基于遗传算法和模糊λ-tau技术对造纸工业清洗系统的行为预测

随着系统结构变得更加复杂,可用性分析成为工业系统设计领域中的一个重要问题。此外,系统的可用性受诸多因素影响,如设计、制造、安装等,所以针对系统的故障行为建模、分析和预测是非常困难的。本文目的是开发一种新的方法,用于计算任何工业系统中的各种性能指标,即可靠性、可用性、MTBF(平均故障间隔时间),ENOF(预期的故障次数),故障率和维修时间。在该方法中,采用遗传算法获得所有组成部件的故障率和维修时间,然后使用模糊λ-tau技术计算各种性能指标。本研究涉及的清洗系统是造纸工业的主要组成部分。运用Petri网络对工作部件之间的相互作用进行建模。使用三角模糊数表示故障率和修复频率,因为他们允许将可靠信息中的专家观点、语言变量、操作条件、不确定性和不精确性纳入系统模型中。基于计算的可靠性参数形成一个结构框架,可帮助维护工程师分析和预测系统行为。

橡胶挤出加工过程中热管理问题研究进展

分析了橡胶挤出过程中热问题产生的原因及不利影响,从螺杆结构优化、外部冷却和内部传热强化及场协同原理在强化传热领域的应用等方面综述了近年来国内外橡胶挤出加工过程中热管理的研究现状,对橡胶挤出加工过程中热管理的发展方向进行了展望。

场协同扭转螺杆对胶料挤出性能的影响规律

利用ANSYS Polyflow软件对普通螺纹螺杆和具有不同分割棱倾角的场协同扭转螺杆进行了非等温瞬态流动模拟,分析了不同螺杆构型对胶料混合、传热和塑化均匀性等挤出性能的影响规律。结果表明,场协同扭转螺杆综合性能普遍优于普通螺纹螺杆,其中以分割棱倾角为45°的螺杆为最优;场协同扭转螺杆引起的螺旋流动改善了胶料速度场、速度梯度场与温度梯度场之间的协同作用,加强了混合与换热,提高了胶料的塑化质量。

场协同拉伸螺杆强化混合与传热机理的研究

基于聚合物场协同塑化输运混炼原理,设计开发强化混合与换热的场协同拉伸螺杆新结构——场协同拉伸元件,利用ANSYS Polyflow对普通双头螺纹螺杆和不同拉伸元件排布的场协同拉伸螺杆进行了数值模拟,对比分析了不同螺杆构型对聚合物胶料的混合性能、传热性能以及塑化均匀性的影响。结果表明,场协同拉伸螺杆综合性能均优于普通螺纹螺杆,其中,场协同拉伸元件集中排布的螺杆B传热性能最优,场协同拉伸元件分散排布的螺杆F混合性能最优;场协同拉伸螺杆中拉伸元件的径向收敛流道改变了速度场的方向,使速度矢量产生了径向分量,促进了速度场与温度梯度场、速度梯度场的协同相互作用,增加流场中的拉伸流动和拉伸形变,强化了热质传递输运过程。

基于形状记忆合金驱动器的微纳定位系统鲁棒自适应控制

针对基于智能材料驱动器串联驱动的微纳定位系统,本文主要探讨了此类高精定位系统的控制设计策略.其控制设计的主要任务是消除驱动器中未知回滞特性对系统性能所造成的负面影响.本文重点以形状记忆合金驱动器为例,采用基于广义play算子的广义Prandtl-Ishlinskii回滞模型来表征形状记忆合金驱动器中的未知饱和回滞非线性,并在此基础上提出了一种鲁棒自适应控制设计方法来消除前置回滞存在的影响.设计的控制器在保证全局稳定性的基础上能实现理想的跟踪精度,仿真结果验证了控制策略的有效性和正确性.

基于隐马尔科夫模型的故障诊断系统研究

在制造行业中,机械设备的状态检测技术能提供关于设备运行状态的实时信息,为避免生产损失和减少设备的致命故障提供保障。提出了一套基于小波变换和隐马尔科夫模型(HiddenMarkovModels,HMMs)的故障检测系统。提出了小波模极大值分布(WaveletModulusMaximaDistribution),并将之定义为诊断系统的观察量加以验证。同时该系统采用在线模型参数估计和培训算法,通过选取能最大化对数似然度的HMM模型,确定设备所处状态。

高强TA18钛管微观织构对拉伸力学性能与弯曲成形性能影响研究

目的揭示高强钛管微观织构强度与宏观各向异性指标CSR值的定量关系,阐明微观织构对钛管拉伸力学性能与弯曲成形性能的影响,为高强钛管冷轧微观织构及性能精确调控奠定重要基础。方法选取不同轧制工艺条件下获得的高强钛管进行单向拉伸测试及EBSD表征,分析微观织构对管材拉伸力学性能的影响;选取具有典型微观织构分布状态和CSR值的高强钛管进行数控绕弯试验及成形质量测试。结果单向拉伸力学性能测试结果表明,当CSR值为0.65~2.43时,随着CSR值的增大,颈缩阶段管材的应变与整体伸长率不断增大;数控绕弯试验结果表明,当高强钛管CSR值从1.27提高到1.48时,其断裂前最大弯曲角度从20°提高到110°,当CSR值增大到1.71时,可以成功实现120°的弯曲,并且随着CSR值进一步增大到2.14,弯管件的截面畸变率和壁厚减薄率不断减小。结论建立了可以准确描述宏观CSR与微观织构强度指标之间定量关系的双曲函数表达式,高强钛管径向织构强度的增强会提升高强钛管变形过程中抗壁厚减薄的能力,并有利于管材弯曲成形质量的提升。

