考虑多影响因素的电动汽车充电负荷预测

针对电动汽车数量呈突变式增长的问题,通过分析私人电动汽车保有量的相关影响因素,利用关联分析法筛选出公共充电桩数量、人均可支配收入、人均消费支出、第二产业投资额增长率和总私人电动汽车数量五个因素,建立了引入自适应系数r的灰色模型(GM(1,N))。与现有的预测模型结果进行对比,证实了所建立模型的优越性。此外,根据重庆市充电站提供的数据,建立了私人电动汽车日充电负荷模型,采用蒙特卡洛法得出私人电动汽车在2021年和2025年保有量下的日充电负荷,渗透率分别达到为0.4%和0.85%。最后,引入IEEE33节点系统分析电动汽车在不同渗透率下充电负荷对电网的影响程度。结果显示高渗透率下对电网电压造成的波动较大,网损增加近160倍,降低了能源利用率,为重庆市未来规划电动汽车充电提供了有效的数据参考。

温湿度环境试验设备远程校准系统的设计

针对温湿度环境试验设备计量校准服务效率较低的情况,设计了一套远程校准系统。系统依托物联网技术,在校准需求现场采用无线网络(ZigBee)实现无线温度采集模块、无线湿度采集模块与数据集中器的近距离通信,采用4G/LTE技术实现数据集中器与互联网服务器的远距离无线通信;校准服务方通过个人电脑/平板电脑/手机等终端登录互联网服务器处理数据,生成校准报告,完成远程校准工作。经验证,系统配置灵活,一名校准服务技术人员在一段时间内可以同时完成同一校准现场对多台设备或多个校准现场对多台设备的校准服务工作,有效地提升了校准服务的工作效率。

直线倒立摆变论域模糊PID控制系统研究

针对传统的直线倒立摆PID控制器参数整定方法主观性强,系统响应性能不佳等问题,提出了一种基于变论域模糊PID参数整定方法用于直线倒立摆系统的控制。首先采用机理建模法建立了直线倒立摆数学模型,其次利用MATLAB/Simulink搭建了直线倒立摆双闭环控制模型,设计了变论域模糊PID控制器与PID控制器对比分析,最终在某公司的直线倒立摆上实现了基于变论域模糊PID控制的直线倒立摆稳摆控制。通过仿真与实验结果分析,相较于PID控制器,采用变论域模糊PID控制器对直线倒立摆系统控制具有较好的稳定性与更强的抗干扰性。

仿平衡囊的四足机器人机体结构设计及分析

为提升四足机器人的平衡性和抗干扰能力,根据平衡囊运动原理引入动量轮机构,设计了一种基于平衡囊原理的四足机器人机体结构。对平衡囊调整姿态平衡的运动过程进行描述,采用欧拉角来说明四足机器人机体坐标系与世界坐标系的指向关系,以D-H法建立四足机器人腿部结构运动学模型;从拉格朗日方程出发,推导机体的姿态动力学模型和四足机器人系统动力学模型;利用Adams软件对仿平衡囊的四足机器人进行仿真分析,结果表明,动量轮能够明显提升四足机器人的运动平衡能力,同时有效降低腿部各关节输出力矩,从而验证该设计的合理性。

基于机器视觉的变速器齿轮表面缺陷检测研究

针对人工检测变速器齿轮表面缺陷存在可靠性差、效率低、不能满足批量生产的问题,开展齿轮表面缺陷自动检测的研究。以汽车变速器齿轮为检测对象,首先搭建机器视觉齿轮表面缺陷检测系统,采集齿轮缺陷图像样本,对采集的齿轮图像进行去噪、增强等预处理;然后采用改进的Scharr边缘检测算法提取齿轮边缘;最后获取感兴趣区域的坐标信息,寻找齿轮外圆的边缘点,计算齿轮的边缘点之间的距离,从而实现齿轮缺陷的精确定位。实验结果表明:该系统可准确检测出齿轮表面缺陷所在位置,可靠性和稳定性良好,检测效率高,为机器视觉齿轮缺陷检测技术的应用提供了思路。

叉车液压缸性能测试实验平台设计

液压缸对叉车工作安全性和可靠性有重要的影响,需要出厂前对其进行各种性能实验。针对实际需求,使用工业现场总线、可编程控制器、组态软件等技术设计了叉车液压缸性能测试实验台,并且从液压系统原理、电气控制系统、程序设计、人机监控界面等方面详细地阐述了该系统。实验平台测试项目齐全,可完成压力30MPa以下、叉车用1-100kN倾斜油缸、转向油缸的试跑合、外泄漏及耐压、启动压力、全行程、内泄漏测试。实践证明,该系统自动化程度高,提高了叉车液压缸的检测水平,不仅运行稳定,安全可靠,能够确保设备连续运行,还大大降低了工人的劳动强度,提高了劳动生产率,从而有效、有序地进行叉车液压缸批量地性能检测,为企业取得了较好的经济和社会效益。

