浅谈航模实践创新活动对大学生创新创业能力和素质的培养——基于中国计量大学航模队问卷调查的分析

加强大学生创新创业能力和素质培养,是高校面临的重要课题。文章以中国计量大学航模队员问卷调查为基础,分析了航模实践创新活动在大学生创新创业能力和素质培养中所起的作用。根据调查结果,对高校的创新创业教育提出建议。

基于PCN分析法的工程机械服务流程设计研究

在服务流程设计领域,传统的服务蓝图法无法展示多实体参与情况下的服务网络交互关系.为了弥补这一缺陷,首先以PCN思想为指导工具,通过构建PCN图展示多实体在服务展开过程中的交互活动;接着形成服务流程图并依据PCN优化原则对服务流程进行优化设计.最后以工程机械维修服务为例进行了服务流程设计及优化,优化后的服务流程降低了运营成本,提高了服务效率.证明了所提方法的有效性和实用性,而且能更好的识别服务构件,为服务流程模块化奠定了基础.

基于计量异常事件组合的异常原因分析方法

现有的异常用电行为分析多是基于单个计量异常事件进行分析,存在工作量大、准确率低等问题。为了提高异常告警数据利用率和异常诊断准确率,提出了一种基于计量异常事件组合的异常原因分析方法。首先确定了一种基于异常发生日期间隔天数的关联度计算方法,然后通过设定关联度阈值甄别并发异常事件组合,最后将关联度与异常原因概率相结合,提出异常原因分析方法。结果表明该方法能够有效地提高故障诊断的准确率。

基于历史告警数据的计量异常事件关联度分析

用电信息采集系统发出的异常事件告警信息数量庞大、种类繁多,目前缺乏计算异常事件关联度的模型和分析方法,因此提出一种计量异常事件关联度的分析方法。该方法以异常发生日期间隔天数为基础,通过构造关联系数函数实现关联度分析;设定关联度阈值,对存在关联的并发异常事件进行甄别。实例计算结果表明,该方法能够有效计算计量异常事件之间的关联度,提高异常告警数据利用率和异常诊断准确率。

“大班上课、小班讨论”教学模式探讨——以“计量测试技术”课程为例

本论文探讨了"大班上课、小班讨论"教学模式,以"计量测试技术"为例,阐述了课程组织形式、课程考核方式、实施效果并进行探讨,该教学模式的探讨将对同类教学改革和研究起到示范和辐射作用。

石墨烯柔性压阻传感器微织构压缩应变机制

为满足智能机器人、电子皮肤等领域对柔性传感器高灵敏度日益增加的需求,通过设计高表面积形貌以制备石墨烯凸台微织构柔性传感器,并对比分析有无微织构传感器的灵敏度;基于结构力学方程与静电方程,建立微织构柔性传感器模型,开展了电场作用不同基底厚度以及微织构间距下柔性传感器微织构应变的数值模拟,研究柔性压阻传感器微织构压缩应变机制,探寻机械载荷和电载荷的交互作用关系。结果表明,柔性基底的微织构化处理能有效提高柔性压阻传感器的灵敏度。模型总位移的最大值随基底厚度的增加呈非线性增加,微织构应变随着厚度的增加而减小。电场作用下微织构应变受机电耦合压力叠加的影响均大于无电场作用。框状微织构类似于悬臂梁,作用在微织构上的力矩随间距增加而增大,同时刚度减小,微织构的压缩形变增加,应变增大。组合尺寸微织构的应变随着微织构间距的增加而增大,制备多尺寸微结构传感器可使用(150+350)μm的组合尺寸,能够有效增加接触面积提高传感器灵敏度。机械载荷和电载荷的耦合作用,组合尺寸对力矩与刚度的分配有效增加了基底的应变,提高了柔性传感器的灵敏度。

培养环节对研究生工程实践能力培养质量的相关性研究——以“控制工程”领域研究生为例

面向《国家创新驱动发展战略纲要》,控制工程涉及国家科技创新和经济建设的众多方面。本文以控制工程领域研究生为例,细化工程实践能力培养评价指标为人文性、终身性、工程性、实践性、应用性,并将5大指标与研究生理论教学、专业实践、学位论文等各个培养环节的相关性一一对应,为提升控制工程领域研究生工程实践能力的培养提供了较好的参考依据。同时,本项目具有普适性,可推广到其他工程领域专业硕士培育中。

