大型工程机械结构力学参数在线检测传感器研究

大型工程中各种机械的力学参数对评测机器运行状态,为操作人员提供了较为准确的信息,提升操作的精准度。目前的部分工程器械只能测量和显示液压系统中的部分参数,不能全面体现系统的状态,对实际操作有不利影响。另外,大多数参数测量数据无法保存,给工程的回顾分析以及方案优化等带来了困难。基于此,本文通过在线检测传感器实验为例,研究了一套能够在线检测、显示、保存机械结构力学参数的系统。

大型工程机械结构力学参数在线检测传感器系统研究

磁测应力技术能够弥补常规应力检测方法的不足,使应力测量更为快速有效。本文从铁磁材料压磁效应角度出发探究大型工程机械结构力学参数在线检测传感器系统的建构。

基于LabVIEW频域抽样定理实验设计

信号抽样可以在时域或频域进行,实践中学生对频域抽样理解不够深刻。为此基于LabVIEW信号处理工具的设计实现频域抽样仿真实验系统。系统具有可交互、可视化的界面,可对演示一维信号与二维图像的频域抽样与信号恢复的过程。频域抽样采用离散傅里叶法,而且在一维或二维内通过不同的补零方式维持抽样前后数据长度的一致,以便对照与验证抽样定律。应用结果表明:系统具有较好的通用性、交互性,可形象地展示频域抽样及信号恢复的完整过程,辅以基本的理论推导可帮助学生正确理解和应用频域抽样定理。

基于LabVIEW的实境实验环境下STM32-MCU远程烧写方法

在构建MCU嵌入式系统的远程实境实验过程中,首先要解决HEX固件文件的远程传输和烧写问题。为此,采用LabVIEW实现一个基于TCP/IP的1-N客户机/服务器架构完成HEX文件的可靠传输和烧写过程中的信息交互,服务器端调用官方ST-LINK接口函数实现IAP方式下STM-32 MCU实际烧写过程。通过1-N客户机/服务器架构可实现对多个STM32设备的IAP方式的HEX烧写。实验验证表明:该程序架构能有效地实现远程实境实验所需MCU固件远程传输和烧写,进一步丰富了远程实境实验的内容。

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。

工程机械缸套等离子表面淬火热处理工艺及性能的研究

工程机械缸套在运行过程中,容易产生因45钢硬度低而导致表面产生磨损失效的现象,缩短了缸套的使用寿命。针对这一缺点,本试验采用等离子表面淬火热处理工艺对工程机械缸套的内壁进行局部硬化处理,实现自激冷却淬火,生成硬度极高的淬火硬化层,组织为高硬度的隐针马氏体。结果表明：随工作电流的增加,淬火层硬度也趋于上升;而伴随着扫描速度或波头数的增大,单道与交叉道的硬度均呈下降趋势。经等离子表面淬火热处理后的试样表面比未淬火的原始试样耐磨性提高了5~6倍。

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。

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。

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。

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。

大塑性变形法制备SiC_p/Al复合材料的实验研究

采用等径角挤压(ECAP)和等径角挤扭(ECAPT)两种大塑性变形工艺在250℃条件下成功将35vol%SiC颗粒与纯Al混合粉制成SiCp/Al复合材料。通过对显微组织的定性分析和采用样方法的定量计算,获得了不同变形工艺、试样内部不同位置以及不同变形阶段对SiC颗粒分布的影响。结果表明:剪切应变量和基体流动性对SiC颗粒的均匀分布有着至关重要的影响。单道次ECAPT变形后,SiC颗粒分布比单道次ECAP变形时更均匀,基本与2道次ECAP效果相当。随着ECAPT变形过程的深入,SiC颗粒的分布越来越均匀,其中以挤压阶段到ECAP阶段,SiC颗粒分布均匀程度的改善最为明显。

狭小空间移动焊接机器人角焊缝跟踪的动力学控制

文中对移动焊接机器人在大型结构件中狭小空间的角焊缝跟踪控制问题进行了研究,首先,建立了焊接机器人在直角角焊缝处的运动学模型;然后,基于牛顿-欧拉方法分析了焊接机器人驱动轮、机器人移动本体及十字滑块的动力学行为,并建立了焊接机器人的整体动力学模型;最后,在对整体动力学模型合理简化的基础上,设计了焊接机器人焊缝跟踪控制的鲁棒PI控制器.应用MATLAB软件进行了仿真分析,并进行了试验研究,通过结果可以看出,该方法可实现移动焊接机器人在狭小空间内直角角焊缝的跟踪,且具有较高的跟踪精度.

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.

线性广义系统P型迭代学习控制离散频域收敛性

针对一类线性广义系统,研究其P型迭代学习控制在离散频域中的收敛性态。在离散频域中,对广义系统进行奇异值分解后,利用傅里叶级数系数的性质和离散的Parseval能量等式,推演了一阶P型迭代学习控制律跟踪误差的离散能量频谱的递归关系和特性,获得了学习控制律收敛的充分条件;讨论了二阶P型迭代学习控制律的收敛条件。仿真实验验证了理论的正确性和学习律的有效性。

基于全周期电感空间矢量的开关磁阻电动机无位置传感器控制

针对转子位置传感器导致开关磁阻电动机可靠性降低、复杂度增加等问题,提出了一种基于全周期电感空间矢量的开关磁阻电动机无位置传感器控制方法。电动机启动时各相同时注入激励脉冲,电动机运行时非导通相注入激励脉冲,导通相采用能量回馈式电流斩波控制,通过计算电流斜率差来辨识全周期电感;利用全周期电感空间矢量与角度关系估计转子位置。仿真和实验结果表明,电动机在启动和稳态运行时的转子位置最大估计误差分别为0.8°和0.5°,满足开关磁阻电动机无位置传感器控制精度要求。

工程实践思维下LabVIEW教学模式探索

培养工程实践思维、提升工程实践能力是应用型本科教学过程中的核心问题。分析LabVIEW图形化编程语言在工程应用中的固有优势以及现有教学模式中无法达成培养目标的主要原因,提出工程实践思维下的LabVIEW教学模式。结合LabVIEW语言特点,从教学内容安排、教学方法选取、教学实践设定以及教学评价体系构建等方面详细介绍工程实践思维下LabVIEW的教学实践。几年的教学成效证明了该教学模式的有效性,学生的工程应用能力和工程思维能力有较大幅度提升。

多方向GAP预测器彩色图像快速边缘检测

针对传统梯度调节预测器(GAP)模板进行边缘检测时产生预测错误繁衍的不足,提出改进的多方向GAP预测器模板。首先色融合生成灰度图像;以图像中心划分四个区域,采用并行技术应用多方向GAP模板计算预测值;利用错误反馈信息构建预测误差图像;再通过梯度直方图计算阈值,分类误差图像边缘;最后Hilditch算法细化边缘。实验证明,该模板方法不仅大大降低了时间复杂度,而且检测的伪边缘较少,细节丰富,得到了视觉质量较好的边缘图像。

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.

大型矿井排水设备选型计算

排水设备选型的优劣不仅直接影响矿井初期投资和运转费用,而且影响安全生产。根据现代化大型煤矿-红庆梁矿井正常涌水量及最大涌水量,给出了矿井排水设备选型与计算方法。通过计算水泵排水能力、管路阻力系数、工况点参数、排水管路壁厚、电耗,确定主排水设备和应急排水系统选型结果,为大型矿井的排水设备选型提供参考。