汽车副车架三维数字化特征面拟合与分析

针对汽车行业对冲压零部件逆向设计的需求,采用三维数字化软件CATIA对汽车副车架点云特征面进行了拟合与分析。运用CATIA软件对处理好的点云进行曲率分析,根据曲率分布情况拟定特征拟合的方法及步骤,按照先基准特征再次要特征的顺序进行逆向设计,并通过QSR模块对特征拟合情况进行检测与分析,确保拟合曲面的精度符合产品误差要求。该拟合设计方法适用于各类复杂冲压件及钣金件,对控制逆向设计产品的精度具有指导意义。

基于WRF模式高光谱分辨率测温激光雷达系统分析

为了解析大气瑞利-布里渊散射光谱并获取0 km~16 km的大气垂直温度廓线,采用基于菲索干涉仪结合光电倍增管阵列的高光谱分辨率测温激光雷达(HSRL)对不同季节环境下的温度反演能力及系统误差进行了理论分析,得到了利用大气瑞利-布里渊散射光谱在结合Tenti S6模型进行拟合的情况下,不同的大气模型对温度廓线拟合的影响结果。结果表明,使用US76大气模型结合Tenti S6模型,经10000次脉冲积分后,在0 km~16 km范围内的最大随机误差为1.1 K;使用天气预报模式(WRF)提供的温压场代替US76模型的温压场进行模拟,随机误差随季节略有不同,春季不超过0.65 K,夏季不超过0.98 K,秋季不超过0.59 K,冬季不超过0.63 K;使用WRF模式进行HSRL系统探测能力评估结果优于使用US76的评估结果,若精选不同天气类型,该方法还可以拓展到评估不同季节下HSRL的随机误差,体现了将WRF模式用于HSRL评估的优势。该研究为HSRL测温系统在不同季节下的工作能力评估提供了参考。

多视角雷达点云融合的移动机器人集群跟踪

针对移动机器人集群,地面端激光雷达定位系统虽然能减小传感器的需求数量,但存在特征缺失严重、目标分割困难等问题。为此,提出一种多视角雷达点云层次分割聚类的集群目标跟踪方法。首先,采用动态阈值分割法将多源激光雷达点云转化为点云簇,提出基于表面积启发的层次包围盒方法划分点云空间,并按递归方法构建空间层次树。其次,改进距离交并比损失函数,提出基于无向图的关联性点云簇聚类方法,生成每个移动机器人的目标点云。再次,采用卡尔曼滤波器跟踪移动机器人的目标点云,提出基于空间层次树的深度优先搜索方法进行点云跟踪。最后,开发了多视角地面端激光雷达跟踪系统,完成了移动机器人编组跟踪实验,验证了所提方法的有效性和实时性。

整车高低温环境实验舱流场分析与结构优化

整车高低温环境实验舱内流场的均匀程度是影响汽车环境适应性试验精度的关键因素,合理的气流组织形式对舱内流场分布极为重要。基于贴壁循环流动送风与冷风机中置直吹送风提出3种不同送风方案,建立3D模型利用Fluent对环境舱内流场的分布特性进行数值模拟,并通过实验验证数值模拟方法的合理性。对计算结果进行分析发现,在风量一定的情况下,贴壁绕场循环流动送风相比于冷风机中置直吹送风和冷风机近壁面直吹送风,场内试验区的温度不均匀系数同比降低了50%,速度不均匀系数分别降低了23.2%和17.9%,能量利用系数分别提升了20.3%和11.6%。因此,贴壁循环流动送风方案可有效地提升环境舱温度场均匀性和工作效率。

MIMO对流层散射信道建模研究

对流层散射信道特性对多输入多输出(multiple-input multiple-output,MIMO)对流层散射通信系统的设计和应用至关重要.针对现有文献进行信道建模时均是基于假设的衰落参数,无法反映真实对流层散射信道特性的问题,提出了一种考虑实际对流层散射链路应用环境的建模方法.该方法基于实际链路的地理高程数据和对流层大气环境数据,预测得到对流层散射信道的慢衰落和快衰落特性如基本传输损耗和时域、频域、空域参数等;信道建模采用Kronecker模型,并针对对流层散射信道给出了Kronecker模型中参数的确定方法.该建模方法能够反映实际的对流层散射衰落特性,可用于各种调制及编码方式下MIMO对流层散射通信系统的性能分析.

