摘要：小模数齿轮传动中心距较小,其动态性能对中心距误差非常敏感,且中间级齿轮常被设计在固定轴上高速旋转,齿轮中心孔与轴之间存在间隙,考虑这些特征,建立了中心距误差与轴孔配合间隙影响下的齿轮啮合特性参数与时变啮合刚度计算模型,研究了二者对啮合刚度的影响规律。研究结果表明:中心距误差会改变齿轮副的重合度与啮合刚度;轴孔配合间隙使实际中心距围绕理论中心距上下周期性波动,导致整个周期内啮合刚度强化区域与弱化区域共存;中心距误差与轴孔配合间隙的影响在不同的转角范围内存在既有相互叠加又有相互削弱的现象,这一现象使得各轮齿的啮合刚度有差异,存在诱发更大振动与不同噪声的风险。

摘要：随着CMOS器件特征尺寸进入纳米量级,因高能粒子辐射等造成的电路失效问题日益严重,给电路可靠性带来严峻挑战。现阶段,准确评估集成电路可靠性,并以此为依据对电路进行容错加固,以提高电路系统可靠性变得刻不容缓。然而,由于逻辑电路中存在大量扇出重汇聚结构,由此引发的信号相关性导致可靠性评估与敏感单元定位面临困难。该文提出一种基于相关性分离的逻辑电路敏感门定位算法。先将电路划分为多个独立电路结构(ICS);以ICS为基本单元分析故障传播及信号相关性影响;再利用相关性分离后的电路模块和反向搜索算法精准定位逻辑电路敏感门单元;最后综合考虑面向输入向量空间的敏感门定位及针对性容错加固。实验结果表明,所提算法能准确、高效地定位逻辑电路敏感单元,适用于大规模及超大规模电路的可靠性评估与高效容错设计。

摘要：为实现智能汽车安全舒适且高效的超车换道路径,针对双向双车道,提出一种基于双五次多项式和线性时变模型预测控制(Double quintic polynomial-linear time-varying model predictive control,DQP-LMPC)结合的超车换道动态路径规划模型。首先,基于五次多项式进行初次规划并进行改进研究,考虑对向车道来车,建立双五次多项式进行超车换道路径规划;其次,基于车网联的条件下,获取本车道前车和对向车道前车的位置和速度等信息,分析计算换道决策安全区间,保证整个超车换道过程的安全性;最后,基于二自由度车辆模型建立线性时变模型预测控制器对模型进行路径跟踪控制。仿真结果表明,在前方静止障碍物及无对向来车、前方动态障碍物及无对向来车和前方动态障碍物及有对向车道来车三个工况下,使用横向加速度、横摆角速度、侧倾角加速度以及横向纵向间距等为指标进行评价,最终得到的规划算法可以成功地规划出安全高效及舒适的超车换道路径,表明创建的模型具有一定的应用价值。

摘要：脉冲喷射推进是海洋生物中普遍存在的一种游动方式,从乌贼喷射推进的游动方式中受到启发,基于电磁动态驱动原理,设计了一种仿乌贼喷射推进的软电磁机器鱼.其由柔软的机体外壳、软电磁线圈和软电磁驱动薄膜组成,能够在动态电磁力的作用下改变内部腔体体积而实现循环反复的喷射推进.本文研究了不同设计参数和激励电流对软电磁驱动薄膜的振动特性的影响,并通过实验测试了在不同控制电流的幅值和频率下机器鱼的水下推进力和游动速度.研究结果表明,机器鱼的最大平均推力为0.0784 N,机器鱼在动态电磁激励作用下能够达到37.3 mm/s (约0.62身长/s)的最大游动速度,具有优越的游动性能.

摘要：主动式储能元件是一种针对现有液压蓄能器不足而提出的新型气-电混合型储能元件,但其存在着液压能、压缩气体能和电能间的能量耦合问题,导致其工作时抗干扰能力较差,降低了工作液压系统的节能效率。为了解决其存在抗干扰能力差的问题,针对液压挖掘机动臂液压回路的工作特点,提出了利用主动式储能元件实现动臂势能再生的系统架构,并设计了一种自抗扰控制策略及其参数优化方法,通过设计扩张状态观测器来解决干扰和参数不确定性等问题。为验证控制策略的可行性,首先介绍了主动式储能元件的结构;其次,设计了以主动式储能元件为控制对象的自抗扰控制器。建立了基于主动式储能元件的动臂势能再生系统仿真模型,并进行了试验验证。研究结果表明,蓄能器模式、普通控制模式及自抗扰控制模式的回收效率分别为42.81%、56.76%和58.60%;再利用效率分别为96.01%、97.06%和95.81%;再生效率分别为41.1%、55.1%和56.1%。仿真试验验证结果也表明,以主动式储能元件为对象提出的自抗扰控制策略有效地改善了控制性能,增强了系统压力稳定性。

