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2014年 33卷 第11期
2014, 33(11): 1609-1613.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2014.1101
摘要
PDF 618KB
摘要:
为满足一种新型三坐标并联动力头物理样机数控系统的开发需求,研究了五轴数控加工中的点矢混合插补方法,提出了一种基于Hermite插值的双曲线插补算法.分析了并联动力头的姿态变换和关节驱动参数的求解,由数控代码信息建立末端参考点和辅助参考点的位置点集,并运用线性插值方法估计各点上的导矢方向,根据进给速率运用Hermite插值方法在各坐标轴进行插补计算.仿真实验证明了Hermite双曲线插补方法在同等条件下可获得较线性插补和平面矢量插补更好的位姿插补精度,适合于高速高精度自由曲线曲面运动控制.
为满足一种新型三坐标并联动力头物理样机数控系统的开发需求,研究了五轴数控加工中的点矢混合插补方法,提出了一种基于Hermite插值的双曲线插补算法.分析了并联动力头的姿态变换和关节驱动参数的求解,由数控代码信息建立末端参考点和辅助参考点的位置点集,并运用线性插值方法估计各点上的导矢方向,根据进给速率运用Hermite插值方法在各坐标轴进行插补计算.仿真实验证明了Hermite双曲线插补方法在同等条件下可获得较线性插补和平面矢量插补更好的位姿插补精度,适合于高速高精度自由曲线曲面运动控制.
2014, 33(11): 1614-1620.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2014.1102
摘要:
以曲柄滑块机构为例,考虑机构两处旋转副间隙,引入平面多体系统中转动副间隙描述的数学模型,采用修正混合非线性弹簧阻尼接触碰撞力模型分析运动副元素的碰撞特性,采用牛顿-欧拉法建立了曲柄滑块机构的运动学和动力学模型,使用数值仿真和ADAMS仿真分析对比其仿真结果,验证所建立模型的正确性,得出运动副间隙对机构动力学特性的影响特点.
以曲柄滑块机构为例,考虑机构两处旋转副间隙,引入平面多体系统中转动副间隙描述的数学模型,采用修正混合非线性弹簧阻尼接触碰撞力模型分析运动副元素的碰撞特性,采用牛顿-欧拉法建立了曲柄滑块机构的运动学和动力学模型,使用数值仿真和ADAMS仿真分析对比其仿真结果,验证所建立模型的正确性,得出运动副间隙对机构动力学特性的影响特点.
2014, 33(11): 1621-1626.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2014.1103
摘要:
机器人足部与壁面间的粘附能力及其运动控制策略是爬壁机器人能够在处于不同倾斜度的壁面上爬行的关键技术.模仿甲虫足部钩刺对抓的特征及尺蠖蠕动爬行运动特性设计了一种可灵活转向的仿生六足爬行机器人机构.该机器人采用CPG(central pattern generator)仿生控制方法实现其在粗糙壁面上的任意方向的运动,并且通过超声波传感器的反馈信号能够实现避障功能.机器人足部采用对抓设计提高了爬行稳定性,同时CPG控制方法简单、新颖.基于Matlab软件建立了CPG控制网络,并结合反馈信号实时调节网络输出.在Webots移动机器人仿真环境下完成了机器人建模,CPG控制器程序编写,通过动态仿真验证了六足机器人机构和控制方法的合理性,机器人爬行速度约2.7cm/s.
机器人足部与壁面间的粘附能力及其运动控制策略是爬壁机器人能够在处于不同倾斜度的壁面上爬行的关键技术.模仿甲虫足部钩刺对抓的特征及尺蠖蠕动爬行运动特性设计了一种可灵活转向的仿生六足爬行机器人机构.该机器人采用CPG(central pattern generator)仿生控制方法实现其在粗糙壁面上的任意方向的运动,并且通过超声波传感器的反馈信号能够实现避障功能.机器人足部采用对抓设计提高了爬行稳定性,同时CPG控制方法简单、新颖.基于Matlab软件建立了CPG控制网络,并结合反馈信号实时调节网络输出.在Webots移动机器人仿真环境下完成了机器人建模,CPG控制器程序编写,通过动态仿真验证了六足机器人机构和控制方法的合理性,机器人爬行速度约2.7cm/s.
2014, 33(11): 1627-1632.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2014.1104
摘要:
为进一步探讨产品设计中形态特征和用户情感匹配的问题,提出了一种基于语义的自适应混合免疫遗传产品形态设计优化方法.通过目标语义的模糊隶属度的匹配来生成初始抗体集合,再利用专家建议来生成疫苗集合,并在演化过程中通过疫苗接种和基于亲和度的选择来加速收敛并保持种群多样性,利用反向传播神经网络(BPNN)将形态特征语义空间映射到情感语义空间并构造适应度函数.此外,疫苗接种概率按接种效果进行自适应调节,并基于信息熵理论定义抗体之间的亲合度及抗体的选择概率.原型系统实现了形态设计的快速生成和设计评价,验证了方法的有效性.
