S波段变频微波方腔干燥PET切片的研究

目的针对聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)材料传统干燥方式能耗高、效率低等不足,运用微波干燥材料具有速度快、效率高、易于控制的特点,研究微波深度干燥PET技术并研制实验装置。方法提出微波变频和变功率加热干燥技术,通过主动调整频率改善微波均匀性,结合微波变功率技术,控制PET材料温度在170~180℃,提升PET材料温度均匀性,并防止“热失控”现象的发生。结果当干燥时间为2 h时,实现了PET深度干燥,能耗率为1.03 kW·h/kg,含水率降低至0.01%以下,达到了后续包装材料注塑加工的要求。结论微波变频变功率加热技术适用于低含水率PET的深度干燥,比传统干燥方式能耗低并且时间短。

基于阳极恒流技术提高S波段磁控管输出特性的研究

针对微波加热、微波化学、微波功率合成等领域对S波段磁控管性能提升的需求,开展了基于阳极恒流供电提高磁控管输出特性的研究,实现对磁控管输出信号质量的改善。基于磁控管频率推移效应与注入锁定理论,实现了对磁控管注入锁频性能的提升。通过对磁控管阳极电流纹波的抑制,磁控管自由振荡频率范围减少了30%,功率波动由5.5%降低至2.8%。在注入锁定磁控管实验中,当注入比为0.05时,磁控管相位抖动降低了39%。磁控管阳极电流恒流技术是提高S波段磁控管输出特性的新思路。

面向环境射频能量收集的宽频整流电路

整流电路是射频能量回收系统的核心,能够将射频能量转换为直流。但由于整流电路中使用的二极管具有非线性特性,导致整流效率会随频率变化而降低。为解决这一问题,本文提出一种具有宽频带的整流电路,它通过采用与二极管串联的短路线、与二极管并联的开路线以及多级微带线结构来调整阻抗匹配,实现了在宽频带范围内的高转换效率。设计的整流电路在0 dBm的输入功率下,从1.7~2.7 GHz,均达到50%的整流转换效率,最高整流转换效率为63.3%。该宽带整流电路可以运用在无线能量收集系统中。

基于多软件平台的二维重载精密转台的控制特性仿真分析及优化

为提高二维重载精密转台动态特性,基于AMEsim、ADAMS以及Simulink多软件机电一体化联合仿真对系统控制特性进行仿真分析.本文使用AMESim建立电机模型,Adams建立二维重载系统的动力学模型,使用Simulink工具箱建立PID控制模型,最终建立三软件联合仿真模型对系统阶跃响应进行仿真分析;针对系统存在时变性、非线性和负载干扰等因素的问题,采用自适应模糊PID控制算法对系统进行控制优化.仿真结果表明,模糊PID控制算法有着响应快、无超调,稳定误差较普通PID控制减小37%左右等优点.

基于K-PSO算法的机器人运动学参数标定方法

针对机器人运动中产生的误差的问题,提出了一种基于K-PSO算法的机器人运动学参数标定方法,该方法用于机器人参数标定中可对误差进行弥补,大大提高机器人的运动精度。K-PSO算法结合了K均值聚类和粒子群优化的思想,利用K均值聚类算法对机器人的运动学参数初始粒子进行分组,然后通过改进的粒子群优化算法对参数进行优化。实验结果表明,改进K-PSO方法能够有效地减少计算复杂度,并且具有更快的收敛速度和较高的参数估计精度,该方法对于机器人的精确控制和运动规划具有重要意义。

“几”字型双支撑高速逆流色谱转子系统的结构优化与性能分析

转子系统是逆流色谱仪的核心部件之一,对高速逆流色谱仪高效分离功能的实现起着关键作用.针对现有技术下逆流色谱仪悬臂式安装存在重量大、解绕管易断裂及拆卸困难等问题,本文提出了一种“几”字型双支撑逆流色谱仪转子系统机械结构.以此为研究对象,本文通过Ansys Workbench仿真平台进行了静力学分析和模态分析.然后,基于SIMP变密度法,本文以提高结构刚度为优化目标、减小质量为约束,对“几”字型双支撑的行星架进行了拓扑优化.最后,本文对二次建模后的转子系统进行动静力学性能分析与疲劳分析,并试制了样机.仿真结果表明,经行星架优化后,转子系统各项性能均满足高速逆流色谱仪的设计要求,但质量与未优化前相比降低了11.9%.本研究可望为高速逆流色谱仪的高效分离性能提供保障.

