基于遗传算法的机器人运动学参数误差识别

针对机器人标定过程中误差建模与参数识别方法的繁琐问题,提出通过考虑参数误差的运动学模型直接建立基于相对距离误差的参数误差方程组,并采用混合遗传算法求解方程组的新方法,使得参数误差识别简单易行。算例通过数值仿真,分析了采用不同的测量数据(完整的距离信息或非完整的距离信息)进行参数误差识别的可行性,结果表明,只要获得足够多的测量数据,就可以识别机器人运动学参数误差,这为机器人标定时采用一些非完整的距离测量方法提供了理论支持。

核电站管道缺陷涡流定量检测的可靠性分析

将有限元分析方法用于涡流定量检测的可靠性研究,通过对核电站大量管道信号的计算和分析,获得了管道缺陷在不同深度和宽度条件下的定量偏差范围和定性关系,证明了可靠性定量分析在缺陷宽度很小时具有更大的实用性,从而提高涡流检测的效果与精度。

基于Zemax的消球差非球面透镜的优化设计

针对球面透镜系统存在的较大球差问题,基于几何光学和初级像差理论提出一种同时消除像散、场曲和球差的非球面单透镜的优化设计理论.在光学设计软件Zemax中采用阻尼最小二乘法对单个非球面透镜进行闭环优化,并仿真分析研究非球面透镜优化设计前后系统的各像差及整体成像质量的变化情况.仿真试验结果表明非球面化后系统球差大幅减小,在0°、3.5°、5°三个视场下的几何光斑半径分别为3.319、6.576、13.429μm,像散和场曲均明显减小,且场曲在0.2mm以内,畸变也控制在1%以内,系统的整体成像质量提高.

螺栓连接受载能量损失与结合面参数识别

通过研究螺栓连接受载时结合面处的微观运动特点,介绍了一种分布式参数模型,考虑到螺栓连接结合面压力分布函数为一曲面积分,修正了螺栓连接所受载荷幅值与能量损耗之间的数学关系。利用ABAQUS建立仿真模型,仿真结果与计算结果的对比验证了该数学关系的正确性,最后将该结论应用于伊万模型的参数识别,为进一步研究其他类型结合面的建模与参数识别打下基础。

污水处理泵站的模糊控制供水系统

提升泵站是污水处理的核心设备之一,其控制精度直接影响污水处理的效果及能否实现节能减耗。传统的PID方法使数学模型很难确定,而模糊控制不需要精确的数学模型。采用由可编程控制器(PLC)实现的自适应模糊PID控制供水系统,克服了传统PID水泵控制中参数调整的问题,在实际应用中效果良好。

探头线圈扫查方式对涡流检测性能的影响

通过对光滑平板试块上涡流线圈沿不同放置、扫查方向以及初始位置的缺陷信号的分析,包括幅值和相位规律,归纳出各个变量对结果的影响,从而在实际检测过程中提高了检测的效果与精度。

反旋转弯曲载荷下V型切口棒料的疲劳寿命估算方法

针对应力下料的实际要求,介绍反旋转拉弯复合应力加载模型。提出带缺口棒料的疲劳寿命由始裂寿命和裂纹扩展寿命两部分组成的思想。在考虑V型切口棒料几何参数及材料拉伸性能影响基础上,给出裂纹起始寿命估算公式。通过分析裂纹扩展过程中应力比的变化规律,提出当量应力比概念,结合Walker公式得到反旋转弯曲载荷下带缺口棒料疲劳寿命估算公式。结合具体案例计算棒料疲劳寿命,与已有的反旋转应力下料方式实验结果对比,表明该估算公式预测结果精度高,具有较好的应用价值。

