Galfenol合金扭矩传感器优化设计与实验

结合逆磁致伸缩效应,设计了一种Galfenol合金贴片接触式扭矩传感器,对贴片的厚度、栅条宽度等参数进行了仿真优化,根据仿真结果搭建了实验平台。仿真与实验结果表明:该传感器在加载情况下,灵敏度为0.721 mV/Nm,最大误差为6.31%;在卸载情况下,其灵敏度为0.684 mV/Nm,最大误差为6.59%。研究结果表明,该传感器在中小范围扭矩测量的精度与灵敏度较高、适应性能好,可为扭矩传感器研究提供参考和借鉴。

风电叶片双自由度疲劳加载系统解耦控制研究

为了降低风电叶片测试成本和提高测试可靠性,双自由度疲劳加载是大型风电叶片有效的检测方式。由于叶片延展向存在一定扭转角度,叶片质量分布不均匀,而且2个激振源的激振频率不等,叶片双自由度振动方向偏离设定的方向,导致叶片振动时其挥舞方向和摆振方向的运动出现耦合现象,构成了一个复杂的运动耦合系统,这使得叶片疲劳寿命预测不精确,达不到疲劳测试的要求。针对叶片双自由度疲劳加载时出现的振动耦合问题,设计基于线性自抗扰控制的多变量解耦控制系统。在利用拉格朗日方程方法建立风电叶片双自由度疲劳加载的动力学模型的基础上,设计多变量解耦算法,根据线性自抗扰控制器和动力学模型搭建出多变量解耦控制系统。仿真实验结果表明,该解耦控制系统的振幅误差在±1.5 cm内,具有较好的鲁棒性、抗干扰性和跟踪性。

高校师生“教”与“学”双向认可度提升策略与实践研究

基于多所高校的调查研究数据,开展了影响高校教师和学生相互认可度高低的因素研究,并对调研数据进行了重构分析,构建出认可度权重值α提升的驱动模型。通过该模型对比教师与学生认可度权重值α,可发现认可度方面的弱项及其影响因素,并由此提出弱项改善的实践途径和方法。基于重构后的数据结果,提出了有助于高校师生“教”与“学”双向认可度提升的6点策略:提升个人涵养;加强学生的情感教育;推进课程思政教育;融合信息技术;注重理论与实践相结合;更新教学模式。

定型段长度对聚合物微管精密挤出成型的影响

基于流体动力学和聚合物流变学等理论建立了三维微管精密挤出流动模型,运用有限元方法进行了数值计算,通过对口模内外熔体各物理场量的分析,研究了定型段长度对微管挤出成型的影响。研究结果表明,口模压降、剪切速率随着定型段长度、熔体流率及熔体黏度的增大而增大;挤出胀大率随着定型段长度和熔体黏度的增大而减小,但受熔体流率的影响不明显。根据研究结果,获得了一定条件下定型段的最佳长度,进行实际口模设计时,若熔体流率或熔体黏度增大,可适当减小定型段长度,但当微管壁厚增大时,应适当增加定型段长度。

风电叶片两点疲劳试验系统激振器加载控制

基于电驱动惯性式激振装置,构建了一种风电叶片两点激振疲劳试验系统,并提出了虚拟主令同步控制算法.以PID算法设计误差补偿器,利用李雅普诺夫函数证明虚拟主令同步控制算法的稳定性,并建立控制仿真模型,数值仿真分析虚拟主令同步控制算法的收敛性及鲁棒性.最后,试验验证了耦合下虚拟主令同步控制算法的有效性.结果表明:虚拟主令同步控制算法能使激振器快速跟随,激振器之间相位差的波动很小,叶片振幅稳定,实现了风电叶片的平稳有效加载.

基于PLC的盒饭包装饭菜计量控制系统

目的提高盒饭包装饭菜计量控制系统分发饭菜份量的准确性和盒饭打包的效率。方法提出一种基于PLC的盒饭包装饭菜计量控制系统,该系统可在盒饭包装过程中对饭菜进行较准确的计量和分配。结果通过组态软件对该基于PLC的饭菜计量控制系统进行仿真和验证,其结果达到了预期,加快了盒饭包装的效率,并提高了包装的智能化水平。结论该基于PLC的盒饭包装饭菜计量控制系统,可以较好地控制盒饭中饭菜的质量,相比现有盒饭包装方法可大大提高盒饭的包装效率,保证了每个盒饭中的饭菜份量,节约了人力成本。

基于模糊可靠度的工程车辆传动轴可靠性优化设计

针对高速转动的工程机械常规设计理论与工程实践的矛盾日益突出问题,对传动轴进行了模糊可靠度优化设计,分析了模糊可靠度应用于传动轴可靠性优化设计的工作原理,研究其模糊度计算方法。并以一种传动轴为实例,建立其基于临界转速模糊优化的数学模型。结果表明,运用模糊可靠性优化设计工程车辆的传动轴,可以提高设计的合理性。