为进一步探讨产品设计中形态特征和用户情感匹配的问题,提出了一种基于语义的自适应混合免疫遗传产品形态设计优化方法.通过目标语义的模糊隶属度的匹配来生成初始抗体集合,再利用专家建议来生成疫苗集合,并在演化过程中通过疫苗接种和基于亲和度的选择来加速收敛并保持种群多样性,利用反向传播神经网络(BPNN)将形态特征语义空间映射到情感语义空间并构造适应度函数.此外,疫苗接种概率按接种效果进行自适应调节,并基于信息熵理论定义抗体之间的亲合度及抗体的选择概率.原型系统实现了形态设计的快速生成和设计评价,验证了方法的有效性.
2014, 33(11): 1633-1636.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2014.1105
摘要:
单自由度轨迹机构具有单输入多分量输出的特性.传统机构运动可靠性理论对各输出分量误差独立建模以建立机构运动的可靠性分析模型,该分析模型不能反映机构运动的整体失效情况.为此,提出了一种基于圆形区域的误差模型和可靠性分析模型,并采用1阶可靠性算法对可靠性分析模型求解.为提高模型求解精度,提出采用遗传算法并结合序列二次规划的混合优化算法实现最大可能点的求解.数值实例验证了该方法的有效性.
单自由度轨迹机构具有单输入多分量输出的特性.传统机构运动可靠性理论对各输出分量误差独立建模以建立机构运动的可靠性分析模型,该分析模型不能反映机构运动的整体失效情况.为此,提出了一种基于圆形区域的误差模型和可靠性分析模型,并采用1阶可靠性算法对可靠性分析模型求解.为提高模型求解精度,提出采用遗传算法并结合序列二次规划的混合优化算法实现最大可能点的求解.数值实例验证了该方法的有效性.
2014, 33(11): 1637-1642.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2014.1106
摘要:
为了研究自调谐吸振器的振动控制策略,分析了系统中吸振器质量及与其耦合的阻尼对振动控制效果的影响,建立了不同的数学模型的运动方程,通过对比分析了在有无动静质量时系统的减振效果,进而对吸振器的控制策略进行研究.为使吸振器的固有频率与激励频率匹配,将谐振时主系统与子系统的相对相位作为评价指标,对吸振器的质量和激励频率进行拟合得到控制方程,提出了一种质量动态匹配的开环控制法,跟踪得到不同激励频率下的控制质量,进而可对主系统的振幅在较宽的频段内进行减振控制.通过实验分析,对自调谐吸振器在宽频带的振动有稳定、快速的控制.
为了研究自调谐吸振器的振动控制策略,分析了系统中吸振器质量及与其耦合的阻尼对振动控制效果的影响,建立了不同的数学模型的运动方程,通过对比分析了在有无动静质量时系统的减振效果,进而对吸振器的控制策略进行研究.为使吸振器的固有频率与激励频率匹配,将谐振时主系统与子系统的相对相位作为评价指标,对吸振器的质量和激励频率进行拟合得到控制方程,提出了一种质量动态匹配的开环控制法,跟踪得到不同激励频率下的控制质量,进而可对主系统的振幅在较宽的频段内进行减振控制.通过实验分析,对自调谐吸振器在宽频带的振动有稳定、快速的控制.
2014, 33(11): 1643-1647.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2014.1107
摘要:
针对基于颜色特征的目标识别方法无法去除相同颜色干扰物的问题,提出了一种基于颜色和尺寸特征的目标识别算法.通过联合HSV(Hue,Saturation,Value)颜色空间转换,采用阈值法和种子生长法对特征颜色进行图像分割,通过双目视觉技术利用目标物体尺寸信息对分割后的图像区域进行过滤,获得颜色和尺寸均符合指定要求的物体图像区域,以此实现目标物体的识别,并提高物体识别的抗干扰能力.通过多次重复实验证明,在进行规则形状物体的识别时,该方法切实有效.
针对基于颜色特征的目标识别方法无法去除相同颜色干扰物的问题,提出了一种基于颜色和尺寸特征的目标识别算法.通过联合HSV(Hue,Saturation,Value)颜色空间转换,采用阈值法和种子生长法对特征颜色进行图像分割,通过双目视觉技术利用目标物体尺寸信息对分割后的图像区域进行过滤,获得颜色和尺寸均符合指定要求的物体图像区域,以此实现目标物体的识别,并提高物体识别的抗干扰能力.通过多次重复实验证明,在进行规则形状物体的识别时,该方法切实有效.
2014, 33(11): 1648-1651.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2014.1108
摘要:
为研究新型后铰支点可移式起升系统的运动特性,分别运用Pro/Engineer、ADAMS、AMESim和Simulink建立了机械、液压和控制系统模型,实现了联合仿真.分析了模糊PID的原理,对起升过程进行了分段,并对起升角度和水平油缸位移轨迹进行了规划.仿真结果表明:新型起升系统设计合理,可以完成预期运动轨迹;联合仿真技术不需要推导数学模型,能发挥各个软件的优势,建模高效;模糊PID控制技术提高了系统的抗干扰能力和稳定性;4-5-6-7插值多项式的位移、速度、加速度和冲击曲线都是光滑的,没有突变.
