智能电动执行器可变电感式扭矩测量系统的设计

为避免智能电动阀门执行器由于负载扭矩超过额定值而导致的阀门或执行器损坏,本文提出了一种可变电感式扭矩测量系统。该系统采用机电一体化的可变电感式扭矩传感器,实时、精确测量执行器工作时的扭矩,并通过执行器内置的微处理器对执行器动作进行自动控制,实现对执行器或阀门的扭矩过载保护。

协同设计中集成化冲突消解系统的研究

针对协同设计中冲突的复杂性和多样性,采用集成的冲突消解方法,从全生命周期的角度对冲突进行管理。首先建立约束网络,然后通过约束的传播进行冲突检测,并根据冲突的关联关系确定冲突消解的优先次序,接着采用约束松驰、规则推理、事例推理、协商仲裁等方法消解冲突,最后提出集成化冲突消解流程,并开发了相应的原型系统。

生产系统建模和仿真:案例研究

提出了对生产系统现有系统模型可信度进行评价的方法和指标,并据此对案例系统的现有系统模型进行了评价。采用OSim软件对案例系统进行了建模和仿真实验,获得了较为理想的优化模型,该模型可以为企业生产计划和控制提供决策支持。

一种面向对象的生产系统模拟工具—OSim的开发

介绍了一种面向对象的生产系统模拟工具OSim的体系结构和特点,以及应用Osim进行生产系统建模的方法和过程。面向对象的生产系统模拟模型的开发分为5个步骤:面向过程的建模,面向被动资源的建模,面向主动资源的建模,面向产品/物料的建模,层次化模型的建立。其中,面向对象的技术、基于活动网络的建模和层次化建模在生产系统建模中是非常重要的。

基于连结关系图的网络化可重构机床结构建模

为了能够对生产制造过程的需求变化进行快速响应并获得机床资源成本的最佳经济效益,提出基于连结关系图法的网络化可重构机床的结构建模和仿真方法。通过分析用户需求以获取工序加工信息,提取可重构机床为完成加工任务所需执行的一系列运动,并利用齐次变换矩阵建立可重构机床基本功能的运动学模型。根据加工操作的功能需求,用连结关系图法对机床拓扑结构进行描述,生成候选可重构机床的形式化表示,并根据可重构机床和机械模块的运动学模型在机床模块库中选择合适的机床模块,合成满足运动需求、结构需求和重构需求的可重构机床配置。通过基于Internet的机床运动仿真和机床结构验证,说明了所提方法的有效性。

Lyapunov指数的算法改进与加权预测

对在计算最大Lyapunov指数方面获得广泛应用的Rosenstein方法作出了改进。Rosenstein方法在计算时,只选取一个最近邻点,容易受到噪声的影响。Kantz提出用固定邻域内多点平均的方法来减少噪声的影响,但固定邻域在实际计算时存在困难。针对这个问题,提出了实用的可变邻域的取法。并且提出了将最大Lyapunov指数用于对预测模型进行加权,仿真表明预测效果得到了明显改善。

基于遗传算法的产品结构聚类重组

通过遗传算法实现了产品结构的智能聚类重组,把绝大部分元素之间的联系都包含在了各聚类内部以及bus类中,大大降低了产品结构各聚类之间的耦合强度。在算法的建模过程中,给出了产品结构DSM模型二维编码方法,并在此基础上给出了基于联系权重的适应度函数和选择概率的求解算法。最后通过对一个简单实例产品结构DSM模型的智能化聚类重组,验证了算法的可行性。

基于实例的推理在装配过程设计中的应用

通过研究确定装配顺序的方法,以装配零部件构成和确定的装配顺序为输入,采用装配功能树到装配过程机制树映射的方法实现装配过程设计。在此基础上提出从功能需求、行为模型和过程机制模型3个层次对装配实例进行描述的方法和装配过程实例相似性系数的计算方法。实例运行结果验证了该方法的有效性。

模糊约束网络在机床产品协同设计冲突检测中的应用

分析了机床产品协同设计中约束的内涵和特点,并用EXPRESS-G图描绘了约束网络的结构模型.将机床产品协同设计中的约束分为硬约束和软约束,从数学上给出模糊约束和模糊约束满足问题的定义.采用遗传算法作为协同设计过程中模糊约束满足问题的求解方法,在遗传算法的运行过程中对软硬约束分别进行了不同的技巧处理,遗传算法利用硬约束通过前向检查算法随机产生几何可行初始群体来限制设计空间,并给出遗传算法的具体实现过程.提出了基于模糊约束网络的冲突检测系统的体系结构,并对原型系统进行开发.最后,以某车床传动轴的设计为例验证了约束在协同设计冲突检测中的应用.

