R-Factor Analysis of Data Based on Population Models Comprising R- and Q-Factors Leads to Biased Loading Estimates

Effects of performing an R-factor analysis of observed variables based on population models comprising R- and Q-factors were investigated. Although R-factor analysis of data based on a population model comprising R- and Q-factors is possible, this may lead to model error. Accordingly, loading estimates resulting from R-factor analysis of sample data drawn from a population based on a combination of R- and Q-factors will be biased. It was shown in a simulation study that a large amount of Q-factor variance induces an increase in the variation of R-factor loading estimates beyond the chance level. Tests of the multivariate kurtosis of observed variables are proposed as an indicator of possible Q-factor variance in observed variables as a prerequisite for R-factor analysis.

Load-induced error identification of hydrostatic turntable and its influence on machining accuracy

In heavy duty machine tools, hydrostatic turntable is often used as a means for providing rotational motion and supporting workpiece, so the accuracy of turntable is crucial for part machining. In order to analyze the influence of load-indcued errors on machining accuracy, an identification model of load-induced errors based on the deformation caused by applied load of hydrostatic turntable of computerized numerical control(CNC) gantry milling heavy machine is proposed. Based on multi-body system theory and screw theory, the space machining accuracy model of heavy duty machine tool is established with consideration of identified load-induced errors. And then, the influence of load-induced errors on space machining accuracy and the roundness error of a milled hole is analyzed. The analysis results show that load-induced errors have a big influence on the roundness error of machined hole, especially when the center of the milled hole is far from that of hydrostatic turntable.

Errors Prediction for Vector-to-Raster Conversion Based on Map Load and Cell Size

Vector-to-raster conversion is a process accompanied with errors.The errors are classified into predicted errors before rasterization and actual errors after that.Accurate prediction of the errors is beneficial to developing reasonable rasterization technical schemes and to making products of high quality.Analyzing and establishing a quantitative relationship between the error and its affecting factors is the key to error prediction.In this study,land cover data of China at a scale of 1:250 000 were taken as an example for analyzing the relationship between rasterization errors and the density of arc length(DA),the density of polygon(DP) and the size of grid cells(SG).Significant correlations were found between the errors and DA,DP and SG.The correlation coefficient(R2) of a model established based on samples collected in a small region(Beijing) reaches 0.95,and the value of R2 is equal to 0.91 while the model was validated with samples from the whole nation.On the other hand,the R2 of a model established based on nationwide samples reaches 0.96,and R2 is equal to 0.91 while it was validated with the samples in Beijing.These models depict well the relationships between rasterization errors and their affecting factors(DA,DP and SG).The analyzing method established in this study can be applied to effectively predicting rasterization errors in other cases as well.

Contact analysis and load distribution of double-envelop hourglass worm gearing affected by errors and load

An approach for the contact analysis and load distribution of double-envelop hourglass worm gearing is presented, which is based on a 3-D elastic contact finite element method (FEM) model that accommodates the influence of errors and load. As compared with existing tooth contact analysis model that assumes rigidity for the contacting surfaces, the proposed model provides a more realistic analysis on the contact patterns, the distribution of contact load and transmission errors. It is also capable of exploring the influence of different errors on meshing performances, the contact deformation, the shift of the contact zone and load share among the meshing tooth-pairs under different load.

基于误差幅空特性分析的空间负荷预测误差评价方法

对空间负荷预测误差进行有效评价是客观认识预测结果,指导预测结果合理应用的前提。然而,现有空间负荷预测误差评价的研究存在对误差的空间分布不考虑或考虑不充分导致评价不准确的问题。为此,提出一种基于误差幅空特性分析的空间负荷预测误差评价方法。首先,从空间负荷预测误差幅值大小和空间分布对电网规划影响的角度出发,对误差的幅空特性进行详细分析;其次,利用运输问题的数学模型来表征正负误差的幅空抵消特性,使用各空间邻近度–幅值误差值曲线与x轴围成面积之和来表征剩余未抵消误差的幅空叠加特性;然后,分别通过伏格尔法和各梯形面积累加公式来计算正负误差的幅空抵消影响值和剩余未抵消误差的幅空叠加影响值,并在此基础上构建空间负荷预测误差评价指标;最后,基于误差对电网规划的实际影响给出对误差评价指标性能的检验方法。算例分析表明,与传统方法相比,该文所提误差评价方法从幅值和空间两个维度实现了对空间负荷预测误差更为全面的评估,与误差对电网规划影响的实际情况贴近度更高。

Day-Ahead Probabilistic Load Flow Analysis Considering Wind Power Forecast Error Correlation

Short-term power flow analysis has a significant influence on day-ahead generation schedule. This paper proposes a time series model and prediction error distribution model of wind power output. With the consideration of wind speed and wind power output forecast error’s correlation, the probabilistic distributions of transmission line flows during tomorrow’s 96 time intervals are obtained using cumulants combined Gram-Charlier expansion method. The probability density function and cumulative distribution function of transmission lines on each time interval could provide scheduling planners with more accurate and comprehensive information. Simulation in IEEE 39-bus system demonstrates effectiveness of the proposed model and algorithm.