为研究新型后铰支点可移式起升系统的运动特性,分别运用Pro/Engineer、ADAMS、AMESim和Simulink建立了机械、液压和控制系统模型,实现了联合仿真.分析了模糊PID的原理,对起升过程进行了分段,并对起升角度和水平油缸位移轨迹进行了规划.仿真结果表明:新型起升系统设计合理,可以完成预期运动轨迹;联合仿真技术不需要推导数学模型,能发挥各个软件的优势,建模高效;模糊PID控制技术提高了系统的抗干扰能力和稳定性;4-5-6-7插值多项式的位移、速度、加速度和冲击曲线都是光滑的,没有突变.
2014, 33(11): 1652-1655.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2014.1109
摘要:
为提高泵齿顶间隙内的润滑性能,提出了旨在强化其内动压润滑效应的齿轮副偏心设计方法,通过综合考虑泵体变形、轴-轴承不同心等因素,建立了压差流与剪切流组合下的齿顶泄漏公式,并由该泄漏的最小化条件计算出齿轮副相对于泵壳中心的偏心距.结果表明,转速越高,偏心距越小,泄漏越小,容积效率提升明显;出口压力越大,偏心距越接近上限值,泄漏越大,容积效率提升不明显等.最终,得出了通过齿轮副的偏心,齿顶间隙内动润滑效应明显的重要结论.
为提高泵齿顶间隙内的润滑性能,提出了旨在强化其内动压润滑效应的齿轮副偏心设计方法,通过综合考虑泵体变形、轴-轴承不同心等因素,建立了压差流与剪切流组合下的齿顶泄漏公式,并由该泄漏的最小化条件计算出齿轮副相对于泵壳中心的偏心距.结果表明,转速越高,偏心距越小,泄漏越小,容积效率提升明显;出口压力越大,偏心距越接近上限值,泄漏越大,容积效率提升不明显等.最终,得出了通过齿轮副的偏心,齿顶间隙内动润滑效应明显的重要结论.
2014, 33(11): 1656-1660.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2014.1110
摘要:
介绍一种立式离心磨机,使用该试验机进行不同转速下的破碎实验,利用破碎后的物料粒径质量分布的分形特性建立破碎分形模型,对实验数据进行分析,研究破碎分维数与立磨机转速、破碎率之间的相关性,得到破碎分维数、立磨机转速、破碎率之间的预测模型,并以破碎效果与有用功率为评价指标确定了最优转速值,为立磨机的设计与参数优化提供参考.
介绍一种立式离心磨机,使用该试验机进行不同转速下的破碎实验,利用破碎后的物料粒径质量分布的分形特性建立破碎分形模型,对实验数据进行分析,研究破碎分维数与立磨机转速、破碎率之间的相关性,得到破碎分维数、立磨机转速、破碎率之间的预测模型,并以破碎效果与有用功率为评价指标确定了最优转速值,为立磨机的设计与参数优化提供参考.
2014, 33(11): 1661-1664.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2014.1111
摘要:
在蜗杆副Ⅰ型和Ⅱ型接触线研究基础上,应用空间啮合原理,探求和分析蜗杆副齿面上含蜕变点的特殊接触线型式.首先对啮合方程和接触线方程进行严格的数学分析和推导,得到接触线蜕变点 的方程并求出蜕变点,接着对环面蜗杆副接触线蜕变点进行分析,划分了蜗轮齿面上接触线型,分析了接触线型对蜗杆副啮合性能的影响.并进一步例证研究了接触线蜕变点和对称修形下参数之间的关系,为蜗轮齿面的修形提供数据参考,为现场蜗杆副装配提供了参数的选择范围.
在蜗杆副Ⅰ型和Ⅱ型接触线研究基础上,应用空间啮合原理,探求和分析蜗杆副齿面上含蜕变点的特殊接触线型式.首先对啮合方程和接触线方程进行严格的数学分析和推导,得到接触线蜕变点 的方程并求出蜕变点,接着对环面蜗杆副接触线蜕变点进行分析,划分了蜗轮齿面上接触线型,分析了接触线型对蜗杆副啮合性能的影响.并进一步例证研究了接触线蜕变点和对称修形下参数之间的关系,为蜗轮齿面的修形提供数据参考,为现场蜗杆副装配提供了参数的选择范围.
2014, 33(11): 1665-1671.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2014.1112
摘要:
以25 kW碟式光热太阳能发电系统聚光器为对象,建立其有限元模型,基于谐波叠加理论编制Matlab程序得到的脉动风载荷时程开展聚光器风振响应研究.得到了聚光器不同工况下关键节点的统计特征和位移风振系数,给出了部分节点的响应时程数据且对位移时程进行了功率谱分析.结果表明:聚光器在极限风载荷的作用下以强迫振动为主,且在基频处有轻微的共振;聚光器最不利的工况为90°-60°,安全避风工况为-90°-90°,最不利工况下各关键节点的整体位移风振系数为2.4;聚光器结构在极限风载荷作用下处于弹性变形阶段,但曲面固镜壳振动强烈,对于反射镜面的安全性有待于进一步的研究.