新型辐照容器内部流场及温度场数值计算

辐照容器属于核级设备辐照鉴定试验装置的一个重要组成部件,是承载需要辐照的1E级设备的压力容器。针对新型辐照容器,采用ANSYS软件对容器内部流场及温度场进行了数值计算,研究了在实际工况下,辐照容器不同截面位置的温度分布和气流运动轨迹,以及分流板对温度分布和气流运动的影响,并经由试验验证了模拟结论。结果表明:增加分流板的辐照容器内部温度分布和气流运动更均匀,气流运动轨迹更集中于中间区域;内部温度分布更均衡,温差在5K以内,为新型辐照容器的设计提供了理论依据。

多链路即时通信干扰信号广域监测系统设计

为了实现多链路即时通信信号实时、可靠传输,针对干扰信号设计了一种广域监测系统。系统硬件主要包括通信发射机、通信接收机和干扰机三部分。接收机通过滤波器将接收的原始信号转换成中频信号,利用扩频器完成信号识别,分析数据信息状态,确保信号同步。通信信号发射机利用DSP进行信号处理,采用PCM完成数据编码,减少内部冗余信息,使用干扰检测机内部的减法器,消除模拟信号的相关信息,完成序列匹配,补充各项信号。分析干扰信号的内点方式,完成报文数据编码,在多链路通信信道内部完成鲁棒性优化,识别信号信息,通过参数校验完成识别处理,确定内部的通信干扰信号。实验结果表明,设计的多链路即时通信干扰信号广域监测系统传输精度在95%以上,能够快速完成信号监测,具有较好的实际应用效果。

铁粉颗粒对TP347H不锈钢的冲蚀磨损特性研究

TP347H不锈钢常作为石油化工行业中的管道材料,在油气输送过程中,输送介质往往夹杂着固体颗粒,将造成管道内壁面发生磨损而破坏。考虑不同冲击角度、颗粒速度、颗粒质量流量及粒径等因素,基于冲蚀实验对Finnie冲蚀模型进行修正,探究铁粉颗粒对TP347H不锈钢的冲蚀磨损特性。研究表明:冲蚀实验中,冲蚀率随颗粒速度、颗粒质量流量的增加而增加,且颗粒速度、颗粒质量流量与冲蚀率遵循三次函数关系;当颗粒冲击角度为45°时,冲蚀率最大,颗粒冲击角度与冲蚀率呈指数函数关系;在指数n=2,模型常数k=1.272×10^(-6)修正条件下,采用DPM模型计算得到的冲蚀率与实验值的最大误差为10%,符合工程应用要求。修正后的Finnie冲蚀模型为TP347H不锈钢的冲蚀磨损特性研究提供了理论指导。

基于熵权法的医院供应商综合评价方法

随着中国城市医院的医技水平不断提高,对医院供应商评估的需求日益增加。为了解决医院供应商评估难度大、准确率低的问题,提出了一种基于熵权法的医院供应商综合评价方法。采用近邻聚类方法对医院的供应商进行聚类,获得医院供应商的典型特征。建立医院供应商的评估指标集,并采用熵权法进行评估指标权重的调整,进行医院供应商综合评估。在某省的城市医院应用该方法,其评估的准确性达98.3%,验证了该评估方法的有效性。

改进SVD算法的转子系统轴心轨迹快速提纯研究

为实现转子系统轴心轨迹的快速提纯,提出一种改进的奇异值分解(improved singular value decomposition,ISVD)算法。首先,构建一种奇异值差异比(singular value difference ratio,SVDR)的评判指标来确定矩阵行数,对Hankel矩阵的结构进行优化;其次,利用奇异值与频率的数量关系筛选有效分量,对有效分量进行重构得到特征信号;然后,将降噪提纯后的特征信号合成轴心轨迹,实现轴心轨迹的提纯;最后,利用仿真和实测信号对所提方法进行分析。试验结果表明,与最大维数法相比,在SVDR确定的矩阵结构下,奇异值分解的降噪性能保持不变,但分解的时间缩短了90.18%,提高了计算效率。

