基于工程教育专业认证的金工实习教学改革研究

针对金工实习传统教学模式存在的弊端,以工程教育认证"学生为中心、目标为导向、持续改进"理念为指导思想,构建以开源FDM 3D打印机为教学载体的新金工实习教学体系,按照"层次分明、能力递进"原则,制定以认证指标点为指引的课程目标,并将课程目标分解为"安全教育、基础实训、综合实训、拓展实训"四个任务环节。实践证明,新教学模式下,教师从"一言堂"的主导者转变为"参与讨论"的引导者,提高了学生学习的主动性、积极性,培养了学生良好的工程素养。

工程教育专业认证视域下金工实习安全管理工作研究

金工实习是工科院校实践教学重要的公共基础课程,也是工科专业工程教育专业认证考察的项目之一。依据海因里希工业安全理论,分析金工实习安全的关键因素“人”和“物”,并提出相应对策,从而使学生树立正确的安全价值观,培养学生的安全意识,规范学生的安全行为,实现“要我安全”向“我要安全”的逆转与金工实习课程健康、稳步、良性发展。

量子粒子群优化算法的收缩-扩张系数控制策略研究

收缩—扩张(CE)系数是量子粒子群优化算法(QPSO)需要人工设定的最核心参数,如何选择该参数成为一个重要的问题。为寻找更为有效的CE系数控制方法,根据CE系数递减思想,提出了一种凸凹性可变的指数型非线性下降CE系数控制策略。采用Sphere、Rastrigrin、Griewank和Ackley四种典型的单峰与多峰标准测试函数研究了CE系数的不同控制策略以及不同初始值对量子粒子群优化算法收敛精度与收敛速度的影响,并与线性下降CE系数及固定CE系数两种控制策略进行了对比分析,得出了CE系数控制策略选择的一般性指导准则,为量子粒子群优化算法的应用提供依据。

基于正交实验与BP神经网络的2AL2激光切割工艺参数优化

运用正交试验对2A12铝合金激光切割参数中激光功率、切割速度、气体压力的工艺数据进行极差、方差分析,得到综合质量最优的因素组合。并以切口粗糙度为研究对象,建立其BP神经网络预测模型,训练后的模型在验证样本测试中的预测值和实际值之间误差较小,从而证明了建立BP神经网络来预测激光切割切口表面粗糙度的可行性,在实际生产中对指导激光切割获得较好的切割质量有一定的实用价值。

ECAPT工艺下纯铝粉末-包套变形行为的数值模拟与实验

采用体积可压缩刚粘塑性热力耦合有限元法,对纯铝粉末-包套ECAPT变形行为进行数值模拟,并实验分析其在ECAPT过程中显微组织和力学性能的演变规律。结果表明:ECAPT工艺对纯铝粉末材料具有强烈的致密和细化效果;变形坯料在模具转角和螺旋通道两处所受剪切变形程度最大,挤压载荷增幅最为明显;ECAPT工艺在提高材料应变累积量的同时可显著改善其变形分布的均匀性。模拟分析与实验结果具有较好的一致性,纯铝粉末坯料经1道次ECAPT变形后实现有效固结,显微组织显著细化,力学性能大幅度提高。

对接接头中焊接缺陷的超声波检测及信号特征

在对斜探头进行前沿长度测量、角度校准的基础上,采用超声波检测仪对焊接接头中的不同缺陷进行了无损检测,提取了不同缺陷的回波波形,探讨了不同缺陷与超声波波形之间的对应关系。而后采用剖切焊件的方法对检测结果进行了验证。试验结果表明:本文提出的方法可用于对接接头中焊接缺陷的无损检测。

高速滚珠丝杠副的碰撞噪声控制

滚珠丝杠副是数控机床的关键功能部件,返向器是提供滚珠循环的通道,滚珠进入返向器时的碰撞力会引起较大的噪声。通过分析影响滚珠丝杠副中滚珠与返向器碰撞力的因素,寻找降低该碰撞力的方法,对返向器结构进行改进,并对两种结构丝杠副进行噪声对比试验。研究表明通过减小返向器滚道与丝杠滚道切线的夹角,采用弹性模量较小的工程塑料制作返向器,可以达到降低滚珠与返向器的碰撞力,进而降低滚珠丝杠副噪声的目的。