高接触比螺旋锥齿面修形方法及动态特性研究

为抑制高接触比螺旋锥齿轮传动的振动,提出一种新的高阶齿面修形方法。根据高接触比螺旋锥齿轮的啮合特点,提出一种新的修形曲线,采用辅助齿面修形方法生成高阶修形螺旋锥齿轮。在考虑齿变形的情况下,计算了高阶修正弧齿锥齿轮传动的载荷传递误差和啮合冲击,在此基础上建立了降低高接触比螺旋锥齿轮传动的载荷传递误差和啮合冲击的优化模型。仿真结果表明:与二阶修形弧齿锥齿轮相比,高阶齿面修形方法不仅可以有效降低高接触比螺旋锥齿的载荷传递误差、啮合冲击和动态负载系数,而且可以提高其在全速范围内的动态性能。

机器视觉系统中光源位移误差分析与优化

为了采集多类型工况的图像,扩大神经网络的学习样本。改变光源的高度能显著影响图像的差异,为此对影响光源位移准确度的步进电机和驱动结构进行误差分析并提出对应的优化补偿方法。经由对四台步进电机所需负载分析研究,建立负载模型,优化负载驱动电路。针对传动结构中轴心定位误差以及丝杆应力的干扰分别设计优化方案并完成对整体方案的验证。实验表明优化方法能有效地减小装置误差,四组传动丝杆的定位精度分别提升了88.896%、98.336%、45.081%、31.479%,优化效果明显,为图像采集提供位移精度保证。

考虑加载历史的小半径曲线桥梁梁轨相互作用分析

目前,大部分考虑加载历史的梁轨相互作用研究都集中在直线桥梁上,针对曲线桥梁,尤其是小半径曲线桥梁,梁轨相互作用的研究相对较少。采用理想弹塑性滞回阻力模型模拟扣件纵向阻力,运用有限元软件,建立以城东特大桥为研究对象的钢轨-桥梁-墩台三维有限元空间力学计算模型,研究曲线半径对于梁轨相互作用的影响,探究了多荷载耦合作用、往复荷载作用以及循环荷载作用下考虑加载历史效应的曲线桥梁梁轨相互作用情况,并提出“拉力百分比”以及“压力百分比”的概念以便分析曲线半径对传统线性叠加法误差的影响。结果表明,曲线桥梁中梁轨纵、横向相互作用分别与曲线半径成正、反比,相关数据改变幅度与曲线半径成反比且当曲线半径超过800 m时基本收敛,此时可采用“以直代曲”的简化算法;曲线半径对于横向梁轨相互作用影响程度大于纵向,相较于挠曲、制动工况,伸缩工况受曲线半径影响更加显著;多荷载耦合作用下,采用传统线性叠加法相较于考虑加载历史更为保守且温度荷载起主要贡献;考虑加载历史时钢轨在往复荷载作用下会产生不可忽视的残余内力,且在循环荷载作用下将会产生收敛于第1次往复荷载下的残余内力,这是扣件纵向阻力的弹塑性滞回特性决定的;线性叠加法误差与曲线半径具有相关性,相较于挠曲、制动工况,伸缩工况下对其更为敏感。研究结果可为考虑加载历史下曲线桥梁结构设计提供参考。

“数形结合”——测量及不确定度教学模式的改革与研究

理解测量的不确定度是大学物理实验课程一项重要的教学目标。在大学物理实验绪论课中,准备了两个版本的不确定性教学方式:即有无测量数据的图形化展示。课程结束后,对学生进行测试,研究数据的图形化展示是否能够提高学生对不确定度的理解。结果表明,有图形展示的班级学生比没有图形展示的班级学生得分更高。图形表示有助于数据的可视化,在进行测量数据分析时减少了学生的认知负荷,因此应该在教学中积极推广使用。

