间距和半导体制冷量进行优化设计。基于建立的半导体制冷方案的热分析模型,采用拉丁超立方试验及径向基函数(radial basis function,RBF)、响应面法(response surface methodology,RSM)、Kriging代理模型方法建立最高温度、最大温差及间距体积的近似模型。以最大温差和间距体积为目标,最高温度为约束建立电池包散热优化模型,运用多目标遗传算法(multi-objective genetic algorithm,MOGA)进行寻优求解,并通过实验验证优化方案仿真结果的可靠性。优化后仿真结果表明:电池模组间距体积减小了32.42%,最大温差降低了13.64%,最高温度降低了0.53%,该方法显著地提升了电池包的散热性能和能量密度。

摘要：路径规划及路径跟踪控制是智能汽车研究的关键技术,而复杂、时变的交通环境给智能汽车的路径规划与跟踪提出严苛要求。针对现有局部路径规划方法只适用于较为简单的工况,无法应对多车道、多静/动态障碍等复杂工况的问题,提出一种基于离散优化思想的动态路径规划算法。该算法利用样条曲线曲率变化均匀的特性,在s-ρ曲线坐标系中生成了一组参数化候选路径簇;考虑动态碰撞安全影响,在碰撞带约束下结合道路法规限制及车辆动态安全要求,规划车辆速度;此外,综合考虑静态安全性、舒适性、目标车道、道路占用率等影响因素,以选择最优路径。在路径跟踪层面,基于预瞄理论设计鲁棒性好、跟踪精度高的分数阶PID路径跟踪控制器,以跟踪误差最小为目标,采用粒子群优化算法对分数阶PID控制器参数进行整定。最后,基于Simulink/CarSim建立联合仿真平台,设计多车道,多静/动态障碍的复杂工况以验证该算法的有效性。研究结果表明:由于在评价函数中引入动态安全评价指标、目标车道评价指标以及道路占用率指标,极大地提升了规划器性能,使车辆在行驶过程中根据驾驶环境自主调整速度,降低换道次数,从而保证智能汽车的主动安全性能,提升了通行效率,使该算法能够较好地处理复杂动态环境下的避障问题。

摘要：约束阻尼(CLD)结构拓扑优化是轻量化设计下实现振动与噪声控制的有效手段。结合约束阻尼结构的有限元模型,以前两阶模态损耗因子及其加权最大化为目标函数,以参数化水平集函数的扩展系数为设计变量,以约束阻尼材料用量为约束条件,建立了基于参数化水平集法(PLSM)的拓扑优化模型。基于伴随向量法推导了目标函数对设计变量的灵敏度,采用优化准则法更新设计变量。算例结果表明:基于参数化水平集法对约束层阻尼结构进行拓扑优化是可行有效的,且以基板结构应变能分布构建初始构型可提高优化效率。此外进一步讨论了在附加质量保持不变的条件下,约束层材料和阻尼材料厚度变化对约束阻尼材料模态损耗因子和最优构型的影响规律。

摘要：微量润滑装置对油水气量的准确控制及其雾化效果,将直接影响切削冷却效果,进而影响零件加工质量。为改善微量润滑装置的辅助切削效果,研制了一种具有油水气混合的数字化微量润滑装置,有效改善了润滑油雾喷射的连续性和均匀性。基于微量润滑雾化技术,设计开发了数字化微量润滑装置,搭建铣削工艺实验平台,测试新型微量润滑装置的辅助切削效果。结果表明,所研制的油水气混合的数字化微量润滑装置能够明显提高油雾质量和辅助切削效果。

摘要：加强实践环节是培养大学生解决复杂工程问题最有效的途径。大学生科研训练项目是基于复杂工程问题和创新性人才培养实践模式,也是以实际科研问题、技术研发为核心的一种新型教学模式。以学生参与科研训练项目“曲柄滑块机构动平衡检测实验装置研制”实践过程为例,从曲柄滑块动平衡理论、实验台机械结构设计、测控系统软硬件开发、实验方法的设计及实验数据分析等方面,阐述了培养学生学习并整合相关知识的技能,提升学生解决复杂工程问题能力的教学过程。开发的检测实验装置也可用于机械原理相关实验课程教学。

摘要：为探究平面射流对汽车天窗风振噪声的降噪机理,使用大涡模拟对带有平面射流的现代简易车厢模型进行数值仿真,分析了射流参数改变时平面射流的降噪效果变化。结果表明:添加平面射流后脱落漩涡的运动轨迹发生变化,车厢内的压力波动降低,风振噪声得到抑制;更大的射流速比和射流开口宽度能带来更好的降噪效果;不同射流角度下的降噪效果不同,降噪效果最好的射流角度区间约为110°~130°;探究了射流参数、射流轨迹与降噪效果之间的关系,为平面射流降噪装置的开发设计提供参考。

摘要：传统的螺杆转子成形砂轮设计研究主要集中在成形砂轮廓形精度提升方面,成形砂轮的切削加工性能与成形砂轮安装参数之间的耦合关系没有得到足够的关注,导致设计出来的螺杆转子成形砂轮切削加工性能不高,从而致使螺杆转子的成形磨削表面质量差、加工效率低。本文提出了一种新的基于切削加工性能的螺杆转子成形砂轮安装参数二次优化设计方法。首先,基于空间啮合原理设计螺杆转子成形砂轮安装参数优化设计程序,获得不干涉条件下的螺杆转子成形砂轮安装参数范围;其次,对不同安装参数下成形砂轮与螺杆型面的接触特性,以及不同安装参数条件下成形砂轮的轮廓特性、切削加工特性进行系统的分析和研究,获得了螺杆转子成形砂轮安装参数选择策略。以某型号三螺杆泵阳转子为例对该方法进行验证,结果表明,在保证加工质量的前提下,该方法可以显著降低螺杆转子精密磨削成本,具有较好的理论创新性与工程应用价值。