工业产品服务系统及其研究现状

为阐明工业产品服务系统的概念内涵与运行机制,为相关研究提供支持,对工业产品服务系统及其研究现状进行了综述。对工业产品服务系统的概念及其执行逻辑进行了详细定义;以服务对工业产品生产能力产生的贡献为标准,对工业产品服务系统进行了分类;从服务对象、地点、方式等角度对工业产品服务系统与其相近概念进行了辨析。提出了工业产品服务系统的关键技术———工业产品服务系统运作模式与过程建模、工业产品服务系统生产能力建模以及工业产品服务系统服务价值分析,分析了各关键技术的作用及其相互关系,描述了该系统的关键技术研究现状,并探讨了该系统的未来研究方向。

具有未知参数的GPS/DR组合导航系统跟踪与辨识

该文针对GPS/DR(Global Positioning System/Dead-Reckoning)组合导航系统中存在参数不确定性问题,构建自组织状态空间模型,应用蒙特卡罗粒子滤波方法对新构建的系统模型进行滤波。并且对于在自组织模型中粒子滤波易使未知参数搜索陷入初始取样子集的问题,提出一种人工鱼群-粒子滤波算法。该算法不仅可以估计系统状态,而且还能使未知参数的取样分布向真实参数分布"移动",最终辨识出未知参数的真值。仿真结果表明该方法的有效性。

加工系统的加工能力形式化建模方法

针对加工系统服务化、虚拟化过程中的加工能力建模问题,结合加工系统的功能、性能以及性能质量,对加工能力及其相关概念进行了定义.采用关系代数和集合论,对加工系统、加工特征、加工操作进行了描述,继而以关系选择与自然连接运算对加工能力进行了形式化表达,并采用关系投影运算对加工能力模型进行了视图分析,揭示了加工能力产生的机理.结合实例对建模方法进行验证,其结果表明,所采用的方法能够实现加工能力的形式化建模,可以为加工系统的加工能力分析与评价提供支持.

动态系统输入环节突发性故障的检测与辨识

在分析输入环节脉冲型故障和阶跃型故障对动态系统的状态变化和测量系统输出信息的影响的基础上 ,本文采用正向容错 M-型滤波与反向 WLS估计结合的方法 ,建立了输入环节脉冲型故障的检测与故障幅度辨识算法 ;对于输入环节的阶跃型故障 ,文中建立了分别适用于定常系统和时变系统的差分变换法与扩展状态空间方法 .

不确定系统实时保性能控制

研究了一类不确定离散系统在控制约束下的实时控制问题。在SDP凸优化理论的框架下,对这类不确定离散系统实施保性能控制,融合预测控制的优化思想,通过在线求解线性矩阵不等式技术,在满足控制约束的条件下,获得了滚动优化的保性能控制律,并使闭环系统稳定。

一种全闭环中走丝电火花线切割机床数控系统

研究了中走丝电火花线切割机床脉冲放电特性,提出了一种高速数字化采样和间隙跟踪方法,同时建立了智能型放电工艺数据库,提高了切割过程放电效率。为改进切割精度和表面粗糙度,工作台运动采用了一种闭环位置控制方案,基于双平面同步插补法实现了4轴协调运动控制,并采用C补偿原理解决了多次切割控制问题。基于嵌入式操作系统,设计并实现了可视化编程与控制集成软件。实际切割实验数据显示,采用这种数控系统后,中走丝线切割机床的可靠性和加工精度有了显著提高。

一种面向化工生产系统的监控变量分步选取方法

提出一种基于信息熵的监控变量分步选取方法。以信息熵与监控变量所含系统信息量关系为基础,采用互信息广义相关系数度量变量间的广义相关性,完成监控变量分步选取。通过Friedman数学模型验证了所提方法的可行性,用Lorenz、Rossler等方程验证了基于信息熵选取单变量的可执行性。最后进行某煤化工企业实际DCS监控变量选取,结果显示:在化工实际生产中监控变量选取是可行的。

齿面干涉测量系统的成像畸变分析与光路优化

针对由物体光路误差导致的齿面像形状畸变现象,利用精确光线追迹算法分析了可能导致齿面像形状畸变的三种因素,明确了齿面像形状畸变的主要误差来源,建立了齿面像形状畸变的判断模型,确立了齿面像形状畸变和齿轮轴线倾斜之间的映射关系,提出了基于齿面像形状畸变特征的物体光路优化方法。最后进行了实验验证,结果表明误差控制在2%左右,证明了所提方法的合理性与正确性。

