基于NSGA-Ⅱ的工业机器人多目标点轨迹跟踪优化研究

针对工业机器人在轨迹跟踪中存在的建模误差与收敛性问题,提出一种基于非支配排序遗传算法Ⅱ(Non-dominatedSortingGeneticAlgorithmsⅡ,NSGA-Ⅱ)的工业机器人多目标点轨迹跟踪优化方法。首先,系统概述工业机器人多目标点跟踪控制系统的需求及挑战,详细分析工业机器人动力学模型。其次,研究工业机器人轨迹规划,提出基于三次多项式插值的轨迹规划模型。再次,提出基于NSGA-Ⅱ多目标优化算法的工业机器人轨迹跟踪控制优化方法。最后,通过仿真分析,验证该方法的有效性。结果表明,相较于传统的控制方法,该方法在多目标跟踪方面表现出更好的性能和精度,提高了工业机器人在生产线上的实际应用效果。

路基上CRTS Ⅱ型板式轨道裂纹影响分析

为分析路基上CRTS Ⅱ型板式无砟轨道轨道板开裂对车辆和无砟轨道结构的影响,根据弹性地基梁理论、有限元方法和轮轨系统耦合动力学理论,建立了弹性地基梁体的有限元模型和车辆-轨道-路基垂向耦合振动模型.采用大型有限元软件ANSYS/LS-DYNA,分析了轨道板开裂对轨道结构的静、动力学性能和行车性能的影响.分析结果表明:轨道板开裂对轨道结构受力的影响较小,不影响行车的平稳性和安全性;随列车速度增大和轨道板开裂,均会增大轮轨作用力和轨道结构的动力响应;在裂缝地段,应采取减振、隔振、控制轨道几何不平顺等措施降低轨道结构的动力响应;轨道板开裂将影响无砟轨道的耐久性和使用寿命,应及时修补.

温度作用下轨道板与CA砂浆离缝对CRTSⅡ型板式轨道的影响分析

轨道板与水泥乳化沥青砂浆离缝是CRTSⅡ型板式无砟轨道的主要伤损形式之一,水泥乳化沥青砂浆具有支承、缓冲、传载等作用,离缝将影响无砟轨道的变形与受力。基于弹性地基梁体理论和有限元方法,建立了路基上CRTSⅡ型板式无砟轨道有限元模型,分析在温度荷载和自重作用下不同离缝长度以及产生离缝后CA砂浆层参数对轨道结构的影响。结果表明:轨道板的翘曲位移及纵向应力均随着离缝长度增大而增加;当离缝长度超过1.95 m时,轨道板的翘曲变形及纵向应力都急剧增大,建议轨道板与CA砂浆层离缝长度不宜超过1.95 m。

CRTSⅡ型板式轨道宽接缝开裂及修补材料对轨道板的影响分析

CRTSⅡ型板式无砟轨道结构,由于宽接缝处存在着新老混凝土结合的问题,容易出现裂缝。在现场发现宽接缝处开裂较大,对于裂缝宽度超过标准的地方需要采用修补材料进行修补。当采用修补材料对裂缝进行修补后,可能影响轨道板的变形和受力。通过ANSYS有限元软件建立无砟轨道弹性地基梁体模型,分析出现裂缝后,不同的裂缝宽度、深度以及不同弹性模量的修补材料对轨道板的影响,为CRTSⅡ型板式无砟轨道裂缝的修补提供参考。

基于能量准则的Ⅱ型板式轨道稳定性

采用界定结构平衡准则中的能量变分原理推导Ⅱ型轨道板竖向稳定性的临界力计算公式,并通过数值分析方法验证该公式的正确性;基于本文推导的临界力计算公式,计算Ⅱ型轨道板的最不利波长及不同变形波长下轨道板的临界力,将临界力对应的轨道板容许升温幅度与轨道板的实测升温幅度进行比较。研究结果表明:Ⅱ型轨道板容许升温幅度远大于轨道板实测升温幅度,因此,Ⅱ型轨道板在温度压力作用下丧失稳定性的可能性很小。