GPU并行实现的基于多方向线状梯度调节预测器边缘检测算法

针对无损压缩编码中梯度调节预测器(GAP)模板的方向固定、单一的问题,根据实际边缘具有线状变化增量相同的特征,提出多方向线状梯度调节预测器(MLGAP)模板。首先从图像中心向四周划分四个子图像,应用图形处理器(GPU)并行技术,在每个子图像中采用MLGAP模板计算预测值;然后利用错误反馈信息构建预测误差图像;再通过大津(OTSU)算法计算阈值;分类误差图像边缘;最后用Hilditch算法细化边缘。实验结果表明,图像边缘检测定位精确,噪声少,细节丰富,而且GPU并行技术加速了图像处理。

数控虚拟仿真实验辅助系统的设计

结合数控课程虚拟仿真实验中的实际教学情况,基于Windows系统,以VB6.0为工具,开发了一个数控虚拟仿真实验辅助系统。系统利用VB中的OLE容器控件容纳"链接"对象或"嵌入"对象,实现Word等文本文件的调用;利用Swflash.ocx控件强大的视频播放功能,实现Swf等多种视频格式文件的调用;基于Client/Server网络结构模式,采用面向连接的TCP协议与用户建立连接,通过链接提供双向、有序的数据流服务,实现网络交互教学。该系统操作简单,界面友好,交互性强,可引导学生明确实验目的,清晰实验原理、清楚实验步骤和方法,提高了实验实效,已成为虚拟仿真实验教学的有益补充和保障。

基于NI CompactRIO^TM的LMS自适应滤波实验平台

针对目前自适应滤波实验平台价格昂贵、人机交互界面单一等问题,为满足数字信号处理类课程工程性、创新性实验教学的需求,基于NI嵌入式控制器cRIO,设计开发了LMS自适应滤波教学实验平台.该平台通过C系列I/O模块完成真实物理信号的生成与采集,且cRIO控制器完成滤波并与PC交互;PC端HMI通过前面板控件与网络共享变量完成滤波实验系统的参数设置、时频域内滤波过程可视化呈现.

分数阶线性系统P-型迭代学习控制在L^p范数意义下的收敛性

针对一类分数阶线性时不变系统,讨论P-型迭代学习控制律(ILC)的单调收敛性.首先,在Lebesgue-p(L^p)范数意义下,利用卷积的推广Young不等式,推导一、二阶P-型控制律单调收敛的充分条件,并推广到N阶控制律的情形;然后,比较分析一、二阶控制律的收敛速度.研究结果表明控制律的收敛条件取决于控制律的学习增益以及系统本身的属性.数值仿真验证了理论的正确性和控制律的可行性.

基于规律排列孔数控编程的实验教学

以FANUC 0I数控铣床系统为平台介绍了钻孔固定循环指令格式与参数含义;以常见的规律排列孔为例,研究了子程序、钻孔指令中的K参数、宏程序三种方式的使用场合和编程技巧。实践证明,灵活运用子程序、K参数、宏程序可大大简化编程,加深学生对数控程序优化的认识和理解,提高学生数控编程、数控机床操作的综合能力。

一种基于模糊控制的智能超声波测距方法

为了解决传统测距方法的缺点,设计了一种基于模糊控制的智能超声波测距系统,针对传统测距反应时间长、测距误差大的问题,利用单片机作为主控制器,结合超声波测距和模糊控制原理,通过引入模糊控制优化技术实现了智能测距方案。该方案有效克服了测距过程中的弊端,保证了系统的准确性和实时性。实验结果表明,该方案具有测距精准度高、能耗低、实用性强等优点。

基于LabVIEW三轴运动平台实践项目研究与实施

运动控制是虚拟仪器技术和应用课程领域的关键要素。项目深入研究以三轴丝杠运动平台为中心的综合实践项目。项目利用LabVIEW和雷赛DMC2410运动控制卡,旨在实现多样化的可控精确运动,包括点控制、连续运动、插补运动等。通过LabVIEW的QMH框架实现运动参数和轨迹的生成、运动控制的人机交互(HMI)界面,该框架有助于实时操作响应与相对较慢的机械运动的有效融合。项目创新地将各种硬件模块及其DLL库的调用等知识点融合到LabVIEW程序框架中,这种融合不仅增强了学生对理论概念的理解,也锻炼和考核了学生的综合实践能力和解决问题的能力,更进一步拓宽了学生的视野,鼓励他们全面理解运动控制背景下软件和硬件之间的相互作用。因此,三轴运动平台实践项目可以丰富教育经验,培养学生在虚拟仪器技术领域的细致入微的技能。