以25 kW碟式光热太阳能发电系统聚光器为对象,建立其有限元模型,基于谐波叠加理论编制Matlab程序得到的脉动风载荷时程开展聚光器风振响应研究.得到了聚光器不同工况下关键节点的统计特征和位移风振系数,给出了部分节点的响应时程数据且对位移时程进行了功率谱分析.结果表明:聚光器在极限风载荷的作用下以强迫振动为主,且在基频处有轻微的共振;聚光器最不利的工况为90°-60°,安全避风工况为-90°-90°,最不利工况下各关键节点的整体位移风振系数为2.4;聚光器结构在极限风载荷作用下处于弹性变形阶段,但曲面固镜壳振动强烈,对于反射镜面的安全性有待于进一步的研究.
2014, 33(11): 1672-1676.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2014.1113
摘要:
研究了由梁上动态响应识别其上作用的多个动载荷问题.首先,对于梁上的动态响应,采用相空间重构及奇异值分解方法,将不同能量的分量进行分离,识别出动载荷数量.然后,基于各分量的时频相关性,重构出对应各个载荷的响应.在此基础上,提出了基于模态空间和优化的集中动载荷位置和大小的识别方法,并进行了理论证明.对梁上作用多个简谐载荷与时变载荷的情况分别进行了仿真,结果证明上述方法具有很高的识别精度.最后,分析了噪声对于识别精度的影响.
研究了由梁上动态响应识别其上作用的多个动载荷问题.首先,对于梁上的动态响应,采用相空间重构及奇异值分解方法,将不同能量的分量进行分离,识别出动载荷数量.然后,基于各分量的时频相关性,重构出对应各个载荷的响应.在此基础上,提出了基于模态空间和优化的集中动载荷位置和大小的识别方法,并进行了理论证明.对梁上作用多个简谐载荷与时变载荷的情况分别进行了仿真,结果证明上述方法具有很高的识别精度.最后,分析了噪声对于识别精度的影响.
2014, 33(11): 1677-1681.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2014.1114
摘要:
宋红(1977- ),博士研究生,研究方向为数字媒体艺术设计和计算机辅助工业设计(CA1D),hsong@xsyu.edu.cn。
宋红(1977- ),博士研究生,研究方向为数字媒体艺术设计和计算机辅助工业设计(CA1D),hsong@xsyu.edu.cn。
2014, 33(11): 1682-1687.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2014.1115
摘要:
针对刀具磨损监测时,采集的振动信号含有强烈的背景噪声,难以提取故障频率的问题,提出采用形态滤波消噪后进行经验模态分解来提取故障频率;同时,为了准确监测刀具的磨损状态,将提取的故障特征输入到遗传算法优化的模糊神经网络对刀具的磨损进行识别,模糊神经网络的基函数采用B样条基函数.传统的网络学习算法采用梯度下降法,这在学习过程中容易陷入局部最小,论文采用遗传算法寻求全局的最优解.实验表明,该方法能有效地应用于强噪声背景下的刀具磨损识别.
针对刀具磨损监测时,采集的振动信号含有强烈的背景噪声,难以提取故障频率的问题,提出采用形态滤波消噪后进行经验模态分解来提取故障频率;同时,为了准确监测刀具的磨损状态,将提取的故障特征输入到遗传算法优化的模糊神经网络对刀具的磨损进行识别,模糊神经网络的基函数采用B样条基函数.传统的网络学习算法采用梯度下降法,这在学习过程中容易陷入局部最小,论文采用遗传算法寻求全局的最优解.实验表明,该方法能有效地应用于强噪声背景下的刀具磨损识别.
2014, 33(11): 1688-1693.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2014.1116
摘要:
分析了粉末材料三维打印(three dimensional printing,3DP)过程中影响成型精度的因素,采用试验的方法确定打印过程中的三维制件的收缩率范围.以“H”型工件为标准,建立了基于神经网络(neural network,NN)的制件尺寸精度误差和打印工艺参数之间关系的模型.以制件最小尺寸误差为目标,采用遗传算法(genetic algorithm,GA)对3DP中的工艺参数如饱和度、层厚和X、Y、Z这3个方向的收缩补偿值进行优化,获得了相应的打印工艺参数.采用3DP默认的打印参数、打印参数的最小值、最大值以及NN-GA得到的参数进行对比试验.结果表明:采用NN-GA获得的工艺参数打印的制件的尺寸误差最小,可以预测3DP成型制件相对尺寸误差.