施工过程中CRTS Ⅱ型轨道板竖向上拱变形研究

研究目的:CRTSⅡ型板式无砟轨道施工过程中,轨道板窄缝浇筑后纵连前,轨道板处于一种偏心受压状态,在温度荷载作用下轨道板容易产生上拱变形现象。本文利用ANSYS软件,建立温度荷载作用下CRTSⅡ型轨道板上拱变形有限元力学分析模型。通过对轨道板上拱变形过程模拟,分析其上拱变形的基本规律,以及砂浆层粘结强度、板边离缝深度和轨道板温度梯度对轨道板竖向上拱临界温升幅度的影响。研究结论:(1)轨道板上拱变形从板端约第一扣件处逐渐向板中蔓延,当达到某一临界温升幅度ΔT时,将导致轨道板与砂浆层的粘结失效而分离;(2)轨道板上拱临界温升幅度随着粘接强度增大而增大,增大轨道板与砂浆层的粘结强度,不仅可以抑制和延缓轨道板上拱的发生,同时可减小板边上拱程度;(3)施工过程中,采取措施减少轨道板与砂浆层的离缝面积,有利于提高轨道板上拱的临界温升幅度;(4)温度梯度的作用会加速轨道板上拱变形;(5)不同温度状态下的轨道板上拱变形现象,可反映出轨道板与砂浆层之间的不同粘结状态;(6)该研究成果对于完善CRTSⅡ型板式轨道的施工技术具有指导意义。

基于车辆-轨道单元的桥上CRTS Ⅱ型板轨道竖向振动分析

根据车辆与桥上CRTS II型板轨道结构相互作用的特点,提出一种车辆单元与一种轨道单元,运用有限元方法和Lagrange方程,建立2种单元的动力有限元方程。车辆单元与传统车辆模型的不同在于每个车轮下附有一系钢轨,该钢轨仅用于车辆与轨道之间的耦合,不计其质量和刚度。利用这种车辆单元,可建立运行车辆与轨道结构耦合的显示算法,避免了复杂的程序编制工作。基于轨道参振作用,轨道单元从形式上表现为扣件间距范围内的一段轨道截矩,涵盖了钢轨、扣件、轨下垫板、轨道板,混凝土连续底座板、桥面板以及相互作用的4层梁模型。计算结果与文献对比表明,基于车辆单元与轨道单元的车辆—轨道—桥梁耦合振动模型及其程序能够反映轨道结构的振动特性以及进行相应的动力性能分析。

CRTS Ⅱ型板式轨道轨道板温度测量与变形分析

在CRTSⅡ型板式无砟轨道结构中,水泥沥青砂浆层起着非常重要的作用;但在施工中发现,轨道板与水泥沥青砂浆存在离缝现象,初步分析离缝是由于轨道板沿其厚度方向不均匀温度梯度引起的;通过使用Ansys有限元软件建立分析模型,以实测轨道板温度和变形为初始条件,分析不均匀温度梯度对轨道板翘曲变形的影响。通过试验测量结果与模拟结果对比,验证分析模型的可靠性,并为CRTSⅡ型板式无砟轨道结构设计及优化提供参考。

高速铁路CRTSⅡ型板式无砟轨道结构动力特性分析

为了分析京沪高速铁路CRTSⅡ型板式无砟轨道结构的动力响应,通过建立无砟轨道结构-下部基础结构动力有限元分析模型,得到了结构前10阶模态和不同列车速度下无砟轨道结构的动力特性.分析结果表明:桥梁上CRTSⅡ型板式无砟轨道结构的自振频率都比规范的限值大,说明桥梁有足够的刚度保证列车行驶的安全性和舒适性;桥梁上板式无砟轨道结构的前10阶振型中大部分振型表现为横向扭转,桥梁结构横向刚度相对较小,在实际的高速铁路桥梁结构中应注意桥梁的横向稳定性;无砟轨道结构各个构件的竖向位移、竖向加速度、板底水平拉应力及CA砂浆层竖向压应力均随列车速度的增大而逐渐增大;线下基础结构顶面竖向压应力存在转折变化点.

CRTS Ⅱ型板式无砟轨道CA砂浆抗冻性研究

研究了高速铁路CRTSⅡ型无砟轨道CA砂浆在绝湿条件下养护28 d后的含水情况、水饱和度及其在绝湿和表面浸水条件下的抗冻性能.结果表明:绝湿条件下养护28 d的CA砂浆水饱和度约为86.1%(质量分数,下同);在表面浸水条件下进行冻融循环时,CA砂浆可能发生表面剥落破坏,其单位面积剥落量随冻融循环次数增加而持续增大,但冻融循环次数达188次时,其单位面积剥落量仍远低于规范要求;在绝湿状态下进行冻融循环时CA砂浆表面不会发生剥落破坏.由于CA砂浆中的沥青为憎水性材料,干燥CA砂浆再次吸水的速度很慢,浸水19 d后,其水饱和度仅为50.5%.实际工程并非绝湿状态,其水饱和度远低于临界水饱和度,因水结冰而导致CA砂浆发生冻融循环破环的可能性很小.