基于内容的图像检索在智能监控系统中的应用

针对基于内容的图像检索与识别在智能监控中应用的问题,建立了基于区域划分的颜色链码,利用图像颜色的区域特征值来构成一个区域与整体的特征描述,并将它应用到捕获图像的识别。捕获的图像,通过梯度特征对来定位与检测,对获取的脸部图像进行链码特征匹配与识别,并将计算结果作为监控系统的判断与决策依据。运用这一方法的监控系统,提高了监控系统的辨别对象能力,拓展了智能监控研究领域。

车辆座椅减振系统中可控磁流液阻尼器的性能测试研究

半主动可控磁流液阻尼器是国际上新近研发的新一代智能振动抑制驱动器件,本文主要介绍对其进行性能测试研究的MTS实验系统及有关研究成果。该实验系统由液压反馈激振器、数据采集和处理计算机单元、传感器等软硬件组成,能实时在线显示阻尼器运动的相对位移、速度和所产生的阻尼力等时间响应信号,以及表征阻尼器基本特性的阻尼力对相对速度关系曲线。实验结果表明该智能驱动器件表现出典型的滞回非线性特性,并通过对大范围控制电流和大范围频率和幅度单谐波信号激励下的实验数据的分析,系统地描述了该新一代半主动可控智能驱动器件的主要性能特点。

场协同对PP/PS复合体系传热传质性能的影响

从动量和能量守恒方程出发,提出速度场与温度场的协同耦合作用对聚合物流动与换热具有重要影响,并以此为依据设计了新型扭转螺杆结构和场协同螺杆。以聚丙烯(PP)和聚苯乙烯(PS)为原料制备PP/PS复合材料体系,通过挤出试验对比研究了常规螺杆与场协同螺杆的传热传质性能。结果表明,相对于常规螺杆,设置有扭转螺杆结构的场协同螺杆的数均粒径更小、粒径分布密度和平均停留时间更大,提高了挤出机的混合能力;场协同螺杆的对流换热系数更大、径向温差更小,提高了挤出机的换热能力。

《Reliability Engineering&System Safety》21世纪21年的画像:基于信息计量的分析

本研究的目的是提供一个信息计量和文献计量分析的案例研究,通过在Web of Science和VOSViewer工具中收集的数据,为21世纪的《Reliability Engineering&System Safety(可靠性工程与系统安全)》杂志建立一个档案。本文以2001-2021年在该杂志上发表的4821篇文章作为数据集,对这些文章的关键词进行了分析和聚类,确认了这些研究的主要应用,讨论了这些课题的时间发展趋势;呈现了该期刊中最高产的国家/地区、机构和研究人员,并对国家和机构层面的合作关系进行了研究和可视化;基于抽样考察了作者的性别分布;分析了该期刊文章的引用情况,并研究了对引用的潜在影响因素,包括作者人数、参与机构和国家/地区的数量、参考文献数量和主题。最后,本文提供了关于开放获取是否能影响文章引用的证据。希望通过本文,读者能够更多地了解文献计量学分析如何支持某一领域的期刊分析和发展分析。

高效高强挤出增材制造技术研究进展

增材制造技术在按需制造、个性定制、异形构件等领域具有明显优势,是先进制造技术的重要研究方向。与传统制造方法(如减材制造、注塑成型)相比,增材制造制品的力学性能通常较差且生产效率较低,限制了其更广泛地应用于适应复杂工况的承载部件。作为制造技术关键评价的速度、质量指标,始终引领着宏微观尺度挤出增材制造技术发展方向。由于逐层逐步增材制造的固有模式,强度差和效率低成为困扰其工程应用的两大挑战。文中从挤出打印层间结合机理、层间断裂机制两方面讨论了研究学者在改善3D打印强度方面的努力,以及在提高打印效率方面的最新进展;最后综述了创新发展的几种注射打印前沿技术,讨论了其技术原理、创新特点和优劣势,将注射成型工艺引入增材制造技术中,有望成为解决两大难题的有效技术途径,为未来挤出增材制造的研究及推动形成新的技术方案提供参考。

高速高强熔融沉积成型技术研究进展

熔融沉积成型(FDM)技术以其低成本、易操作、快速原型制造和广泛适用性成为3D打印领域的主流技术。尽管FDM技术在3D打印领域具有重要地位,但其存在的一些局限性,如打印件的强度不足、成型速度缓慢等问题,仍然是制约该技术进一步发展的重要挑战。针对这些限制,本文从优化层间结合、材料性能强化两方面探讨了国内外学者在改善打印强度方面作出的努力,并从设备模块优化和优化打印策略(如注射打印)2个角度讨论了目前提高FDM设备打印速度的限制及改善措施;最后论述了对提升打印强度和速度的建议和意见。