分析了粉末材料三维打印(three dimensional printing,3DP)过程中影响成型精度的因素,采用试验的方法确定打印过程中的三维制件的收缩率范围.以“H”型工件为标准,建立了基于神经网络(neural network,NN)的制件尺寸精度误差和打印工艺参数之间关系的模型.以制件最小尺寸误差为目标,采用遗传算法(genetic algorithm,GA)对3DP中的工艺参数如饱和度、层厚和X、Y、Z这3个方向的收缩补偿值进行优化,获得了相应的打印工艺参数.采用3DP默认的打印参数、打印参数的最小值、最大值以及NN-GA得到的参数进行对比试验.结果表明:采用NN-GA获得的工艺参数打印的制件的尺寸误差最小,可以预测3DP成型制件相对尺寸误差.
2014, 33(11): 1694-1699.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2014.1117
摘要:
分析混合陶瓷球轴承电主轴和钢球轴承电主轴的本质区别,设计了电主轴性能退化可靠性试验方案,并在该方案的指导下进行电主轴可靠性试验.针对单一采用伪寿命分布法或者Bayes法对电主轴可靠性评估精度不高的问题,提出了基于伪寿命分布法和Bayes法相结合的可靠性评估方法,应用该方法分别对两种电主轴试验样本的可靠性试验数据进行分析,最终获得其可靠性评估结果.同时,将两种电主轴的各个可靠性指标进行对比分析,获得其在可靠性方面的优劣.
分析混合陶瓷球轴承电主轴和钢球轴承电主轴的本质区别,设计了电主轴性能退化可靠性试验方案,并在该方案的指导下进行电主轴可靠性试验.针对单一采用伪寿命分布法或者Bayes法对电主轴可靠性评估精度不高的问题,提出了基于伪寿命分布法和Bayes法相结合的可靠性评估方法,应用该方法分别对两种电主轴试验样本的可靠性试验数据进行分析,最终获得其可靠性评估结果.同时,将两种电主轴的各个可靠性指标进行对比分析,获得其在可靠性方面的优劣.
2014, 33(11): 1700-1704.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2014.1118
摘要:
现阶段室内三维尺寸测量大多采用激光测距仪,卷尺等工具,存在人为因素大、效率低、不规则房间不易测量的缺点.针对室内三维尺寸检测存在的问题,给出了一种新的三维自动测量算法,并开发出了相应的机械系统、控制系统.介绍了三维测量仪的扫描路径规划;说明了在室内空间建立多个平面坐标系,并进行空间坐标采样的过程;分析了利用坐标转换、最小二乘法直线拟合和空间解析几何快速并准确的获得室内三维尺寸的方法.通过对样本房间的试验检测,实现了快速、自动、较高精度的三维尺寸测量.
现阶段室内三维尺寸测量大多采用激光测距仪,卷尺等工具,存在人为因素大、效率低、不规则房间不易测量的缺点.针对室内三维尺寸检测存在的问题,给出了一种新的三维自动测量算法,并开发出了相应的机械系统、控制系统.介绍了三维测量仪的扫描路径规划;说明了在室内空间建立多个平面坐标系,并进行空间坐标采样的过程;分析了利用坐标转换、最小二乘法直线拟合和空间解析几何快速并准确的获得室内三维尺寸的方法.通过对样本房间的试验检测,实现了快速、自动、较高精度的三维尺寸测量.
2014, 33(11): 1705-1707.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2014.1119
摘要:
通过联立固液两相流泵蜗壳的不同形式的特性方程,得出了全新的两相流泵流量扬程与蜗壳基圆、喉部面积等的数学关系式,并分析了蜗壳结构(基圆、喉舌面积)对两相流泵的扬程的影响规律,即两相流泵的扬程与蜗壳基圆直径成正比,两相流泵扬程与喉部面积成反比.
通过联立固液两相流泵蜗壳的不同形式的特性方程,得出了全新的两相流泵流量扬程与蜗壳基圆、喉部面积等的数学关系式,并分析了蜗壳结构(基圆、喉舌面积)对两相流泵的扬程的影响规律,即两相流泵的扬程与蜗壳基圆直径成正比,两相流泵扬程与喉部面积成反比.
2014, 33(11): 1708-1713.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2014.1120
摘要:
设计了一种应用于磁流变半主动悬架的自适应模糊控制器,该控制器利用神经网络训练模糊控制规则与隶属度函数,实现了神经网络与模糊控制的优势互补。为了综合反映汽车的侧倾和俯仰性能,建立了七自由度的半主动悬架非线性动力学模型和四轮随机路面模型,采用改进型BoucWen模型模拟磁流变阻尼器。同时为了验证控制器的稳定性,加入制动模块与转向模块,可以更加真实的反映汽车的行驶路况。仿真结果表明:神经模糊控制方法能够减小悬架的动位移、车身的垂直加速度、侧倾角加速度、俯仰角加速度,提高汽车的舒适性和安全性,改善幅度高于利用隔代遗传算法优化的分数阶PID控制器控制的半主动悬架。
设计了一种应用于磁流变半主动悬架的自适应模糊控制器,该控制器利用神经网络训练模糊控制规则与隶属度函数,实现了神经网络与模糊控制的优势互补。为了综合反映汽车的侧倾和俯仰性能,建立了七自由度的半主动悬架非线性动力学模型和四轮随机路面模型,采用改进型BoucWen模型模拟磁流变阻尼器。同时为了验证控制器的稳定性,加入制动模块与转向模块,可以更加真实的反映汽车的行驶路况。仿真结果表明:神经模糊控制方法能够减小悬架的动位移、车身的垂直加速度、侧倾角加速度、俯仰角加速度,提高汽车的舒适性和安全性,改善幅度高于利用隔代遗传算法优化的分数阶PID控制器控制的半主动悬架。
2014, 33(11): 1714-1718.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2014.1121
摘要:
为了提高汽油机空燃比控制精度,满足动力性、经济性与排放性能要求,对汽油机加速瞬态工况油膜动态效应补偿技术进行研究.采用Elman神经网络对油膜参数进行辨识,通过仿真软件建立了汽油机油膜加速瞬态补偿器模型.基于mototron快速原型开发平台对设计的油膜补偿器模型进行策略移植、下载与标定,并通过离线仿真和试验进行验证.结果表明:Elman神经网络可以对汽油机油膜参数进行准确辨识,并且可以消除油膜动态效应对空燃比的影响,油膜补偿器能对汽油机加速瞬态工况下喷油进行有效补偿,更好的控制发动机加速瞬态过程中的空燃比.
