面向单臂弯举的气动肌肉上肢外骨骼系统设计与实验

针对人体手臂负载弯举过程中易产生肩袖损伤的问题,设计了一种气动肌肉上肢外骨骼机器人。其本体结构由一个肘关节外骨骼机器人和气动式外展肩枕构成,并通过双层护肩结构固定于穿戴者上肢。该设计结合了刚性外骨骼机器人结构的力传递优势和柔性仿生式织物结构的柔顺性优势,在负载弯举过程中对穿戴者的肘关节和肩关节提供必要的助力,同时提高了肩关节处的人机相容性。对比实验结果表明,实验者手持负载并穿戴气动式上肢外骨骼机器人后可以在心率无显著性增加的状态下完成弯举动作,并且在气动式外展肩枕的作用下肩部外展轨迹更近似于自然弯举状态下的轨迹。与无穿戴状态下对比,肱二头肌肌电信号的平均绝对值和均方根分别降为69.92%~70.97%和66.46%~78.85%,冈上肌肌电信号的平均绝对值和均方根分别降为80.67%~81.51%和78.02%~89.22%。

面向对象的航空发动机装配模型

为了对复杂产品的数字化装配设计提供有效的支持,首先对产品装配建模方法研究工作进行了归纳分析,指出面向对象的建模方法是目前最合适的复杂产品装配建模方法。然后采用对象类图建立了复杂产品装配元模型,描述了产品装配过程中的主要对象类及其关系,集成表达了产品结构、装配特征、装配关系、工艺方案等信息,为数字化装配设计提供了全面的支持。最后通过对象匹配方法,将复杂产品装配元模型转化为航空发动机装配的对象模型,并以燃气涡轮发动机的涡轮转子为例,对其装配结构构成、数据衍变关系及建模方法进行了说明。将所建立的面向对象的航空发动机装配模型直接用于数字化产品装配系统的开发,并进行了应用验证。

考虑驱动系统动态的机械手神经网络控制及应用

针对结构和参数均未知的机械手控制问题,提出了考虑驱动系统动态的机械手神经网络控制方法,采用稳定的径向基(Radial basis function,RBF)神经网络辨识机械手未知动态,而附加的鲁棒控制可以保证存在神经网络的建模误差和外部干扰时系统的稳定性和性能,并且该方法使机械手闭环系统一致最终有界.同时开发了基于半实物仿真技术的机械手控制系统,最后,将本文方法与经典的PD控制器和自适应控制器在同一机械手平台上进行了实验验证与分析,实验结果表明该方法具有良好的控制性能.

基于T-S模糊的欠驱动机械臂的平衡控制

针对欠驱动机械臂平衡控制精度低,鲁棒性差,抗干扰空间狭窄,起摆成功率低等问题,提出了一种基于T-S模糊结构和线性调节理论的欠驱动机械臂平衡控制策略,并实现了一种新的起摆-平衡控制方式。首先将系统设定的状态空间分为若干个模糊子空间,通过线性二次型最优理论和线性调节理论,在每个模糊子空间建立局部控制器,保证系统在每个局部子空间中平衡,并最终收敛于给定平衡点,然后使用隶属函数平滑的将各个局部控制器连接起来,最终得到非线性控制对象的模糊平衡控制器,实现了欠驱动机械臂在任意给定点的平衡控制。实验结果表明,所提出的控制策略控制精度高,抗干扰范围大,鲁棒性强,起摆成功率高,并且易于实现,具有较高的推广和应用价值。

熵在随机系统故障诊断和容错控制中的应用

长期以来,关于随机动态系统的故障诊断和容错控制的研究一直是控制理论和应用的重要领域之一。随机控制系统故障诊断的目标是建立有效的故障估计算法以使残差信号方差最小。这种方法仅适用于高斯型残差或者具有对称分布的概率密度函数的残差。然而,对非高斯残差而言,仅使用残差信号的方差不能够全面表示残差的不确定性。针对非高斯随机动态控制系统提出了新的故障诊断和容错控制算法,以使故障诊断中残差信号的熵极小化,同时极小化故障状态下闭环控制系统跟踪误差的熵。