摘要：液压挖掘机工作时,动臂频繁下降会造成大量重力势能浪费,因此动臂势能再生能够有效提高挖掘机能耗效率。基于1.7×10^(4) N液压挖掘机实验平台,设计一种组合式节能型动臂结构及其液压再生回路,建立动臂动力学模型、液压模型与控制器模型,进行多仿真模型联合仿真,提出基于模糊PID控制策略进行动臂势能再生控制。结果表明:与传统PID控制的无蓄能器模型相比,模糊PID控制的动臂势能再生系统节能效率达到25.57%,高于传统PID控制策略的18.04%。

摘要：针对传统萤火虫算法应用于移动机器人路径规划中存在陷入局部最优和搜索精度低的问题,提出一种基于混沌求偶萤火虫算法的移动机器人路径规划方法。设计一种混沌求偶荧火虫算法,该算法采用混沌映射策略初始化种群,优化种群分布不均和搜索范围不足问题;利用求偶学习策略指导雄性萤火虫向雌性萤火虫学习,提高算法的收敛速度和求解精度。建立移动机器人路径规划的环境仿真模型,应用混沌求偶萤火虫算法进行移动机器人路径规划仿真。仿真结果表明:混沌求偶萤火虫算法比传统萤火虫算法和粒子群算法在路径长度上分别减少了3.075%和2.428%,拥有更高的搜索精度和跳出局部最优的能力。

摘要：传统直流无刷电机齿槽分布受限导致气隙磁场波动,会造成转矩输出波动较大,故需要同步匹配设计复杂的驱动控制系统与控制算法。为此,提出一种新型的三定子直流无刷电机拓扑结构。通过等效磁路法计算出三定子直流无刷电机的主要结构尺寸。设计了三定子直流无刷电机的绕线方式和换向逻辑,驱动控制简单。基于Ansoft maxwell仿真软件,建立了电机有限元模型,仿真分析了电机静态磁场分布、气隙面域磁密分布和空载反电动势等。得到了三定子直流无刷电机的转矩特性:其转矩峰值可达8.5 N·m;电感特性:其三相绕组间磁场相互解耦,互感为0,自感平均值为4.5 mH;效率与损耗特性:不计机械损耗的情况下电机理想效率可达92%。研制了试验样机并进行试验验证,有限元分析和试验结果表明:三定子结构电机磁通密度高,输出转矩大,转矩峰值较单定子电机提升了42%;输出转矩波动小,较单定子电机波动降低了30%。在额定转矩为7.5 N·m的情况下,电机转速从启动到500 r/min的响应时间仅为0.8 s;从500~1000 r/min的响应时间仅为1.5 s;从1000~1500 r/min的响应时间仅为2.1 s。

摘要：人机共驾阶段人类驾驶员对驾驶环境保持较高的风险感知水平是保证及时有效、稳定安全接管的核心。本研究通过开展风险感知模拟驾驶试验,获取了驾驶员在典型汽车-动力两轮车碰撞场景下的驾驶行为及脑电响应数据。从驾驶行为层面以制动TTC(time to collision)和平均加速度为评价指标,利用分位数回归构建了驾驶员风险感知量化模型,通过独立样本检验发现驾驶经验、碰撞场景类型对驾驶员风险感知存在显著影响。在脑电响应层面,通过双独立样本检验及FDR校正发现Alpha频段与驾驶员风险感知显著相关。此外,提出了驾驶员风险感知神经机理,包括视觉感知与认知加工两个阶段。研究结果有助于提升人机共驾汽车的安全性。

摘要：传统机器人手通常需要驱动器连续地提供保持抓握状态的扭矩或力。若驱动器失效,则机器人手无法稳定地抓取物体。针对上述问题,提出了一种基于折纸的被动触发双稳态机器人手。该机器人手由具有单自由度的抓握机构和具有双稳态特性的驱动机构组成。基于抓握机构和驱动机构的运动学模型,结合抓握状态的要求对机器人手的结构进行了设计,可通过设置扭转弹簧的刚度参数来实现对能量壁垒的灵活调整。最后,通过开展跌落捕获实验来验证所设计机器人手的抓握性能。结果表明,当跌落高度为400 mm时,机器人手的抓握运动未被触发;当跌落高度为440 mm时,机器人手成功抓握物体;当跌落高度为480 mm时,机器人手虽被触发了抓握运动但未能抓住物体。实验结果不仅验证了机器人手在无驱动条件下稳定抓取特定大小物体的能力,还揭示了不同外部冲击下能量壁垒的存在。基于折纸的被动触发双稳态机器人手在被动式和自适应机器人中具有潜在应用前景。