弯曲井段钻杆接头螺纹力学性能分析及结构优化

建立了三维数值仿真模型,分析了API NC38单台肩和双台肩螺纹在复合载荷下的力学特性,发现两种结构的最大应力均出现在第1啮合螺纹牙根部,且第1啮合螺纹牙圆周应力分布不均,容易出现应力集中。基于此,提出了不等锥度钻杆接头螺纹的连接方案,对比分析了3种螺纹结构(单台肩、双台肩和不等锥度)在复合载荷下的力学特性。结果表明,不等锥度螺纹力学特性及第1啮合螺纹牙圆周应力分布均优于API单、双台肩螺纹,其中不等锥度Ⅱ型性能最优,在相同载荷条件下,相较于单、双台肩螺纹结构,最大Mises应力分别减少了16.6%和8.28%,圆周应力分布更加均匀,有效提高了钻杆接头的使用性能。

基于MSUKF的锂离子电池SOC估算研究

快速、准确地估算锂离子电池的荷电状态(SOC)是电池管理系统的关键技术之一,有利于延长电池使用寿命并提高使用的安全性。以三元锂电池为研究对象,采用二阶阻容(RC)等效电路模型构建锂离子电池模型,通过递推最小二乘法(RLS)对等效模型参数进行在线辨识,并结合多新息无迹卡尔曼滤波(MSUKF),形成RLS-MSUKF算法,以实现锂离子电池SOC估算。采用多时刻的新息信息对估算值进行校正,以减少误差积累、增强算法的收敛性及提高锂离子电池SOC估算的精度,并在混合脉冲功率特性(HPPC)测试工况下对锂离子电池进行SOC估算。试验结果表明,HPPC工况下的SOC误差稳定控制在0.78%以内,验证了改进算法的良好性能。该算法为优化锂离子电池SOC估算提供了依据,对锂离子电池SOC估算研究具有启发意义。

气体中微米级颗粒的数量浓度溯源技术研究

为建立气体中微米级颗粒数量浓度的量值溯源链,开展了基于喷墨原理气溶胶发生器(NIM-IJAG)的研制和性能验证。喷墨气溶胶发生器(NIM-IJAG)所发生的固体颗粒粒径及浓度值与喷嘴孔径、溶质密度、溶液浓度、电控参数、洁净空气流量等参数密切相关,其中在准确获得液滴粒径的前提下,通过改变溶液浓度,可实现对固体颗粒样品粒径的有效控制,通过调节发生频率可实现对固体颗粒样品数量浓度的有效控制。经实验验证,NIM-IJAG可产生粒径值在1~20μm范围、颗粒数量浓度在0~30个/cm^(3)范围的单分散固体颗粒样品,颗粒数量浓度的量值可溯源至国家计量标准。

基于焦虑情绪与混杂控制的机器人辅助临床康复实验

现有基于患者主动参与的机器人辅助康复训练方法,大多以感知患者"运动"参与为主,而忽略了"心理"层次主动参与,且人机交互控制方法未能同时将机器人连续变量运动控制或医师离散事件决策控制这种混杂特性融于统一框架内,具有一定的局限。针对此问题,提出一种基于焦虑情绪识别与混杂控制的机器人辅助临床康复控制方法。该方法首先分析机器人辅助康复过程中不同强度焦虑情绪生理响应特征的显著性及差异性;其次,运用基于径向基核的支持向量机设计焦虑情绪分类器;再次,基于混杂控制理论设计与患者焦虑情绪强度相一致的人机交互控制器;最后,选取3例脑卒中患者,运用Barrett公司WAMTM机器人构建临床康复实验平台,验证所提方法有效性。

面向机器人轮椅交互控制的头姿估计改进方法

针对现有最近点迭代头姿算法存在迭代次数偏多且易陷于局部最优、随机森林头姿算法准确性和稳定性不高的问题,面向机器人轮椅交互控制,提出一种基于随机森林与最近点迭代算法融合的头姿估计改进方法。该方法首先对带有背景、噪声及孔洞的原始点云数据进行预处理,得到头部有效三维点云;其次,在分析传统最近点迭代算法基础上,研究头姿估计过程中的权重序列计算方法,提高了系统实时性;最后,基于随机森林算法估计头部粗略姿态,并将其作为最近点迭代算法初值,进一步迭代头姿实时点云,精炼实时头姿。实验结果表明,改进后的头姿估计方法较传统最近点迭代算法减少了迭代次数且避免了陷于局部最优,准确性及稳定性优于传统随机森林算法。

