振动能量收集技术的研究现状与发展趋势

随着无线电通讯与微机电系统技术的快速发展,振动能量收集技术被广泛应用于微机电系统设备的供电。振动能量收集技术可分为电磁式、静电式、压电式、磁致伸缩式和复合式等类型,其中超磁致伸缩材料应用在能量收集方面是最新的研究热点。综述了这5种类型振动能量收集技术的基本原理,简述各自能量收集装置所使用的材料和结构形式。比较了这5种类型的振动能量收集技术各自的优势与不足,系统地介绍国内外的主要研究成果和研究进展,以及所面临的困难和发展趋势。

基于机器人技术的卷板喷标系统设计

针对卷板生产过程中产品标识存在错误率较高的问题,在对目前多数卷板生产企业实际工况及采用的标识方法进行分析的基础上,研究开发了一套基于机器人技术的自动卷板喷标系统。根据现场要求,提出了机器人卷板喷标系统的总体方案,对喷标系统硬件及软件进行了设计,对机器人选型、信息交互以及字符的形成过程等关键问题进行了分析。研究结果表明,基于机器人技术的自动卷板喷标系统既能提高卷板产品标识的准确性及质量追溯的成功率,又能降低劳动强度,同时提高标识规范性,为后期的仓储及管理自动化提供技术保障,有较大的推广应用价值。

超磁致伸缩致动器的小脑神经网络前馈逆补偿-模糊PID控制

针对超磁致伸缩致动器(GMA)在精密致动控制中存在的迟滞和位移非线性,提出了小脑神经网络(CMAC)前馈逆补偿结合模糊PID控制的新策略。通过小脑神经网络(CMAC)学习获得超磁致伸缩致动器动态逆模型用于对超磁致伸缩致动器迟滞非线性进行补偿;利用模糊PID控制降低小脑神经网络(CMAC)学习时的误差和抑制扰动,提高系统的跟踪控制性能,从而实现超磁致伸缩致动器的精密致动控制。仿真和实验结果表明:所采用的控制策略有效地消除了迟滞非线性的影响,系统的跟踪误差降低到了5%以下,而位移跟踪误差均方差仅为0.58。此外,这种策略的特点是学习和控制同时进行,控制系统能够适应被控对象动态特性的变化,使系统具有较强的鲁棒性,同时也能够有效地抑制外界的干扰,提升系统的自适应控制性能。

基于改进PSO算法的GMA迟滞模型参数辨识

使用改进的粒子群优化算法辨识Jiles-Atherton模型参数。针对J-A模型对超磁致伸缩致动器(giant magnetostrictive actuator,GMA)迟滞特性建模中磁化参数互相嵌套难以辨识的特点,改进磁滞模型并建立了考虑超磁致伸缩材料磁机耦合特性的动态磁滞模型;为了克服普通粒子群算法实际求模型参数时计算量大,运行时间长的缺点,提出基于粒子群算法和遗传算法的改进算法--带交叉因子的粒子群优化算法,将模型仿真所求的磁化强度和实验测得的磁化强度的差值的平方作为适应度函数,并结合最小二乘法思想对J-A模型的几个参数进行辨识;最后,在Matlab 7.0上进行仿真,给出了模型辨识后的结果。在不同预压力和驱动频率下的仿真结果与GMA已有实验数据进行对比,验证得出辨识后的模型可较好地与实验数据拟合,磁致伸缩位移误差在5%以内。

基于优化的GRNN和BP神经网络的磁滞曲线拟合对比分析

针对超磁致伸缩材料(GMM)的磁滞非线性,运用广义回归神经网络(GRNN)和前馈BP神经网络分别对GMM的磁滞回线进行非线性逼近,通过网络的训练、预测,与Jiles-Atherton(J-A)模型进行了对比,分析了两种神经网络的逼近效果,给GMM的运用起到了很好的指导作用。其中,在GRNN神经网络中,由于所取数据有限,为了扩大样本容量,采取交叉验证方法对GRNN神经网络进行了训练,采用循环算法找出了最佳的径向基函数扩展系数SPREAD,并对传统GRNN神经网络进行了优化。研究结果表明:优化后的GRNN神经网络对于磁滞回线的预测精度明显高于BP神经网络。

超磁致伸缩致动器式脉冲喷射开关阀性能研究

鉴于超磁致伸缩致动器(GMA)的脉冲喷射开关阀性能受致动器结构参数的影响,建立了基于GMA的脉冲喷射开关阀流量与驱动电流之间的物理模型,并采用Matlab进行系统仿真。对比分析了开关阀中不同驱动线圈匝数、涡流时间常数、等效质量对开关阀频响伯德图和时域阶跃响应的影响,从而得到不同参数引起的开关阀工作带宽、响应时间等性能的变化规律,试验表明致动器结构引起的涡流时间常数是影响开关阀工作性能的主要因素,通过减小线圈匝数、缩短涡流时间常数可扩大致动器的频响范围,缩短响应时间。

钢管UV固化喷涂机漆膜均匀性控制的研究

UV涂层技术是一种新兴的绿色环保技术,具有污染少、固化速度快、固化效果好、适合高速自动化生产的优点。针对钢管表面喷涂后漆膜均匀性难以控制的问题,采用托尔明的喷射速度分布理论,通过模拟其流量叠加,在分析漆膜均匀性的变化后得出了最佳叠加参数。研究结果表明,该研究为喷涂系统的优化设计提供了理论依据。

多自由度火车车轮生产机械手设计

针对火车车轮各生产工序间轮坯传递的高负载、高温、高位置精度、高生产率等要求,提出了一种多自由度生产机械手解决方案。该机械手采用特殊的机构设计方案,实现了轮坯多自由度的自动定位、夹紧和传递等功能;采用西门子高速响应运动控制器和电液伺服控制技术,实现了机械手高性能运动控制。实际运行效果表明,该机械手具有工作范围大、定位精度高、夹紧可靠、生产效率高等特点,并且已经应用于火车车轮生产过程,较好地解决了各生产工序间的工件传递。

管坯冷定心孔电火花加工系统设计及工艺研究

针对消除轧管过程中"铁耳子"的管坯冷定心孔加工问题,提出了一种基于碳弧气刨技术、弧压反馈控制技术和交流伺服技术的解决方法,即管坯冷定心孔电火花加工工艺,给出了EDMCD的具体工艺参数,并完成了系统设计。该方法利用铁碳电极间高温电弧快速钻孔,以实时弧压检测反馈的交流伺服控制策略实现具体加工工艺。研究结果表明,该加工工艺可以有效地提高不同材质管坯冷定心孔的加工效率和表面质量,较好地解决"铁耳子"问题。目前,该系统已成功应用于生产实际,并实现了钢坯后端冷定心孔的在线加工。