新能源汽车动力电池冷却系统热仿真及优化

动力电池的温度控制是新能源汽车发展中的一个难题,而电池冷却系统在动力电池的温度控制过程中起着相当重要的作用。利用Solidworks软件对电池包进行建模,利用ICEM CFD软件对电池包模型进行网格划分等前处理。利用Fluent软件并采用控制变量法分别对冷却管道截面宽度、冷却液质量流量和冷却液进口温度等3个对电池包散热性能影响较大的参数进行仿真计算和对比分析。根据仿真结果选择可优化电池包散热性能的参数,并在原方案基础上提出了一种新的冷却管道分布方案。经过仿真计算发现,该方案可有效降低电池在使用过程中的最高温度和温差,提高了电池冷却系统的散热性能。

面向集成创新能力的复杂机电系统综合设计教学模式探索

为满足先进装备制造业对工程创新人才的需求,复杂机电系统综合设计逐渐成为机械专业的重要基础课程。由于复杂机电系统的学术内涵宽泛,复杂机电系统综合设计课程设置仍在不断探索中。复杂机电系统综合设计的核心是集成创新能力,围绕该目标,本文首先厘清复杂机电系统综合设计的学科内涵,并总结工程实践中复杂机电系统综合统计的一般性流程,并依据该流程对复杂机电系统综合设计课程的教学背景、教学目标、教学理念进行系统梳理,着重对复杂机电系统综合设计的教学内容、教学案例以及课程实践展开讨论,分析了集成创新能力培养的切入点与实施方法。本文对于提升复杂机电系统综合设计课程的教学品质,提升机电领域创新人才培养质量有较好启发意义。

基于PLC的太阳主动跟踪系统的设计

基于PLC控制系统,结合天文学算法,计算出太阳位置,以光电传感器为辅,修正实时太阳位置,利用步进电机驱动减速机和线性致动器,实现对太阳高度角和方位角的双轴闭环主动跟踪。具体分析系统的机械结构、光线传感器原理及其实现方法、天文算法的数学建模、PLC的编程。结果表明其可实现对太阳的准确跟踪,达到较高的精度要求。

电气控制与PLC课程教学实践改革研究

电气控制与PLC作为自动化专业的重要基础课程,现有的传统课本讲解教学方式不能激发学生的创造力,严重制约了学生主动学习的能力。文章从实践教学出发,以学生为中心,提出了案例教学、现场教学、竞赛教学和互助学习等教学方式,探索电气控制与PLC课程的教学改革方向。

基于VB的SolidWorks远程建模的研究

对CAD软件的二次开发可以大大提高软件使用效率,实现特定功能。基于Visual Basic 6.0开发的SolidWorks远程绘图功能,解决了本地机器在没有安装CAD软件下进行三维建模的难题。

新时代下工匠精神融入PLC课程教学探索研究

随着“中国制造2025”的提出,培养具有新时代环境背景下“工匠精神”的大学生,是我国产业界发展的本质需求,也是当前高等教育行业亟需解决的问题。本文从“工匠精神”产生的背景,对中西方文化中“工匠精神”的特点进行了对比;从价值引领、知识传授和能力培养等方面分析了新时代下“工匠精神”融入专业课程教学的必然途径;并以PLC课程教学设计为例进行了探讨。

基于小波包和拉普拉斯特征值映射的柱塞泵健康评估方法

柱塞泵是液压系统的关键部件之一,监测其健康状态对液压系统的可靠运行具有重要意义。提出一种基于小波包和流形学习的方法,用于分析柱塞泵出口振动信号,从而对其进行健康评估;该方法利用小波包对原始信号进行分解,从中提取用于描述柱塞泵健康状态的有效特征群;把提取的高维特征群作为输入,利用并比较多种流形学习方法进行特征降维,选取状态识别准确率最高的拉普拉斯特征映射方法,建立起的特征向量到健康状态之间的对应关系,实现液压泵健康状态监测的分类要求。实验结果表明,采用小波包和拉普拉斯特征映射相结合的方法可以有效提高柱塞泵状态评估的准确性。

基于网络的数控机床故障预警与诊断平台设计与实现

以大型数控曲轴磨床、重型轧辊磨床和用于核电装备制造的重型数控镗铣床等为研究对象,研究了这类装备关键部件信号采集、故障诊断与预警技术,研制了现场监测与故障诊断仪,建立了这类装备的故障诊断知识库,开发了数控机床故障预警与诊断模型和数控机床故障预警与诊断平台,实现了轧辊数控磨床、数控曲轴磨床和重型数控镗铣床等机床的状态显示、故障诊断和性能预报。

