基于力失衡的二维主动磁悬浮驱动方法分析与测试

提出一种基于力失衡的磁悬浮驱动系统,并对外磁场主动驱动设计一种神经网络PID(Proportion Integration Differentiation)控制方法,可以有效应对非线性、模型参数不明确的复杂驱动系统。实验结果表明,该控制算法解决了基于模型控制方法中被控对象与稳态工作点之间偏差增大、跟踪性能迅速恶化等问题,实现了磁性小球在二维空间中的稳定悬浮与高精度可控运动。可应用于工业领域细长管道内壁非破坏式质量检测、管道内部清淤和医疗领域血管、肠腔内的检查和手术。

基于机器视觉与力控的发动机弯管焊缝自动化打磨系统研究

某系列尺寸不一的弯管由2部分在中间对焊而成,目前多采用人工方式进行弯管内壁焊缝的打磨,存在打磨质量与标准不一、效率低和劳动强度大等问题。为此,设计并实现了一种基于机器视觉技术和力控的发动机弯管焊缝自动化打磨系统。利用工业相机模组正对弯管两侧端面并拍摄图像,经图像处理算法处理计算得到弯管两侧端面焊缝起始位置坐标。机械臂根据该坐标调整打磨轨迹并搭载浮动主轴,保持打磨力的恒定并对焊缝不规则区域进行补偿,实现基于位置控制和力控的打磨自适应调整。试验结果表明,系统整体打磨合格率为96.03%,相比人工打磨效率提升95.90%。系统可以在较少人工的参与和干预下完成弯管焊缝的自动化打磨,具有良好的稳定性和使用柔性,并且允许弯管存在一定的变形。

基于深度学习的复材表面缺陷检测方法

随着航空航天材料节能减重的发展趋势,高性能复合材料在飞机蒙皮中得到了广泛的应用。然而,对复合材料蒙皮零件的表面质量检测多由人工方式进行,检测效率低,精度低。近年来,视觉检测越来越受到人们的关注,主要是因为它的高精度和高灵活性的无损检测特性。针对复合材料蒙皮零件表面缺陷的视觉检测需求,本文搭建了基于机器人的检测平台,该平台创新性地集成了机械手模块、图像采集模块、激光测距模块、深度学习模块以及配套的上位机软件。为了保证检测的效率和准确性,本系统基于YOLOv5开发了检测算法。此外,由于缺乏原始复合材料蒙皮零件,系统通过镜像旋转、平移和添加噪声3种方法对训练数据集进行扩展。实验证明,该系统能够实现对各类复合材料蒙皮零件的在线、自动化和准确地检测。该系统可以在0.744 s内完成尺寸为5496像素×3672像素的图像检测,且检测精度达到96.35%,满足复合材料表面质量检测的要求。

航空液压泵出口管路流固耦合固有频率计算分析与改进

液压油流动的压力作用到管路结构上,结构产生变形,而结构的变形又影响液压油的流道,形成流固耦合现象。对具有高压、大流量特点的航空液压泵出口管路建立模型,进行流固耦合分析研究。应用ANSYS软件分别研究压力、温度、流量3个变量条件对管路振动特性的影响。分析结果表明:在其他条件不变的情况下,管路流固耦合的固有频率随压力和流量的提高而提高,但压力的变化对其影响作用远大于流量;此外随温度的提高而降低,且其影响较大。

基于机器学习的视线追踪方法及其在移动端四旋翼控制的应用

提出了一种基于机器学习的移动设备单目视线追踪技术。这种非侵入、便捷、低成本的注视追踪方法可以实时捕捉用户在移动设备屏幕上的注视点。结合四旋翼飞行器的三维运动控制,将用户的视线信号转化为四旋翼飞行器的控制信号,解决了以往控制方法的局限性,使用户可以通过视觉交互操控飞行器。为了明确该方法的可行性,本文设置了一条复杂的四旋翼飞行赛道。受试者被要求将视线介入到控制流中,以完成飞行任务。通过与基于操纵杆的控制方法进行比较,对飞行性能进行了评估。实验结果表明,本文方法能提高四旋翼飞行器运动轨迹的平滑性和合理性,并能为四旋翼飞行器控制引入多样性、便利性和直观性。

基于六维力电解加工间隙在线检测试验研究

为了实时检测加工间隙,把流体作用在阴极上的六维力作为研究参数:设计通电解液不通电、通电加工两大类工况,从定性和定量两个角度分析六维力与加工间隙之间的关系;并以平面、斜面、叶片型面三种阴极进行试验加工,用最小二乘多变元线性拟合法,分别建立平面、斜面阴极加工的六维力与加工间隙之间的关系方程式,用叶片型面加工数据对建立的关系方程式进行检验与修正,得到最终的修正关系式:分析关系式各参量之间的关系,并得到结论:在15％的误差范围内,关系式可以用于在线检测加工间隙。

