摘要：以栅丝张力为研究对象,对栅丝张力检测仪的总体结构进行研究并设计,阐述了检测仪的硬件及软件实现方案。检测仪通过控制多轴位移平台实现探头与栅丝的接触检测和压力测量,将测力仪实时采集数据传送至上位机,上位机根据测量数据计算获得栅丝张力值,实现张力值的实时显示、验证、存储以及查询等功能。实践证明:设计的检测仪为栅丝张力检测提供了一种自动化实时检测手段,测试精度达0. 01 N,提高了测试效率及准确性。

摘要：针对四旋翼无人机抗复杂干扰能力差的问题,提出在无人机姿态控制上采用线性二次型调节器(linear quadratic regulator,LQR)的控制方法,并对3个姿态角分别设计了单回路LQR控制器和多回路LQR控制器;提出一种全流程改进遗传算法,用于优化两种控制器参数。通过动态响应实验,对比粒子群算法、模拟退火算法与改进遗传算法的优化效果,验证了所用改进遗传算法具有良好的优化效果;设计了抗干扰实验,对单回路和多回路LQR控制器分别进行阶段性风和全程性风的抗风干扰实验,验证了多回路LQR控制器抗复杂干扰能力强,性能良好。

摘要：作业车间调度问题是提高企业的生产效率的一个重要环节。设计了一种自适应步进值果蝇算法,该算法通过基于工序的编码方式形成果蝇个体,并求出每个果蝇个体相对应的最大完工时间,采用了自适应步进值的分类嗅觉搜索方法,对果蝇种群进行优化,最终使果蝇个体快速找到目标函数即味道浓度判定函数的最小值也就是最优的调度方案,从而提高作业车间的调度效率。该算法实现简单,只需要设置两个参数,并且全局寻优能力较强,能够有效地解决作业车间调度问题。

摘要：高频扭转振动(HFTO)严重影响了钻具工作的安全性及可靠性。为了明确HFTO的作用机理,制定合理可靠的减振策略,对井下新型近钻头测量短节采集的数据进行了处理及解释,分析了井下HFTO的频率、振幅以及黏滑与HFTO耦合作用。利用ANSYS建立底部钻具组合简化分析模型,并使用模态分析模块求解钻具扭转振动固有频率及振型。在模态分析的基础上进行谐响应分析,通过施加大小不同的周期作用力来模拟钻压和扭矩,得到钻具的扭转振动响应。研究结果表明:模态分析结果与实际钻井情况相符合;谐响应分析表明发生HFTO时对钻头处扭矩大小更敏感,可以通过减小扭矩缓解高频扭转振动。研究结果可为底部钻具组合设计和钻井参数优化提供理论指导依据,降低HFTO对钻具的损害。

摘要：井喷液柱高度精准预测是制定油气井井喷救援方案的重要指导依据。为满足无参照物、无测量间距的井喷液柱高度测量需求,提出了一种基于机器视觉的井喷液柱高度优化测量方法。首先通过双目视差原理获取井喷液柱像素当量,然后采用颜色与形状的组合图像分割方法得到井喷液柱的轮廓,最终查找图像分割结果的边界得到井喷液柱高度。同时,设计井喷模拟装置开展多场景井喷液柱高度模拟室外实验,与机器视觉测量方法进行对比验证。研究发现:改进的机器视觉测量方法在颜色与边界双向干扰的情况下最大相对误差不高于5.36%,测量准确度满足井喷救援抢险需求,为井喷救援工作方案的制定提供了有力的工程指导依据。

摘要：水力喷射径向钻孔器的结构优化设计和破岩性能直接决定了钻进速度。文中利用CFX软件建立水力喷射径向钻孔器的有限元数值模型,开展了钻孔器内外流场的三维流动特性分析,研究了入口排量、井眼内径对流场特性的影响规律。结果表明:随着入口排量的增加,前、后喷孔的最大流速均有所增加,且后喷孔的最大流速大于前喷孔;随着井眼内径和入口排量的增加,钻孔器最大流速增大。同时开展的水力喷射钻水泥环实验研究发现,岩样硬度对钻水泥环的喷射效果有较大影响。若岩样硬度较大,形成的水眼较浅;若岩样硬度较小,喷射速度快,易于破岩,形成的水眼较深。研究成果可为优化钻孔器的结构参数、提高钻孔器的工作性能以及完善水力喷射径向钻孔工艺提供理论指导。

摘要：针对惯性测量单元在不同载体上的装配需求,设计了一种非质心构型的微惯性测量单元(MIMU)。MIMU采用3个单轴陀螺仪和2个三轴加速度计的配置方案,其机械结构外形为中空圆柱形,各个传感器的安装位置远离测量装置的质心位置,因此称为非质心构型的MIMU。结合各个传感器的安装位置,分析了非质心构型下的传感器误差特性,建立误差模型,提出基于最小二乘拟合的分立式快速标定方法,利用三轴转台和离心机等实验设备分别对各项误差参数进行了有效的标定和补偿。最后利用Allan方差分析方法,结合实际的测量数据,得到了MIMU中传感器的各项性能指标,进而为后续研究工作提供了可靠的测量装置和数据源。

摘要：针对搜救机器人对多信息获取与处理、远程监控与运动控制的实时高性能需求,设计了以ARM微处理器STM32为核心、多传感器融合的自主柔性变形蛇形机器人控制系统,实现了机器人的远程监控与运动控制、多传感器环境信息采集等功能。整个控制系统具有良好的扩展性、硬件可裁剪性。通过模拟灾难废墟场景实验,结果表明:蛇形机器人控制系统可实现多信息的实时准确无线通信,在不同的环境中,具有良好的多步态运动稳定性和自主移动性能。