基于离散粒子群算法的管道保温结构优化研究

针对目前管道保温结构优化算法不稳定、结果优化程度不高的问题,建立以经济效益为目标函数,以满足国家散热损失标准等条件为约束函数的离散型数学模型。以BPSO算法为基础改变其位置更新规则,防止种群进化失效;采用自适应权重增加粒子的全局和局部搜索能力;充分利用模拟退火算法的思想避免出现早熟现象。应用改进的算法分别对普通蒸汽管道和核电站的蒸汽管道进行系统仿真实验。结果表明,该算法能够在满足国家散热损失标准等条件下取得最优解,可以为管道保温结构提供合理的优化方案。

压觉-滑觉-粗糙度多模态指尖触觉刺激装置研究

为解决手康复训练中指尖触觉刺激装置刺激形式单一、体积与质量过大、刺激效果不佳的问题,提出了一种压觉-滑觉-粗糙度多模态指尖触觉刺激装置。首先,分析人体指尖曲面特征,设计多接触面的气动压觉反馈装置,包括中央、指尖、两侧共计4个气室;然后,设计电极阵列模块,采用电刺激实现滑觉、粗糙度的反馈,建立人体阻抗模型确定供电电压等电刺激参数,并通过仿真验证;最后,采用柔性材料分别打印制作气动压觉执行器和电极阵列,集成的触觉反馈装置质量为14.8 g,尺寸为40 mm长、30 mm宽。实验结果表明,气动压觉反馈装置的线性度较高、迟滞小,单腔力反馈最大为12 N;电刺激装置的粗糙度识别准确率达到100%,滑觉粗糙识别率超过80%。设计的装置可以同时提供给用户指尖精确的压觉、滑觉以及粗糙度的触觉反馈,并且质量轻、体积小、反馈力大,对多模态触觉反馈装置具有一定的参考价值,有应用于脑卒中患者康复训练的潜力。

基于光栅投影图像的硬质合金刀具磨损监测

刀具磨损监测是自动化生产的核心技术之一,为保证监测结果可靠性,提出一种基于光栅投影图像的硬质合金刀具磨损监测方法。使用光栅投影检测系统收集被测物体栅线图样,计算光栅在投影墙面的长度,运用格雷码编码算法划分光栅条带信息,通过三维信息重构获得刀具形貌数据;扫描所有图像数据,将稀疏数据作为孤立点,采用基于层次结构的平衡迭代算法聚类相同特征图像,使用强度均值、属性和清晰度三个指标优化图像质量;在视觉显著特征基础上,利用灰度密度函数梯度找出光栅投影图像突变点,采用小波分解划分刀具磨损图像分辨率图层,运用扩散操作处理图像噪声、光照不均等问题,通过高斯函数锁定刀具磨损方位。仿真结果表明,所提方法的刀具磨损监测精度较高,可信性强,具有极大的应用空间。

雷达工业设计研究与探索

随着雷达装备技术水平的不断提升,雷达设计逐渐从功能至上开始向围绕性能要求、用户体验等多方面综合性能的考量转变,在以技术创新为主导的装备研制过程中,以工业设计为依托的设计创新正逐渐展示出不可替代的作用。文中简要总结了国内外雷达工业设计的发展现状,分析了雷达工业设计技术主导性、系统复杂性、稳定延续性、人机协同性和环境多样性的技术特点,并从产品形象、人机工程、颜色材料及工艺(CMF)三个方面对雷达工业设计方法进行论述,为雷达工业设计研究提供一定的参考。

面向脑卒中康复的气袋式触觉反馈单元特性研究

针对现阶段气袋式触觉反馈装置难以准确呈现交互效果及同时表征触觉力和触觉面积的问题,开展了气动触觉单元的静态特征和动态特征研究。依据气动触觉单元的几何约束条件建立了静态压力分布模型,类比电路电容放电模型构建了动态压力响应模型。制作了3种规格的气袋触觉单元并进行了特征实验测试,结果表明,静态压力分布模型的拟合触觉面积误差为6.94%,中型气袋(14.4mm×9.4mm)及以下规格的气动单元响应时间在0.5s以内。采用中型气袋搭建了躯干触觉反馈系统,并进行了触觉感知实验,通过调节充气限制高度以表征不同的触觉面积,通过改变气袋气压大小以表征不同的触觉力。实验结果表明,被试者对其产生的触觉面积和触觉力感知识别率分别为87.25%和89.67%。气袋式触觉反馈单元特性研究为触觉反馈装置的设计参数选择提供了依据,可以使脑卒中患者在康复训练中快速感受到触觉面积和触觉力,从而提高患者的康复训练体验。