襟副翼长孔系同轴度光学测量系统研究

针对襟副翼长孔系零件存在的空间跨度大、被测孔径小、孔深短、相邻孔间距大、测量空间受限、无测量基准等问题,设计了一套以光谱共焦传感器为核心的非接触式同轴度光学测量系统。根据激光准直数学模型,通过使用位置灵敏探测器(PSD)和多自由度运动平台,实现了零件在空间任意状态下的基准轴线建立。系统引入90°径向光谱共焦型探头,实现小孔零件内部轮廓参数的获取,并设计相关截面圆拟合算法和同轴度智能优化算法,以解决该类零件的同轴度测量问题。试验结果表明,针对轴向尺寸总长度≥3000 mm、孔径≤10 mm、孔间距≥1000 mm的待测零件,系统具备较高的同轴度检测精度,测量误差不超过0.1 mm。

基于电流信号的电解加工间隙在线检测试验研究

为了实时检测加工间隙,以某型航空发动机涡轮转子叶片为研究对象,把电解加工的电流作为研究参数,针对平面、斜面和叶片型面三种阴极进行试验加工,用最小二乘多变元线性拟合法,分别建立平面、斜面阴极加工电流与加工间隙之间的关系式,用叶片型面加工数据对建立的关系式进行检验和修正,得到最终的修正关系式,分析关系式参数的变换关系,得出在±15%的误差范围内关系式可用于在线检测加工间隙的结论。

纵向波纹隔热屏通道的换热特性

通过改变进气流量、气流背压 ,实验研究了航空发动机加力燃烧室筒体纵向波纹板隔热屏通道结构对换热特性的影响。对无孔、每波两排孔和每波六排孔三种结构的实验结果表明 ,波纹板的换热效果远高于平板型 ,随着波纹板上的孔排数增加 ,换热效果增大 ;波形对波纹板的壁温和Nu数影响很大 ,密流比对Nu数的影响与波孔排数有关。得到的纵向波纹通道的平均换热经验公式 。

脉冲电解加工间隙测控方法的研究进展

介绍电解加工间隙测控的意义及重要性 ;总结电解加工技术中加工间隙的测控方法 ;分析国内外加工间隙测控的现状及关键问题 ,提出一种可实现在线测控加工间隙的新思路———建立六维力、电流信号与加工间隙之间的关系方程式。

六维力/加工电流模糊控制电解加工间隙的方法

为了有效控制电解加工间隙，提高加工精度，以六维力和加工电流为模糊控制器输入的原始数据，结合在线检测加工间隙技术，得到测试间隙；设计控制加工间隙的二输入一输出的模糊控制器，把测试间隙与初始设定间隙形成偏差和偏差的变化量，作为模糊控制器的输入，机床主轴进给速度作为模糊控制器输出；在Matlab的Simulink模块中，通过对电解加工系统和模糊控制器组成的联合模型进行仿真试验，并调整加工间隙的初始设定值，得到结论：模糊控制电解加工过程稳定，鲁棒性好，加工过程很快达到平衡状态；在0．2～0．7mm的加工间隙范围，随着加工间隙的增大，模糊控制器的超调量减小，控制效果好。

基于六维力的电解加工间隙检测的数值分析

为了实现实时检测电解加工间隙 ,把流体作用在阴极上的六维力作为研究参数 ,建立间隙流场中流体运动的计算模型 ,用流场计算软件FLUENT进行数值计算 ,分析作用在阴极面上的压力矢量分布 ,在阴极中心坐标系上把各分布的压力矢量进行合并 ,得到三力和三力矩的六维力 ;调整进口流速、出口背压等流场参数 ,用最小二乘法多变元线性拟合建立六维力与加工间隙的关系方程式。

Stewart六维力/力矩传感器弹性体的设计分析

分析了六维力/力矩传感器弹性体结构;提出了基于Stewart平台的球形连接分体式弹性体的设计方案;对Stewart平台的六维力弹性体结构进行建模,用有限元方法做单维力和力矩的加载求解;经数值分析得到应力与应变的分布,从而求解出最大受力分布点,经线性变化得到输出与载荷之间的传递矩阵,并求解出六维力大小;调整上下平台夹角α,β,半径R1,R2及杆长L等参数,对传感器结构参数进行设计,列出设计数据表为Stewart六维力传感器结构参数的设计提供了参考依据。

