产学研用深度融合,探索校地合作新模式——访谈电子科技大学广西智能制造产业技术研究院院长杨平教授

深化拓展校地合作既是牢牢把握新时代人才强国战略新布局的重要部署,也是落实“十四五”规划的重要内容。为了形成更高层级、更宽领域的校地合作,各高校及地方政府希望按照“资源统筹、优势互补、共同推进、合作共赢”的原则,探索出校地合作引领地方产业发展的新机制、新模式和新路径--地方政府与能合理匹配当地产业发展需求的高校共建研究院。

基于肤面形状模型的并联机械装配精度分析

针对现有并联机械装配精度分析中未考虑形状偏差空间分布特征,且并联连接的配合面相对定位偏差的计算未结合实际装配过程而导致的装配精度分析精确性不足的问题,首先,基于非高斯肤面形状模型,提出了结合装配过程的并联连接配合面相对定位偏差计算方法;其次,基于雅克比-旋量模型,提出了雅克比-非高斯肤面形状模型,以实现对并联机械装配的偏差传递累积分析;最后,以直齿圆锥齿轮箱为例,通过蒙特卡洛仿真分别获得了轴交角相对误差ΔRα和中心距相对误差ΔTd频率分布,结果表明形状偏差空间分布特征对并联机械装配精度分析具有不可忽视的影响,该方法可为公差设计提供理论指导,以保障高精度机械产品的装配质量要求。

基于MEMS微镜幅频特性的机械动力学教学实验设计

该文依托华为资助项目搭建了MEMS微镜的幅频特性实验,并将其应用于机械动力学教学实践。首先,通过MEMS微镜的工作原理阐明了相关的机械动力学理论知识。其次,对MEMS微镜幅频特性实验进行了详细论述,包括实验平台构成、微镜角度的光电检测方法、实验数据处理及工程应用。最后,阐述了实验在机械动力学教学中作用,包括激发学习热情、课程思政、提升工程实践和融合创新能力等。

基于互联网平台的特殊学生管理——以电子科技大学为例

学业问题学生、心境障碍学生、家庭贫困学生等构成高校特殊的学生群体。特殊学生问题关系到学校的安全稳定,是高校辅导员工作的重中之重。心理健康教育工作的重点是预防,通过互联网平台建立一套特殊的学生管理机制,用'四位一体'即排查机制、预警机制、干预机制、自我优化的方式可以更好地解决特殊学生管理工作中的难点。'四位一体'注重学生作为主体的积极作用,让学生学会识别心理危机、正确处理心理危机,能够让特殊学生受益终身。

基于兴趣驱动的大学一年级新生创新实践能力培养模式研究

随着“新工科”课程体系建设的不断完善,“始于新生、贯通四年”的新工科创新实践能力培养模式凸显重要。大学一年级是培养科学素养和创新意识的关键阶段,也是目前“新工科”课程体系建设中较为薄弱的环节之一。文中通过深入剖析大学一年级新生的学习特点,提出基于兴趣驱动的一年级新生创新实践能力培养模式,组建交叉学科背景下的导师团队,设计融合前沿科学技术的项目,建立学生创新实践培养平台,进一步完善考核模式与成绩评价标准,形成“基础层”“提高层”和“项目层”多环节课外创新实践体系,通过“唤起好奇”进而“激发潜能”,提升一年级新生的创新思维和能力。

工程教育专业认证背景下“动力电池与燃料电池”课程建设

文章首先分析了“动力电池与燃料电池”课程实施存在的问题,然后论述了工程教育专业认证背景下“动力电池与燃料电池”课程建设,包括明确课程目标、更新课程内容、改革教学方式、建设师资队伍、设计考核评价体系,最后阐述了“动力电池与燃料电池”课程目标达成情况。

微机械电子学—机械电子学的新发展

综述了机械电子学的新发展,即近年来出现的微机械电子学;介绍了如何利用 IC(集成电路)的微细加工技术制造微型机构、微型执行器等,以及微机械电子学产品的应用前景.

新型矢量推力八旋翼飞行器的设计与控制

飞行器在物理交互场景中应用广泛,但现有的飞行器及装置在面对大矢量推力应用时,往往难以满足结构和控制简单的要求。为解决这一问题,设计了一种结构简单可行的矢量推力八旋翼飞行器,利用倾斜共轴转子和铰链—同步带的结构,只需一个额外的执行器,即可控制所有转子的倾转角度,从而实现矢量推力,可在物理交互场景中提供足够的横向推力。基于此,设计了对应的位姿控制器,采用SO(3)上的几何控制方法设计了全局稳定的位姿控制器,使用非线性扰动观测器对外部力和力矩进行估计并补偿,以提高整个控制系统的鲁棒性。在MATLAB/Simscape中,进行了飞行器的5D轨迹跟踪、倾转悬停和扰动估计的仿真实验,实验结果充分验证了该飞行器设计的可行性和相应控制算法的有效性。