宽窄接缝破损对CRTSⅡ型板式无砟轨道无缝线路受力的影响

现场调研表明,CRTSⅡ型板式无砟轨道宽窄接缝处存在严重破损情况,极大地影响轨道结构的受力和变形。为了明确宽窄接缝破损的影响,本文基于有限元理论,利用ANSYS软件建立了路基上CRTSⅡ型板式无砟轨道无缝线路计算模型,研究了温升和持续高温荷载作用下,宽、窄接缝分别破损对无缝线路受力和变形的影响。研究结果表明:在温度荷载作用下,与宽窄接缝完好时相比,宽窄接缝破损造成钢轨受力和变形增大,钢轨的垂向不平顺较为明显;宽窄接缝破损处两侧轨道板与砂浆层脱粘,轨道板出现上拱,并在持续高温作用下脱粘范围向板中蔓延,上拱位移不断增大。其中,宽接缝完全破损时脱粘长度可达到1.438 m,上拱位移达到0.612 mm,窄接缝完全破损时脱粘长度可达到1.625 m,上拱位移达到1.438 mm;宽窄接缝破损处的纵向压应力较大,超过混凝土抗压强度,导致混凝土被挤碎,破损程度加剧。

CRTSⅡ型板式无砟轨道充填层离缝修复技术研究

充填层离缝是CRTSⅡ型板式无砟轨道结构主要的病害形式。在实地调研我国CRTSⅡ型板式无砟轨道充填层离缝病害的基础上,分析了CRTSⅡ型板式无砟轨道结构充填层离缝的主要种类、原因及危害。根据高速铁路无砟轨道结构特点,研究充填层离缝修复材料技术要求。结合现场实践给出了离缝修复工艺,并对离缝修复效果进行跟踪考察。

CRTSⅡ型板式轨道宽接缝开裂对轨道受力的影响分析

为分析CRTSⅡ型板式无砟轨道宽接缝开裂对轨道受力性能的影响,以桥上Ⅱ型板式轨道为例建立计算模型,应用有限元法,计算分析在不同荷载作用下宽接缝的开裂对Ⅱ型板式轨道受力性能的影响。研究结果表明,整体降温条件下开裂对轨道结构的受力影响最大,正温度梯度增加了轨道板的最大翘曲位移;宽接缝开裂深度对轨道受力影响最为明显,当开裂深度达到200 mm时,底座板所受拉应力达到3.05 MPa;提出了Ⅱ型板式无砟轨道宽接缝开裂的修补标准建议值。

CA砂浆离缝对CRTS Ⅱ型板式轨道的影响研究

基于有限元理论,利用ANSYS软件建立了路基上CRTSⅡ型板式轨道计算模型,研究轨道板与水泥乳化沥青砂浆(CA砂浆)层离缝长度和离缝高度对CRTSⅡ型板式轨道受力和变形的影响。研究结果表明:与CA砂浆正常工作状态相比,CA砂浆离缝将造成轨道结构变形和受力增大。在列车静载和正温度梯度共同作用下,当离缝长度达到2.6 m时,轨道板的垂向位移从0.397 mm增大到0.937 mm,CA砂浆层的压应力从30.33 kPa增大到111.57 kPa。随着离缝高度的增大,轨道结构的变形和受力也迅速增大。

高温环境下列车荷载对CRTSⅡ型板式轨道宽窄接缝损伤行为的影响

针对高温环境下CRTSⅡ型板式轨道易受列车荷载作用产生宽窄接缝伤损的问题展开研究,建立有限元模型,分析轮载作用位置、轴重大小以及制动力等列车荷载作用特征与高温环境耦合作用下宽窄接缝损伤行为及发展规律。研究表明:列车荷载与温度耦合作用下宽窄接缝伤损主要发生在宽接缝下部;轴重作用位置会影响宽窄接缝最先出现损伤的位置及发展趋势;轴重会加剧宽窄接缝的损伤程度,当轴重超过5 t时,会使宽窄接缝损伤急剧增大;制动力对宽窄接缝影响与作用位置有关,且当制动力作用于宽窄接缝正上方时对宽窄接缝损伤影响最大。列车荷载对宽窄接缝影响主要体现在改变伤损位置、形态及发展趋势上,且对伤损发展有一定的加剧作用。