基于信息融合的叶片加工间隙在线检测方法

为了精确实现电解加工间隙的在线检测,基于六维力和加工电流,利用多传感器数据融合理论,将六维力传感器信息与加工电流传感器信息进行融合,采用最小二乘加权融合算法,得到间隙融合方程式.该融合方程式比六维力或加工电流单独信号得到的方程更准确反映间隙值,从而实现两类传感器信息综合检测加工间隙.以某型航空发动机叶片为对象,对平面、斜面、叶片型面3种加工阴极进行试验,利用融合方程式在线检测加工间隙.试验表明：信息融合可以提高加工间隙在线检测的准确性,融合公式在间隙范围为0.2-0.4mm内,实现检测误差小于10%.

拉瓦尔喷管小推力测量系统数值计算研究

针对卫星姿态调节舱体上喷管的测力面位置问题,使用Fluent流体计算软件,采用有限体积法,根据挡板位置和入口总压,对拉瓦尔喷管及其延伸流场进行了仿真,对挡板对喷管及其延伸流场的影响进行了分析。对3种出口直径分别为5.1、3.6、2.3的拉瓦尔喷管进行了数值计算,其推力大小均在10 N以内。研究结果表明,当挡板固定不动时,喷管Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的进出口压强比分别超过10、12、15时,挡板对喷管出口压强产生影响;当入口总压不变时,每类喷管都有相应挡板适合放置的位置区域,且不尽相同。

拖挂式房车制动稳定性的研究

在建立6自由度拖挂式房车转弯制动数学模型的基础上,对拖挂式房车的制动过程进行了仿真计算,分析了转向角、转向角速度和房车车轮制动力对房车横摆角速度的影响以及各参数之间的协调优化。为寻求房车车轮制动力与转向角、转向角速度、制动时间等因素的最优关系,达到拖挂式房车在行驶过程中实时控制房车制动力,提高拖挂式房车行驶的稳定性奠定了基础。

Stewart型六维力传感器弹性体结构的设计

对六维力/力矩传感器弹性体结构进行了分析;提出了基于Stewart平台的球铰接分体式弹性体的设计方案;根据力的叠加原理对传感器分别施加单轴力,分析得到最大受力杆;并利用Matlab软件分析计算系数转换矩阵,得到施加的力与六维力之间的转换方程;调整上下平台夹角α、β及杆长L等参数,对传感器结构参数进行优化设计,得到设计数据表;为Stewart六维力传感器结构参数的选择及优化提供了参考依据。

线性结构光条纹自适应中心提取的鲁棒方法

在采用线性结构光(Linear structured light,LSL)方式的非接触式测量中,光条纹中心的提取精度直接影响整个检测系统的测量精度。针对通用算法无法准确提取宽度不均匀、灰度值分布不均匀的条纹中心的问题,本文提出了一种自适应优化方法。在该方法中,首先分割条纹区域,通过边界检测来计算激光条纹的宽度。通过基于自适应条纹宽度的二次加权灰度质心法计算初始条纹中心点。之后,根据确定的斜率阈值优化这些中心点,重新计算并获得这些中心点的子像素坐标,同时根据提出的提取算法评估指标对算法进行了详细分析。实验中,提取的中心点的均方误差仅为0.1个像素,结果表明该方法可以显著提高激光条纹中心点的提取精度。此外,该方法可以以相对较低的计算时间有效地运行,鲁棒性良好。

平罗县地方性砷中毒流行病学调查分析

为查清宁夏平罗县(除西大滩地区外)是否存在有地方性砷中毒,其危害程度以及主要临床表现,根据水砷含量分布情况,对高砷地区进行流行病学调查。结果,水砷含量超标率36.00%;发现砷中毒病例57例,患病率3.52%;男性患病率远远高于女性,男与女之比为2.8∶1;患病率与年龄成正比关系;临床表现主要为皮肤色素改变、掌跖过度角化等皮肤病变。表明宁夏平罗县除西大滩地区外,的确存在有地方性砷中毒,应加强农村卫生保健知识的宣传和农村饮用水的改造,降低水砷含量,保障饮用水安全,提高人民群众的健康水平。

物理教师专业发展的路径探索

物理教师的专业发展不仅需要外在的条件支持,而且需要自身积极地主动学习,并投入到教学研究活动中去。在遵循传统物理教师专业发展规律的基础上,科学有效地实现专业素养的快速提升需要物理教师认识到如下三种路径并努力践行:第一,现场学习力是实现物理教师专业可持续发展的重要助推器;第二,基于PCK的修炼是物理教师实现专业发展的重要范式;第三,提升教学研究水平是物理教师实现专业发展的必由之路。