融合连接矩阵与模糊集合的装配序列智能规划

针对产品装配环节中过于依靠传统人工规划和二维图纸装配、智能化不足等问题,提出了一种基于连接矩阵与模糊集合的装配序列智能规划方法。提取产品CAD模型中的装配信息和约束信息,生成产品本体模型,建立已知装配序列产品结构信息规则库和典型结构库。典型结构或者完全匹配的产品直接输出装配序列;相似结构通过相似匹配重用典型结构装配规划特征进行装配序列推理,非典型非相似结构应用基于模糊集的装配知识推理得到其装配序列。基础装配序列通过基于连接关系的装配序列优化方法进行二次规划,得到完整装配序列,实现产品装配序列智能规划。通过圆柱齿轮减速器装配序列智能规划应用实例验证了方法的可行性。

基于模糊RBF神经网络PI控制的塑料薄膜收卷张力控制系统研究

介绍了吹塑机收卷张力控制系统模型,建立收卷张力数学模型并得出影响塑料薄膜收卷张力的主要因素。针对常规PID在薄膜收卷张力控制中的缺陷,提出了基于模糊RBF神经网络PI控制的薄膜张力控制方法,模糊RBF神经网络参数的初始值先通过改进的遗传算法进行优化,加快误差的收敛速度。该控制方法既能利用模糊控制的非线性控制作用,又能利用神经网络的自学能力,实现PI控制器参数实时自整定的要求。仿真结果表明该系统响应适度快、超调小、抗干扰性强,具有优良的控制效果。

往复压缩机连杆裂纹故障动力学仿真及振动响应分析

以往复压缩机连杆裂纹故障为研究对象,利用ADAMS和ANSYS软件建立往复压缩机刚柔耦合仿真模型,以连杆大小头间隙接触力为主要激励源,在此基础上添加连杆裂纹故障,通过仿真计算得到连杆裂纹激励的振动响应信号。考虑裂纹深度和输入转速等影响因素,进行变工况仿真,并通过仿真结果对比分析了连杆裂纹激励在机体表面的振动响应规律。结果表明,当往复压缩机发生连杆裂纹故障时,其振动信号的幅值会显著增大,并且裂纹深度越大、输入转速越高,振动信号的冲击和幅值就越大。仿真结果有助于对往复压缩机连杆裂纹故障的定性和定量分析。

2R1T并联机构的滑模控制与轨迹跟踪方法

针对并联机构存在建模误差和实际工作时会受到外界干扰的问题,设计了一种改进型的终端积分滑模控制方法(MTISMC),以提高并联机构的跟踪精度和跟踪误差快速收敛到零的性能。该方法基于跟踪误差设计改进型的PID滑模面,结合并联机构的不确定性动力学模型,设计出新型的终端积分滑模控制方法;并基于Lyapunov稳定性对该控制方法进行了稳定性分析。最后仿真结果表明,MTISMC控制方法跟踪误差的均方根均小于PID和TISMC控制方法,具有更高的跟踪精度和更强的鲁棒性。

社群化制造中众包物流任务分配模型与优化求解

针对社群化制造中众包物流任务的分配问题,根据其时空离散的特点,由众包工人的位置、任务的时空属性构建一个二分图来表示众包任务分配模型。综合考虑工人的任务收益和工人之间的平衡性,建立了以最大化任务分配效用为优化目标的众包任务分配数学模型,并利用改进的WOA算法进行任务分配。利用佳点集初始化方法提高种群多样性和初始解质量,采用一种随着迭代次数而非线性变化的方法更新收敛因子,并通过随机差分变异策略加快收敛速度和搜索能力。最后通过实验表明了所提出众包物流任务分配方法的可行性和有效性。

基于协同优化的电力物资智能仓储系统

电力设施直接服务于国计民生,其稳定运行至关重要,对电力物资储配提出了更高要求,为此,在对堆垛机和自动导引小车运行路径进行协同优化的基础上,设计了一种基于协同优化的电力物资智能仓储系统。仿真结果证明了设计系统的有效性和任务完成时间上的优势。

数字样机技术在活动发射平台方案论证中的应用

活动发射平台是大型机电宇航设备,承担着大型运载火箭的安装、测试、转运、加注和发射的任务。针对活动发射平台设计、制造及运行工况的复杂性,基于数字样机技术总结一套技术状态可控的数字化模装、仿真驱动的可视化验证、工艺规划的可视化展示等方法,解决了大型结构设计、复杂系统接口匹配、功能及性能指标验证、大型件生产工艺规划等问题。该方法已经应用在活动发射平台研制阶段,验证了方案合理性、功能实现性、性能满足性和产品制造性等,保证活动发射平台按照预期设计制造完成,已投入实际使用。

基于改进蜉蝣算法的智能仓储货位分配优化方法研究

为提高智能仓储感知监控下货物的出入库效率,针对智能仓储货位分配问题建立仿真优化模型。通过感知仓储入库订单中货物属性信息,考虑到优化目标多样、可分配货位动态变化等因素,以最小化作业时间和货架稳定性为目标,建立堆垛机并行作业场景的智能仓储入库货位分配模型,设计了改进的蜉蝣算法对上述模型进行求解。案例分析结果表明,改进的蜉蝣算法在不同的订单规模相比其他算法均能得到满意解,能够有效节约入库存储的作业时间。