基于VERICUT的虚拟机床建模与复杂曲面加工的研究

VERICUT是一款既能完成加工仿真又能进行程序优化的三维软件,可实现加工轨迹仿真和机床仿真,本文介绍了虚拟机床技术及其常用的建模方法和加工轨迹仿真。同时对机床建模,并应用此虚拟机床对一零件进行了仿真加工。通过仿真可以消除试切中的撞刀干涉等现象,免去试切试验的烦琐过程,有效预测加工结果;并且能降低成本、提高程序编制的效率、缩短制造周期。该技术在现代制造业中具有广阔的应用前景。

LZJ-22新型全自动铝锭连续铸造机组的研制

针对我国电解铝工业发展现状及铝锭连续铸造机组的技术水平,研制了一种新型、性价比高、接近国际先进水平的LZJ-22型全自动铝锭连续铸造机组,并对该机组的总体方案设计,关键技术及工作特点进行了分析讨论。该机组同样也适用于铅、锌等其它有色金属铸造,可实现一机多用。

移动式转载车抓取机构的设计与动态特性

为满足袋装物品在自动化敞车装车系统中转载车的使用要求,设计出可行的装载结构。利用虚拟仿真软件Pro/E建立零件的虚拟模型并装配,进行虚拟样机的运动仿真研究,验证模型的合理性。仿真结果表明,该装载结构符合性能要求,可进行物理样机的制造。

基于MC9S12NE64单片机的楼宇供暖数据采集系统

介绍一种基于MC9S12NE64单片机的楼宇供暖数据采集系统,该系统将测得的数据,通过单片机与以太网相连,实现远程检测和控制,完成对整个管网运行状态的监控.同时,通过对数字式温度传感器DSB1820以及超声波式流量计工作原理误差分析和补偿,提高了管网参数测量的精确度.

轮式机器人轨迹跟踪控制系统的设计

针对轮式机器人轨迹跟踪控制系统误差收敛速率低、精度和实时性差的问题,采用反演控制算法并结合李雅普诺夫稳定性分析方法对轮式机器人的轨迹跟踪系统进行了优化设计;建立了轮式机器人轨迹跟踪控制系统的运动学模型,并对该模型进行位置偏差分析;在反演控制算法中引入了分部虚拟控制量,并分析和设计了其他间接受控量,提高了算法运行的效率;采用李雅普诺夫收敛定理对系统的收敛性进行分析,根据分析的结果提出了算法更加简单的控制律;利用Matlab软件的Simulink库对设计的轨迹跟踪控制系统试验研究;结果表明,与基于李雅普诺夫直接法或者迭代学习算法设计的轮式机器人轨迹跟踪控制系统相比较,设计的控制系统具有跟踪精度高、收敛速度快、实时性好的优点。

γ/α2相界面对TiAl合金超音速微粒轰击影响的分子动力学模拟

为探究γ/α_(2)相界面对TiAl合金在轰击过程中的变形机制和轰击后力学性能的影响,通过分子动力学来模拟超音速微粒轰击双相TiAl合金的过程。结果表明:γ/α_(2)不同厚度比模型的冲击变形机制不同,变形主要集中在γ相和界面处。随着γ相厚度的减小,与相界面接触的位错首先被界面处的失配位错网络吸收,然后在相界面处成核,最终穿过相界面进入α_(2)相。冲击过程中产生的位错以Shockley位错为主,试样中形成了不完全层错四面体。冲击之后分别使用单轴拉伸模拟和纳米压痕模拟,测定了试样的强度和表面硬度。拉伸过程中相变、孪晶和层错是不同厚度比试样的主要变形机制。与其他试样相比,厚度比为1:3的双相TiAl合金在冲击后具有最高的屈服强度、硬度和弹性模量。