用于铺设Ⅱ型板式轨道的大跨连续梁桥合理温度跨度研究

大跨度混凝土桥梁结构型式在我国高速铁路中被广泛采用,但铺设无砟轨道的极限温度跨度成为困扰桥上Ⅱ型板式轨道的设计难题。根据桥上Ⅱ型板式轨道结构特点,建立桥上Ⅱ型板式轨道线-板-桥-墩非线性空间一体化模型,并在有限元软件ABAQUS中建立对应的有限元模型,探索不同荷载工况作用下,轨道结构受力和变形随温度跨度增长的特点,并运用桥上无缝线路设计理论和极限状态法对轨道结构进行检算。研究结果表明:随着温度跨度的增长,轨道结构受力有不同程度的增长,荷载工况中桥梁伸缩影响最大。当温度跨度达到496 m时,钢轨、轨道板检算均满足要求,但此时底座板已达到正常使用极限状态的控制条件。因此,建议用于铺设Ⅱ型板式轨道的大跨连续梁桥温度跨度不宜大于496 m。

NiosⅡ的红外图像实时跟踪系统设计

目前国内多数红外图像实时跟踪系统采用DSP为核心处理器的结构,存在电路复杂、成本高的缺点。开发在FPGA中实现以NiosⅡ为核心的红外图像实时跟踪系统,采用NiosⅡ实现目标跟踪算法,利用硬件实现图像预处理,软硬件协同完成实时跟踪,实验结果表明,系统体积小、功耗低、实时性强,在复杂的天空背景下,能够稳定、精确地跟踪飞行目标。

桥上CRTSⅡ型板式无砟轨道宽接缝开裂对纵连钢筋受力特性的影响

CRTSⅡ型板式无砟轨道结构作为一种纵连板式轨道结构,通常采用6根精轧螺纹钢筋实现轨道板的纵向连接;但因外部荷载作用易造成宽接缝新老混凝土连接处发生开裂,轨道板内部纵连钢筋应力重新分布,有可能会威胁到钢筋的正常工作。基于有限单元法,运用单元生死技术,建立不同宽接缝开裂状态(完全开裂或未开裂)下含预应力钢筋的桥上CRTSⅡ型板式轨道结构计算模型,研究不同外部荷载作用对纵连钢筋受力性能的影响。结果表明:宽接缝开裂会导致宽接缝位置处钢筋应力的突变;整体温降对钢筋应力的影响最大,降温幅值过大甚至会导致钢筋屈服破坏;正温度梯度对钢筋应力影响较大,会导致宽接缝开裂处钢筋应力的大幅降低;而负温度梯度和列车荷载作用下,宽接缝处钢筋应力变化均不明显。

高温条件下CRTSⅡ型板式无砟轨道变形整治措施研究

针对高温条件下CRTSⅡ型板式无砟轨道轨道板离缝上拱、宽接缝破损等结构病害,在病害类型调研及成因分析的基础上,对既有CRTSⅡ型板式无砟轨道离缝上拱的病害整治方案进行了总结。结合CRTSⅡ型轨道板修复试验,利用有限元方法分析了植筋锚固和注胶对轨道板离缝上拱的整治效果,在此基础上提出了CRTSⅡ型板式无砟轨道离缝上拱病害整治的优化及预防措施,为无砟轨道结构病害的养护维修提供参考。

墩底沉降对桥上CRTSⅡ型板式无砟轨道纵向力的影响

针对墩底沉降引起的桥上CRTSⅡ型板式无砟轨道纵向受力与变形问题,基于有限元法和梁-板-轨相互作用机理,建立多跨简支梁和大跨连续梁桥上CRTSⅡ型板式无砟轨道无缝线路空间耦合模型,研究各墩底均匀沉降及差异沉降条件下无砟轨道和桥梁结构纵向力与位移分布规律.结果表明:各墩底发生均匀沉降时,两侧桥台及相邻桥墩顶为薄弱位置,两种桥上轨道结构纵向力与位移最大值及其变化趋势基本一致,且随沉降量的增加而线性增大;各墩底发生差异沉降时,沉降值突变的相邻桥墩顶为薄弱位置,该处轨道结构纵向力与位移随着沉降差值的增加而明显增大;需严格把控长大梁桥墩底桩基础的施工质量,避免各墩底发生差异沉降;研究成果可为桥上CRTSⅡ型板式无砟轨道无缝线路设计改进及工程建设提供参考.