高校教师多元评价体系构建的探索与实践

为全面贯彻习近平新时代中国特色社会主义思想和党的二十大精神,聚焦高校“十四五”规划,深入落实新时代教育评价改革及高质量发展要求,高校教师的考核评价已成为高校“双一流”和“新工科”建设中的重点与难点工作。针对当前高校教师考核评价存在的内容不全面、标准不统一、方式不丰富、模型不科学等问题,文章提出了“四位一体”的多元评价模式与改革途径,旨在有效激发教师的工作热情和发展潜力,并促进高校、教师、学生及社会的共同发展。

基于微流控系统的磁流变胶微观结构演化与磁敏行为分析

作为磁敏智能材料的重要一员,磁流变胶的大阻尼和抗沉降特性使其在大幅振动衰减和缓冲领域具有广阔的应用前景。然而,传统宏观测试方法难以说明微观结构与宏观力学性能之间的机理联系,因此,通过直观表征微观结构的演化,揭示材料在多场下的力磁耦合机制具有重要意义。故本工作采用微流控测试系统对磁流变胶的微观结构的演化与磁敏行为进行了研究,并预测了多场耦合下材料在管道结构中的宏观力学特性。同时,通过对不同流速以及磁感应强度下的磁流变胶微观结构的定性观察和定量分析,阐述了多场耦合下磁流变胶微观结构的演化与磁敏行为的统计规律。

多级线圈驱动的磁流变弹性体夹层梁结构设计与实验

梁结构存在于建筑桥梁、飞机壁板等多种工程中,由于其低刚度、低阻尼特性,易产生低频大幅振动,造成结构疲劳损伤甚至破坏。针对传统夹层梁的结构参数固定、自适应性差等问题,提出基于磁流变弹性体的磁控智能夹层梁结构,能够在磁场作用下根据外界激励的变化,自适应调整结构的刚度和阻尼,实现振动的有效抑制。首先,针对传统夹层梁磁场施加困难、在空气中磁场衰减大等问题,提出内置多级线圈驱动的磁控夹层梁结构;其次,基于磁流变弹性体材料特性,分析了器件减振机理。最后,通过COMSOL仿真对磁控夹层梁进行磁场仿真,发现在3 A电流的作用下夹层梁的一阶固有频率由6.22 Hz变为9.16 Hz,阻尼比增大64.4%,验证了磁流变弹性体夹层梁的变刚度、变阻尼特性。通过多个频率激励实验验证了内置多级线圈驱动的磁控夹层梁的宽频隔振性能。

精密平台磁敏智能隔振系统自适应PI控制研究

为抑制精密平台存在的时变振动,提出一种基于磁流变弹性体(magneto rheological elastomer,MRE)半主动自适应比例积分(proportional integral,PI)控制方法。首先针对MRE隔振系统,建立其动力学模型,并根据MRE变刚度隔振原理,推导半主动控制条件;其次以响应加速度和目标加速度偏差作为PI控制器输入,通过遗传算法获得不同频率、幅值激励下的最优PI控制参数,并基于被动参考模型获得频率幅值依赖自适应律。该方法无须通过复杂的傅里叶变换辨识频率,实时性高;最后通过仿真和试验验证了所设计控制器的有效性;结果表明,与传统PI控制器相比,自适应PI控制器对40~50 Hz、1.0~3.0 m/s^(2)时变振动具有更大的抑制。

磁流变弹性体的厚度对其力学性能的影响

磁流变弹性体在变刚度变阻尼的隔振或吸振系统中具有广阔的应用前景,材料厚度是影响结构优化和减振效果的重要因素。为了研究材料厚度对磁流变弹性体力学性能影响,制备了同一组分不同厚度的4种试样,采用流变仪对磁流变弹性体在不同磁场、应变、频率下的动态力学性能进行表征。通过对测试结果的处理与分析,得到了磁流变弹性体材料厚度与力学性能之间的变化关系,为磁流变弹性体装置的优化设计提供依据。

一类时滞随机分布系统的跟踪控制

针对一类具有输入时滞的非高斯随机分布系统,提出了基于广义PI控制器的跟踪控制方法.首先采用B样条模型和非线性权模型来建立概率密度函数和控制输入之间的关系,从而将概率密度函数的跟踪问题转化成动态权值的跟踪问题.然后基于线性矩阵不等式技术设计PI控制器,给出了时滞随机分布系统稳定的充分条件,并保证了良好的跟踪性能.最后仿真结果说明了方法的有效性.