新形势下,大学生就业现状及其对策研究

随着经济的发展和高教规模的扩张,大学生就业困难愈发凸显,本文结合当前大学生就业现状,从社会供需、区域发展与高校资源、现实与期望等三方面浅析大学生就业难的成因,提出了化解当前就业形势的对策,一是履行政府职能,落实就业政策,二是优化课程设置,完善就业服务,三是树立正确择业观,提升综合素质。

双目结构光视觉引导的螺栓自动装配系统设计

为解决螺栓自动化装配过程中存在的零件位姿快速获取和在弱纹理、反光等复杂场景中实现精确定位等难题,基于双目结构光视觉原理,研制了一套螺栓自动装配系统。首先,通过双目结构光视觉系统获取工件场景的三维信息,涉及光栅条纹图案的获取、双目标定、多频外差法求解绝对相位、相位校正、极线校正、立体匹配,接着采用欧式聚类对重建的点云数据进行分割,获取单个螺栓的三维点云聚类,然后利用迭代最近点(ICP)算法估计模板点云到目标点云的位姿变换矩阵,识别连接螺栓在空间中的位姿,最后结合机械臂末端进行自动装配拧紧。实验结果表明,整个装配过程可自动完成,单个螺栓拧紧装配时间约为10 s,系统测试平均轴孔对中误差不超过1.20 mm,误差标准差不超过0.11 mm。

芯片研制用微纳米尺度温度测量方法及其展望

微纳米尺度温度测量,提供微小尺度区域的高精度温度信息。然而现有的测温技术无法满足芯片性能日益提升的需求,例如以热电偶等为代表的接触式测温具有较高的测量精度,但其响应速率慢难以实现宽场热成像;以红外辐射等为代表的非接触式测温可实现芯片表面的快速热场测量,但测温精度较低、空间分辨率受到波长的限制。因此传统测温方法难以同时满足高精度、微纳米尺度的快速温度测量,亟需寻求新的测温技术。随着量子精密测温技术的发展,基于固态量子自旋效应的金刚石带负电的氮-空位(negatively charged nitrogen-vacancy,NV-)色心测温技术有望解决上述问题,突破现有微纳米尺度测温在芯片研制方面的应用瓶颈。鉴于此,首先综述对比了现有芯片用测温技术的特点和发展现状,而后调研分析了金刚石NV色心测温计量特性及小型化、集成化技术发展趋势,并展望了金刚石NV色心测温在芯片研制领域的技术优势和应用前景,提出其发展面临的挑战。

滩涂土壤离散元接触模型优化与现场铲削试验

为解决现有离散元接触模型对滩涂土壤特性表征准确性差的问题,该研究基于离散元仿真软件EDEM的API二次开发功能,以Hertz-Mindlin接触模型为基础,通过增加塑性、粘附特征并更改切向滑动摩擦力,得到优化后的高湿黏弹塑性(moist elasto-plastic adhesion,MEPA)模型。通过模拟活塞拔出试验,结合Plackett-Burman试验筛选出影响标定指标的显著参数,完成接触模型参数标定。搭建了铲削试验平台进行现场铲削试验,对比分析了MEPA模型、JKR模型、EEPA模型以及Bonding模型的土壤特性表征效果。试验结果表明,在铲削阻力方面,MEPA模型较JKR模型、EEPA模型和Bonding模型的仿真精度分别提升约65.957%、74.206%和59.326%;相较于现场试验结果,MEPA模型的堆积厚度与侧边距相对误差分别为5.598%和6.362%,两者均保持在10%以内,能够较好地模拟滩涂土壤,对滩涂工作装置的工况模拟和优化设计具有重要意义。