基于微服务的制造执行系统架构研究

智能制造要求具备工业化的软件基础,工业软件的深入应用是加速制造业数字化转型的关键,制造执行系统(MES)在车间生产中发挥着越来越重要的作用。在未来发展中,智能制造对MES提出了模块化、组件化及平台化的需求。基于微服务的思想,首先对MES的业务功能进行微服务的划分,设计基于微服务架构的制造执行系统框架;然后提出注册中心与微服务库的绑定机制,该机制可有效应对企业业务流程的多变与动态变更;在此基础上,进一步研究如何从微服务库中选出MES所需的最优微服务与业务流程微服务,对之后基于微服务的MES开发起到参考作用。

基于深度强化学习的航天器功率信号复合网络优化算法

为了实现航天器电源系统的灵活高效并网,最大化有限能量的利用,提出一种基于深度强化学习(deep reinforcement learning,DRL)的功率传输与信号传输复合网络拓扑优化模型,并使用知识蒸馏原理的多种可解释组件模型对优化过程进行剖析。首先,分析在轨运行阶段航天器母线电压调节控制域变换规律,并结合节点传播性参数,建立功率传输与信号通信的复合网络拓扑模型。然后,利用A3C(asynchronous advantage actor-critic)算法,对信号传输网络路由分布、拓扑结构等方面潜在的运行可靠性风险进行自适应性优化。最后,结合多种可解释组件对已训练的DRL模型进行知识蒸馏,形成一种可解释的量化分析方法。所提方法可以指导空间电源在随机阴影影响下选择最佳并网方案,并为更高任务要求和复杂环境下空间电源控制器设计提供理论支持。

可靠性加速试验技术研究

为了更好地理解和运用可靠性加速试验技术,通过文献调研的方式,对加速寿命试验(ALT)、加速退化试验(ADT)、加速可靠性增长试验(ARGT)、高加速寿命试验(HALT)以及高加速应力筛选(HASS)等可靠性加速试验技术进行了研究。阐述了不同类型的可靠性加速试验技术在产品全生命周期内的适用阶段及其应用特点,并将可靠性加速试验与传统可靠性模拟试验技术进行了对比。对比结果表明,可靠性加速试验技术已经发展为产品寿命与可靠性评估的新途径,为高可靠性、小子样、长寿命、零失效产品的可靠性评估提供了有效方法,解决了传统可靠性模拟试验技术难以暴露产品设计缺陷和薄弱环节的问题。指出可靠性加速试验技术的应用前景以及未来方向。该研究有利于加强对可靠性加速试验技术的深入理解,以及推进该技术的长久发展。

考虑电力间接碳排放不确定性的电-冷-热综合能源系统两阶段鲁棒优化方法

在“双碳”政策外力驱动下,传统电力系统的低碳化转型至关重要。该文重点研究碳-源-荷多重不确定因素对综合能源系统低碳经济运行的影响,提出综合能源系统两阶段鲁棒优化运行方法。首先,分析综合能源系统并网点的电力间接碳排放强度的不确定性,并使用多面体不确定集对其进行建模;其次,对综合能源系统所聚合的设备建立数学模型,并引入碳排放交易机制,分析设备运行成本与碳排放成本;然后,采用列和约束生成(column-and-constraint generation,C&CG)算法将两阶段鲁棒优化模型分解为主问题与子问题循环求解,利用Karush-Kuhn-Tucker(KKT)条件与big-M法对子问题中存在的双层结构与非线性项进行化简与线性化处理;最后,通过算例分析验证所建模型和求解算法的有效性,并剖析所提综合能源系统鲁棒优化方法的低碳经济性与抵御不确定因素波动的能力。

构建新型电力系统背景下的微电网鲁棒简化建模

发展高比例可再生能源接入的微电网是构建新型电力系统,实现中国能源安全和低碳发展的重要手段。在分析微电网所接入系统的动态特征时,现有等值模型存在鲁棒性不强的问题,即等值模型虽然可以很好地复现真实系统在训练故障下的动态特征,但却无法准确反映系统在未知故障(非训练故障)下的真实响应。为此,首先采用k-means++对微电网的典型运行方式进行有效区分,以表征系统的随机性和时变性特征;其次,采用基于关键参数筛选的参数辨识方法,避免了参数辨识过程中的多解问题;然后,针对系统不同典型运行方式,利用卷积神经网络对等值模型参数进行泛化;最后,基于Fisher判别准则实现了等值模型参数的在线匹配,并在某实际微电网模型中验证了所提方法的有效性。

