三自由度并联机器人运动学分析与研究

主要对三自由度Delta并联机器人进行逆运动学研究。首先在Delta机器人的动平台和静平台上分别建立动坐标系和静坐标系,根据其动静平台及各运动支链的结构特征建立其矢量方程,并由此推导其运动学方程,进一步推导出Delta并联机器人的逆运动学方程。逆运动学方程的两个解分别对应两种不同的机构构型,本文选择其中的一种构型作为研究对象。最后通过MATLAB和ADAMS联合使用对一个算例进行仿真分析,其仿真结果与预期结果一致,表明本文所采用的方法是可行的、正确的。

3/6-SPS并联机构的奇异位形及瞬时运动分析

应用螺旋理论研究了3/6-SPS型并联机器人的奇异位形,建立了静力学平衡方程并求出该并联机构的雅可比矩阵J,结合位形参数和雅可比矩阵推导出了并联机构奇异位形的判别矩阵D,并通过判别矩阵D找到并联机构的一个奇异位形.然后讨论了并联机构在奇异位形的瞬时运动,根据螺旋理论得出该运动是个并联机构6个杆件约束力的反螺旋,是一个瞬时的螺旋运动,最后给出了瞬时螺旋运动的形成条件和数学证明.

3D打印实训探索

3D打印是世界制造技术领域的一次重大突破,必将对未来的生产和生活产生深远影响。为了让学生接触、体验和掌握3D打印技术,提高学生技能水平,本文对高职3D打印实训的开展进行了探索,编写并出版了《3D打印项目教程》教材,对3D打印实训常见问题进行了分析并提出了解决意见。

ZY18000/32/70D型液压支架主体结构件有限元分析及试验研究

以ZY18000/32/70D型液压支架主体结构件为研究对象,依据液压支架试验标准GB25974.1-2010的技术要求对其进行顶梁两端-底座外侧工况的有限元分析;然后对液压支架进行应力测试试验,将测试的应力值与有限元计算结果进行比较,分析其误差,结果表明,基于ANSYS Workbench软件的计算方法应用于液压支架的应力计算是可行的,计算结果可为实际设计提供有价值的参考。

一种基于FPGA的PXA270外设时序转换接口设计

为解决ARCNET协议器件COM20020应用于列车通信网络时,与中央控制单元(CCU)处理器PXA270之间时序不匹配的问题,提出一种基于FPGA的PXA270外设时序转换接口设计方案。此外,还在FPGA中增加存储器直接访问(DMA)功能,以减轻PXA270的负担。测试结果表明,该方案成功解决时序匹配问题,增强网络的响应能力。

一种普速铁路ATO线路数据处理方法

介绍一种适用于普速铁路的线路数据处理方法。地面设备以应答器报文列表的形式存储线路数据,并通过车-地无线通信向车载设备发送进路数据和区间数据,车载ATO设备对应答器列表进行链接排序与位置确定,然后对区间数据和进路数据描述的内容进行拼接融合,形成一整个站间的连续线路数据供ATO使用。这种方式不需要全线车-地无线通信,车载设备可以提前预估整站间线路情况,且区间重启后依然能够获取到线路数据,可用性强。

车载ATP通用自动测试平台的研究与实现

针对在半实物测试环境中人工进行车载ATP设备功能测试时效率低、操作繁琐、人力成本高、可视性差、测试案例设计维护困难等问题,在对多种制式ATP产品的功能进行深入研究基础上,设计并实现一种车载ATP通用自动测试平台。通过设计开发车载ATP测试通用脚本语言,实现将测试案例转换为特定的以列车位置和通信消息内容为基础的脚本指令合集;硬件部分设计开发可扩展的接口平台并结合机械臂控制、DMI图像识别单元来模拟ATP外部输入信号与司机操作;软件部分设计各设备之间通用通信协议,开发一系列包含脚本解析执行、通信协议转换、测试流程管理等工具集,实现测试流程自动化控制。实际工程应用表明,该车载ATP通用自动化测试平台能够节约开发成本、提高测试生产效率,具有较高实用价值。

基于CTCS2+ATO的市域(郊)铁路列控系统技术研究

介绍CTCS+ATO列控系统的功能和结构,分析并提出CTCS2+ATO列控系统应用于市域(郊)铁路列控系统需进行的优化项,分别对减少追踪间隔时间、缩短到发线有效长、支持“四网融合”、支持多模车地通信进行分析和探讨,并结合既有研究成果提出建议解决方案。