耦合多学科设计系统中参数映射方法

正确地辨识和有效地管理多学科设计模型之间的耦合关系是实现复杂产品多学科设计优化的基础。针对复杂产品研制需求,采用集合概念建立了多学科耦合关系的概念模型。然后,采用面向对象方法实现了耦合多学科设计模型(系统)的参数辨识和表达,并且通过文件解析方法自动关联多学科模型求解器(设计系统)间的输入输出参数。此参数映射方法在参数层次上控制多学科设计数据生成、获取、转换、存储和计算过程,实现了多学科异构数据源互操作。此参数映射方法可以支持耦合学科模型求解器集成,并且支持多学科计算进程的协同调度。此参数映射方法应用于航空装备研制,显著提高了设计效率和设计质量。

基于时间序列的模糊聚类与规则提取信用评价模型

提出基于多维时间序列模糊聚类与模糊规则提取技术相结合的模糊分类系统,将其应用于信用评价研究.该方法利用投影寻踪技术对多维时间序列数据进行降维处理并进行模糊分类;根据分类结果和最佳投影值提取模糊规则,采用梯形分布法生成三个模糊隶属函数;最后根据计算模糊贴近度确定样本的信用级别.实例证明该方法具有良好的评价效果和实用价值.

面向过程的产品开发项目质量管理

研究ISO9000:2000质量管理体系,分析在企业大量业务过程中以项目形式组织并实施活动时,企业运营过程质量管理和项目质量管理间的关系。根据产品开发项目质量管理的特点,提出在具体项目上落实ISO质量管理的两步剪裁法。采用面向对象方法建立产品开发项目质量管理模型,包括组织模型、业务模型、过程模型和信息模型。该模型通过企业、项目管理办公室和项目3层质量管理协调项目过程和企业运营过程质量管理的关系,实现企业级的产品开发项目质量管理。基于上述模型在J2EE平台上实现了质量管理信息系统。

基于Pro/E的液晶显示器支架的冲压工艺与模具设计

分析了液晶显示器支架零件的冲压成形工艺,介绍了液晶显示器支架的冲裁设计,确定该钣金工件的生产工序及工艺方案,同时还介绍了多工位级进模总体结构设计、排样方案和成形特点,关键部件的设计与计算方法,模具生产的零件符合精度要求。

氧化铝气态悬浮焙烧过程控制系统

针对氧化铝气态悬浮焙烧过程工艺复杂,结构庞大,设备众多,各设备之间联锁程度要求高,同时主炉温度受众多因素影响,难以用常规PID实现闭环控制。以中国铝业河南分公司新建氧化铝焙烧生产过程计算机控制系统工程项目为背景,结合焙烧过程的特点和控制要求,提出了包括过程控制层与过程监控层的氧化铝生产焙烧过程计算机控制系统结构,进行了系统的功能设计与硬件设计,开展了氧化铝焙烧生产过程控制策略的研究以及控制系统的设计与开发,提出了将下料量作为前馈引入主炉温度控制,并成功应用于现场,取得了显著的应用效果。该系统的成功应用表明其具有广阔的推广应用的前景。

求解混合流水车间调度的多目标优化算法

为求解多目标混合流水车间调度问题,以最小化最大完工时间、提前惩罚量和滞后惩罚量为目标,提出一种改进的MOEA/D算法。采用基于排列的编码策略,设计两种局部搜索策略,提高算法求解性能。设计一种全局搜索交叉算子,给出一种种群更新策略,进一步提升解的分布均匀性。基于炼钢连铸实际生产数据,随机产生20个算例,与最新的两种多目标优化算法进行对比分析,验证了所提算法的优越性。

基于Web面向中小型制造企业的PLM系统的研究与实现

这里对PLM的基本概念及内涵,PLM系统体系结构的演化等进行了系统阐述和分析;在借鉴国内外知名软件供应商和研究机构研究成果的基础上,提出了一种适合并行设计和协同开发的PLM系统体系结构,包括PLM系统的功能模型、离散制造业产品的全生命周期模型和体系结构模型;并给出了系统实现策略。最后,开发了一个PLM软件原型系统,部分技术思想得到了验证。

基于模糊多属性决策的多维时序信用风险评价建模

针对属性权重完全未知且数据为多维时序的信用风险评价问题,提出基于多属性决策与模糊聚类相结合的混杂信用风险评价建模方法.该方法使用离差最大化方法和二次规划模型得出指标属性的综合权重,对受评样本在各时点上进行多属性决策得到决策评分,再通过决策评分矩阵进行模糊聚类,并对结果进行了有效性验证.最后通过实例验证,证明该方法具有可行性和有效性.