基于遗传区间仿射响应面的结构时变稳健可靠性优化

为提升结构时变稳健可靠性能并兼顾区间变量参数描述精度,提出一种基于遗传区间仿射响应面的结构优化设计方法。首先,根据结构性能分析方法获取结构性能响应,并提取结构不确定性因素。其次,构建结构参数化分析模型并开展试验设计,将试验设计过程分别存储为设计变量及结构性能响应两种数据库,基于区间仿射理论初步构建结构区间仿射响应面,依据设计变量数据库的各变量样本边界及结构性能分析结果,利用遗传算法及误差最小化判别准则优化初始区间仿射响应面,并利用结构性能响应数据库验证优化后响应面的有效性。最后,结合结构性能退化行为及稳健可靠性优化方法,构建结构时变稳健可靠性优化模型并开展结构优化设计,通过工程算例验证了所提优化设计方法的合理性。算例分析表明,遗传区间仿射响应面能够更合理地反映出结构响应的波动区间,所提优化方法能够有效提升结构稳健可靠性水平。

成熟因子映射的双系统选星方法

传统的选星方法通常以遍历为手段,在可见星较多的情形下往往计算量很大。常规的遗传算法通常固定交叉和变异概率,产生不必要的时间消耗。针对这些问题,提出了引入成熟因子映射交叉概率和变异概率的双系统遗传选星算法,目的在于快速地找到最优解或可接受的次优解。该方法以几何精度因子(Geometric Dilution of Precision,GDOP)为适应度,构造单染色体种群,定义成熟度来指导交叉变异操作,再经过每代精英保留策略和隔代种群数量控制,最终搜索得到符合门限的可接受解。实验结果表明,在进化200代的条件下,成熟因子映射遗传算法比常规遗传算法的搜索时间平均节省约24.75%,引入种群数量控制机制后搜索时间进一步节省了约55.32%。该方法可以快速获得稳定数学期望的可用选星集合。

基于泵送频率的往复泵活塞故障诊断方法

为了确保往复式钻井泵的高质量运行,实施在线故障监测至关重要。从BW-250型钻井泵液力端的易损件入手,设计了试验探究钻井泵的振动信号的成分;通过对频率成分的分析,揭示了泵送频率幅值与活塞刺漏故障之间的关系,并依据机理提出了以泵送频率幅值作为诊断指标的钻井泵活塞故障检测方法,进一步结合最大相关峭度解卷积滤波及包络谱分析等方法从泵送频率处能量变化的角度,对活塞刺漏这一故障进行了诊断;结合实验室以及钻井现场采集的数据对该方法进行了验证,并将诊断结果同其他振动指标做了对比。结果表明,该方法对于往复泵活塞故障诊断的准确率为91.1%,相较于均方根诊断准确率提升了3.6%、相较于脉冲因子、裕度因子和峭度3种统计指标诊断准确率提升了9%以上。该方法取得了良好的结果,为往复泵活塞组件的故障诊断提出了一种较好的解决思路。

岩土工程随机有限元算法研究

以岩土工程中常见的Ｍｏｈｒ－Ｃｏｕｌｏｍｂ准则为研究对象，提出了相应功能函数在验算点处线性化的基本概念和实用算法；导出了直接引入土工指标特征向量的新公式；并对不同算法的随机有限元结果进行了分析比较。

微小通道冷板流动传热仿真校核方法研究

针对现有冷板流动传热仿真往往基于经验开展、缺乏对仿真模型严谨校核的问题,面向冷板流动传热仿真模型的两个重要方面,即离散网格与流动模型开展校核方法研究,一方面应用Richardson外推法对离散网格进行校核,另一方面通过将层流模型、SST k-ω、Transition k-ω以及RNG k-ε湍流模型与理论或经验关联式对比进行流动模型校核。结果表明,Richardson外推法的可获得量化的离散误差评估,有助于冷板流动传热仿真的网格优化;应用关联式能较简单地评估不同流动模型在不同条件下的适用性,同时发现Transition SST或SST k-ω在总体适用性较好。

商用车电控空气悬架提升桥牵引辅助策略研究

为验证商用车的牵引辅助功能通过比例控制策略的原理及实现方式,本文以三桥商用车电控空气悬架系统为主要研究对象,利用拉格朗日方程建立整车行驶动力学的理论模型,此基础上搭建Simulink仿真模型,提出面向基于比例控制的提升桥控制策略。为分析实车应用可行性,分别在坡道工况和水平冰雪路面工况下,验证了该控制策略的牵引辅助效果,通过控制提升桥举升,有效转移驱动轴和提升桥载荷比,使车辆在符合承载要求前提下提高车辆驱动力,通过实验仿真验证该控制策略的有效性。

客车电控空气悬架系统侧跪控制策略研究

为实现两桥客车电控空气悬架系统侧跪控制,采用汽车动力学仿真软件TruckSim和逻辑控制软件Simulink&Stateflow开发客车侧跪控制策略。通过TruckSim搭建客车整车车体模型,Simulink构建的电控空气悬架模型,包括空气弹簧模型、储气罐模型、管路模型、电磁阀模型等,借助Simulink&Stateflow建立侧跪控制策略仿真模型,仿真实验结果表明,侧跪前后客车车身高度和气囊压力发生明显变化,车身侧倾角从0°增加至2°,乘客上下车更便利。