基于模糊控制的上肢康复机器人变导纳控制

传统固定参数的导纳模型无法对上肢康复机器人的柔顺性实时调节,而现有变参数导纳模型需要结合实际康复需求进行改善。为此,以自主研发的串并混联的末端牵引式上肢康复机器人为研究对象,结合模糊控制与导纳控制,提出了一种面向实际康复需求的新型变导纳控制策略,制定了4条有利于康复效率与安全的模糊规则。该策略利用交互力误差及其变化率作为模糊控制输入,实时改变导纳模型的参数,实现柔顺性自主调节。仿真和实验结果验证了所提出的变导纳模型控制策略可行性和所制定的4条模糊规则的有效性。在患者可适应训练强度的场景中,相较于固定导纳模型,变导纳模型追踪给定路径时产生的冗余路径最多可降低56.13%,提高了康复训练效率;当康复运动超出患者可承受范围时,变导纳模型可提前0.5 s改变追踪路径,提高了康复的安全性。

弧齿锥齿轮系统的非线性动力学特征分析

为了揭示弧齿锥齿轮系统在不同啮合频率、刚度系数和阻尼系数下的非线性动力学特征,建立了弧齿锥齿轮系统数学模型,计算其在不同参数下的时间序列,并利用相空间重构、递归图、递归量化分析等方法,分析系统在不同工况下的动力学特征,从而揭示弧齿锥齿轮系统的非线性动力学规律。结果表明,在较高刚度系数、较高阻尼系数且远离特定啮合频率的工况时,弧齿锥齿轮系统重构相空间的吸引子结构和递归图结构较简单,此时相图多为单一闭合曲线,递归图主要呈现与主对角线平行的斜直线,捕获时间和熵均较小,此时系统运动状况较简单,运动平稳性较强;而在相反的工况下,相空间的吸引子结构和递归图结构复杂,系统运动状况较复杂,呈现出混沌特性。

RBF神经网络理论在柴油机控制中的应用

为了解决船用电站发动机调速效果容易受到环境影响问题,基于RBF神经网络理论提出了一种柴油机RBF-PID转速控制算法,实时地优化转速环控制器的控制参数,且初始权值对RBF神经网络的影响很小。在突变负载的情况下针对不同的初始权值进行了一系列仿真计算,并在D6114柴油发电机上进行了实验验证。仿真结果与实验结果相吻合。结果表明:初始权值对RBF-PID控制算法的影响小于对BP-PID控制算法的影响,算法鲁棒性更强。柴油机采用RBF-PID控制算法,能够在获得相对于传统PID更好的调速效果的同时,环境改变时对其的影响更小而无需花费很多时间进行神经网络的训练学习,满足二级电站的精度指标。

天然气发动机燃烧不稳定性的多尺度特性分析

为了揭示过量空气系数λ在多尺度上对天然气发动机燃烧不稳定性的影响规律,在低负荷工况下针对不同λ值进行试验,对平均指示压力时间序列进行小波分析和多分辨率分析,研究多尺度上天然气发动机燃烧不稳定性。结果表明:天然气发动机燃烧过程呈现明显的多尺度特性,且燃烧不稳定性与各尺度上细节信号的波动具有较强的相关性;当混合气浓度较大时,压力波动呈现出持久性的大尺度周期振荡模式;随着λ增加,高频尺度范围出现了间歇性的短周期振荡,高频细节信号的波动特征加剧,邻近燃烧循环之间的关联性增强,呈现出更复杂的动力学特征;在接近稀燃极限工况时,高频细节信号D_(1)对燃烧不稳定性的贡献率更大。同时,对燃烧过程多尺度确定性变化的原因进行了分析,为天然气发动机稀燃稳定性控制提供了理论依据。