软体机械手研究综述

软体机械手(下面简称软体手)是一种由柔性材料制成的新型机械装置。凭借柔性材料天然的柔顺性和适应性,软体机械手具有了高灵活性、复杂环境适应性和安全人机交互性等特点,受到国内外学者和机构的广泛研究,并表现出良好的应用前景。综述了软体机械手的应用领域、驱动方式、材料与制造、建模与控制的相关问题,并梳理了软体机械手研究中依旧存在的问题和可能的解决方案以及软体机械手的发展趋势。软体机械手是软体机器人领域的一个重要分支,其研究涉及材料学、力学、化学、机械设计与制造、电子与控制科学以及仿生学等诸多领域的交叉和融合。对软体机械手的研究将极大丰富人们对柔性材料的复杂、丰富特性的理解,也将为更好地把柔性材料融入产品的设计提供理论和技术指导。

基于RFID技术的离散制造车间实时数据采集与可视化监控方法

为提高离散制造车间多品种、小批量生产过程的透明度和生产决策制定的实时性,提出一种基于无线射频识别技术的离散制造车间实时数据采集和可视化监控方法。在提出4种典型无线射频识别监控模式的基础上,揭示了离散制造车间中无线射频识别技术应用的本质,为无线射频识别配置提供指导。设计了一种事件驱动的无线射频识别数据采集单元模型,用于采集零件的状态、事件、时间、质量等实时信息;基于该模型依次建立了加工工序、工序流、批次与批量的无线射频识别监控模型,实现了对离散制造车间生产过程的可视化监控;提出一种无线射频识别数据处理方法,为车间可视化监控提供了业务逻辑信息。设计了基于无线射频识别的车间数据采集与监控系统的功能架构,并开发了相应的原型系统,通过简单的案例验证了所提方法和模型的可行性。

基于最少控制点的非均匀有理B样条曲线拟合

针对叶片型线的优化设计,提出采用自适应方法提取合适的节点来插值非均匀有理B样条(NURBS)曲线的算法,实现了满足一定精度要求的数据点云拟合以及控制点的计算.该方法首先通过点云外形特征提取主特征点,把主特征点作为节点插值NURBS曲线,通过德布尔递推公式求解控制点,然后根据误差及曲率信息自适应地增加节点反复迭代,直到达到要求的拟合误差精度,从而简洁有效地实现了大量数据点云的拟合.相比传统方法,该方法能够更快地达到要求的逼近精度,同时将误差与曲率信息结合起来调整节点,不仅适合于有局部大曲率及有噪声点的数据点云的曲率计算,而且可用于估计插值节点的数量和工业逆向设计中空间曲面控制点的提取,为优化设计奠定了良好的基础.

多故障转子进动趋势分析与平衡策略

现场机组的振动往往并非由单一故障所引起,在支承刚度的各向异性以及组合故障的共同作用下转子的进动轨迹表现为十分复杂的形式。对机组实施现场动平衡的过程中由于受到这些因素的干扰而无法准确判断转子失衡形式,导致平衡收敛速度减慢甚至出现多次平衡仍无法实现有效减振的情况。通过对进动轨迹的分解,建立以正进动分量初相矢为平衡目标的改进全息动平衡法。由于该方法中排除了反进动分量的干扰,对转子的失衡响应描述更为清晰,提高了平衡收敛速度。此外,根据对进动比的变化趋势提出的现场动平衡终止条件定性地揭示了转子残余振动的来源,从而减少了现场动平衡的盲目性,提高了故障排查的效率。实例验证了改进全息动平衡法以及现场动平衡终止条件的有效性。

新型三臂巡线机器人机构设计及运动分析

为了增强机器人的越障能力,简化机械结构,减小越障时的电机负荷,设计了一种新型结构的三臂巡线机器人.该机器人采用双平行四边形桁架构型实现三臂的位姿调整运动,机构重心可调以减小桁架控制电机的负荷,各臂末端设置夹线轮以增强机器人跨越引流线障碍的能力.巡线机器人调整形态越障时,因机构重心偏移会引起机器人整体绕线缆偏转,属于基座浮动式机器人.根据机器人重力平衡条件构造优化目标函数,以基座浮动角度作为搜索变量,将基座浮动式机器人的运动分析问题转化为一维优化问题进行求解,仿真实验验证了算法的有效性.原型样机在实验室环境下完成了线上行走和越障实验,验证了机构的可行性.

