负载不确定振动基机械臂的有限时间鲁棒镇定控制

针对存在外部振动激励与负载变化的机械臂在实现位置控制时耗时长、精度低等问题,提出了一种鲁棒有限时间控制方法。使用第二类Lagrange方法建立了含外部扰动的机械臂动力学方程,将基座所受振动激励处理为系统惯性不确定项,设计了基于隐式Lyapunov函数的有限时间控制器;结合有限时间稳定性引理,采用Lyapunov理论证明了所提控制算法可以在有限时间内收敛稳定,给出了控制器计算流程;以基座存在振动的两连杆机械臂为对象,搭建试验装置并考虑外部振动与负载变化的情况进行多组对比试验。研究结果表明:所提出的方法能克服基座振动与负载变化的影响,使控制对象快速趋近目标位置,具有较好的抗干扰性与鲁棒性。

基于ResNet50和改进注意力机制的船舶识别模型

海洋船舶的自动识别对缓解海上交通压力起着重要作用。针对当前船舶自动识别率较低的问题,提出一种基于ResNet50(Residual Network50)和改进注意力机制的船舶识别模型。首先,自制船舶数据集并划分为训练集、验证集和测试集,采用模糊、增加噪声等方法得到增强数据集;其次,设计改进注意力模块——高效空间金字塔注意力模块(ESPAM)和船舶种类识别模型ResNet50_ESPAM;最后,将ResNet50_ESPAM与其他常用的神经网络模型对船舶数据集进行训练验证并对比。实验结果表明,ResNet50_ESPAM在验证集最高准确率为95.5%,验证集初始准确率为81.2%,与AlexNet(Alex Krizhevsky Network)、GoogleNet(Google Inception Net)、ResNet34(Residual Network34)、ResNet50和ResNet50_CBAM(ResNet50_Convlutional Block Attention Module)等模型相比,模型验证集最高准确率分别提升了5.1、4.9、2.6、1.6和1.4个百分点,验证集初始准确率分别提升了49.4、44.7、27.7、3.0和2.1个百分点。实验结果表明ResNet50_ESPAM在船舶种类识别方面具有较高的识别精度,验证了改进的注意力模块ESPAM的有效性。

激光清洗效果评价体系及系统研究

为判断激光清洗效果,优化激光清洗工艺参数,对激光清洗效果进行评价就显出重要性。利用1000 W级激光清洗机进行激光清洗实验,结合实验数据,运用机器视觉技术及表面性能测试技术从宏观和微观两个方面对激光清洗后的效果进行评价,提出清洁度、粗糙度、清洗效率3种评价指标;根据评价指标制定激光清洗效果等级评价体系“Lcq”,基于此体系开发激光清洗效果智能评估系统。测试结果表明:该激光清洗效果等级评价体系客观准确,系统运行稳定,可指导激光清洗设备现场作业,从而更快地调整激光清洗机参数,提高清洗效果。

电流体喷印相邻喷嘴射流干扰机理与抑制探讨

针对多喷嘴式电流体喷印系统中相邻喷嘴之间的带电射流干扰问题,建立电液耦合作用下的射流喷射的数值仿真模型。采用控制变量法揭示了相邻喷嘴锥射流产生干扰的原因及工作电压、供液流量和相邻间距对于射流干扰程度的影响规律。初步探讨了一种基于环形气流辅助喷射的射流干扰抑制方法,建立了气—电—液多场耦合作用下的射流喷射的数值仿真模型。通过研究不同气流速度对于射流喷射的影响规律,结果表明:射流偏斜角随着电极电压的增大而增大,随喷嘴间距的增大而减小,随溶液流量的改变不明显。在合理的工艺条件下,射流能够垂直喷射到基底上。适当的辅助气流输入(5~25m/s)可有效抑制喷嘴锥射流因电致斥力产生的干扰。当气流速度超过临界阈值(25m/s)后,辅助气流对喷嘴锥射流容易带来额外的不稳定性和不可控性。

基于层叠式流道结构多喷嘴电喷头的供液性能研究

在奇数多喷嘴电流体动力喷印系统中,针对流量泵供液时喷嘴阵列获得的流量不均匀影响打印质量的问题,提出在喷头内设置一种层叠式微流道辅助分流的解决办法。基于以上层叠式微流道,系统研究了导流单元几何形状、结构参数和流道并联排布形式对其分流效果的影响规律。结果表明:导流单元为正六边形的流道分配性能较好;增大“多孔”分形通道槽宽可提高供液均匀性;当主通道槽宽不大于0.6 mm时,流道供液均匀性随主通道槽宽增大而提高;并联总出口数为17的双层级流道供液均匀性较好。将层叠式微流道分流结构和实际喷头进行集成,验证了在喷印系统实际施加电场的工况条件下,流道依然能保持很好的供液均匀性,且出口最大不均匀度在6%以内。