正弦激励作用下磁流变阻尼器温升理论与试验研究

研究磁流变阻尼器温升理论模型,为分析和改进阻尼器温度特性做铺垫。在分析磁流变阻尼器温升原理的基础上,提出两种大振幅正弦激励作用下磁流变阻尼器的温升理论模型:一种以阻尼器中的磁流变液为研究对象,根据简化的流体单元一维传热模型而建立,该模型适合筒壁较厚的磁流变阻尼器,且估算温度比实际值高;另一种以磁流变阻尼器整体为研究对象,采用集总参数法(Lumped parameter method)而建立,该模型估算温度比实际值低。两种理论模型能预测磁流变阻尼器内部温度随时间的变化范围,并通过试验验证实测温度位于这两种理论模型所确定的温度范围内。实际应用中,根据磁流变阻尼器的结构尺寸来选用合适的理论模型进行分析,也可通过对两种理论模型的温度解进行加权平均来求得精确的温度解。

磁流变弹性体压缩模式动态力学性能测试

磁流变弹性体是一种新型的磁流变材料,已被成功地应用于变刚度器件设计中。为了评价磁流变弹性体材料性能,迫切需要建立一套磁流变弹性体性能测试系统。利用电磁振动台的线性扫频功能,采用激光位移传感器同步获取测试系统在不同磁感应强度下测试系统的激励与响应信号,通过系统的运动力学模型和相关理论计算,实现压缩模式下的磁流变弹性体刚度与阻尼性能的测试。该测试系统的建立为研制高性能的磁流变弹性体提供了动态压缩模式下的评价手段。

基于链化模型的磁流变弹性体磁致压缩模量分析

基于链化模型的磁流变弹性体,在受到压缩形变时,基体中的颗粒链会弯曲变形,变形后相邻颗粒间的相互作用力沿压缩方向和垂直于压缩方向的分量均不同。分析了压缩模式下链弯曲对磁流变弹性体磁致压缩模量的影响。随着磁场强度和压缩应变的增大,磁流变弹性体的磁致压缩模量在压缩方向的磁致力分量和垂直于压缩方向的磁致回复力的共同作用下逐渐变大。

具有随机干扰的车辆座椅悬架系统的鲁棒H_∞控制

针对随机干扰环境下的车辆座椅悬架系统,给出鲁棒H∞控制器设计方法。首先建立座椅悬架系统的动力学模型,在建模过程中同时考虑了系统中存在的参数不确定(质量、刚度、阻尼)和座椅随机振动因素。其次,基于随机微分方程理论和Lyapunov泛函理论设计出半主动控制器,给出控制器参数线性矩阵不等式解的形式,并保证系统的H∞性能指标。最后,随机输入下的时域和频域仿真结果表明,所提方法在参数不确定和随机干扰下能够有效衰减座椅悬架垂直加速度,提高人体乘坐舒适性。

汽车发动机ECU环境耐久性测试原理与实现

依据电子产品的可靠性测试理论确定汽车发动机ECU环境耐久性测试原理和规范,在此基础上,开发出ECU环境耐久性测试系统(EDTS)。为满足现场试验的开放性和通用性具体需求,系统采用虚拟仪器、嵌入式技术和多层CAN总线通信技术。该系统应用于国内某型汽车发动机ECU的现场测试,并根据测试反映出的问题给出ECU的改进方案。试验结果表明,该系统的应用降低ECU研发成本,缩短ECU研发周期,ECU样品平均寿命得到较大幅度增长。

羰基铁粉的C含量对磁流变弹性体磁流变效应的影响

磁流变弹性体是磁流变液的一种固体模拟,目前的磁流变弹性体普遍存在磁流变效应不高的问题,限制了它在工程上的应用。针对羰基铁粉中C元素含量对羰基铁粉最大磁导率的影响,从而研究羰基铁粉C含量对磁流变弹性体磁流变效应的影响。采用硅橡胶为基体和具有不同C含量的羰基铁粉制备同组分磁流变弹性体,通过改进的动态机械分析仪来测试所制备样品的磁致模量,最后的实验数据分析结果表明,羰基铁粉的C含量越低,所制备的磁流变弹性体的磁流变效应越高。

蓝宝石晶体高温传感器的信号解调及标定

为了使用蓝宝石晶体高温传感器对工业烟气温度进行长期在线监测，设计了蓝宝石晶体高温传感器的解调系统，并对其进行了标定。对蓝宝石晶体高温传感器的白光偏振干涉测温原理进行了理论分析，并利用离散腔长变换（DGT）解调算法对光程差信息进行解调。在此基础上建立了一套以热电偶为参照的标定系统，使用S型高温热电偶采集温度数据，得到了光程差一温度样本。分别利用二次多项式拟合法与BP神经网络法对传感器的输出曲线进行了拟合与泛化，并进行了对比。实验结果表明：在800～1300℃温度范围内，与二次多项式拟合方法相比，BP神经网络的拟合精度较高，拟合残差均值达到0．33℃；泛化能力强，多次逆化结果误差均值为0．56℃，均方误差为0．55oC。最终使用BP神经网络方法对传感器进行标定，使得传感解调系统满足了工业测高温的精度要求。

小波降噪技术在差分吸收光谱浓度检测中的应用

为了实现对工业气体SO2的浓度进行监控,基于紫外差分吸收光谱法开发了SO2在线检测系统。针对系统噪声和Mie散射使吸收光谱叠加带来的误差,本文提出采用小波变换降噪技术代替传统光谱处理方法中的多项式平滑滤波技术来提高检测精度。通过对应用了Symlets、Daubechies、Coiflet和Biorthogonal这4种不同小波函数的实验数据分析和对传统小波阈值选取方式的改进,最终确定了基于rigisure阈值的小波阈值去噪的信号处理方法,并提出一种新的信噪比量来衡量信号处理的效果。这种方法可以快速可靠地处理光谱信号,处理后所得的监测浓度准确度基本控制在1.5%以内。在实验室环境下和工业现场环境下的大量实验结果表明本方法能有效的减小噪声对SO2浓度监测带来的影响。