双PWM控制的双馈调速系统在泵站电机上的应用

针对泵站电机低速时负载转矩小、调速范围不大、系统非频繁起停等特点,给出了一个双PWM(Pulse Width Modulation)控制的绕线电机双馈调速系统,整流侧采用电流内环电压外环的双闭环直接电流控制,逆变侧采用转速、磁链双闭环的矢量控制策略。试验结果表明,通过双PWM变流器控制可实现能量的双向流动,该调速系统控制精度高,动态响应迅速,对电网几乎无谐波污染,可实现电机超/低同步无极调速,能有效改善泵站电机的调速性能和实现泵站电机的节能降耗。

插电式混合动力汽车实车优化控制策略研究

针对目前优化控制策略由于寻优时间长,难以应用于实车控制的问题,提出了近似极小值原理优化控制策略,在Matlab/Simulink/Stateflow开发环境下,开发了基于该优化控制策略的实车控制软件。选取一段随机路况进行实车道路试验,结果表明,提出的优化控制策略实时性好,能够应用于实际车辆,且能合理分配发动机和电机扭矩。

磁控形状记忆合金驱动器的设计及特性分析

针对现有微位移驱动器控制精度低、位移行程小的问题,设计了一种以磁控形状记忆合金材料(MSMA)为驱动元件的新型驱动器。基于MSMA的磁致伸缩原理设计了驱动器的整体结构,通过计算确定了相关设计参数,采用有限元仿真软件COMSOL对磁路进行仿真。建立驱动器的位移输出模型,通过计算得到预压力为零时驱动器最大输出位移为1.12 mm。为验证理论模型的正确性,制作了实物样机并进行性能测试,测试结果表明输出位移最大可以达到1.07 mm,理论模型与实验结果较为相符,表明该装置设计合理,实现了驱动器较大的位移输出,对于拓宽驱动器的应用领域具有研究意义。

聚合物异型材气辅共挤口模改进设计及实验研究

运用有限元法,将熔体与口模壁面间的稳定气垫层作为实际流动层,对L形截面异型材双层气辅共挤流动过程进行了数值分析;对L形气辅共挤口模进行了改进设计,并借助改进设计后的口模进行了实验验证。结果表明,将气体入口位置设在2种熔体汇合后5mm处,可有效避免制品表面因气流冲击产生的气槽;实验验证了模拟结果的正确性和口模改进后结构的合理性。

离散驱动策略对磁致伸缩惯性冲击电机步长及工作频率的影响

为提高磁致伸缩惯性冲击电机的工作频率,增大输出步长,提出了一种带有死区保护的优化驱动策略。该策略通过计算电机步进所需时间来确定两个驱动信号之间的间隔(即死区时间),实现方式类似占空比调制。并且通过分析电机运动过程及动力学模型,建立了电机的步长及收缩步进时间的数学模型。最后,针对所开发的惯性冲击电机进行了测试,并将结果与传统驱动方法进行对比。结果表明,文中所建立的模型能够较为准确地预测电机步长及步进收缩时间。采用带死区保护的优化驱动控制策略后,磁致伸缩惯性冲击电机的最高工作频率由120 Hz提高至250 Hz,且电机步长得到了增加。

软件定义网络环境下停车引导控制系统设计

针对大型停车场车辆多、停车路径复杂的现实情况以及自动停车机器人硬件复杂、制造成本较高等问题,该文设计研发了一种基于SDN方法的停车引导控制系统。通过提出基于地址最大匹配原则的停车路线引导算法,实现车辆的实时停车引导控制,通过引导系统驱动、控制模块硬件设计和PWM调速和循迹等功能软件模块的设计,简化停车引导系统结构。通过在模拟坏境中搭建控制系统模型,并进行停车引导功能的测试和验证,结果表明该停车引导控制系统达到了预期的效果。

单模光纤宏弯损耗理论与实验研究

对单模光纤宏弯损耗进行了理论分析与实验测量,选取D.Marcuse、H.Renner和L.Faustini的理论公式模拟分析了康宁公司SMF28单模光纤的宏弯损耗,并与测量结果进行了对比。结果表明:根据D.Marcuse公式模拟的结果无法预测SMF28光纤宏弯损耗随弯曲半径变化而振荡的趋势,H.Renner的公式能够预测这种趋势,但模拟结果与测量结果差别较大,最大相对误差为57.8%,L.Faustini的公式也能模拟该趋势,且模拟结果与测量结果差别较小,最大相对误差仅为19.6%,是一种较为准确的计算带涂覆层单模光纤宏弯损耗的理论公式。

