室内多消防水炮协同灭火任务规划研究

室内大空间消防系统通常采用多个固定式智能消防水炮组成水炮群进行灭火。为改善室内多消防水炮对多火源灭火效率,提出一种基于火灾损失代价和灭火时间代价的粒子群任务规划算法。首先,采用整数编码方式对粒子进行编码,一组编码对应一组任务分配解;然后,应用非线性自适应权重更新方法动态调整算法关键参数,提升算法性能。为避免陷入局部最优解,采用基于模拟退火的自适应粒子群算法,以一定概率接受差解,提高粒子多样性,帮助算法跳出局部最优。针对火源动态变化和灭火过程中新发火源,设计了一种分阶段任务规划策略,与所提算法结合可有效解决动态规划问题。实例仿真结果表明,该算法在寻优效率和结果稳定性方面优于标准粒子群算法和自适应粒子群算法,具有良好的应用价值。

户外运行光伏组件之接线盒失效分析

针对光伏组件用光伏接线盒在大型光伏电站现场使用过程中出现的失效现象进行分析研究。通过对光伏接线盒的外观检测、电流-电压(I-V)特性分析以及进一步的解剖测试分析,在二极管解剖出的芯片表面保护环位置发现多处烧熔点,确定是雷击造成的二极管击穿导致接线盒失效。

面向无序抓取的DPC聚类多目标检测方法研究

为了尽可能多地从场景中检测出可抓取目标,提出了一种基于DPC特征点聚类的多目标检测算法。使用SIFT算法提取模板图像和待检测图像的特征点,并使用DPC算法对待检测图像特征点聚类,得到属于不同聚类中心的特征点集合。将属于不同聚类中心的特征点分别与模板图像特征点进行匹配,结合RANSAC算法去除误匹配并统计正确匹配点数量,根据正确匹配的特征点计算从模板图像到待检测图像的单应矩阵从而得到目标检测结果。根据每个目标正确匹配点数量筛选正确的检测结果,并在正确的检测结果中根据目标匹配点数量和目标最多匹配点数量的差值筛选出可抓取目标。检测出可抓取目标之后,使用立体匹配算法得到场景视差图,计算目标的三维坐标,并根据三维坐标与图像中二维坐标的对应关系使用PNP算法计算目标位姿。实验结果表明,基于DPC聚类的多目标检测方法能够在多个相同堆叠目标中准确检测出目标物体并分别计算位姿,有效解决了无序抓取应用中的多目标检测问题。

压电智能悬臂梁的压电片位置、尺寸及控制融合优化设计

对压电智能悬臂梁振动控制中的压电片的位置、尺寸及其控制参数进行研究。在对压电片和基板的耦合特性进行分析的基础上,建立智能悬臂梁的压电传感、致动方程及基于闭环控制系统的状态方程,并以系统的存留能量作为目标函数,建立压电智能悬臂梁压电片的位置、尺寸和控制参数的优化模型及一阶灵敏度分析表达式,并采用移动渐进线法(Method of moving asymptotes,MMA)对模型进行求解。采用Simulink对优化结果的动态响应特性进行仿真分析,仿真结果表明,采用提出的优化模型及算法对悬臂梁压电片的位置、尺寸和控制参数进行优化是合理的。

弧焊机器人焊枪姿态的自动规划

针对弧焊机器人离线编程中的关键问题,研究了在焊接过程中焊枪姿态的自动规划技术,提出了焊缝和工艺信息的定义与获取、焊枪所在的最佳工作平面、焊枪可行域及其姿态的自动规划等方面的新概念和方法.通过采用这种方法,将三维问题的焊枪姿态规划转化为焊枪工作平面的二维问题来处理,并方便地得到了满足焊接工艺要求、焊枪与工件无碰撞干涉的可行区域,最后结合焊接工艺专家系统就可以最终确定焊枪在每一焊接位置的空间姿态.

柔性机械手结构/控制融合设计

针对柔性机械手的设计性能要求 ,以单臂机械手为例 ,讨论了基于系统性能配置的结构 /控制融合设计方法 .根据控制系统超调量σp 和调整时间ts 的要求 ,配置闭环控制传递函数极点的可行区域 .在此基础上 ,把柔性结构动力学和控制理论相结合 ,建立了包含结构参数和控制参数的性能配置优化模型 ,并以系统的转动惯量和控制能量指标为目标函数对机电设计参数进行了优化 .

基于Pareto GA的机械手结构/控制多目标优化设计

针对机械/控制系统并行设计的多变量、多目标优化特点,以单臂机械手为对象,研究机电融合优化设计模型和多目标并行优化的算法.根据单臂机械手的动态特性和控制性能要求,采用极点配置方法构造了基于PD反馈控制的机电融合优化设计模型,通过Pareto遗传算法(PGA)对带约束的机电融合多目标优化问题的并行求解进行了研究,并对得到的Parato可行解集进行了分析.在PGA优化过程中采用了目标函数的归一化处理、分级罚函数法将约束问题转化为无约束优化、群体分级和Pareto解集过滤器等技术,并采用聚类方法对Pareto解集中解的个数、解集的特性和解的多样性进行控制,使优化解收敛到一个非劣点集.