为了提高汽油机空燃比控制精度,满足动力性、经济性与排放性能要求,对汽油机加速瞬态工况油膜动态效应补偿技术进行研究.采用Elman神经网络对油膜参数进行辨识,通过仿真软件建立了汽油机油膜加速瞬态补偿器模型.基于mototron快速原型开发平台对设计的油膜补偿器模型进行策略移植、下载与标定,并通过离线仿真和试验进行验证.结果表明:Elman神经网络可以对汽油机油膜参数进行准确辨识,并且可以消除油膜动态效应对空燃比的影响,油膜补偿器能对汽油机加速瞬态工况下喷油进行有效补偿,更好的控制发动机加速瞬态过程中的空燃比.
2014, 33(11): 1719-1724.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2014.1122
摘要:
传统混凝土泵车作业效率低、能源消耗大,研究其燃油经济性对节能降耗具有重要意义.基于发动机台架试验,通过密集试验点的方法测试了不同转速和扭矩下的燃油消耗率,并利用发动机理论特性曲线,对试验数据进行了曲线拟合和修正,通过多维曲面拟合映射投影建立实用化的发动机燃油消耗率模型,并对发动机的外特性进行了标定.利用系统全面的测试方法将传统的发动机经济特性定性分析进行了量化研究,具体指出了发动机具有较好经济性的中高转速和扭矩运行区域.通过混凝土泵车实际操作工况油耗测试,验证了的整车的高效运行区,提高了泵车的操作效率.
传统混凝土泵车作业效率低、能源消耗大,研究其燃油经济性对节能降耗具有重要意义.基于发动机台架试验,通过密集试验点的方法测试了不同转速和扭矩下的燃油消耗率,并利用发动机理论特性曲线,对试验数据进行了曲线拟合和修正,通过多维曲面拟合映射投影建立实用化的发动机燃油消耗率模型,并对发动机的外特性进行了标定.利用系统全面的测试方法将传统的发动机经济特性定性分析进行了量化研究,具体指出了发动机具有较好经济性的中高转速和扭矩运行区域.通过混凝土泵车实际操作工况油耗测试,验证了的整车的高效运行区,提高了泵车的操作效率.
2014, 33(11): 1725-1728.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2014.1123
摘要:
配备CVT的整车在驾驶性主观评价方面主要有平顺性、冲击振动、油门踏板响应等指标,应用层次分析法对这些指标进行评价,建立相应的评价层次结构模型,并对重要性标度进行改进,通过对常规驾评的评分结果进行分析可以对配备CVT的整车驾驶性的主观感受进行科学的量化评价.
配备CVT的整车在驾驶性主观评价方面主要有平顺性、冲击振动、油门踏板响应等指标,应用层次分析法对这些指标进行评价,建立相应的评价层次结构模型,并对重要性标度进行改进,通过对常规驾评的评分结果进行分析可以对配备CVT的整车驾驶性的主观感受进行科学的量化评价.
2014, 33(11): 1729-1732.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2014.1124
摘要:
为适应复杂地形的越障作业需要,设计出一种新型的轮腿复合式越障车轮.首先,对所设计机构的工作原理进行了介绍;其次,在三维设计软件SolidWorks中建立了轮腿复合越障车轮的三维CAD模型;最后,利用ANSYS软件对所设计的轮腿复合式越障车轮进行了受力分析,根据分析结果,对相关零件的结构进行了改进.对照改进前后的ANSYS受力分析结果可知:改进设计后,既减轻了质量和降低了转动惯量,又满足越障时的受力要求.
为适应复杂地形的越障作业需要,设计出一种新型的轮腿复合式越障车轮.首先,对所设计机构的工作原理进行了介绍;其次,在三维设计软件SolidWorks中建立了轮腿复合越障车轮的三维CAD模型;最后,利用ANSYS软件对所设计的轮腿复合式越障车轮进行了受力分析,根据分析结果,对相关零件的结构进行了改进.对照改进前后的ANSYS受力分析结果可知:改进设计后,既减轻了质量和降低了转动惯量,又满足越障时的受力要求.