利用LSD技术对高压共轨柴油机喷雾特性SMD的研究

为更好地研究高压共轨柴油机喷雾特性,搭建了柴油喷雾特性激光测试试验系统,基于激光测试手段,利用平面激光粒径测试技术,对高压共轨柴油机喷雾微观特性—索特平均直径进行定量测量,分别考察不同喷孔直径、不同喷油压力下喷雾索特平均直径随时间的变化.研究表明,随着喷孔直径的增加,在1 600μs内喷雾场中的平均索特平均直径增大;随着喷油压力的增加,在1 400μs内喷雾场中的平均索特平均直径相对较小,分布也较均匀;喷雾场中粒径的分布趋于粒径较小的方向集中,因此喷雾场中索特平均直径的形态分布近似服从于概率分布中的非中心F分布,并根据其分布形态拟合出相应的非中心F分布函数.

FBG在温度交变环境下温度灵敏度研究

为探求FBG在太空温度交变环境下是否可靠,建立了温度灵敏度试验系统。研究温度变化引起光纤光栅波长漂移与热膨胀系数之间的关系。首先,搭建光纤光栅温度敏感检测试验平台,通过改变环境温度获取FBG光谱并与理论漂移系数进行了对比,然后,建立温度与FBG主波长的线性与二次多项式拟合关系并选取SSE、RMSE、R-square三个指标对比两种拟合方法的优劣,最后分析了理论计算与试验计算结果差异的原因。试验结果表明,在温度设定的范围-60℃到110℃作为外层空间温度的模拟温度环境下,理论温度漂移值与实际值在不同光栅位置分别有7.4%、7.7%的误差,故FBG由于温度变化的主波长偏移用二次多项式拟合比理论相对线性拟合更精确。从而,利用FBG的机械参数来计算FBG的温度敏感系数是不合适的,具体的温度敏感系数需要通过试验来确定。

大型空间环境模拟设备真空容器可靠性优化设计

为了解决大型空间环境模拟设备真空容器的传统设计方法效率低,且无法进行可靠性分析等问题,将可靠性设计及优化设计方法相结合,给出了真空容器可靠性指数的定义并建立了真空容器可靠性优化数学模型。进而,基于该模型及序列二次规划算法开发了真空容器可靠性优化设计专用软件。最后,通过设计算例及有限元分析验证了数学模型的准确性和优化结果的可行性。与原始设计相比,可靠性优化设计在保证可靠度不低于99.999%的前提下,使结构质量减小了34.2%。

基于参数化设计方法的空间环境模拟器集成设计

目前常采用的空间环境模拟器设计模式是不同的分系统利用各自的三维造型软件构建产品的三维几何模型,然后导出到Auto CAD中进行二维的图纸表达。此种设计模式不利于开展协同设计,同时在不同设计软件转换时容易造成设计表达错误。此外,日益激烈的市场竞争,也对空间环境模拟器的快速响应设计提出了更高的要求。因此,根据空间环境模拟器设计流程分析以及设计过程的实际需求,针对容器、热沉、真空、氮流程等分系统设计特点,提出了空间环境模拟器集成设计平台方案;基于统一的数字化设计平台,开展各分系统的协同设计,从而提高产品设计的规范性和重用性,实现空间环境模拟器的数字化高效集成设计。

基于网络切片的电力调度通信IP over E1方法研究

随着电力调度脉冲编码调制(PCM)设备的逐步退运,电网公司将逐步采用光传输设备替代调度PCM设备。在设备更换的过渡期,存在大量光传输设备与PCM设备混用的情况。为解决电力调度传输网络中存在的E1与互联网协议(IP)分组业务转换难度大、转换速率低的问题,提出了1种基于网络切片的IP over E1方法。首先,将要传输的数据打包成IP数据。然后,基于网络切片技术,将IP数据包切片后,封装成E1帧。在此基础上,通过E1链路进行数据传输,在接收端通过E1数据帧拆解完成IP数据包的重组发送。最后,将所提方法在某省电力公司进行实例运行,IP over E1转换准确率为99.86%。其结果验证了该方法的有效性。该方法可有效提高IP over E1转换速度和准确率。