基于三相交流异步电机定子电流信号分析的机电传动系统齿轮箱裂纹故障非侵入式诊断

齿轮裂纹故障是机电传动系统的高发故障,及时发现裂纹故障对保证机电传动系统正常工作意义重大。提出了一种基于三相交流异步电机定子电流信号的齿轮裂纹故障非侵入式诊断方法。首先,建立电机-齿轮-负载机电耦合模型,利用势能法计算不同裂纹深度和角度下齿轮变啮合刚度;然后,利用Runge-Kutta法对机电耦合模型进行数值求解,分析时变啮合刚度影响下电机电流动态响应。通过对比健康齿轮和裂纹故障齿轮的定子电流频谱,揭示齿轮裂纹故障对应的电流频谱特征,建立基于电机电流信号分析的传动系统齿轮裂纹故障诊断判据。对存在裂纹故障的齿轮进行电机拖动实验,齿轮裂纹故障影响下的电机电流信号与数值求解结果一致。所提出的基于电机电流信号的齿轮裂纹故障非侵入式诊断方法对于降低传动系统维护成本具有较高价值。

全自动图书馆通信控制的设计与应用

为了实现对自助图书馆控制系统的状态实时采集和指令传达,用VC编写动态链接库,供上层C#应用层程序调用;利用VC多线程技术和串口Win32API,实现了对自助借还书系统的多轴运动控制和状态实时采集。对设计中使用的串口通信、动态链接库、回调函数通信和多轴运动系统的控制方案做了详细的介绍。利用动态链接库提供了工控机应用程序与PLC控制器交互的控制平台。

基于牛顿迭代盲源分离方法的磨床故障诊断

磨床的振动信号是由多个振动源混合而成的复杂信号,利用盲源分离技术分离混合信号成为各个振动源的单独信号能更准确地实现设备的状态监控和故障诊断。基于峭度的不动点迭代法是一种常用的盲源分离方法,但存在分离矩阵难以收敛,分离效果不稳定的问题。在峭度最大化的理论基础上,提出基于牛顿迭代算法的振动信号盲源分离方法。通过模拟振动信号实验,当分离矩阵的迭代步数仅为不动点迭代法的1/500时,该算法就完成了分离过程,并且分离效果更佳。对数控磨床实际振动信号的分离实验,得到了和计算结果相同的磨床运行参数,进一步验证了该方法可以较好地应用于工程实际中。

角度与运动约束下串联式机械臂工作空间求解与结构优化

深水作业机械臂通常采用串联式结构,机械臂每个关节的转动角度与长度会受到相应的限制,这些参数会直接影响到机械臂的运动轨迹规划和作业效率。机械臂的有效工作空间的求解是一个多目标多约束的优化问题。通过数学分析建立机械臂的运动学模型,分析影响有效工作空间的相关参数,利用图解法来分析机械臂工作空间的边界曲线,得到机械臂的有效工作空间的截面。针对机械臂有效工作空间的截面积建立数学解析模型,最后运用遗传算法求得满足约束条件下的机械臂有效工作空间最优解和能够实现高效作业的最优结构参数。仿真结果表明,该模型能够有效求解角度与运动约束下的串联式机械臂结构优化问题。

基于响应面法和有限元分析的复杂制件工艺参数的优化

以壁厚不等且带有折簧的复杂医疗器械注塑件为研究对象,研究不同工艺参数下注塑件的产品质量,以翘曲变形和体积收缩率为产品质量指标,着重分析成型制品在有限元分析的变形情况。在模流分析软件中分析浇口数量和位置对产品质量的影响,结果表明,当采用方案一时,成品质量最好。以响应面法分析不同工艺参数下塑料制件的翘曲变形和体积收缩的情况,结果表明,当模具温度为80 ℃,熔体温度为220 ℃。填充时间为0.8 s,保压压力100 MPa为时,翘曲变形量为0.221 2 mm,体积收缩率为8.096%,产品质量最好,其结论代入模流分析软件中进行验证,误差在可接受范围内,结论可靠有效。将成型制品放入有限元分析软件中进行力学分析,结果表明成型制品的质量是最好的,结论代入实际生产中进行验证,实践表明结论可靠有效。

基于惯性权值非线性递减的改进粒子群算法

针对粒子群优化算法中出现的收敛早熟和不收敛的问题,提出了一种基于自然选择和惯性权值非线性递减的改进粒子群算法,在算法迭代过程中,粒子边界速度采用最大速度非线性递减变化策略来限制,惯性权值非线性递减变化用于平衡种群粒子前期全局搜索与后期局部寻优的能力;为使种群在进化过程中保持多样性,在标准粒子群算法中引用二阶振荡策略使种群在进化过程中始终保持着多样性;在此基础上,进一步地将遗传算法中的选择机理与粒子群算法结合起来用于提高算法的适用性能;所提出的算法经过多个基准测试函数的模拟实验验证,并与其他已有算法进行了对比;实验结果表明:算法在搜索精度与寻优能力上有更明显的优势,尤其是在多维、多峰等复杂非线性优化问题时,所提算法具有很强的竞争力。