基于异构知识蒸馏网络的滚动轴承剩余寿命预测

针对滚动轴承寿命预测中预测精度低和边缘设备资源有限等问题,提出了一种异构知识蒸馏网络来预测滚动轴承的剩余使用寿命。网络使用教师—学生知识蒸馏架构,首先引入自注意力机制与长短时记忆网络融合构建了一个预测精度较高的教师模型;其次,在卷积神经网络的基础上引入变分自动编码器构建了一个特征提取能力较强、参数量较少、复杂度较低的学生模型;然后,设计了一个复合损失函数,用于训练学生模型对教师模型知识的吸收能力和对训练数据的适应能力;最后,在XJTU-SY轴承数据集上进行寿命预测实验。结果表明,与其他预测方法相比,所提方法能有效降低模型的参数量和复杂度并且预测精度更高。

基于特征融合与域自适应的刀具磨损在线监测

机床状态监测对于机床健康管理以及保证工件加工质量具有重要意义。针对现有刀具磨损预测模型存在训练时间长、收敛速度慢以及泛化能力弱等问题,提出了一种分布式一维卷积神经网络对刀具磨损进行预测。采用残差连接与通道注意力模块顺序堆叠的方式作为特征提取模块,并通过交叉验证以选择合适的网络层数。由于不同传感器所提取到的特征信息可能存在冗余,使用权重差异策略以提高特征提取的有效性以及全面性。此外,考虑到训练集与测试集分布可能存在差异从而影响模型的泛化性能,引入了域自适应方法提高模型在未知数据集中的表现。为验证模型效果,使用PHM 2010铣刀磨损数据集进行实验。实验结果表明,该模型在C1、C4、C6三把刀具上的平均RMSE和平均MAE分别为6.97和6.29,与TCN、TDConvLSTM等模型相比有12%以上的提升。

基于质构仪TPA模式构建蛋白肠感官评分预测模型及应用

为建立一套客观、数据化评价动植物双蛋白肠感官综合评分的方法,该研究采用质构剖面分析(TPA)测定24组不同配方的样品,结合感官评价方法,通过逐步回归分析建立感官综合评分预测模型,并将其应用于响应面实验以优化双蛋白肠的配方。结果表明,动植物双蛋白肠的感官综合评分预测模型为Y=-68.110+0.003×硬度+79.119×弹性-0.001×咀嚼性-18.393×回复性,该模型相关系数R~2为0.902,校正决定系数R_(Adj)~2为0.875;响应面回归模型相关系数R~2为0.962,校正决定系数R_(Adj)~2为0.924,预测系数R_(Pred)~2为0.861,优化后蛋白肠的最佳配方为大豆拉丝蛋白质量分数74%、猪肉质量分数16%、大豆分离蛋白与花生蛋白粉比例7∶3、猪肉肥瘦比例7∶3,该配方下产品的感官评分实际值为8.51,与理论预测值(8.45)误差较小。该研究得到的动植物双蛋白肠感官综合评分预测模型的拟合度较高,实测值与预测值的吻合度较好,模型在响应面实验中具有可行性,为客观、快捷地评价新型肉肠的感官品质提供了新思路。

竹纤维/氨纶包覆纱的制备及性能

竹纤维具有较好的拉伸强度、良好的尺寸稳定性和热稳定性以及抗紫外线性,但是竹纤维的弹性较差。为解决上述问题,将竹纤维包覆弹性氨纶,获得集竹纤维的功能性及氨纶优异的弹性于一体的包覆纱。将不同类型的氨纶和竹纤维分别作为芯线和外包覆纱线制备了包覆纱,探究不同细度竹纤维包覆在氨纶表面的形貌、力学性能(拉伸性能、弹性性能和蠕变性能)、沸水收缩率、抗菌性能和防紫外线性能。结果表明,竹纤维/氨纶包覆纱力学性能优异,包覆纱断裂强度最高达14.87cN/tex,在10%拉伸时弹性回复率为99.12%,60min的蠕变伸长率仅为0.77%,沸水收缩率最低为1%。制备的抗菌包覆纱具有优异的抗菌性,抑菌率达到99.9%。用竹纤维/氨纶包覆纱制成的针织织物具有优异的防紫外性能,UPF值高达109.5。

