Real time remaining useful life prediction based on nonlinear Wiener based degradation processes with measurement errors

Real time remaining useful life（RUL） prediction based on condition monitoring is an essential part in condition based maintenance（CBM）. In the current methods about the real time RUL prediction of the nonlinear degradation process, the measurement error is not considered and forecasting uncertainty is large. Therefore, an approximate analytical RUL distribution in a closed-form of a nonlinear Wiener based degradation process with measurement errors was proposed. The maximum likelihood estimation approach was used to estimate the unknown fixed parameters in the proposed model. When the newly observed data are available, the random parameter is updated by the Bayesian method to make the estimation adapt to the item＇s individual characteristic and reduce the uncertainty of the estimation. The simulation results show that considering measurement errors in the degradation process can significantly improve the accuracy of real time RUL prediction.     

仿人机器人行走系统运动学算法的研究

仿人机器人行走系统的运动学是仿人机器人实现拟人化运动的基础,为了完成仿人机器人行走系统的运动学分析,基于旋量法建立仿人机器人行走系统运动学模型,其逆解采用Paden-Kahan子问题和刚体运动学特性相结合的方法加以求解。以10自由度仿人机器人行走系统为例,使用该算法进行运动学求解,通过对比原理样机运动学实验数值,结果为位姿最大相对误差2.34%,关节输出最大相对误差2.25%,表明了该方法的高精确度。该方法简化了仿人机器人行走系统运动学分析过程,便利了旋量理论在仿人机器人运动学中的应用。     

微小型救援机械手的轻量化设计

为了增强微小型救援机械手在狭小空间执行救援任务的能力,提高救援效率,增加机械手的灵活性,节约成本,在深入分析微小型救援机械手的结构特点和工作机理基础上,对微小型救援机械手进行轻量化设计。应用有限元分析软件ANSYS Workbench对关键零件进行了拓扑结构优化,得出了零件的拓扑形状,利用目标驱动优化方法得出了零件的基本尺寸,并用同样的方法对手臂腕部进行轻量化设计,轻量化后手臂总体质量减轻6.71%,总变形减小了24.9%,达到了优化目的。     

汽车后桥半轴的疲劳寿命预测分析

为了提高汽车后桥半轴疲劳寿命检验的效率以及检测的安全性,基于虚拟现实技术提出了一种台架试验与仿真相结合的复合分析检验方法.在一定量台架试验基础上,利用Pro/E参数化设计方法,对汽车后桥半轴进行三维实体建模,ANSYS WorKbench有限元疲劳分析模块对后桥半轴进行疲劳寿命预测分析,获得的结果与一定量台架检验的结果对比分析,得出预测结果与试验结果一致,验证了方法的正确性.这种复合的检验方法相对于单-的台架检验方法,减少了产品的试验样品数量,缩短了开发周期,提高了安全性,降低了开发成本,同时也为农用、工程车辆传动系冲击性能的研究提供了参考.     

超声红外复合测距系统设计

为了满足移动机器人对障碍物信息处理及其数据采集的准确性、快速性要求,在对超声波及红外线测距原理研究的基础上,综合二者优点,基于Mega16L单片机,设计了超声红外复合测距系统.设计了复合测距系统的硬件,包括传感器的选择、发送电路设计、接收电路设计、无线传输模块、测距系统总体设计.测距系统采用红外传感器补偿超声测量近距离时的盲区,进一步提高了测距的准确度.实验结果表明,设计开发的复合测距系统在0～300cm之间测量误差为±1mm,达到了设计的要求.     

往复式压缩机的虚拟可靠性试验方法研究

针对往复式压缩机传动机构的疲劳失效问题,提出一种适用于机械多体随机系统的虚拟可靠性试验方法。考虑到环境载荷、尺寸误差及材料强度等因素的随机性,根据乘同余法编写随机数子程序,利用Pro/E软件和APDL语言的参数化功能实现虚拟样机的随机抽样;基于显式动力学算法,采用ANSYS/LS-DYNA程序进行动态数值仿真分析,获得虚拟试验数据;根据K-S法分析数据的分布类型,考核关键零部件各处结构的可靠性,从而找出整个系统的薄弱环节。同时,依据传统的疲劳强度理论,建立可靠性分析模型,分析传动机构的可靠性。通过两种分析方法的比较,说明了新方法的合理性,为机械多体随机系统的故障预报和最优维护提供前提准备。     

DSP在全数字交流伺服系统中的应用设计

根据交流伺服电机的工作原理,利用矢量坐标变换原理,推导出交流永磁同步电动机的矢量控制数学模型,得出了交流永磁同步电动机速度检测算法。完成了交流伺服电动机反馈信号的四倍频电路、交流永磁同步电动机速度检测设计,实现了转矩电流的线性调节。通过全数字信号处理器在交流伺服系统中的设计应用,降低了成本价格,提高了伺服系统的控制性能,减少了启制动时间,提高了系统控制精度。     

绳索驱动腕部并联康复机构设计与逆运动学分析

针对现有腕部康复机构运动范围小,存在柔顺性和舒适性差等问题,提出一种新型绳索驱动、压缩弹簧支撑的柔性并联腕部康复机构。机构定平台、动平台由三根绳索和压缩弹簧连接,弹簧用来模拟腕骨与韧带复合体,起支撑并限制与掌骨相对应的动平台运动;动平台模拟掌骨末端,定平台模拟桡骨和尺骨末端;三根绳索模拟肌肉来驱动并联机构。考虑弹簧轴向位移以及柔性问题,基于有限转动张量法和力与力矩平衡分析方法,构建系统逆运动学数学模型,得到运动学和静力学联合求解的非线性方程组。通过对机构模型分析,完成0～75°下各绳索长度和拉力的数值求解。通过仿真与试验得到人体腕部生理运动空间和机构有效工作空间,验证了机构的合理性和分析方法的正确性。所提出的求解方法对康复机器人和绳索驱动并联机构设计具有积极的促进作用。     

基于谐波小波和Hilbert的滚动轴承故障诊断方法

主轴滚动轴承是数控机床的重要部件,它的运行状态往往直接影响整套机械设备的性能。为了提高主轴滚动轴承的故障诊断可靠性,针对数控机床主轴轴承振动信号非平稳的特点,利用谐波小波滤波的方法对现场采集的振动信号进行滤波,并提出对滤波后的信号进行Hilbert包络分析,从而提取出故障激发的共振信号。实例验证表明,谐波小波具有良好的滤波效果,Hilbert包络分析能有效地提取滤波后信号的故障特征,此方法提高了数控机床主轴滚动轴承故障诊断的准确性。     

汽车离合器从动盘拖曳分离测试机设计

汽车离合器从动盘拖曳分离测试机是汽车从动盘总成工件出厂检验的主要设备，是保证汽车从动盘总成产品质量考核的重要手段。通过深入研究国外同类产品，设计开发了测试机。采用四导杆的导引结构，使用伺服电机加载，电机采用滑模变结构控制，降低了超调量，提高了检测精度与检测效率。经使用，所设计制造的测试机工作可靠，满足了生产线大批量生产检验的需要。