离散元聚苯乙烯颗粒细观参数辨识

真空担架由聚苯乙烯(EPS)颗粒和聚氯乙烯(PVC)软膜组成,在使用离散元法仿真研究担架真空变形机理时,颗粒的细观参数对仿真精确性至关重要。该文基于Hertz-Mindlin接触模型,利用实验结合仿真模拟的方法对颗粒离散元参数进行辨识。通过斜面滑移实验,碰撞弹跳实验测定EPS颗粒与PVC软膜之间的静摩擦因数和恢复系数,分子动力学仿真模拟方法测定出颗粒与颗粒的滚动摩擦系数,得到结果分别为:0.885、0.506、0.02。以休止角为响应值,根据最陡爬坡实验确定其余参数最佳范围,结合Box-Behnken实验建立休止角与参数的二阶回归模型,得出颗粒与颗粒的静摩擦因数为0.40,EPS颗粒与PVC软膜的滚动摩擦系数为0.45,EPS颗粒与颗粒的碰撞恢复系数为0.43。最后用测定的参数进行侧面崩塌仿真模拟,与崩塌实验休止角误差1.9%,表明测定后的EPS细观参数可用于离散元仿真。

基于改进蝙蝠算法的机械臂时间最优轨迹规划

为了对SCARA 6自由度机械臂的运动过程实现时间最优轨迹规划,课题组提出一种基于改进蝙蝠算法的时间最优3-5-5-3分段多项式插值轨迹规划算法。首先对机械臂构造3-5-5-3分段多项式;然后在角度、角速度和角加速度的约束条件下,以时间最短作为优化的目标函数,采用改进的蝙蝠算法对分段多项式的结果进行优化;最后在MATLAB软件中进行模拟运算。仿真结果表明:改进的蝙蝠算法在收敛性以及优化性方面均优于传统的蝙蝠算法,而且在局部收敛方面也有明显的改善;各关节的角位移、角速度和角加速度曲线相对平滑,不存在突变等情况的发生,充分证实改进算法具有可行性。

滚珠丝杠副运动精度测试系统的设计

介绍了滚珠丝杠副直线位置精度测试系统的设计,系统主要由西门子Masterdrive MC伺服控制器和伺服电机、Heidenhain的LC183直线光栅尺和工控机组成,通过图形化的编程语言LabVIEW进行人机界面做数据采集和处理,使系统的测试更为便捷和高效率。

基于树莓派的电池管理系统设计与实现

为延长电池使用寿命并提升电池安全性能,基于树莓派设计一种集信号采集、自动控制和远程监控功能的电池管理系统。该系统以树莓派为核心组建服务器供用户访问,并采用HTTP协议,结合WiFi、NAT-DDNS技术实现系统远程监测与控制,同时通过信号采集模块实现电池系统的数据采集。该系统与传统的单一系统相比具有多种通讯协议功能,通过对电池的远程管理,增强了电池系统的可控性,满足电池管理的便捷性与功能性要求。

双馈风机系统最大功率控制研究

我国乃至全球风力发电技术目前还不够成熟,在发电过程中存在很大的损耗。众多解决方法都存在着抗干扰性(即稳定性)较差,响应速度较慢的问题,难以精确迅速地跟踪最大功率点,实现双馈电机的最大输出,而且由于风力机响应时间常数大、精度低、动态调节能力差,风速检测比较困难,很难通过调节风力机转速实现最大风能追踪。为了解决这些问题,提出以双馈电机定子输出反馈给电网的功率最大为目标,建立基于电网电压定向下的DFIG数学模型,并在此模型基础上引入模糊控制,实现双馈电机最大功率点跟踪策略(把追寻双馈电机定子输出给电网电能最大控制策略统一称之为最大功率点跟踪策略)。最后,通过MATLAB进行仿真和实验不同风速条件下的动态调节性能,实现了双馈电机最大功率点跟踪的稳定性和灵敏度提高,并且在风速变化的情况下也能迅速进行最优控制。因此,该方法理论具备参考和利用价值。

水下生成图像真实性评价方法研究

水下图像样本获取成本高,且真实样本数量有限,通常需要通过仿真生成样本以训练机器学习算法。生成水下图像的真实性在一定程度上决定了有监督学习模型的准确性。因此,为了评价水下生成图像的真实性,提出一种水下生成图像客观评价指标(UGIQE)。首先,采用超像素分割算法对图像进行预分割,通过改进MSRM融合算法分离出包含边缘信息的背景和前景;然后,提取背景区域图像的颜色、饱和度和对比度等特征,拟合生成特征空间多元高斯分布,并用马氏距离度量分布之间的距离,建立客观定量评价指标。实验结果表明,与现有水下图像质量评价方法相比,所提出的UGIQE评价方法更有效,与人类视觉感官系统具有更高的一致性。