基于统一身份认证的实验室远程预约机制设计

实验室远程预约存在节点负载不均衡问题,导致预约出错次数多、预约时间差大。面对该问题,设计了基于统一身份认证的实验室远程预约机制。创新性地在统一身份认证约束条件下计算预约所需时间和预约信息平均负载,通过调整负载的方差和算术平方根值,判断分配预约任务数,达到远程预约节点负载均衡调度的目的。根据远程预约节点负载均衡调度结果,计算并更新实验综合受益总分,设计实验室远程预约机制。根据远程预约客户端与预约时间差值,判定远程预约有效性。通过计算增益误差校正控制值,校正预约时间差。测试结果表明,所设计机制预约出错次数最大仅为18次,最大时间差仅为1 min,有效降低了实验室远程预约的出错效率。

考虑齿形误差影响的摆线针轮承载特性分析

针对缺乏考虑齿形误差的承载分析软件,导致分析结果不符合实际工程状况的问题,提出了1种包含摆线轮齿形误差的摆线针轮副承载特性分析方法。利用三次非均匀B样条准确描述出包含齿形误差的摆线轮实际齿廓,构建并分析了摆线针轮误差齿廓接触分析模型(error tooth contact analysis,E-TCA),得到了初始啮合位置参数及啮合间隙。在此基础上,建立了齿形误差影响下的摆线针轮副负载接触分析模型,确定了零部件多体接触之间的力矩平衡和变形协调关系,利用能量最低原理获取了真实承载特性。通过有限元模型验证了RV-40E型号减速器的摆线针轮承载特性。结果表明:由于齿形误差的影响,啮合齿数减少了1对,啮合应力和传动误差增大了5.3%和5.7%。

重载行星轮系安装误差对系统均载性能的影响

行星轮安装误差的存在会导致行星轮系产生不均载问题,进而会影响减速器的传动性能和寿命。以往的研究未明确定义不同角度下的安装误差对系统均载性能的影响,并且关于多行星轮对系统均载影响的研究(在不同安装误差和不同输入功率下)也较少。为此,研究了实际应用中行星轮系安装误差对系统均载性能的影响。首先,以重载四行星轮系为研究对象,建立了行星轮径向和切向安装误差的综合误差表达形式;然后,基于轮系的传动模型,分析了单行星轮不同安装误差角和误差数值对系统均载的影响;最后,在单行星轮的基础上分析了不同工况和误差配置下多行星轮对系统均载的影响。研究结果表明:行星轮的切向安装误差对系统均载影响最大,径向安装误差对系统均载影响最小,当单行星轮安装误差数值为60μm,安装误差角θ从径向往切向方向靠近时,行星系统的均载系数增大了9.6%;误差绝对值越大,均载系数越大,当单行星轮安装误差数值从-30μm到-60μm时,系统的均载系数增大了4.6%;多行星轮存在切向安装误差对系统均载的影响可以用有效误差来衡量;齿轮承载范围内,随着输入功率的增大,安装误差对系统均载的影响逐渐减小。

基于现代试验设计的风洞天平校准方法

风洞天平的校准精度直接决定了风洞试验的气动载荷测量精度,为了提升天平校准的质量和效率,以BCS-100天平校准系统为研究对象,基于现代试验设计方法(modern design of experiments,MDOE)开展了风洞天平校准研究。针对单因子变量法(one factor at a time,OFAT)天平校准中存在系统误差与响应量耦合的问题,采用MDOE的随机、重复和分块策略控制校准的系统误差,并选定响应面理论的中心复合设计方法生成校准矩阵。校准矩阵共计86个样本点,包括64个分级因子点、12个轴向因子点和10个中心因子点,其中所有样本点的加载顺序做随机化处理,并作为一个样本块在短时间内集中完成加载,中心因子点则用于满足重复原则。最后开展了OFAT和MDOE的对比校准,拟合载荷的残差正态概率分布显示MDOE校准中横侧向分量的样本点独立性更强,样本点残差最高可降低84%;检验载荷显示MDOE和OFAT两种方法中天平所有分量的综合加载重复性持平,MDOE校准中横侧向分量的综合加载误差最高可降低54%。研究表明MDOE能够有效降低校准的系统误差,提升横侧向小量的预测能力。