双轴木材破碎机刀片齿形仿真分析与优化

针对某型双轴木材破碎机的刀具易磨损、寿命低等问题,在推导出齿辊刀片所受切向力的理论计算公式基础上,运用SolidWorks绘制刀片的三维模型;基于ANSYS Workbench的刀片静力学分析,揭示刀片所受应力和最大变形量的分布规律,明确最大应力和最大变形量发生位置;最后通过ANSYS优化工具对木材破碎机刀片进行尺寸参数优化。结果表明:在刀片性能不受影响的前提下,优化后刀片所受最大应力和最大变形量都有一定的减小,力学性能有所改善。

水泵缸体疲劳寿命逆向重构分析

某不明型号水泵缸体在使用过程中出现断裂情况,经分析发现该水泵缸体在加压工作过程中发生了疲劳断裂,且断裂处存在应力集中。为了生产一批寿命更高的水泵缸体,需分析该水泵缸体的应力分布及其疲劳寿命。从逆向工程入手,利用Handyscan3D激光扫描仪进行点云数据的获取,通过GeomagicStudio对扫描的数据进行了优化处理,利用CATIA正逆向建模的方法重构了点云数据的三维模型,通过INSIGHT打印机实现了模型实体的制造,通过实际装配可以发现逆向制造的模型可以与原件精确配合,因此精度良好,之后再利用ANSYSWorkbench软件对数字模型进行应力分布和疲劳寿命分析,在进行疲劳寿命分析时发现该水泵缸体存在应力集中问题,为更好地分析其刚度、强度和疲劳寿命,进行了水泵缸体的子模型二次分析。经过分析可知:水泵缸体最大接触应力和最小疲劳寿命区域几乎相同,最小疲劳寿命出现在圆台和柱面过渡处上方区域,因此在进行类似型号的水泵缸体设计时,应着重加强此区域的强度,该研究为水泵缸体结构设计与强度评估提供了基础的技术支持。

换热器管口的单目视觉识别定位及清洗路径规划

为实现换热器管口的自动清洗,使用单目摄像头结合深度学习目标检测算法对换热器管口进行导航,主要包括管口识别、管口定位和路径规划。首先,管口识别采用基于深度学习的YOLOv3算法,并且从主干网络、边界框维度聚类、网络结构等方面进行改进以适用于实际应用需求;然后将识别得到的管口像素坐标根据单目视觉的成像原理转换为实际坐标;最后,规划一条‘己’字形的清洗路径。实验结果表明,该视觉导航系统的识别准确率为99.85%,召回率为100%,定位误差为1.35mm,整个流程耗时0.18s,达到准确性和实时性的要求。

基于注意力机制与特征对抗学习的毫米波与激光雷达融合检测方法

自动驾驶的感知系统在目标遮挡、目标拥挤、远距离目标探测等困难场景下检测性能与可靠性有待提升。为此,提出基于Radar和Lidar数据的深度融合网络模型及对抗训练方法。首先,基于Radar回波缺乏高度和含有较大噪声的特点,设计基于鸟瞰图的联合体素划分和点云增强方法,通过空间和通道注意力的计算建立不同模态特征之间的深度信息融合结构,提升单帧目标检测性能;然后,提出基于对抗学习的多模态数据融合学习算法,提高对两种数据优势特征的利用效率。实验结果表明,所提方法在实际大型驾驶场景数据集nuScenes上达到了领先水平。

3D金属打印机设计评价研究

为了使产品能够更好的满足企业的生产需求,进一步降低设计、制造过程中的成本风险,结合企业实际需求,针对3D金属打印机设计三个方案,并对设计方案进行评价排序。首先采用SET分析法通过问卷与访谈的形式获取用户需求,发现产品的市场机会缺口,然后使用AHP法确定指标元素,由专家打分建立判断矩阵,确定权重进而建立3D金属打印机设计的评价模型,最后使用组合赋权和TOPSIS法对3D金属打印机设计方案进行评价,并对三个方案进行排序,选择评分最高的作为最终的设计方案。结果表明,该方法能够更加快速、有效的确定最优设计方案,同时也为其他产品的创新设计提供了思路。

考虑电动汽车参与的配电网经济运行模型研究

随着能源需求的日益增长以及风电并网比例的提高,如何协调电力系统中源-网-荷之间的协调互动显得越发困难,因此提出一种考虑电动汽车参与的配网经济运行模型。首先,利用电力系统中的“非同调”现象作为电网结构优化的理论基础,对配网结构进行优化;然后,在负荷侧考虑电动汽车的可调度性,采用需求响应调整充电负荷,协助消纳风电出力;最后,以系统运行成本最小为目标建立网-荷协同配网经济运行模型。仿真结果表明:通过对配网结构进行优化有助于提高系统的经济性,需求响应引导电动汽车有序调整充电负荷有助于风电出力消纳,网-荷协调更有利于提高系统运行的经济性以及供电可靠性。