暂冲实验气源两级调压阀串联调压的参数设计及测试

高压气体轴承实验具有压力高、流量大等特点。而现有的气体轴承实验气源的压力调节方法由于工作压力低、流量小无法应用于高压和大流量工况。为了对高压气体轴承暂冲实验气源的输出压力进行控制,提出了两级自力式压力调节阀串联调压方法,通过计算确定了自力式压力调节阀的相关参数,并进行了实际测试。测试结果表明:两级串联阀组能使阀后压力在4 s内由1.2 MPa快速下降至设定压力,可实现压力的快速调节。因采用流程工业广泛使用的自力式压力调节阀作为主要调压部件,显著地降低了高压气体轴承暂冲实验气源系统的建设成本,获得了较好的输出压力稳定性,具有较高的工作可靠性。为小型实验室内的暂冲实验气源系统的压力控制提供了一种简单有效的解决思路。

电辅助不锈钢/碳钢异步轧制剪切变形规律研究

双金属异步轧制复合过程中,变形区存在的剪切变形是增强复合板结合质量的关键因素。采用有限元法模拟不锈钢/碳钢轧制复合过程,研究轧制过程中复合面应变各组成部分随时间变化历程,并以增强复合面剪切变形为目标,提出电辅助轧制技术与异步轧制工艺相结合,设计正交实验探究电辅助异步轧制过程中初始厚度比、压下率、电流密度、异速比对复合面总剪切应变的影响权重。结果表明,异步轧制明显增强了复合面中性点附近的剪切变形,电辅助异步轧制下增大压下率、减小初始厚度比能显著增加复合面总剪切应变,增大电流密度、降低异速比的影响次之。

机械原理实验教学改革与实践

机械原理是机械类专业的一门基础课程,其实验教学是培养学生动手能力和创新能力的重要手段。文章介绍了当前实验教学存在的弊病,并且为了解决机械原理实验课程教学中存在的一系列问题,提出了更新实验设备、优化实验项目、改进实验教学方法、优化实验教学内容、改革考核机制等一系列措施。

机械设计实验教学创新实践

机械设计是机械专业的基础性课程,实验教学对于学生创新能力的培养有着至关重要的作用。针对目前大学机械设计实验教学中存在的一些问题,以课程实验教学模式和方法的变革为起点,围绕创新实践这个中心主题,运用现代化的教学手段和管理方法改革实验教学,通过课程实践,可以提高学生的动手能力,开阔学生的眼界,发散学生的思维,培养学生的实际操作能力以及创新能力,激发学生的学习热情,让学生主动参与到学习中来。

基于“卓越计划”的《机械设计基础》实验教学改革探索

机械设计基础实验是我国工科类院校机械类专业必开的基础性实验课程,旨在帮助学生深入了解常见机械结构的组成原理与结构形式等,培养学生的创新能力。随着近年来各大院校的扩招,加之受传统实验教学的影响,机械设计基础实验并没有达到预期的实验教学效果。为加强我国机械类人才培养的力度,本文首先对机械设计基础实验教学现状进行了充分的分析;其次,对实验教学模式改革提出了综合措施,完善实验内容体系,以此推动学生创新能力以及动手实践能力的发展,从而进一步推动"卓越工程师教育培养计划"的实施;最后,本文提出的实验改革在我校国家机械实验教学示范中心实行,通过实践表明,以上举措对于机械设计基础实验教学效果显著。

假手控制信号源研究进展

人类的上肢系统功能复杂,感觉反馈极其丰富,如何确立假手的控制信号源是一个复杂的伴随着整个人类历史的难题。自控制论被提出以来,人们在假手控制方面投入了大量的研究,随着社会的进步与发展,生物医学领域以及军工业领域中的假肢以及各种机器人对控制信号源的要求越来越高,关于假手控制信号源的深层研究已成为目前及以后很长一段时间的热点研究方向。目前假手控制采用的控制信号源主要包括机械运动、声音、再造指、肌电信号、脑电、脑磁等。通过对近10年来国内外学者在假手控制方面研究的比较分析,介绍了假手控制的原理,对假手控制信号源的研究进展进行了综述,同时对这些假手控制信号源进行了对比分析,指出了假手控制信号源有待进一步研究的问题和发展趋势。

工程教育专业认证背景下测控技术与仪器专业本科毕业设计改革探讨

根据应用型本科人才培养和“测控技术与仪器”专业工程教育专业认证中对毕业设计的要求,武汉科技大学测控技术与仪器专业针对毕业设计教学环节提出了符合工程教育专业认证标准的改革措施。以培养学生创新能力为核心,有效保障了学生毕业能力达成,提高了人才培养的质量。

基于螺栓间弹性线曲率变化的螺栓松动视觉检测

为监测大型建筑等结构中众多螺栓的早期松动情况,提出了一种基于螺栓间弹性线曲率变化的螺栓松动视觉检测方法。通过在螺栓组间引入细弹性线来放大螺栓松动角度变化,以监测螺栓间弹性线上固定点的曲率来判断螺栓松动情况。首先,对螺栓间的弹性线进行图像采集并预处理;之后,使用Steger算法提取弹性线中心点亚像素坐标以提高检测精度;然后,建立弹性线拟合方程,计算弹性线的曲率;最后,监测弹性线上固定点的曲率变化,并根据该点的曲率值来判断螺栓松动角度。实验结果表明:该方法检测精度较高,能够有效对早期微小的螺栓松动角度进行检测。