变负载直驱力矩电机位置误差预测模型研究

为提高直驱力矩电机在变外载荷工况下的位置精度,使用基于狼群算法(WPA)优化支持向量回归(SVR)神经网络,建立直驱力矩电机位置误差预测模型。搭建试验台,将磁粉制动器与力矩电机用联轴器连接,利用磁粉制动器对直驱力矩电机施加变化外载荷。以可变外载荷数据和直驱力矩电机运行时电流数据作为输入,以直驱力矩电机位置误差作为输出。实验结果表明:所建立的WPA—SVR预测模型精度高于SVR预测模型,能够有效预测直驱力矩电机变负载下位置误差。

转台负载工况下角位置误差补偿方法研究

负载会影响转台回转轴的运动状态,进一步影响转台角位置误差的大小。通过分析负载工况下转台角位置误差傅里叶阶次的变化情况,提出一种基于谐波补偿的误差补偿方法。首先,分析负载对转台回转轴的影响,建立回转轴误差运动与角位置误差之间的数学模型,并进行数值仿真;其次,通过负载变化影响回转轴误差运动的大小,获取转台不同负载下的自校准曲线,采用傅里叶法分析对负载变化敏感的傅里叶阶次;最后,选取对负载变化敏感的傅里叶阶次拟合谐波补偿函数对转台角位置误差进行补偿。误差补偿后转台在不同负载工况下的角位置误差最大为±0.25″,与补偿后空载工况下角位置误差相差±0.03″,有效减小了负载对转台角位置误差的影响。

考虑预测误差不确定性的源-荷-广义储低碳经济动态优化调度

基于确定性模型的低碳经济调度方法无法准确描述不确定因素对电网碳排放的影响。据此,从系统层面考虑源-荷两侧不确定性,构建了一种低碳经济动态优化调度模型。采用混合高斯概率密度估计刻画风、光预测误差的不确定性,提出一种考虑净负荷预测误差的正负旋转备用容量概率约束方法;为减少系统的碳排放量,一从发电端考虑,引入碳交易机制,建立含有阶梯型碳交易成本的系统总运行成本最低的调度目标函数;二从用户层面考虑,将需求响应负荷同实际储能设备视为广义储能参与日前-日内滚动优化调度;在IEEE39节点系统进行不同场景分析,验证了所提的调度模型实现系统低碳、经济运行目标的有效性,也挖掘了需求响应负荷的减碳潜力。

圆柱滚子轴承摩擦力矩试验机

针对现阶段圆柱滚子轴承摩擦力矩试验机测量载荷较小以及大径向载荷条件下测量精度不高的问题,基于平衡法研制了圆柱滚子轴承摩擦力矩试验机,试验机主体为卧式结构,最大载荷可施加至10 k N,可以在不同转速和润滑条件下测量圆柱滚子轴承的摩擦力矩。基于试验分析了径向载荷对圆柱滚子轴承摩擦力矩的影响规律,结果表明圆柱滚子轴承摩擦力矩随径向载荷的增加逐渐增大,摩擦力矩测量值与理论计算值相差较小,验证了圆柱滚子轴承摩擦力矩试验机的实用性。

空间分割全局灵敏度方法研究及其在风机叶片极限载荷工况中的应用

全局灵敏度分析,旨在考量结构系统中各输入随机变量对输出响应不确定性及风险水平影响的重要度。它能为后续的可靠度评估、故障诊断、系统设计、预测及优化等提供重要参考。尽管各类全局灵敏度分析方法不断涌现,但高维复杂结构(如风机叶片结构)灵敏度分析仍是目前的难题。该文针对空间分割全局灵敏度分析方法的三种可能计算形式及最优分割方案展开研究,通过标准算例分析和误差理论推导,提出能充分利用样本信息、有效减轻计算负担的求解形式及分割方案,并将其应用于风机叶片极限载荷工况下的全局灵敏度分析中,同时为未来设计更为高效、经济和可靠的风机结构提供参考。

考虑啮合误差的复式行星传动系统均载特性研究

为研究复式行星传动系统的均载特性及影响均载特性的因素,通过势能法建立齿轮刚度求解模型,求解了传动系统的时变啮合刚度;计入阻尼、时变啮合刚度、啮合误差等因素影响,采用集中质量法建立了系统的平移-扭转耦合动力学模型,利用Newmark-β积分法求解了系统的动态响应,以均载系数量化均载性能,分析了转速、负载及单构件和多构件偏心误差对系统均载性能的影响。分析结果表明,提高转速会降低系统的均载性能,增加负载会提高系统的均载性能;偏心误差的增大会使系统的均载性能降低,当偏心误差同时作用在内啮合的构件上时会使均载系数下降3.1%;当同类行星轮的偏心误差以旋转中心作用时,会有效降低偏心误差对系统均载性能的影响。