矢量无人机飞行姿态稳定性保障及其控制策略研究进展

面向解决矢量无人机飞行姿态中由于控制策略不合理导致飞行失稳甚至“炸机”的频发问题,介绍了近年来各种矢量无人机种类及其飞行控制策略设计,重点阐述了易发生的飞行掉高、执行器故障、传感器故障、机翼振动和随机干扰等飞行姿态稳定问题以及注意事项,并总结出实践中相匹配的优良解决方案,最后提出了矢量飞行设计的建议。本研究有助于解决矢量无人机设计与开发中出现的飞行稳定性问题及其控制方案匹配的优化问题。

TRIZ理论与人机工程学原理在多功能助老装置设计中的应用

针对现有助老装置操作相对复杂、功能单一而难以辅助老龄人户外安全出行,人性化和舒适性低等问题,首先基于TRIZ理论确定助老装置的主要技术矛盾,提出了在解决技术创新设计过程中相应的发明原理,并具体创新出可分离单双拐机构、坐便机构、辅助起身机构等功能模块;然后运用人机工程学原理提升老人多功能助老装置的舒适性,参考国家标准以及老年人身高体态变化趋势,优化座椅尺寸参数为高度460 mm、宽度510 mm、深度480 mm;最后基于建立的多功能助老装置三维机械结构模型,运用SolidWorks Simulation对坐便板和主骨架材料进行了强度和刚度可行性的应力应变分析;施加老人半身体重为588 N力时坐便板和主骨架承受的最大应力分别为32.13 MPa和40.27 MPa,最大位移变形量分别为0.15 mm和0.02 mm,由仿真结果和实物制造可知本文助老装置的创新设计符合要求。

基于SMA驱动的吸附机构负压模型

为了克服MEMS吸附机构不易微小化的缺点,采用形状记忆合金(SMA)驱动的刚弹性耦合偏动式负压吸附机构模型,该吸附机构的多腔体负压模型包含SMA弹性体板力学模型、理想状态下的密闭腔气体负压模型等环节,质量轻、结构简单,产生负压较快,并具有一定的吸附能力,可以作为MEMS的吸附机构,也为微小负压吸附机构的后续研究奠定了一定的理论基础。

基于三轴伺服驱动的自动焊接系统设计

传统的人工焊接加工方式存在焊接质量不稳定、速度慢以及成本高等缺点。近年来计算机技术与现代控制技术的发展,促进了焊接自动化的进步,自动焊接已成为行业发展的趋势。鉴于此,设计了一套基于三轴伺服驱动的自动焊接系统,系统利用CCD进行图像采集,通过坐标变换获得焊缝位置信息,以三菱FX5U可编程控制器(PLC)作为主控单元,以伺服电机驱动由三维模组构成的运动机构,配合专门的定位装置及工装夹具,实现了稳定可靠的焊接。试验证明,本系统的焊接精度可达0.5 mm。

金属有机框架材料用作超级电容器电极的研究进展

超级电容器作为一种绿色储能器件被广泛研究,其储能性能主要依赖于电极材料。金属有机框架(Metal Organic Frameworks,MOFs)材料因其结构优势,被广泛用作超级电容器的电极材料。本文介绍了MOFs基电极材料在超级电容器中应用的最新进展,总结了MOFs基电极材料的优势及其可能存在的问题,分析了MOFs基电极材料在超级电容器应用方面会面临的挑战,并对此提出了个人的看法。对近年来MOFs在超级电容器电极中的应用进行了系统综述,旨在为MOFs材料在超级电容器电极中进一步发展提供参考思路和方向。

二冲程点燃式航空煤油发动机燃油消耗率及氮氧化物排放特性分析

针对某二冲程火花点火式活塞发动机燃烧航空煤油时燃油消耗率及氮氧化物排放特性的研究,采用GT-Power软件进行了数值模拟分析。首先建立了该发动机的整机模型,并利用发动机转速为6000r/min时的全负荷工况的缸内压力的数值模拟结果以及在3500r/min到6500r/min转速范围内的扭矩及功率等数值模拟结果分别跟试验数据进行对比分析,验证了GT-Power数值模拟计算模型的正确性。然后采用该模型对该发动机工作过程中的压缩比、空燃比、点火提前角、进气压力、进气温度等参数的变化对燃油消耗率以及氮氧化物生成量的影响进行了模拟计算。结果表明:在6000r/min工况下,压缩比增大使燃油消耗率降低,进气压力和进气温度增大均使得燃油消耗率升高,空燃比和点火提前角增大均使燃油消耗率呈现出先减小后增大的特点,燃油消耗率在空燃比为15.5和点火提前角为25°CA时出现了极值点;压缩比、进气压力、进气温度和点火提前角增大均使氮氧化物生成量增多,空燃比增大使得氮氧化物生成量出现了先增多后减少的现象,在空燃比为15.5时氮氧化物生成量达到峰值。