孪晶界对TiAl合金超音速微粒轰击影响的分子动力学模拟

TiAl合金因具有低密度、高比强度、高温抗氧化性等性能成为航空航天等领域最具潜力的高温轻质结构材料之一,但其具有本质脆性,在成型过程中易引入微裂纹、孔洞等缺陷,严重影响了其力学性能。超音速微粒轰击是新型表面改性技术之一,利用该技术研究了不同孪晶界数量和位置对TiAl合金力学性能和变形行为的影响。结果表明:不同孪晶界数量模型的屈服强度随孪晶界数量的增大而降低;孪晶界位置距模型上表面越近,材料屈服强度越低;随着孪晶界数量的增加,孪晶对位错运动的阻碍越明显,模型轰击后表面的塑性变形程度也越大,材料更易发生断裂;孪晶距离材料上表面越近,孪晶对位错生长的抑制越明显,进而影响材料强度;模型变形失效是位错与位错、位错与孪晶及其它缺陷共同作用的结果。

基体表面形貌对Ni/Fe热喷涂及结合强度影响的原子模拟

通过分子动力学方法模拟了基体表面形貌对热喷涂的影响。研究了柱状粗糙表面和光滑表面对团簇展平、基体缺陷演化、应力分布、涂层与基体结合强度的影响。结果表明,基体表面形貌对热喷涂结合强度影响显著,粗糙表面不仅增加了团簇与基体的实际接触面积,提高了附着力,而且在界面结合处形成锚固效应,从而提高了界面结合强度。同时,基体表面形貌改变了界面区域的应力分布,柱状粗糙表面可以减小应力集中效应,降低临界应力,减轻对基体的损伤。此外,粗糙表面会阻碍团簇的滑移,减小了展平比。

孔洞对双晶TiAl合金断裂行为影响的声发射响应

基于分子动力学方法,对含孔洞的双晶TiAl合金试样进行了单轴拉伸模拟,在纳米尺度下研究了材料变形和断裂过程中的缺陷演化行为及其声发射响应。结果表明:孔洞大小和位置对材料的弹性模量影响较小,屈服强度随孔洞尺寸的增大而降低;进入塑性变形后,孪晶界对孔洞边缘连续发射的位错有阻碍作用,使晶体强度增加;达到屈服应力时,含晶界孔洞的试样更容易产生稳定的位错结构,阻碍其他位错运动,从而提高了晶体强度;通过对拉伸过程中的声发射信号进行分析,发现声发射信号主要来源于晶格振动,并且具有较大的功率值范围和较低的中值频率;位错滑移的声发射信号表现出宽频域的特点,位错增殖和位错塞积的声发射信号表现出低功率的特点;裂纹扩展的声发射信号属于突发型信号,表现为高频率、高功率的特征。

γ-TiAl加工过程中粗糙表面对材料去除和亚表面缺陷影响的分子动力学模拟

采用分子动力学方法模拟了γ-TiAl在纳米尺度下的加工响应。采用规则生成的粗糙工件表面,研究其对原子去除机理的影响。通过改变织构密度和刀具半径,研究了切削过程。结果表明,工件表面形貌对亚表面缺陷的产生和原子去除有不可忽视的影响,粗糙表面会影响剪切模式下切削过程中层错剪切带的形成。提高织构密度增加了亚表面缺陷的数量,加工表面的完整性因切割方式的不同而不同。刀具的相对锐度对切削机制和纹理效果有一定影响。

单晶γ-TiAl合金纳米切削过程声发射响应的原子模拟

本工作采用分子动力学方法研究了单晶γ-TiAl合金纳米切削过程的声发射响应。从原子尺度阐述了单晶γ-TiAl合金切削过程中裂纹形成机理。研究发现:切削初期随着切削力持续增大,剪切区域产生周期性的剪切带;与此同时,在高压应力和弹性应力波共同作用下,类晶粒晶界的非晶原子带的产生阻碍了剪切带的持续发射,使主剪切区的应力无法及时通过剪切带释放,产生局部应力集中现象,导致裂纹萌生并扩展;通过对采集的声发射信号分析,压应力会导致切削过程中声发射功率下降。在时域上,通过对微观缺陷演化和声发射功率-频率对比分析,阐述了纳米切削过程中晶格振动、剪切带以及裂纹萌生与扩展的声发射响应特征,并通过聚类分析得到了损伤的功率和频率特性。