能量天平中砝码真空传递装置设计研究

能量天平是我国自主研制的千克量子化复现装置,千克重新定义后如何实现基于能量天平的质量量值传递就显得尤为重要。然而,能量天平在质量量值传递过程中存在标准砝码暴露于空气环境中影响量值传递准确性的问题。为了解决该问题,基于能量天平结构特点,设计提出一种组合式砝码传递方案,并研制出对应的砝码真空传递装置,能够实现标准砝码在真空环境下从能量天平传递至真空容器,确保质量量值传递的准确性。然后,根据能量天平悬挂系统建立了传递装置传递准确性模型,并基于该模型得到了砝码传递x、y轴的传递误差分别为0.0116μm、0.0092μm,论证了砝码传递过程的准确性。最后通过实验验证了砝码真空传递装置给能量天平引入小于10-9量级的准直误差,不会影响能量天平精密准直状态。

微波谐振法应用于高温气体声学温度计的研究

高于335 K的热力学温度T与国际温标ITS-90温度(T_(90))之间的差异T-T_(90),是当前国际温度计量前沿研究的重点与难点。基于气体声速获得热力学温度的方法是该温区具有测量不确定度优势的方法,气体声速可通过声学共鸣法测得的声学共振频率和腔体尺寸获得。微波谐振法是高温区实时、原位获得腔体尺寸和热膨胀性的技术路线。通过优化高温气体声学热力学温度测量装置,提升温度和压力稳定性;采用自研的耐高温微波传感器,测量了335 K至493 K圆柱腔内的微波谐振频率,相对标准偏差为(2~13)×10^(-8);通过微波谐振频率获得了腔体尺寸随温度的变化关系,验证了几何尺寸的稳定性;同时实时获得圆柱腔内气体的折射率和压力,用于分析流动气路产生的压差。研究结果可为精密测定335 K以上T-T_(90)提供重要基础。

基于GrabCut的钢索直径检测方法

针对钢丝绳直径检测过程中由于光线背景干扰导致图像边缘分割不准确的问题,提出一种改进的GrabCut轮廓增强方法进行钢丝绳直径检测。首先,利用已知尺寸的标定物对图像进行标定;采用高斯滤波对图像进行去噪,同时针对光线背景复杂的情况,通过对输入图像进行RGB通道分离的限制对比度自适应直方图均衡化提升图像对比度,并利用图像梯度幅度增强轮廓的改进GrabCut算法对钢丝绳区域进行提取,用加权平均值法对提取后的图像进行灰度化处理,经过Canny边缘检测、形态学操作得到钢丝绳的边缘轮廓图像;最后通过计算边缘外切线之间的像素距离得到钢丝绳的真实直径,完成检测。实验结果显示,利用该方法进行钢丝绳直径检测,可以达到较好的精度且鲁棒性好。

基于FMCW雷达的多目标生命体征信号检测

应用雷达在复杂场景下检测生命体征时,为了解决现有的多人体目标检测和干扰滤除以及心跳信号干扰滤除的问题,提出了一种应用调频连续波(FMCW)雷达检测多目标生命体征信号的方法。首先,介绍了雷达检测原理与信号模型,阐述了整个雷达信号的处理流程,即多目标距离单元检测、相位提取、生命体征信号提取。其中在多目标距离检测过程中,提出1种改进的单元平均恒虚警率(CA-CFAR)算法,该方法具有自适应检测门限特点的同时,解决了传统CA-CFAR算法目标附近距离门重复检测的问题,实现多目标检测;在生命体征信号提取过程中,运用自动多尺度峰值检测(AMPD)算法估计呼吸率与心率,过滤无效的波峰干扰,提高对心跳检测的鲁棒性。最后,通过多组测试,相较于常用的频谱分析估算方法,呼吸速率和心率检测的平均误差率分别降低了3.67%和3.31%,验证了所提方法的可行性和准确性。