高速铁路ATO系统增加自动折返功能的方案研究及实验验证

为进一步扩展高速铁路ATO系统的自动化范围,简要分析高速铁路自动折返运营场景,基于高速铁路ATO系统,提出一种增加自动折返功能的方案,并对地面设备、首端车载设备、尾端车载设备的接口及功能进行定义和分配,针对自动折返过程中的不同状态转换进行描述。基于半实物仿真平台,对方案进行实验验证,结果证明其有效性。

有机肥与生物炭互作对城市底土肥力及生菜生长的影响

【目的】比较施用有机肥和/或生物炭及二者互作对城市底土肥力及生菜生长的影响,为利用有机肥和生物炭对城市底土进行改良提供理论依据。【方法】以典型的城市底土为试验对象、生菜为供试作物,设有机肥和生物炭均不施用(-C-B,对照)、施有机肥不施生物炭(+C-B)、不施有机肥施生物炭(-C+B)、同时施用有机肥和生物炭(+C+B)4个处理,测定生菜植株叶片的叶绿素相对含量(SPAD值)和地上部生物量、土壤的化学性状和酶活性,研究有机肥和生物炭及其互作对生菜生长和底土肥力的影响。【结果】与对照(-C-B)相比,同时施用有机肥和生物炭(+C+B)的处理效果最好,生菜植株生物量增长4.27倍,显著提高底土中有机质、有效磷、有效钾和NO3-的含量(P<0.05,下同),显著增强底土中碳循环、磷循环和氮循环相关的酶活性。此外,有机肥和生物炭在增强纤维素二糖水解酶、磷酸单脂酶、丙氨酸氨肽酶和亮氨酸氨肽酶的活性上存在正向互作效应。方差分解分析结果揭示有机肥的促进作用(93.3%)远大于生物炭(4.6%),多元线性回归分析结果表明土壤中有效磷和NO3-含量的提高是生物量增加的决定性因子。【结论】同时施用有机肥和生物炭能有效提高城市底土的肥力,两者存在正向协同效应,有机肥是生物炭发挥作用的前提。

一种时钟同步算法的应用研究

作为典型的分布式系统,列车控制系统中的各个设备之间通常需保持时钟同步,以满足安全控制列车的需求。SUBSET-056 STM FFFIS Safe Time Layer中提出的时钟同步算法在列车运行控制系统中应用较为普遍。针对该算法,通过假设与推导,提出该算法应用阶段短时漂移参数的计算方法。

SDE网络在高速列车转向架未知故障诊断中的应用

转向架作为高速列车车体与轨道的连接部位,承载着保证列车在轨道上安全运行的重任。然而,在列车长期服役过程中,轨道不平顺以及轮轨磨耗等原因会造成转向架部件故障,严重影响列车的安全运行。实际运行过程中故障的发生具有随机性,无法将转向架故障诊断简单归类于已知组别分类问题。针对深度学习无法辨别未知故障的缺陷,在卷积神经网络(CNN)中引入随机微分方程(SDE)对转向架已知以及未知故障进行判别。实验证明,随机微分方程网络(SDE-net)不仅能高效分辨出已知故障,还能有效判别出未知故障,且准确率都超过93%。与此同时,通过与一维CNN网络比较体现该方法的优越性。

高速铁路ATO系统控车舒适度技术研究

研究目的:随着高速铁路在我国的广泛应用,在保证安全的前提下,如何进一步提高运输效率,实现智慧铁路,是铁路部门不断追求的目标。近年来,铁路部门开始将自动驾驶技术引入到高铁列车控制系统中,构成高速铁路ATO系统,在该系统中,由ATP保证行车安全,由ATO实现自动驾驶,实现安全和效率的有机结合。如何提高旅客乘车舒适度,是高铁自动驾驶系统的主要性能指标和研究热点之一。本文研究和给出了不同场景下提高ATO控车舒适度的方法。研究结论:(1)给出了提高启动、巡航、停车三个不同控速阶段控车舒适度的方法;(2)给出了提高过分相区舒适度的方法;(3)给出了提高舒适度的一般方法;(4)给出了舒适度的评价方法;(5)本研究成果可用于提高高速铁路ATO系统的控车舒适度。