齿轮-轴承传动系统擦边碰撞的动力学特性分析

齿面间的擦边碰撞是齿轮-轴承传动系统中一种特殊碰撞形式,可能会导致系统的动力学特性发生改变。为深入探究擦边碰撞对齿轮系统动力学特性的影响,基于频闪映射、齿面和齿背碰撞面Poincaré映射得到系统周期及啮合力变化规律,揭示齿轮副啮入、啮出冲击特性。并利用分岔图、啮合力变化图、相图和最大Lyapunov指数图(the largest Lyapunov exponent,TLE)分析擦边碰撞对系统动力学特性的影响。研究表明,擦边碰撞会引起系统动力学行为发生复杂的变化,导致系统运动和冲击状态发生改变。当啮合力突变点处TLE小于零时,系统周期保持不变而啮合力发生突变,但相轨迹的拓扑结构未发生变化。当啮合力突变点处TLE近似为零时,系统运动发生分岔,系统周期数和啮合力均发生改变。该研究揭示了齿轮-轴承系统擦边碰撞引起的一些复杂动力学现象,为系统的安全运行、优化设计等方面提供参考。

风能密度增加装置的设计及应用

介绍了流体力学的基本原理,研制了一种收缩喷管状的"风能密度增加装置";使风吹到风机叶片之前在风速增加管中进行加速,从而增加风能密度。试验结果表明,出风口处风速是进风口的1.9倍,风能密度提高6.9倍,总动能变为1.74倍;动能的增加量是由于进风口处的部分压力能转化为出风口处的动能;由于风机的单机容量与风能密度成正比,因此该装置可以成倍的提高风机的单机容量。

面向工程教育认证的数控技术课程建设

数控技术课程是机械工程专业的一门基础课程,在工程教育认证标准下,完善数控技术课程建设需要设置科学合理的大纲,并通过多元化的教学模式和方法来实现教学创新和发展,从而提高学生学习能力、动手能力和创新能力。针对面向工程教育认证的数控技术课程建设进行了分析和讨论,为推进数控技术课程建设的发展提出建议,为新形势下我国数控行业培养更多优秀的人才提供参考。

天然气发动机燃烧不稳定性分形特征分析

为了揭示点火正时θ_(sit)对天然气发动机燃烧不稳定性的影响规律,在低负荷工况下,针对不同θ_(sit)工况进行试验,利用多重分形和多尺度熵方法对指示平均有效压力p_(imep)、放热量Q时间序列进行分析,并利用p_(imep)的循环变动系数P_(CCV)进行验证,对天然气发动机燃烧不稳定性的分形特征进行了定性、定量研究。结果表明:天然气发动机燃烧过程呈现出一定的分形特征,随着θ_(sit)提前,Hurst指数变化差值和奇异谱宽度先增大后减小,P_(CCV)先减小后增大,多尺度熵随尺度因子的增加而减小,燃烧不稳定性的分形复杂度和反持续相关性先增强后减弱,表明存在一个最优θ_(sit)使得天然气发动机的燃烧稳定性达到最佳。并且,对θ_(sit)影响天然气发动机燃烧不稳定性的原因进行了研究,为改善天然气发动机稀燃稳定性提供了理论依据。

由耙吸式挖泥船的发展方向看我国疏浚行业的前景

耙吸式挖泥船是一种从海底挖泥的船。疏浚工程的质量在很大程度上取决于挖泥船技术的先进性与水深测量定位的准确性。文中介绍了耙吸式挖泥船的技术发展方向,并分析了我国疏浚行业的发展前景。

面向新工科的数控技术课程建设探讨

在新工科背景下,高校逐渐将教学重心向创新型工程人才培养方向转移,积极探索新的教学模式。数控技术是机械工程专业的必修课,是综合了计算机、自动化、电气、检测、机械、材料等多学科而形成的一门交叉学科课程。新工科背景下,数控技术课程也应进行相应的改革,提高学生专业技能水平,培养出更多高素质的数控专业技术人才,促进我国制造行业稳定发展。本文从新工科的特点与要求出发,分析了数控技术课程的主要特点和现状,并提出了面向新工科的数控技术课程建设的有效策略,为全面提高数控技术教学效率和教学质量提出建议,为高校数控技术课程建设提供参考。