便携式高精度输送带纵向撕裂视觉检测系统

针对带式输送机纵向撕裂检测便携式高精度需求,设计了一种基于边缘计算的便携式高精度输送带纵向撕裂检测系统。系统包括输送带纵向撕裂图像数据采集终端和中央控制平台2个部分,采集终端为FPGA及外接器件,终端和中央控制平台经由5G网络实现数据云端通信。文中阐述了系统框架和视觉检测方法,并详细展示了硬件选择与检测结果。利用文中改进的算法,降低了数据计算与传输负载,提高了检测效率。实验结果表明:系统对采样点的检测误差率小于2.8%,满足高精度的检测需求。

地方本科院校双师型师资队伍建设研究

针对地方本科院校在建设双师型师资队伍过程中存在的内涵认识不清晰、队伍结构失衡、长效培训机制不健全等问题进行了剖析,并从评定标准、结构配置、职业培训3个方面提出改进建议。

电容式螺栓预紧力测量传感器研究

针对螺栓联接结构中螺栓松动检测问题,提出了一种基于结构型的电容式螺栓预紧力传感器。采用电容式敏感元件设计了典型的螺栓预紧力传感器,通过电容敏感元件将作用在传感器上的螺栓预紧力转换为电容变化,并建立了电容变化与螺栓预紧力之间的关系,进而确定了传感器的设计准则。搭建了实验装置并进行了实验研究,实验结果表明:所设计的电容式螺栓预紧力传感器所测电容值与螺栓所受预紧力间具有较好相关性,该传感器具有较好的稳定性,为监测螺栓联接状态提供了一种新的手段,具有良好的应用前景。

抹灰机器人钢丝绳应力与疲劳分析

为了研究抹灰机器人正常工作下的使用寿命,对承载部件钢丝绳进行疲劳寿命计算。建立抹灰机器人中6*7+IWS钢丝绳模型并进行有限元分析,得到了抹灰机器人正常工作下钢丝绳拉伸与弯曲的应力位移分布情况,然后结合S-N曲线对钢丝绳进行疲劳分析。结果表明:拉伸时最大应力处于钢丝绳两端处中心钢丝与周围钢丝的接触位置,最大位移位于钢丝绳绳左端离中心最远的钢丝,寿命最小为绳芯中心钢丝与周围钢丝的接触位置;弯曲时最大应力位于绳股外侧钢丝与中心钢丝接触位置,最大位移位于离滑轮最远处绳股外侧钢丝,最小寿命为绳股中心钢丝与外侧钢丝接触位置。

贫液电池整理装置的视觉检测系统研究

根据废旧贫液电池的智能化拆解工艺要求,需要将贫液电池整理为稳定待切割状态,为实现该目标,设计了一种基于机器视觉的整理上线装置。该装置首先通过视觉相机采集到贫液电池的图像,然后运用Sobel算子对图像进行卷积运算得到梯度图,采取梯度投影法求出边缘位置并结合最小外接矩形、霍夫变换结合滤除算法对预处理后的图像分别实现尺寸测量和极柱面识别,进而完成对贫液电池状态的判断,最后利用三向旋转部件将贫液电池调整为稳定待切状态。经实验验证,平均每次视觉检测的时间在1s内,尺寸检测误差值在1mm内,满足该设计在时间和精确性上的要求,有效减轻了人工劳动强度、提高贫液电池回收效率。

基于多传感器融合的柔性机械臂姿态检测与末端定位研究

柔性机械臂在竖直平面内受重力作用会发生弹性变形,严重影响臂架末端定位精度,采用变形补偿末端位置反馈控制需要检测柔性臂变形后姿态和末端位置。根据假设模态法小变形理论,提出一种基于应变传感器、正交编码器和姿态传感器的低成本测量方法,采集数据并计算得到柔性臂变形后姿态及末端竖直方向变形量。搭建了两自由度柔性机械臂实验系统,对提出的测量方法进行验证。结果表明该测量方法可较为准确地测量柔性臂变形姿态,实验中臂末端竖直方向绝对变形量达8.4 cm,相对于臂长变形为9.5%,测量计算误差为7%,满足柔性臂控制时的测量精度要求。

基于压电阻抗技术的结构初始裂纹监测研究

针对工程结构早期裂纹损伤,提出了利用压电阻抗法检测损伤区域高频局部动力学特性,通过监测局部动力学特性变化实现对早期损伤监测的方法。建立了压电阻抗有限元仿真模型并进行数值分析,结果显示压电导纳信号峰值频率即为结构某阶谐振频率,压电阻抗法能有效检测结构的动力学特性。针对不同大小裂纹的铝梁结构进行压电导纳仿真和试验研究,仿真和试验结果表明:压电材料的导纳峰值频率随着裂纹损伤增大而减小;同样的损伤程度下,高频谐振频率对损伤更为敏感。利用高频谐振频率变化来监测早期裂纹损伤的产生及发展,具有较好的重复性和信噪比,具有重要的应用前景。