一种适应火星主要地形的航天器仿生足设计

火星地形以大面积的沙漠和崎岖陡峭的山地为主,传统火星车容易陷入沙土或难以翻越障碍。为提高火星探测任务的成功率和探索范围,文章设计一种适应火星主要地形的航天器仿生足。该仿生足兼顾沙漠和山地,具备大面积多弧形足底的柔性垫,可有效在沙漠中起到防滑防陷的作用;还具备可多向安装的仿生钩爪,支持足式火星机器人攀越崎岖山地。开展多弧形柔性足垫在沙地中的受力分析,论证其优越的防滑防陷功能。构建钩爪与大倾角地形作用的球接触力学模型,分析总结其在不同角度下建立有效抓附效果的规律。制作足部实物进行性能测试,得到了单足最佳钩爪的配置为6根钩爪,弯曲角为125°。开展足式火星机器人的运动仿真试验,验证了仿生足的越野性能和减震性能。试验结果和理论分析表现一致,仿生足具备针对火星探测的应用前景和研究价值。

机械设备故障预测与健康管理综述

针对事后维修和定期维修在很多领域已经不能满足维修保障要求的问题,提出一种故障预测与健康管理(prognostics and health management,PHM)视情维修技术。介绍PHM技术的概念和目的,阐述PHM系统的结构功能、设计步骤以及关键技术,简要比较概括了15种故障预测方法的优缺点,分析了当前发展PHM技术需要解决的问题。分析结果表明:该技术对维护机械设备安全性、可靠性,节约维修保障成本有十分重要的意义。

基于有限元分析的单立柱堆垛机结构优化与改进

针对单立柱堆垛机结构受力复杂,刚度要求高等特点,文章运用有限元分析方法对单立柱堆垛机进行建模及静力学分析,并对单立柱堆垛机截面尺寸进行优化设计,使优化后立柱刚度提高40%左右,达到了在安全范围内降低了制造成本,提高了堆垛机的工作性能和使用寿命。

四面体构架式可展天线型面划分与程序化建模

对四面体构架式可展天线进行研究,提出了一种较为简单的型面划分方法。基于MATLAB和SOLIDWORKS提出了一种程序化建模的方法,采用VBA编程语言对SOLIDWORKS进行了二次开发,并设计了可视化操作界面。两个可展天线机构实例验证了该型面划分与程序化建模方法的正确性。所提方法划分型面的过程较为简单且型面网格质量较好,采用程序化建模的方法对天线机构进行建模方便快捷,整体设计效率大大提高。

一种面向动态分析的PCB板等效建模方法

有限元分析是PCB板动态分析的一种常用方法。由于PCB板上元器件结构复杂、材料众多,因而仿真建模复杂或无法建模。为此,提出了一种面向动态性能分析的PCB板等效建模方法,将PCB板等效为和原PCB板主尺寸相同的均质等厚板,采用质量相等原则获得等效板密度,并基于振动理论和有限元理论推导了等效刚度的计算方法。在此基础上,分析了元器件的刚度、质量和分布等因素对等效刚度的影响。最后对某服务器机箱PCB进行了等效实例分析,结果表明了该等效方法的有效性。

基于组态技术的PLC实验教学平台设计与实现

针对传统实验箱进行可编程控制器实验时的缺点,提出了利用MCGS组态软件开发PLC实验项目的方法实现了一个基于组态技术的PLC实验教学平台.实际应用结果表明:利用动画配合实物协同运动,能有效提高学生的学习兴趣、编程技巧和动手能力,丰富了PLC实验课的教学效果.