一种基于SVR的发动机多模式故障诊断方法

针对传统基于支持向量分类机(SVC)的发动机多模式故障诊断方法需要多个二类分类器的问题,提出了一种基于支持向量回归机(SVR)的多模式故障诊断方法。该方法首先应用归一化的故障数据样本和一个支持向量回归机构建一个发动机故障诊断回归模型,再对支持向量回归机的输出结果进行基于距离的聚类操作得到发动机的故障模式,诊断模型的参数向量采用一种基于Tent混沌映射的量子粒子群优化算法及样本测试集的均方根误差与平均相对误差同时最小的准则进行整定。实验结果表明,所提出的方法能够克服常规支持向量分类机多模式故障诊断方法需要多个二类分类器的缺陷,降低了建模的时间复杂度,有效地提高了发动机的故障诊断性能。

基于UG的整体叶轮数控加工仿真研究

整体叶轮是由复杂空间曲面构成的五轴加工零件,其广泛的应用于航空航天的发动机、汽轮机、液压泵等设备,存在加工困难、加工质量难以保证等问题。为提高整体叶轮的加工效率和加工质量,在UG NX 8.0环境下进行整体叶轮的刀轨规划并生成刀轨文件,并在UG Post Builder模块中设置专用的后处理器以生成NC代码。研究结果为提高UG软件在多轴加工领域的应用,为合理规划整体叶轮加工工艺,提高叶轮的加工效率和加工精度提供了实际参考。

基于Camshift自适应多特征模板的视频目标跟踪

Camshift算法实时性高,计算量小,在目标跟踪领域应用效果良好。但其仅依靠颜色模型的特点使得在噪声大、照度不均的井下视频目标跟踪中易造成目标丢失。通过在Camshift基础上建立多特征融合的模板自适应更新算法,实现边缘、纹理等特征的融合,制定特征贡献度规则,在环境变化时根据不同特征贡献度的不同自适应分配权重,更新模板。实验结果表明:新算法抗干扰能力强,特征间互补不足,跟踪准确,在煤矿复杂环境井下视频目标跟踪中有良好应用前景。

多分辨率LK光流联合SURF的跟踪方法

针对交通监控中运动目标形变、雾霾天气、高速、光照不均、部分遮挡等复杂情况导致Lucas-Kanade(LK)算法跟踪不稳定问题,提出基于多分辨率LK光流算法联合快速鲁棒性特征(SURF)的跟踪算法。所提算法构建图像多分辨率小波金字塔,解决传统LK算法中同一像素点帧间大尺度运动易丢失问题;同时联合SURF尺度不变特征变换算法,提取特征点进行光流跟踪,并制定自适应模板实时更新策略;在减少光流计算量的同时增强运动目标抗复杂环境的能力。实验结果表明,新方法中特征点匹配准确快速,自适应性强,在交通复杂化境中跟踪稳定。

Ti6Al4V合金表面氩弧熔覆原位合成TiC-TiB_2增强钛基复合涂层组织与耐磨性

以B4C和Ni60A粉末为预涂材料,采用氩弧熔覆技术,在Ti6Al4V合金表面原位合成TiC与TiB2增强相增强钛基复合材料涂层.运用XRD,SEM等分析手段研究了复合涂层的显微组织,利用显微硬度仪测试了复合涂层的显微硬度并用磨损试验机分析了其在室温干滑动磨损条件下的耐磨性能.结果表明,熔覆层组织主要由TiC和TiB2组成,TiC颗粒和TiB2颗粒弥散分布在基体上,TiC颗粒的尺寸为2~3μm,而呈长条状的TiB2颗粒尺寸为3~5μm.显微硬度和耐磨性测试结果表明,该复合涂层显微维氏硬度高达1200MPa左右,复合涂层的耐磨性能比Ti6Al4V基体提高约20倍.

一种采用改进CPSO算法的PID参数整定方法

为提高控制系统的性能,提出了一种采用改进混沌粒子群(CPSO)算法的PID参数整定方法。该算法将混沌搜索应用到粒子群算法的粒子位置和速度初始化、惯性权重优化、随机常数以及局部最优解邻域点的产生的全过程,使其不仅具有全局寻优能力,而且具有持续与精细的局部搜索能力。3种典型控制系统的PID参数整定实验结果验证了所提方法的有效性,其性能明显优于常规方法。