基于投影寻踪的时间序列多属性决策研究

针对属性权重完全未知且属性值为多维时间序列的评价决策问题,提出一种基于加速遗传算法-投影寻踪和多属性决策的混杂评价决策模型方法。该方法将首先利用投影寻踪方法对多维时间序列数据按照属性进行降维处理,以解决数据处理过程中"维数灾难"带来的影响,并使用加速遗传算法确定最佳投影方向作为属性权重;对于得到的具有时间序列特性的决策矩阵,使用指数平滑方法确定时间序列的系数权重,最后对备选方案进行综合评价决策。通过实例验证,证明该方法简捷实用,极大提高了工程决策效率和准确性。

错峰控制中多地区多目标限电分配的模糊群决策模型研究

采用层次分析与模糊集理论相结合的方法,对多地区之间的限电分配问题进行了探讨,建立了错峰控制中多地区多目标限电分配的模糊综合群决策模型。经实例研究,得到了满意结果。

切换系统的无扰切换控制及其在航空发动机中的应用

利用多Lyapunov函数方法,本文研究了一类切换线性系统的状态跟踪无扰切换控制问题.首先,刻画了控制信号在切换时刻处的抖振抑制水平.其次,通过控制器与切换律的同时设计,实现了系统的状态跟踪和控制信号抖振抑制.最后,将所提出的状态跟踪无扰切换控制策略应用于一个涡扇航空发动机模型的控制设计上,说明了所提出方法的有效性.

Seru生产系统中面向公平性的多能工-批次-作业分配联合决策研究

多能工的灵活分配对Seru生产系统实现柔性生产至关重要,而现有研究多集中于提高生产效率,易造成工作量分配不公平,影响工人对生产计划接受度。因此从Seru生产系统中多能工工作量公平分配角度出发,选取Min-Max类型优化指标,以最小化最大工人工作量为决策目标,研究了多能工-批次-作业分配联合决策问题,构建了一个公平性导向混合整数非线性规划模型。通过与传统的最小化总劳动时间为目标的效率导向模型进行对比,验证了公平性导向模型的有效性。基于多能工算例和全能工算例的精确解结果显示,与效率导向模型相比,公平性导向模型可以维持较高的生产效率,同时实现多能工间工作量公平分配。

基于图论的产品拆卸顺序规划

为了提高产品拆卸顺序规划效率,分析装配体零件间的配合特征,提出将图论中的度引入产品拆卸顺序规划中,研究干涉矩阵与干涉图之间的关系,明确了装配连接图的邻接矩阵表达方式,推演了子装配体判别准则,给出了子装配体识别算法流程,实现了在拆卸过程中迅速确定基准件和子装配体的目的。实例分析表明,采用该方法降低了拆卸顺序分析的复杂度。

赛汝生产系统构建与调度的研究进展

作为一种新的生产模式,赛汝生产(SERU production)因其响应快、柔性高、效率高的优势在佳能、索尼等电子产品制造企业被广泛采用并取得很好的效果,也因此引起了学术界的广泛关注.赛汝生产系统运作至少包括赛汝生产系统构建和调度两个关键决策过程,而且这两个决策过程都是NP难问题.为了降低计算复杂度,大多数已有研究都是对赛汝生产系统构建和调度进行单独决策,但赛汝生产系统构建和调度的单独决策无法产生全局最优解.为获得全局最优解,需要联合决策赛汝生产系统构建和调度.本文从赛汝生产系统构建与调度的单独决策、纯赛汝生产系统构建与调度的联合决策、混合赛汝生产系统构建与调度的联合决策三个方面,介绍和总结了赛汝生产系统构建和调度的研究进展,展望了未来的相关研究方向.

基于DKPLS的非线性过程故障检测

提出了一种基于动态核偏最小二乘(DKPLS)的多变量监测方法.KPLS结合PLS和核技巧两者的优点,通过非线性映射在高维的特征空间中计算出得分向量.所提出的DKPLS将KPLS与系统的动态特性相结合,不仅可以从观测变量的动态信息中取出了那些与输出变量相关的非线性信息,并且还具有动态的优点,由于不考虑动态优化过程,因此它又是一种无教师指导学习方法.计算结果表明DKPLS能有效地提取时间和批次的信息,对于动态过程的故障诊断有很好的效果.