基于零件形心的数控火焰切割路径的规划

研究了数控火焰切割中多边形零件切割路径规划、打孔点的位置选择、带有内轮廓的零件打孔点位置选择和内轮廓的切割路径规划等关键问题,提出了一种基于零件外轮廓多边形形心的规划算法。首先根据零件外轮廓多边形计算零件的形心,然后把各个零件的形心作为TSP问题中的城市,采用蚁群算法对零件的切割路径进行分析。在此基础上,应用改进的局部优化算法研究了多边形零件切割打孔点的位置和内外轮廓的切割路径规划。

结构拓扑优化设计的研究现状及其应用

介绍了结构拓扑设计的发展过程和主要的数学模型;分析了目前存在的拓扑数值稳定性问题和这些问题的常用处理技术;描述了优化准则法、序列线性规划法和移动渐进线法三种常用的优化算法;举例说明了拓扑设计在静态结构、动态特性和柔性机构设计中的应用;根据国内外目前在结构拓扑设计领域的研究现状和笔者的科研经验,总结了拓扑设计今后研究的重点内容和发展方向。

基于动态柔度的硬盘驱动臂的拓扑设计

随着硬盘的磁密度越来越高,数据存取速度越来越快,要求硬盘的驱动速度更快,寻道精度更高。在这种苛刻的工作条件下,即使是微小的机械振动也会产生数据的读写错误。为了提高其动态响应特性,重点研究采用基于动态柔度的拓扑方法进行硬盘驱动臂的拓扑形态设计,包括硬盘驱动臂拓扑设计的建模、灵敏度分析、拓扑优化的过程以及对优化结果的分析。通过研究,得到几种新的硬盘驱动臂的结构拓扑形态,发现它们与静态拓扑和基于频率的拓扑设计结果具有一定的局部相似性,这表明基于动态响应的拓扑设计具有更好的综合性能。文中提出的方法为进一步改善HDD(hard disk drive)驱动臂的动态性能提供一种新的途径。

基于性能配置的机械手结构/控制并行设计

针对高速、高精度机电一体化系统的设计要求,研究了单臂机械手机械/控制并行设计的方法,提出了包含结构参数和控制参数的性能配置优化模型。在此基础上以系统一阶自振频率和系统控制能量指标为目标函数,采用SQP方法同时对机械参数和控制参数进行了优化设计。

按连杆预定位置设计四杆机构的等价机构综合方法

针对按连杆的二至三个预定位置且已知固定较链位置的四连杆机构的综合问题，本文采用了一种等价机构综合方法将其转化为按连杆的预定位置且已知连杆上两铰链位置的四连杆的综合问题，然后采用中垂线法对之求解，代替了半角转动法，从而简化了解题过程。该方法可以推广应用。

杯—杯复合挤压中摩擦系数对凹模内侧表面接触应力的影响

采用ＵＢＥＴ模拟了在杯—杯复合挤压时凹模内侧表面径向接触应力的分布规律，以及摩擦对它的影响，其结果可作为有限元法对四模进行受力分析的原始数据。

图形自动编程技术

讨论了线切割图形自动编程的图形数据采集、实体数据结构建立及实体排序与处理等技术,并分析了线切割编程过程中计数长度的计算方法。

线切割图形自动编程技术的研究

本文讨论了线切割图形自动编程的图形数据的采集，实体数据结构的建立与实体的排序与处理等技术，该技术广泛适用于二维图形处理及其数控编程。

压电智能悬臂梁的主动振动控制

以悬臂梁振动系统为研究对象,利用压电材料的正、逆压电效应,分析了压电片和悬臂梁之间的相互耦合关系,建立了压电悬臂梁的动力学模型和基于闭环控制系统的状态方程.在此基础上,研究了反馈控制增益、压电片位置及压电片长度对柔性梁振动控制性能的影响,根据计算获得了反馈控制增益、压电片位置、压电片长度与振动能量、控制能量的关系曲线,为压电智能悬臂梁的振动控制设计提供了依据.

四足爬行机器人步态分析与运动控制

为了实现液压作动的四足步行机器人的稳定行走,根据运动稳定裕量原则规划四足机器人的直行步态,保证三足支撑机体时稳定裕量为100 mm;针对液压缸运动加速度突变导致机体冲击振动的问题,提出了利用S型曲线作为各自由度的运动位移控制规律的方法。按照JQRI00型四足步行机器人原理样机的结构建立了虚拟样机模型,应用仿真软件对所设计步态进行了仿真,分析了步态的运动学、动力学特征和位移控制方法的运动特征;在四足步行机器人原理样机上进行了试验,并将试验与仿真结果进行了比较。研究结果表明,所设计的机器人步态可行,保证了机器人具有较好的行走稳定性;将S型曲线用于位移控制,消除了液压缸运动加速度的突变,进一步提高了机体运行的平稳性。

基于复合式同步控制策略和模糊PID控制算法的振动打桩机的智能控制器研究

将同步控制思想应用在振动打桩机中,实现在线无级调频调矩,从而提高打桩效率。针对电液伺服系统存在的非线性、时变性以及模型不确定性等特点,利用单片机的计算优势,融合复合式同步控制策略和模糊控制理论,构成一种智能型模糊PID参数同步控制系统。实验结果表明:模糊PID控制器可以改善系统的动态特性,控制效果明显优于常规PID控制器。

平面钢闸门集成CAD软件设计

水工钢闸门既有钢结构的设计特点 ,又包含一般的机械零件 ,是一种特殊的钢结构 .文中介绍了以数据库为核心的平面钢闸门集成 CAD软件的设计方法 ,并探讨了相关的设计问题 .

弧焊机器人和变位机协调运动的研究

研究了焊接时机器人和变位机之间的协调运动关系。通过采用船形焊缝约束和机构运动学分析方法,解决了焊接过程中机器人和变位机系统的自由度解耦和运动分解,为弧焊机器人—变位机系统的离线编程研究打下了良好的基础。