基于液压直驱门轴摆动机构多平台仿真的控制特性分析与优化

为提高液压直驱门轴摆动机构的控制特性,减小超调量以及稳态误差等关键指标,基于多软件机液一体化联合仿真方法对系统控制特性进行仿真优化。为了提高仿真模型的精度,使用AMESim、ADAMS以及MATLAB软件建立联合仿真模型;针对摆动机构存在的时变性、死区等问题,采用自适应模糊PID控制算法调整合适的控制参数,对控制系统进行改进。仿真结果表明:相比普通PID控制,调整后的模糊PID控制算法系统超调量减小了75.32%,调节时间缩短了29.56%,稳定误差减小了71.97%。

智能终端生产系统层次化数据模型及数据应用架构设计

随着工业互联网生产业务服务模式全面介入企业产线级管理,其数据主体及数据服务形式越来越多样化复杂化,基于MES的传统数据服务架构模式已经不能适应现实需求,无法为生产人员及经营管理者提供有效地数据分析服务。为此,针对智能终端数字化、网络化生产组织形态中复杂的数据流式和数据逻辑关系展开研究,并且提出了一种基于主题数据组态的层次化数据描述模型及数据应用架构,实现了面向全局生产管理与生产经营决策的从数据采集、数据治理、数据存储到数据归集的主数据管理。在多条SMT贴片及整机生产线的示范应用结果表明,该应用架构不仅能为生产系统各层级人员和企业顶层各类经营管理者提供应用服务数据,还能有效地为决策经营层提供数据分析服务。

基于流固耦合的压气机叶片拓扑优化研究

为解决气流载荷和离心力耦合作用下压气机叶片应力应变过大问题,以离心式压气机叶片为研究对象,通过ANSYS Workbench仿真平台对叶轮叶片进行单向流固耦合数值模拟,得到的应变与应力主要集中在进口叶片较薄处,易产生疲劳破坏。采用GENESIS模块对叶片进行应变与应力多目标拓扑分析,基于拓扑结果在BladeGen重建叶片模型进行优化,在不改变叶轮进出口直径的情况下,适当降低叶片出口高度与增加叶顶弧度,应变集中区域移动至叶片叶顶较厚部分,应变与应力均得到降低。多目标拓扑分析提供了合适的优化模型,相比于以往的尺寸优化具有更多设计自由度,提高了效率并得到了理想的结果。

基于灯丝螺旋结构的S波段磁控管注入锁定技术

传统的磁控管注入锁定系统利用波导环行器隔离注入信号源和磁控管来实现高精度外部信号的注入,完成磁控管输出的控制。波导环行器及其配套的水负载和波导同轴转换器极大地提高了系统的成本和尺寸。针对上述问题,基于磁控管灯丝结构提出了一种新型注入锁定方式,通过对磁控管滤波盒的改造成功实现了无波导环行器下的注入锁定。该方法有效实现了注入锁定系统的小型化,为磁控管注入锁定的实现提供了新思路。

不同跳跃间隙对前牙区盾构术种植系统的生物力学影响

目的研究跳跃间隙对盾构术种植系统的生物力学影响,为后续临床制定跳跃间隙标准提供参考。方法依据临床特征建立4组跳跃间隙分别为0、0.5、1、1.5 mm盾构术种植系统三维模型,赋予对应的材料参数,模拟在特定咬合工况下各组模型的应力峰值以及应力分布情况。结果跳跃间隙非0 mm,即种植体与保留根片不接触时,种植体和基台应力随着跳跃间隙的增加而增大,根片及牙周膜应力峰值随着跳跃间隙的增加而减小。跳跃间隙为0 mm时,种植体、基台、根片及牙周膜的应力峰值均达到最大,且远超其他组。结论跳跃间隙对盾构术种植系统具有明显生物力学影响,建议临床取较大跳跃间隙。根片外形边缘做圆角处理,且下缘尺寸不宜过小。

基于ROS的工业机器人及AGV的视觉协同控制系统

当前自动化上下料的机器人之间仍各自独立运行,上下料位置固定缺乏柔性,智能化程度低。针对以上问题设计了基于ROS的工业机器人及AGV的视觉协同控制系统,用以实现智能化、柔性化的上下料工作。在ROS系统上,基于全局视觉与改进ArUco tag识别技术,开发了机械臂和AGV的识别与控制模块,实现了两种机器人在全局视觉下的识别与路径规划;并基于动态指令技术和ROS主从机通讯技术,实现了所开发ROS系统与机械臂和AGV的可靠通讯;最后,考虑不同机器人的协作规则和目标位姿计算方法,结合上述机器人识别与控制模块,提出了一种机械臂与AGV的视觉协同控制方法。实验测试表明,该系统能够实现多机器人的识别、控制与协同,工件托盘能够通过AGV按照要求实现任意指定位置的上下料接驳,具有良好的稳定性与柔性。