高速铁路列车制动曲线计算精确度与效率分析

在高速铁路列车控制系统中,车载设备依据行车许可、线路数据和列车制动参数计算目标距离连续速度控制模式曲线,对列车位置和速度进行实时监控,保证列车安全、高效运行。在不同速度下,高速铁路列车具有不同的制动能力。在现有的高速列车控制系统中,对速度进行有限数量分段,分段内采用固定减速度,以较少速度分段计算速度监控曲线。如何对列车速度进行分段并确定分段内制动减速度,将直接影响高速铁路列车车载设备计算制动曲线的精确度和计算效率,进而影响列车行车安全和铁路运输效率。建立高速铁路列车制动曲线计算模型,研究速度分段个数、速度分段点位置、速度分段内减速度的选择对制动曲线计算精确度和计算效率的影响,提出减速度曲率分段和等间隔分段相结合的速度分段方法。仿真结果表明:根据列车制动减速度与速度的变化规律对速度进行分段,提高速度分段个数,速度分段内采用平均减速度,对速度进行有限分段,可以提高制动曲线的计算精确度。采用减速度曲率分段和等间隔分段相结合的速度分段方法,得到7段速度分段,使用有限数量的速度分段计算列车制动曲线,可以降低计算量,提高高速铁路列车制动曲线的计算效率;由于速度分段合理,采用7段速度分段简化模型计算列车制动曲线,可以保证列车制动曲线的计算精确度。

基于DRPP的列控车载设备测试序列生成方法

在列控车载设备功能场景的测试序列生成过程中,针对不能充分利用场景以外子序列衔接关系的问题,提出一种基于有向乡村邮路问题的测试序列优化生成方法。将列控车载设备所有功能场景的子序列构建成一个强连通有向图模型,并根据覆盖的功能场景构建需求弧集。利用有下界容量网络最小费用可行流算法,实现以最小成本构建包含需求弧集的欧拉图,再利用Hierholzer算法生成测试序列。以CTCS-2级列控车载设备的功能场景为例并相比于现有方法。结果表明:所述方法能够充分利用所有子序列的衔接关系生成覆盖指定功能场景的最优测试序列,等级转换和模式转换场景测试序列的成本分别降低4.2%和1.4%。

考虑顺序和组合关系的列控车载设备测试序列生成方法

在列控车载设备测试过程中,测试案例之间往往存在顺序关系和组合关系,这些关系在实际测试中具有重要作用。为使测试序列以最小的成本覆盖测试案例集、顺序关系集和组合关系集,提出一种测试序列生成方法。首先,通过在有向图中引入弧的关联关系集,提出一种新的弧路径问题—关联弧路径问题,并给出一种基于遗传算法的求解算法。然后,将具有顺序关系和组合关系的测试序列生成问题转化为关联弧路径问题。最后,以CTCS2级列控车载设备模式转换场景中的部分测试案例为例进行验证分析,生成的测试序列能够同时覆盖测试案例集、顺序关系集和组合关系集;与人工+DCPP方法相比能够有效降低测试序列的总成本;与遗传算法相比,本文算法的性能更优。

高速铁路ATO系统人机界面的新特征

高速铁路列车自动驾驶(Automatic Train Operation,ATO)系统由列车自动防护(Automatic Train Protection,ATP)系统保证行车安全,由ATO系统实现自动驾驶,是一种既安全又高效的列车运行控制系统。新增自动驾驶功能后,人机界面(Driver Machine Interface,DMI)设备的显示和操作也随之发生变化。在介绍高速铁路ATO系统的基础上,阐述增加ATO功能后,DMI设备在图标显示、文本提示和控车提示3方面发生的变化,并对每种信息的含义及使用方法进行详细解读。

基于MVB总线的CTCS-1无线传输单元与主控单元的通信方法

介绍一种基于MVB总线的CTCS-1无线传输单元和主控单元的通信方法,详细介绍此通信方法中的通信协议字段定义,CTCS-1无线传输单元和主控单元的数据交互流程,以及CTCS-1无线传输单元和主控单元在数据交互过程中各自的工作流程。依据此通信方法,CTCS-1无线传输单元和主控单元可高效、准确地完成数据交互。

高速列车制动曲线减速度选择方法研究

在采用欧标法计算列车制动曲线时,需对列车速度进行分段,分段内采用固定减速度。当前速度分段内采用最小减速度,以保证行车安全。但采用最小减速度计算列车制动曲线,偏差较大,导致列车追踪间隔加大,降低了铁路运输效率。研究提出速度分段内的减速度选择方法,一方面,给出校正系数计算方法,使用校正系数对速度分段内的平均减速度进行校正;另一方面,在制动初始速度所在的速度分段内使用[下限速度,制动初始速度]范围内的平均减速度。仿真计算考虑线路坡度影响,经过计算证明,速度分段内采用校正后的平均减速度计算制动曲线,计算得到的列车制动曲线精度足够高;在保证行车安全的前提下,可以缩短列车追踪间隔,提高铁路运输效率,在行车安全和运输效率两个方面取得双赢。

大采高液压支架结构有限元分析

研究了某型号液压支架在顶梁偏载-底座三点工况下相应部件的应力分布情况,对三维模型进行简化,然后应用有限元分析软件对其进行分析,并对液压支架的应力集中现象提出了合理化建议,为液压支架的设计提供了依据。