2014, 33(11): 1733-1738.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2014.1125
摘要:
在Hypermesh中建立TY型自卸车车架有限元模型,对车架进行了弯曲和扭转工况下的强度与刚度分析,并通过模态试验验证了有限元模型的准确性.对车架部件进行柔度灵敏度、模态灵敏度和质量灵敏度的计算,基于相对灵敏度分析的结果确定优化设计变量,在保证车架刚度和低阶模态频率的前提下,对车架结构进行轻量化优化.结果表明:优化后车架的强度、刚度和低阶模态频率均有所提高,避免了应力集中现象,车架质量减少70 kg,验证了该轻量化设计方法的可行性.
在Hypermesh中建立TY型自卸车车架有限元模型,对车架进行了弯曲和扭转工况下的强度与刚度分析,并通过模态试验验证了有限元模型的准确性.对车架部件进行柔度灵敏度、模态灵敏度和质量灵敏度的计算,基于相对灵敏度分析的结果确定优化设计变量,在保证车架刚度和低阶模态频率的前提下,对车架结构进行轻量化优化.结果表明:优化后车架的强度、刚度和低阶模态频率均有所提高,避免了应力集中现象,车架质量减少70 kg,验证了该轻量化设计方法的可行性.
2014, 33(11): 1739-1743.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2014.1126
摘要:
当前汽车车身薄板件点焊回弹模型采用薄板端部的点接触模型,未考虑实际点焊工艺中设置的搭边量,因此不适用于实际装配质量分析.通过对柔性薄板定位装配过程的研究及实际点焊生产工艺的分析,建立了面接触搭边悬臂梁结构,并在对焊接接头受力分析的基础上提出了一种考虑搭边量的点焊回弹偏差数学模型,后与无搭边回弹偏差模型作参数敏感性对比分析.最后,通过分析矩形薄板件实例的装配偏差,表明了该偏差分析模型的有效性.
当前汽车车身薄板件点焊回弹模型采用薄板端部的点接触模型,未考虑实际点焊工艺中设置的搭边量,因此不适用于实际装配质量分析.通过对柔性薄板定位装配过程的研究及实际点焊生产工艺的分析,建立了面接触搭边悬臂梁结构,并在对焊接接头受力分析的基础上提出了一种考虑搭边量的点焊回弹偏差数学模型,后与无搭边回弹偏差模型作参数敏感性对比分析.最后,通过分析矩形薄板件实例的装配偏差,表明了该偏差分析模型的有效性.
2014, 33(11): 1744-1747.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2014.1127
摘要:
为揭示穿孔箔横向等效弹性模量与穿孔箔结构参数(孔隙率、孔形状、孔分布)之间的内在联系,根据均匀化理论,采用有限元分析软件ANSYS对穿孔箔的单位胞元进行模拟与分析,结果发现穿孔箔的横向等效弹性模量主要是由孔隙率决定,孔隙率越多,横向等效弹性模量越小;孔形状、孔分布对横向等效弹性模量也有一定的影响,孔隙率越多,影响越明显.减少孔的横向截面积,有利于穿孔箔横向等效模量的增加.最后通过实验对模拟结果进行验证,结果表明有限元法模拟结果存在一定的误差.
为揭示穿孔箔横向等效弹性模量与穿孔箔结构参数(孔隙率、孔形状、孔分布)之间的内在联系,根据均匀化理论,采用有限元分析软件ANSYS对穿孔箔的单位胞元进行模拟与分析,结果发现穿孔箔的横向等效弹性模量主要是由孔隙率决定,孔隙率越多,横向等效弹性模量越小;孔形状、孔分布对横向等效弹性模量也有一定的影响,孔隙率越多,影响越明显.减少孔的横向截面积,有利于穿孔箔横向等效模量的增加.最后通过实验对模拟结果进行验证,结果表明有限元法模拟结果存在一定的误差.
2014, 33(11): 1748-1752.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2014.1128
摘要:
系统地阐述了叶素-动量理论在直叶片垂直轴风力机单流管、多流管、双致动盘-多流管气动模型中的应用方法.并根据水平轴风力机叶素动量模型的推导思路,将风轮叶片的切向速度诱导因子引入垂直轴风力机的经典双致动盘-多流管气动模型中加以修正,建立了相应的气动计算模型并用程序仿真实现.与美国Sandia国家实验室的数据进行了对比分析,其气动载荷计算结果与相应实验与模拟结果符合较好,验证了该修正模型的实用与可行性.
系统地阐述了叶素-动量理论在直叶片垂直轴风力机单流管、多流管、双致动盘-多流管气动模型中的应用方法.并根据水平轴风力机叶素动量模型的推导思路,将风轮叶片的切向速度诱导因子引入垂直轴风力机的经典双致动盘-多流管气动模型中加以修正,建立了相应的气动计算模型并用程序仿真实现.与美国Sandia国家实验室的数据进行了对比分析,其气动载荷计算结果与相应实验与模拟结果符合较好,验证了该修正模型的实用与可行性.