非线性小波变换在故障特征提取中的应用

经典小波变换在不同尺度采用一种小波基 ,不能很好地匹配信号的局部特征 ,因而造成降噪信号丢失了原始信号中部分的有用信息。为了克服上述缺陷 ,提出了一种基于第二代小波变换的非线性小波变换振动信号预处理方法 .应用第二代小波变换的预测器和更新器相互独立的特点 ,根据预测方差最小的选取原则 ,确定每个变换样本的最佳预测器 ,使预测器能够适应信号的局部特征。模拟数据和振动信号的分析表明 ,该方法克服了传统小波降噪方法局部信息丢失的缺陷 ,不仅可以有效地去除信号中的噪声 ,而且能够保留信号的局部特征。作为一种预处理方法 ,在某发电厂的故障诊断中有效地从振动信号中提取了故障特征。

顾客需求驱动的产品配置优化

提出一种顾客需求驱动的产品配置优化方法.该方法针对现有产品族模型用于配置设计中存在的问题,构造了支持产品配置的设计空间,并运用联合分析方法将顾客期望分解为各产品特性的质量效用.在此基础上,同时考虑大批量定制产品的质量效用和成本,以“效费比”最大为目标,建立了产品优化配置数学模型,并采用遗传算法对其进行求解,从而达到了顾客满意度和成本之间的平衡——最优配置方案.以笔记本电脑的优化配置为例,证明了所提出的优化配置方法可为获取顾客满意的最优配置方案提供行之有效的途径.

采用聚类特征的基本概率分配生成方法及应用

针对在识别框架不确定时基本概率分配(BBA)生成困难的问题,提出一种基于聚类特征的基本概率分配生成方法,以减弱对样本长度的依赖性,并分析2种情况下的BBA生成。在框架未知时,通过聚类分析获得各个类别的聚类特征,建立样本属性的聚类特征区间模型;在框架已知时,获取聚类特征,建立样本属性的聚类特征区间模型;然后用各个区间模型之间的距离表示样本属性之间的差异,在此基础上建立了一种相似度的度量方法;最后对相似度进行归一化得到BBA。采用Iris数据集和Wine数据集的实验结果表明:所提方法对样本长度敏感程度低,对Wine数据集的一个类的分类结果达到100%。将该方法应用于某煤化工企业压缩机组子系统状态监测信息数据集,实现了监测信息状态的识别。

渐变折射率人工电磁介质设计与3D打印制造

提出一种以物理性能驱动的人工电磁介质宏/微结构一体化设计与制造方法;以超材料尺度的光子晶体结构为研究对象,建立超材料单胞结构特征参数与等效介电常数及折射率之间的映射关系,实现渐变折射率人工电磁介质的可控设计;在理论计算的基础上,采用基于渐变折射率超材料结构设计了＂地毯式隐形罩＂、＂电磁黑洞＂等器件;以光固化3D打印技术为制造手段,光敏树脂为基体材料,实现具有复杂结构的三维电磁器件,并对其性能进行研究;结果表明,所设计器件在Ku波段（12-18 GHz）具有宽频性能,且能够在自由空间实现电磁波的可控传播。研究验证了利用3D打印技术进行人工电磁介质器件制造的可行性,为其进一步推广应用奠定了基础。

基于Bayes规则与HMM相结合的步态识别方法研究

提出一种将Bayes规则与HMM相结合的步态识别方法.检测环节通过采用重心变化作为特征序列来削弱时间差分算法中运动实体目标存在中空的负面影响,通过对检测出的目标特征序列采用直线拟合提取对称轴,并等效转化为具有方向性的点线距序列,来简化运算,降低失真度.步态训练中,通过初始化的修正使训练出的HMM接近全局最优,并给出Bayes相关先验学习方法.步态识别中,应用HMM的前-后向算法,并融合Bayes规则,客观性增强,最终结果经中国科学院CASIA的原始步态视频测试,达到比较高的识别率,且对衣着具有一定鲁棒性.该文方法主要针对视角在0°～180°间的室内监控直道行走场景.

步进闪光压印光刻模具制作工艺研究

由于硅橡胶具有良好的自适应性和优异的脱模性,所以选取硅橡胶作为模具材料,并确定使用硅橡胶加石英硬衬作为压印光刻工艺的模具.分析了硅橡胶模具制作工艺中真空辅助浇铸的成型过程,以及交联固化反应过程的各个工艺参数对硅橡胶模具性能的影响,通过大量实验,具体分析了硅橡胶单体和固化剂配比、浇铸真空压力、固化温度及固化时间等工艺参数,并由此得到了优化的硅橡胶固化工艺参数,提高了硅橡胶模具的物理性能.实验表明,硅橡胶模具具有良好的自清洁功能,其表面图形完好,图形转移效果优异,完全能够满足300 nm特征尺寸图形复型转移压印的要求.

Flow shop问题的嵌套分区优化调度方法

介绍了嵌套分区算法(NP)的基本思想,并用于求解流水作业优化调度问题.算法用嵌套分区树来描述流水作业调度问题,对可行域进行系统性分区,然后集中搜索有优良解的区域.在每一步迭代中,算法跟踪最有希望的分区,并结合启发式算法和邻域搜索来实现分区转移.仿真实验表明,该算法比单纯的启发式算法和邻域搜索有较好的寻优能力.