面向机床产品的协同设计支持环境的研究

对机床产品协同设计过程及其特点进行研究,采用UML统一建模语言中的泳道图表示机床协同设计过程,提出了面向机床产品的协同设计支持环境的层次结构,该协同设计支持环境主要由3个方面的内容组成:对机床产品设计开发活动的支持、对设计活动单元组织和管理的支持、对设计活动单元间协同的支持。采用分布式为主、集中式为辅的方式,建立了面向机床产品的协同设计支持环境的体系结构,并对实现该体系结构的任务规划、协同约束模型、冲突消解等关键技术进行了研究。在此基础上,开发了面向机床产品的协同设计支持环境的原型系统。

基于实例的计算机辅助装配过程设计

为了简化装配过程设计,使过于依赖人类经验的装配过程设计自动化,提出了基于实例推理技术的计算机辅助装配过程设计方法。提出装配线设计系统体系结构,研究如何确定装配过程设计系统的输入信息,利用基于实例的推理技术将装配功能树映射为装配过程机制树,以实现装配过程设计。将装配实例分解为装配过程功能需求、装配过程行为和装配过程机制三个层次,根据输入零件类型和装配过程类型计算装配实例的相似性系数,并基于模糊评价方法从多个可行相似实例中选择最优的装配过程实例,通过机床修改、单元操作修改和工艺编程修改三步对实例进行修改,以满足给定的装配功能需求。运用具体实例验证了所提方法的正确性。

机床协同设计中基于实例的冲突消解

将实例推理应用于机床产品协同设计的冲突消解中,研究了基于框架结构的冲突消解实例知识的描述方法,将用框架表达的知识转换成关系数据库表的存储结构,提出了基于冲突主特征和辅特征的冲突检索模型,并利用模糊综合评价原理对检索到的多个冲突消解实例进行优化和评估。详细研究了基于实例的冲突消解方法的实现过程,并开发了相应的原型系统。

XML在机床产品协同设计支持环境中的应用

如何在网络环境下实现协同设计支撑环境中的产品信息交流是实现机床产品异地协同设计和制造中迫切需要解决的问题,首先研究了机床产品对协同设计支持环境的新要求,然后提出了机床产品协同设计支持环境的体系结构,并利用XML标准作为信息交换的载体,实现了机床产品协同设计中的信息集成,最后以协同设计中的设计模块和评价决策模块间的信息交换为例,阐述了XML在协同设计中的应用机制。

机床产品协同任务规划与管理的研究

研究并实现了机床产品协同设计任务规划与管理功能。采用按功能划分和按结构划分相结合的方式对机床产品协同设计的任务进行分解。通过对结构设计矩阵递归实施独立操作和定耦与归一操作完成设计任务的规划。研究影响任务分配的因素及其具体分配算法,提出了机床层次式递归化任务分解模型,最后给出了任务规划功能模块的网络实现流程并开发了相应的原型系统。

根据联合预测效果提取水声信号的非线性特征

在局部线性预测的基础上提出了联合预测方法,研究了预测效果与重构维数及时延两个嵌入参数的关系。发现各种信号的联合预测效果反映了信号自身的特征,可将其用于水声信号的非线性特征的分析和提取。初步提取了水声信号的数字特征,预测得到的平均斜率指标可以将一类目标同另外两类目标区分开。从而提供了一种新的目标特征提取途径。

机床产品分布式协同约束模型研究

研究了机床产品协同开发中约束的种类和特点以及约束模型的建立方法,描述了约束网络的一致性、有效性、完备性和全面性等特性,并列举了一个具体的约束网络实例。建立了协同产品开发中的动态约束模型,将约束分为耦合约束和独立约束两种类型,通过设定耦合约束的变量的取值范围,将耦合约束转换为独立约束,并综合利用约束传播算法和区间求解算法对该约束模型进行求解。最后给出了协同产品开发中约束模型的网络实现流程并开发了相应的原型系统,为冲突的检测方法提供了量化手段,可以提前发现潜在的冲突。

机床产品协同任务管理的研究

研究并实现了机床产品协同设计任务管理功能。采用按功能划分和按结构划分相结合的方式对机床产品协同设计的任务进行分解。提出了机床协同设计层次式递归化任务分解模型,研究该任务管理所涉及的各个方面的具体实施情况,包括任务分解、任务分配、任务协调和任务工作流程的控制等。最后给出了任务管理系统的网络实现流程并开发了相应的原型系统。