不确定信息的度量及其在制造中的应用示例

随机数学和模糊数学是描述不确定性现象的两种主要数学方法。申农用概率论作为度量信息的数学工具,把信息与不确定性关联起来;但申农熵只是一种概率熵,没有考虑其他型式的不确定性以及信息的含义与价值等。为此,对模糊不确定性的度量、复合熵和全信息作进一步陈述,探讨了信息熵在制造中的应用,并给出两个实例,其中一例是有关不确定切削力的复合熵计算,另一例是基于信息熵的加工过程自适应控制。

回转副精度特性的弹性冗余空间机构模型

提出回转副精度特性的弹性冗余空间机构模型,将实际回转副中的弹性约束等效映射为多个从动件弹性冗余支承,实际回转副零件的几何误差特性等效映射为刚性凸轮轮廓曲面,形成以多组从动件弹性悬浮刚性凸轮几何轮廓的弹性冗余空间机构,从而较真实地反映实际回转副结构及其零件的几何、运动、材料物理性质与工况载荷特性等因素的耦合关系。建立弹性冗余空间凸轮机构的几何位移基本方程、静力平衡方程、物性方程,将回转副精度及其随位置和载荷变化的特性转化为弹性冗余空间机构的位移分析与静力分析求解问题,并给出典型回转副精度特性计算分析与试验测试对比示例,为机器精度分析与设计提供新的理论基础,也为机构学理论开辟新的应用领域。

摩擦因素对微压痕实验的影响

材料在发生微米亚微米尺度不均匀变形时表现出尺度效应,微压痕问题是典型代表。目前的微压痕研究中普遍采用无摩擦假设,而相对缺少对摩擦因素的深入研究。基于CMSG低阶应变梯度塑性理论,通过有限元分析研究了摩擦因素对微压痕实验的影响。结果表明对于目前普遍采用的较钝的Berkovich压头(简化为圆锥后顶角为140.6?),摩擦的影响并不重要,可以简化为无摩擦情况。

分布式驱动电动汽车的近似最优转矩矢量控制

针对分布式驱动车辆系统非线性的特性,提出一种基于最优转矩矢量控制的车辆侧向稳定性控制系统。首先使用魔术公式轮胎模型实时估计轮胎力,搭建轮胎侧偏刚度变化的非线性车辆模型。接着借鉴近似线性二次型规划的最优控制思想,设计基于质心侧向加速度的增益可调的横摆转矩控制方法,并根据驱动电机峰值转矩和轮胎摩擦圆的约束条件进行转矩矢量分配。最后进行Car Sim和Lab VIEW联合仿真和硬件在环实验。结果表明,控制系统能对车辆进行有效的实时控制,在显著改善车辆稳定性的同时不严重影响车辆的纵向性能。

基于悬停四旋翼位置姿态信息的风场估计方法研究

基于四旋翼飞行器悬停状态下的位置及姿态信息,提出了一种离线的风场估计方法。首先根据Dryden大气紊流模型建立了四旋翼飞行器所处的风场环境,并通过分析有风情况下旋翼升力的变化,得到旋翼升力与风场信息(风速、风向)的函数关系式;接着利用牛顿-欧拉方法推导出有风扰动下的四旋翼动力学方程,并进一步设计了用于保持飞行器悬停状态的PID控制器;最后,基于悬停状态下四旋翼飞行器的位置姿态信息,计算得到飞行器所处的风场环境信息。MATLAB仿真结果表明所提方法在有紊流干扰的情况下,能够有效地提取出风场环境里的主风信息。

基于小波能谱熵-隐半马尔可夫模型的故障识别方法及应用

有效的特征提取方法和分类算法能显著的提高故障识别的精度。小波能谱熵突出了振动信号中短暂的异常信号,能有效的表征早期故障特征;隐半马尔可夫模型通过加入高斯概率分布函数来描述各个状态的驻留时间,能合理的表征振动信号的暂态特征,适合于机械系统的故障识别问题;本文将小波能谱熵和HSMM相结合,提出了基于小波能谱熵的HSMM故障识别方法。以小波能谱熵作为特征向量,通过训练得到各个状态的HSMM模型并建立分类器,从而实现对未知状态的识别。以齿轮为对象,对齿轮常见的故障状态进行了识别试验。

MR阻尼器控制与滞环特性相分离的F-v模型

提出了一种基于对称和不对称Sigmoid函数,描述半主动可控磁流变液(MR)阻尼器阻尼力一相对速度(F-v)数学模型。该模型准确地描述了MR阻尼器非线性饱和的直流电流控制和对称滞环F-v的工作特性,以及激励频率和幅度对阻尼力的强影响特性,具有精度高和电流控制增益与滞环算子相分离的特点。将该模型与车辆悬架动力学模型结合分析,仿真结果表明MR阻尼器对实现新一代智能车辆悬架系统设计有潜在的意义,所提出的模型对进一步推动车辆悬架减振控制器设计研究有重要作用。