六自由度并联机器人动力学分析和计算

六自由度并联机器人的动力学分析是确定液压源压力、作动器有效工作面积和选择伺服阀规格的基础。根据并联机器人机构学原理 ,建立了系统的物理模型和数学模型 ,应用牛顿—欧拉法 ,完成了动力学分析和计算。最后以教学实验台为例 ,详细论述了动力学分析和计算方法 ,根据计算结果 。

基于DS18B20分组方式测温系统设计

DS18B20用于多点测温时一般采用将多个DS18B20同时挂在微处理器的某根总线上,然后利用轮流读转换值的方式进行读温度数据,在测温点较多时,造成处理器系统开销明显增大,从而导致测温系统巡检周期明显增长,本文采用对DS18B20进行合理分组的方法,并结合软件上采取一定的措施,从而使巡检速度明显得到提高。

面向IMA应用的多核处理系统研究与实现

与单核处理器相比较,多核处理器在性能、功耗、体积、重量以及成本各方面都有绝对的优势,这使得多核处理器在机载嵌入式系统中的应用成为必然趋势.本文在简单分析了IMA实时信息处理需求之后,介绍了系统体系架构设计,重点论述了多核处理节点体系架构、多核应用模式以及单核等价虚拟机模型的设计与实现,最后简单介绍了多核处理系统的测试与验证工作,验证工作表明了研究工作的正确性.

基于ANSYS Workbench的太阳能热水器支架优化设计

建立了某型号太阳能热水器安装支架力学分析模型,并针对其2种改进方案,利用专业大型CAE软件ANSYS Workbench,以最大等效应力最小为优化设计目标,以增加的连接杆的位置为设计变量,进行了分析对比和优化设计,确定了该支架的优化方案及连接杆最合理的位置。在AWE环境下Design Modeler模块中对支架进行三维建模;借助于这个模型,在AWE的Design Simulations模块中进行网格划分和约束载荷的施加;在此基础上并行地对支架进行了静力条件下的应力应变求解,最后在DesignXplorer完成优化设计。

利用图像比色法进行激光熔池温度场实时检测的研究

本文将红外图像比色法应用于金属零件激光成形过程中的熔池温度场检测.阐述了测温原理和硬件图像采集系统的构成,完成了滤光片波长选择并进行了仿真,叙述了软件测温实现过程.试验结果证明了该测温系统瞬时求取温度分布的有效性,温度场实时检测的实现为激光加工过程的闭环控制打下了基础.

磁悬浮左心室轴流泵机电模型研究

阐述了磁悬浮人工心脏泵的结构,建立了磁悬浮轴流泵机电模型,在对转子进行动力学分析的基础上,得出了状态空间方程,状态方程揭示了轴流泵机电模型的本质.状态的变化不仅取决于控制,同时也与系统结构如转子质量、长度、质心位置及极转动惯量和赤道转动惯量有关.由状态方程对转子进行仿真,获得了转子轴向、径向振动位移结果,为研发磁悬浮左心室辅助装置提供了结构参数设计的方法与理论依据.

铝合金薄板激光焊接工艺及YAG激光器多光路系统设计

通过厚度为1mm5A06铝镁合金的单、双光束激光焊接工艺试验的比较研究,在YAG(500W)固体激光器上设计了硬光路和柔性光路的多光路组合系统。其中,总体的设计思想为硬光路为主光路,输出能量占总能量的2/3以上,两柔性光路由光纤传输,为激光加工前后辅助光路,占总能量1/3以下。3条光路聚焦到加工面上的距离可调,两柔性光路可自动关闭和开启。该光路系统的激光焊接机可以提高金属焊接的质量,可减少铝合金薄板焊接过程中部分容易产生的缺陷。

智能分布式测控网络体系结构设计

结合智能Agent技术、分布式测控和网络技术,提出了一种智能分布式测控网络的体系结构、通信模型和计算模型。该系统具有广泛的适用性和良好的应用前景。

动载体光电平台框架结构优化设计

在优化设计光电平台的研究中,由于动载体光电平台的光电传感器均安装在内框架上,内框架的谐振频率过低则易引起谐振,严重影响平台的稳定性。为提高内框架的谐振频率,对内框架结构进行了优化设计。根据灵敏度分析理论,以固有频率和振型幅值为目标函数,分析不同参数对结构性能的影响,通过修改对框架结构影响最为灵敏的参数改善框架的模型,应用ANSYS软件进行有限元动力学仿真。优化后的框架结构最低谐振频率提高到了270.93Hz,避开了平台伺服机构的带宽并远高于外界扰动频率,降低了框架机械谐振,提高了稳定性,为光电平台的结构优化设计提供了理论依据。