12K98HE-C船舶柴油机转速控制系统的仿真分析

以MAN B&W公司的12K98ME-C柴油机为对象,建立了柴油机转速控制系统的简化传递函数和模型。采用PID控制,并利用Z-N法优化控制器参数,通过Matlab/Simulink仿真软件对柴油机动态调速过程进行仿真分析,结果表明,提出的方法和所建立的模型是真实可靠的。

低负荷工况下天然气发动机燃烧不稳定性分析

为了揭示过量空气系数φ_(a)对天然气发动机燃烧不稳定性的影响规律,在低负荷工况下,针对不同φ_(a)进行试验,利用整个循环缸内压力时间序列的相空间重构和循环变动系数(CCV)、指示平均有效压力(IMEP)和燃烧中点(CA 50)的返回映射、燃烧始点(CA 5)和燃烧终点(CA 90)的分布等对天然气发动机的燃烧不稳定性进行了定性和定量分析.结果表明:天然气发动机的燃烧过程呈现一定的混沌特性,随着φ_(a)的增加,滞燃期变长,循环变动系数增大,相空间吸引子轨线的分离程度增加,IMEP和CA 50的返回映射点分布越分散,燃烧不稳定性增强,混沌特性增强.并对φ_(a)影响天然气发动机燃烧不稳定性的原因进行了分析,为改善天然气发动机稀燃稳定性提供了理论依据.

疫情防控期间机械工程专业“停课不停学”教学实施探索

在新冠肺炎疫情期间,教育部为了防止疫情在高校蔓延,保障教育教学工作的正常开展,提出了"停课不停学"的教学要求。郑州大学机械与动力工程学院机械工程专业教师积极响应国家号召,根据班级学生的实际学习状况,借助雨课堂、学习通、腾讯会议等教学软件进行网上教学。基于此,通过对防疫期间机械工程专业的"停课不停学"教学实施相关内容进行探究,旨在为各个专业教师开展的线上教学工作提供参考,从而构建出更加符合本校师生及学校发展的信息化教学平台,保障和提升教学质量。

冻结法施工地铁联络通道后期渗漏水分析及处置研究

对冻结法施工的地铁联络通道在融沉注浆后仍普遍存在的渗漏水现象,进行了总结归类。深入分析研究了渗漏水发生的各自原因,分别提出了前期预防措施及后期处置方法,并将其在多个联络通道施工中加以应用。工程实践检验表明,这些防漏措施及方法具有较好的工程效果及经济效益。

多点成形技术的发展和应用

多点成形技术是柔性成形技术的一种,便于实现准确的数字加工,因此在各行业尤其是造船业意义重大。详细介绍了多点成形加工机组成、基本体群、加工缺陷和对策、调形方式、加载系统和成形方式,以及多点成形技术的新进展和目前存在的问题和建议。

基于键合图的环切机构动力学建模及其非线性振动研究

管道切口端面的质量是保障管路系统安全运行的重要因素之一,但在管道切削过程中存在非线性因素,可能会导致切管机发生混沌、拟周期等有害振动,从而影响切削精度和加工质量。因此,揭示切管机动力学失稳的机制以避免有害振动是改善运转性能、提高切削精度的关键。以一种刀旋式切管机的环切机构为对象,基于键合图理论建立了机构的动力学模型,通过计算灵敏度确定了关键动力学参数,并综合应用分岔图、Lyapunov指数图、相图、时间响应图等,揭示了关键参数的分岔机制。结果表明,随着激励幅值、激励频率和基座弹性系数等参数的变化,系统会存在倍周期分岔、Hopf分岔、混沌和吸引子共存等复杂动力学行为,从而产生严重降低切削质量的振动和运动突变。研究结果可为该机构后续动态性能优化和有害振动抑制提供参考。