PGPR联合不同添加量椰壳生物炭对镉污染土壤的修复效果

【目的】探究CSBC-PGPR-黑麦草联合修复体系对Cd污染黄壤土的修复效果。【方法】选取椰壳生物炭(coconut Shell Biochar,CSBC)耦合植物促生菌—伯克霍尔德氏菌(Burkholderia sp.)YXL1制备4种不同的生物炭材料,通过盆栽试验考察CSBC-PGPR-黑麦草联合修复体系修复前后黑麦草生物量、黑麦草中Cd富集量、土壤中Cd赋存形态及其理化性质、土壤酶活性等。【结果】相较于CK对照组,CSBCB(CSBC+YXL1)施用后黑麦草生物量最大增幅74.20%、有效态Cd最大增幅15.25%、黑麦草富集Cd最大增幅为434.90%;土壤理化性质有效提升,pH、全氮、有效磷最大提高了0.50个单位、0.48 g/kg和7.61 mg/kg;土壤脱氢酶、土壤脲酶、土壤酸性磷酸酶以及蔗糖酶活性较空白处理活性显著提高,最高分别提高了62.55%、70.05%、27.49%和73.57%。【结论】运用CSBC-PGPR-黑麦草联合修复体系强化黑麦草对Cd富集能力,有着良好的应用前景。

基于多评估法的硫铁矿区土壤重金属污染特征及源分析

以川南某硫铁矿采选矿区及其尾矿渣场周边农用地为研究对象,采集并测定了51个表层土壤样品、4个背景点土壤样品和4个剖面土壤样品的Cd、Cr、Hg、Ni、Pb、As、Cu、Zn含量,分析其空间分布特征,应用内梅罗综合污染指数法剖析土壤重金属污染现状,并结合相关性分析和正定矩阵因子分析法对土壤重金属来源进行解析。结果表明:研究区土壤Cd、Cr、Hg、Ni、Pb、As、Cu、Zn含量均值分别为2.2、163.0、0.2、66.6、41.8、15.1、80.8、153.0 mg/kg,其中Cd、Cr、Ni、Cu存在不同程度的累积现象,且多个重金属元素之间存在显著相关性;Cd为主要污染元素,Cu具有较强的垂向迁移能力;土壤重金属主要来源为工矿活动源(39.5%)、自然源(37.6%)、大气沉降与交通混合源(22.9%)。川南某硫铁矿周边农用地存在多重金属元素复合污染,其中工矿活动起主导作用。

基于云端部署的多机器人视觉协同工作系统

传统机器人视觉上下料仅在设备本地提高机器人智能化水平,在构建多机器人视觉协同工作系统时存在单机硬件成本较高且各控制单元之间缺乏必要配合的问题。针对柔性加工单元智能上下料系统中多机器人协同工作的需求,设计了一套基于云端部署的多机器人视觉协同工作系统,基于MQTT协议提出了一种可以进行动态身份认证的消息传输方案来传输参数信息和保证系统安全性,基于RTP协议设计了视频信息的高效实时传输方案,设计了设备端通信网络、云端子系统及其通讯接口、边缘端子系统及其通讯节点。实验验证表明,所设计系统可以满足复杂系统架构下、多控制单元基于云端进行多层多级协作的需求,具有良好的应用实时性和可靠性。

过硫酸盐氧化处理某炼油厂地下水石油烃污染

为考察过硫酸盐氧化技术对石油烃污染地下水的修复效果,首先采用单因素法研究了氧化剂投加量、投加方式及碱活化强化方式对地下水中石油烃污染物(PHC)的降解效果,进而通过正交实验考察了氧化剂投加量、PHC初始浓度、溶液pH和反应时间对PHC降解效果的影响。结果表明,采用湿投加方式比干投加方式对PHC的去除效果更好,碱活化相比单一投加过硫酸钠对PHC的去除率提高了12.6%。正交实验结果表明,最佳反应条件为氧化剂投加量10%,PHC浓度5.23 mg/L,pH值10,反应时间5 h时,PHC去除率可达到89.7%。PHC去除率受氧化剂投加量和污染物初始浓度影响较大,增大氧化剂浓度或降低污染物初始浓度有利于提高系统稳定处理效果,但过量投加氧化剂,PHC去除率不再明显提高。