可扭转骨支架提高物质传输效率及细胞剪切应力响应水平的数值研究

目的骨支架内部营养物质的提供与废物的排出对骨组织再生至关重要,细胞受到的流体剪切应力被认为是重要的机械调控信号。扭转结构元素存在于天然骨骼的多个分级结构中,搅拌是日常生活中加速流体中物质均匀的常用手段。受此启发,本研究将扭转效应融入支架构型设计,提出了一种可扭转的骨支架结构构型,并进一步研究其在生理荷载作用下的物质传输行为和流体剪切应力水平。方法采用数值分析的手段,对支架施加循环荷载以模拟所受到的生理振荡荷载,对支架结构及周围流体进行流固耦合分析,并评估可扭转支架内部的物质传输效率及壁面剪切应力水平。结果研究结果显示,无论是物质传输能力,还是细胞剪切应力响应水平,扭转支架均相对传统支架展示出优越性;对荷载作用下支架-流体的流固耦合效应的考虑能够更为真实反映支架微环境,更为真实探讨支架的成骨效应。结论将扭转效应融入新型支架构型设计及优化,具备辅助提高成骨效率的潜力;结合数值分析,有助于开发新型的可加载器官芯片模型。

微间隙高速流体效应对箔片柱面气膜密封性能的影响

以超临界二氧化碳为润滑介质,考虑湍流、阻塞、惯性等高速流体效应建立箔片柱面气膜密封润滑理论模型,研究不同高速流体效应组合下密封端面流场、箔片变形的变化规律,揭示了高速高压超临界二氧化碳箔片柱面气膜密封的运行机理,进一步分析工况和结构参数对密封性能的影响规律,获得了结构参数的优选范围。结果表明:湍流效应对超临界二氧化碳箔片柱面气膜密封润滑界面流场和密封性能影响较大,阻塞效应和惯性效应影响相对较小;各流体效应之间存在交互作用,湍流效应会使阻塞出口边界压力减小,惯性效应会使阻塞出口边界压力增大,湍流效应条件下惯性效应对气膜浮升力的影响作用更为显著;当长径比取2.0~2.5、柔度系数取0.001~0.003时,密封性能较优。

基于无模型自抗扰的AUV深度控制研究

针对自主式水下航行器(AUV)在海洋中易受海流海浪扰动的问题,本文提出一种基于自抗扰的无模型自适应深度控制方法(ADR-MFAC)。首先,通过引入无模型自适应控制律,解决AUV难以建立精确的数学模型的问题;其次,设计出AUV深度控制器,结合自抗扰控制算法来进一步提高控制器干扰性能,采用跟踪微分器对输入信号进行跟踪,并利用线性状态观测器来估计系统所受扰动。最后,通过仿真和海试验证了ADRMFAC的控制性能:与PID控制相比,ADR-MFAC在保持较高控制精度的同时,超调量减小了51%,深度调节时间减小了21.4%,证明了ADR-MFAC在受到海流干扰时也可以实现稳定的深度控制,算法具有较强的鲁棒性。

基于改进量子粒子群优化算法的机器人逆运动学求解

针对工业机器人在逆运动学求解过程中存在的位姿奇异、解不唯一、求解精度低等问题,提出了一种改进量子粒子群算法。首先,利用D-H参数法建立机器人运动学模型,以机械臂末端最小位姿误差为主要优化目标,加入运动前后关节角变化最小、行程平稳连续的约束条件,设计了目标函数;其次,通过采用Levy飞行策略改进粒子更新方式、非线性地动态调整收缩膨胀因子、采用变权重方法计算最优平均位置等方法设计了一种改进量子粒子群优化(IQPSO)算法;然后,模拟单点位姿和连续轨迹两种不同的求解情况进行三种算法(IQPSO、APSO、QPSO)的仿真对比实验,结果表明IQPSO算法具有收敛速度快、求解精度高等优点;最后,将IQPSO算法用于机械臂本体进行实物验证,实验结果表明IQPSO算法求解出的插值点所组成的轨迹连续且平滑,进一步证明了该算法应用于实际运动控制中的稳定性和可行性。

基于威布尔分布的智能电表时钟电池可靠性分析

作为智能电表的关键部件,时钟电池的质量直接影响到智能电表运行的可靠性与稳定性。基于目前大量智能电表由于时钟电池欠压导致故障的现状,介绍了一种基于威布尔分布的智能电表时钟电池可靠性分析方法,通过现场运行的智能电表的历史数据按批次建立时钟电池的可靠度模型,并根据可靠度函数与坐标轴之间围成的面积量化评价智能电表时钟电池质量。该方法可实现大批量分析智能电表时钟电池可靠性,有利于提高智能电表状态监测水平,预警批次智能电表异常与故障,降低电网运维成本。