2014, 33(11): 1753-1757.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2014.1129
摘要:
为了探索拓扑优化设计在起落架结构上的应用,基于变密度法,建立了某型无人机起落架外筒支柱的拓扑优化模型,利用业内著名的结构优化平台OptiStruct,获得了满足多种典型工况下和多种约束条件下的最佳拓扑结构.对优化前后的模型进行静强度有限元仿真对比后,结果表明优化后的结构不仅减重20％,还大大降低了应力水平,满足强度和刚度设计要求.采用的拓扑优化设计方法对改进起落架结构设计,实现结构轻量化,提高飞机的性能和经济性具有重要意义.
为了探索拓扑优化设计在起落架结构上的应用,基于变密度法,建立了某型无人机起落架外筒支柱的拓扑优化模型,利用业内著名的结构优化平台OptiStruct,获得了满足多种典型工况下和多种约束条件下的最佳拓扑结构.对优化前后的模型进行静强度有限元仿真对比后,结果表明优化后的结构不仅减重20％,还大大降低了应力水平,满足强度和刚度设计要求.采用的拓扑优化设计方法对改进起落架结构设计,实现结构轻量化,提高飞机的性能和经济性具有重要意义.
2014, 33(11): 1758-1762.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2014.1130
摘要:
采用马尔科夫可靠性分析方法,对某型民机方向舵系统进行了可靠性建模与评估.在选定方向舵系统关键航线可更换组件LRU(line replaceable unit)的基础上,对相应关键设备重要故障模式进行了分类和分析,进而建立方向舵系统马尔科夫可靠性模型,并完成了方向舵系统平均寿命(mean time to failure,MTTF)估计、系统体系结构评估和其他可靠性因素分析.这一建模评估与分析过程简单实用,不但可以为方向舵系统可靠性与故障容错设计提供帮助,也可以扩展至其他系统,为关键系统可靠性设计与评估提供技术支持.
采用马尔科夫可靠性分析方法,对某型民机方向舵系统进行了可靠性建模与评估.在选定方向舵系统关键航线可更换组件LRU(line replaceable unit)的基础上,对相应关键设备重要故障模式进行了分类和分析,进而建立方向舵系统马尔科夫可靠性模型,并完成了方向舵系统平均寿命(mean time to failure,MTTF)估计、系统体系结构评估和其他可靠性因素分析.这一建模评估与分析过程简单实用,不但可以为方向舵系统可靠性与故障容错设计提供帮助,也可以扩展至其他系统,为关键系统可靠性设计与评估提供技术支持.
2014, 33(11): 1763-1767.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2014.1131
摘要:
在阐明垂直收放式起落架收放工作原理的基础上,给出了一种能够实现起落架垂直收放的提升机构设计方案,主要从提升机构的选取、设计及其主要构件滚珠丝杠副的参数确定等方面进行考虑.完成提升机构设计后为了确保其设计合理性,然后对提升机构主要构件滚珠丝杠副的静载荷失效及动载荷失效两种主要失效模式进行了详细分析,并建立了可靠性分析模型,然后计算得出具体可靠性结果.
在阐明垂直收放式起落架收放工作原理的基础上,给出了一种能够实现起落架垂直收放的提升机构设计方案,主要从提升机构的选取、设计及其主要构件滚珠丝杠副的参数确定等方面进行考虑.完成提升机构设计后为了确保其设计合理性,然后对提升机构主要构件滚珠丝杠副的静载荷失效及动载荷失效两种主要失效模式进行了详细分析,并建立了可靠性分析模型,然后计算得出具体可靠性结果.
2014, 33(11): 1768-1772.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2014.1132
摘要:
现代飞行器起落架为了减少在飞行时的阻力,一般都设计为可收放的形式.针对某客机前起落架应急放无法上锁的问题,建立了该起落架收放机构及舱门联动机构的力学平衡方程并进行了理论分析,进而基于LMS Virtual.Lab/Motion建立了应急放动力学分析虚拟样机并分析了各外部载荷对收放过程的影响,结果表明,前舱门气动力在起落架应急放行程末端突变为不利载荷,阻碍了起落架应急放下上锁.在上述分析的基础上设计了一种舱门应急断离方案,建立了其动力学模型并通过仿真分析验证了该方案的可行性.
现代飞行器起落架为了减少在飞行时的阻力,一般都设计为可收放的形式.针对某客机前起落架应急放无法上锁的问题,建立了该起落架收放机构及舱门联动机构的力学平衡方程并进行了理论分析,进而基于LMS Virtual.Lab/Motion建立了应急放动力学分析虚拟样机并分析了各外部载荷对收放过程的影响,结果表明,前舱门气动力在起落架应急放行程末端突变为不利载荷,阻碍了起落架应急放下上锁.在上述分析的基础上设计了一种舱门应急断离方案,建立了其动力学模型并通过仿真分析验证了该方案的可行性.