基于磁流变弹性体的缓冲装置设计及其冲击响应特性研究

利用聚氨酯基磁流变弹性体,结合ANSYS有限元仿真,设计制作了一种剪切式磁流变弹性体缓冲装置。搭建自由跌落冲击试验系统和冲击响应谱试验系统分别测试了该缓冲装置的冲击响应特性,研究了在不同磁场下缓冲装置的缓冲性能。实验结果表明在自由跌落冲击和冲击响应谱两种试验中,所设计的磁流变弹性体缓冲装置都具有较高的缓冲率,且装置的缓冲率随着磁场的增加而增大,表明磁流变弹性体缓冲装置起到了一定的缓冲作用,且可以实现外加电流对其缓冲效果的控制,该研究为磁流变弹性体在半主动/主动隔振缓冲领域的应用做出了有益探索。

精密加工平台隔振系统多频振动控制

近年来,随着精密加工与精密测量等技术的发展,微振动对加工精度和测量灵敏度的影响变得十分突出;传统的被动隔振器由于结构和参数固定,不能满足复杂激励环境下的隔振要求;主动隔振能量消耗大,且高频易失稳;以磁流变弹性体为代表的半主动控制技术不仅具有功耗低、稳定性好等特点,还能根据外界激励变化实时调节参数,成为振动控制领域的研究热点。针对精密加工平台系统中存在的多频振动问题和隔振系统的非线性,提出采用磁流变弹性体隔振器和分频模糊控制相结合的方法;建立了磁流变弹性体隔振系统动力学模型,推导适用于磁流变弹性体隔振系统的半主动控制条件,针对多频振动设计不依赖于系统模型的分频模糊控制器。通过控制试验验证了所设计控制器的有效性;与常规模糊控制器相比,所提方法对多频振动具有更好的抑制。

面向精密平台的压电堆执行器动态特性研究

设计了压电堆执行器在空载与受约束条件下的测试系统,在不同频率交流电压驱动下测得执行器的最大输出位移和输出力分别为36.9μm和669.5 N。根据测试结果辨识出执行器动态工作时的等效刚度为20.9N/μm。此外,对压电堆执行器的阶跃响应及迟滞特性进行测试。阶跃响应测试结果表明执行器的上升时间约为3ms,稳定时间约为5ms,响应速度能够满足精密平台振动控制的要求。迟滞特性的分析结果表明在精密平台振动控制中需考虑迟滞非线性对控制精度的影响。

基于神经网络的磁流变阻尼器逆向模型辨识研究

磁流变阻尼器应用于振动控制系统时,阻尼器逆向模型的精度直接关系到整个振动控制系统的优劣。针对以上问题,首先,通过磁流变阻尼器的力学性能试验获得试验数据,如磁流变阻尼器的阻尼力、阻尼器两端的相对位移、相对速度和输入电流。然后,分别采用BP神经网络和RBF神经网络对磁流变阻尼器进行逆向模型辨识,并对逆向模型辨识的效果进行对比分析。结果表明:RBF建立的神经网络逆向模型能够更好地预测磁流变阻尼器所需的控制电流,应用于振动控制的效果更好。

直升机磁流变座椅悬架缓冲系统模糊控制器设计

针对直升机座椅悬架缓冲控制问题,文章建立了结合磁流变耗能器的单自由度磁流变座椅悬架缓冲系统动力学模型。为了保证耗能器在充分耗散冲击能量的同时避免传递到人体的冲击力峰值超出人体的伤害限,以“软着陆”为控制目标,以磁流变耗能器活塞运动速度及位移作为模糊控制器的输入、阻尼器阻尼力作为控制输出设计模糊控制器的结构和控制规则,实现输出力位移曲线的“平台效应”。最后分别在6~12 m/s冲击作用速度下,通过数值仿真验证了所设计的模糊控制器的有效性,即传递到人体的冲击载荷低于人体的伤害限的同时耗能器耗能最大。与现有的线性恒定总力控制器、恒定屈服控制策略进行缓冲效果对比,结果表明:模糊控制器在实现“平台效应”、“软着陆”控制目标的同时能有效避免二次反弹。

聚氨酯基磁流变胶磁控电阻特性研究

磁流变胶(MRG)是一种新型智能材料,具有磁流变效应高,不沉降等特点,而且电阻率会随外加磁场强度增加发生显著变化。论文设计了MRG磁控电阻测试装置,研究了基体的粘度、铁粉质量分数对MRG磁控电阻特性的影响,实验揭示了磁流变胶在不同磁场下电阻率的变化规律,并进行了初步的理论分析。为了降低MRG的零场电阻率,尝试添加少量石墨进行改性,取得明显效果。