模锻装备复杂锻造过程两环控制方法

高品质锻件的成形需要模锻装备具有稳定运行的能力,然而锻造液压驱动过程的强非线性使其难以实现精确控制。针对这一问题,提出了一种基于非线性动态分析的两环控制方法,与现有的专门针对某种特定锻件的控制方法不同,该控制方法可以有效地用于不同锻件的锻造过程。首先推导了闭环锻造系统的非线性数学模型,并提出一种该模型的求解方法,针对该模型的解进一步分析了闭环锻造系统的动力学特性,推导出系统稳定运行的条件以及控制器参数与约束条件之间的关系。通过对几种典型锻件的仿真试验,验证了分析结果的正确性和所设计控制器的有效性,结果表明新的控制方法具有更好的控制效果。     

基于力敏传感器的假肢手倾斜抓握滑动检测

为了防止假肢手因受干扰而导致抓握失稳,分析并建立倾斜抓握状态下的假肢手抓握力模型,提出一种基于力敏传感器和短时傅里叶变换的滑动检测方法,对不同干扰下的滑动检测进行了实验研究。结果表明:在不同抓握角度下,运用力敏传感器和短时傅里叶变换,能够实时有效地检测出被抓握物体滑动情况,从而可以进一步实施防滑控制。     

复杂曲面宽行数控加工的刀位和刀具姿态综合整体优化的内蕴几何学方法

阐述了复杂曲面非球面刀具单触点宽行加工中刀位和刀具姿态综合整体优化的通用方法。基于微分几何的曲面活动标架理论,推导了以刀具曲面和设计曲面运动不变量描述非球面刀具宽行数控加工复杂曲面的刀具运动方程;在综合考虑刀位和刀具姿态的影响下,分别以一个走刀过程的加工效率和加工精度最优为目标,建立能确保刀具相对工件运动连续光滑的刀位和刀具姿态优化的泛函极值模型。最后,分别以一个鼓形曲面刀具通过旋转的主切削运动和一个椭圆抛物曲面片刀具通过直线平动的主切削运动数控加工复杂曲面的仿真实例论证了本方法的精确性、有效性和通用性。     

提升容器横向偏移惯性测量法的误差分析与校正

针对超深矿井提升装备需要增加提升容器横向偏移测量的问题,根据其小量程、高精度、抗干扰的测量要求,提出一种基于MEMS传感器的惯性测量方法.采用惯性测距原理进行横向偏移测量,分析了倾斜角、随机误差和速度残值三种主要误差源,提出了对应的动态均值、阈值设置和速度残值校正与补偿三种校正方法,结合提升容器的运行特点消除累积误差,并在液压移动平台上进行实验.结果表明:误差校正方法可有效抑制误差,横移测量精度在5 mm以内,惯性测量方法是一种超深矿井提升容器横向偏移测量的有效方法.     

基于涡流原理的新型挖藕喷头的流场研究

提出了一种新型的挖藕机喷头—旋流挖藕喷头.喷头的主要作用在于有效地弥补了传统挖藕机喷头在使用过程中的射流压力不足、不能达到理想冲击效果的问题.针对当前存在于挖藕机喷头上的射流压力损失严重的长期存在的难点技术,提出了旋流射流的方法,实现了减小挖藕机喷头射流流场中水环境围压对射流压力的衰减的作用,并对旋流射流进行原理上的分析,运用Fluent仿真软件对旋流射流流场进行仿真,通过控制变量的方法分析对比不同喷头结构参数得到的仿真结果,得出最佳压力分布效果.最后,得到最佳压力分布效果的挖藕喷头结构参数给出最优设计效果.     

“激光微纳制造”专题前言

<正>随着高端制造需求的日益增加,传统的制造手段已远远不能满足航空航天和电子制造等领域中精密零部件(如飞机发动机、惯性导航和半导体芯片等)的精细制造需求。因此,激光微纳制造技术应运而生,并始终矗立于基础科学前沿及制造领域尖端位置,成为国家战略新兴产业发展的重大关键技术之一,对我国的国防安全与国民经济建设起到了愈来愈重要的作用。     

电流密度对微/纳结构电铸成型模芯质量的影响

利用多物理场耦合分析软件COMSOL Multiphysics,模拟微/纳结构电铸过程中阴极表面的电场分布,研究不同电流密度下微/纳结构表面的电场分布及电铸层生长前沿情况。仿真结果表明:采用较低的初始电流密度,可有效改善微/纳结构生长前沿铸层厚度的均匀性。选用纳米光阑和纳米柱阵列2种微/纳结构母板进行电铸实验,将初始电流密度从4A/dm2调至1A/dm2,纳米光阑母板成型最大误差60nm降至±20nm之内。通过合理设置初始电流密度、增强阴极表面溶液流动强度等措施,纳米柱阵列模芯特征直径尺寸误差由6.27%下降至2.49%,有效提高电铸模芯的复制质量。     

2A14铝合金TTT曲线及其淬火敏感性

采用分级淬火实验方法,绘制了2A14铝合金时间-温度-转换率(TTT)曲线,利用XRD、TEM、EDS等观察分析了合金等温过程中的组织变化,结合Avrami方程研究了等温过程中相变动力学。结果表明合金TTT曲线鼻尖温度为350℃,淬火敏感区间为300~400℃。2A14铝合金过饱和固溶体在350℃等温处理时快速分解,第二相脱溶析出速率达到最高。鼻尖温度较大的过饱和度和较高的扩散速率是第二相快速析出和长大的主要原因。2A14铝合金淬火过程中,建议在淬火敏感区间(300~400℃)提高冷却速率抑制第二相析出,在其他温度区间适当降低冷却速率,以获得较高的综合性能。     

三线圈无线电能传输系统耦合机理研究

针对三线圈无线电能传输系统中继线圈位置变化会改变系统传输性能的实际问题,研究了三线圈无线电能传输系统耦合机理;通过建立三线圈无线电能传输系统等效电路模型,推导出系统输出功率增益和传输效率基本特性公式,分析了系统输出功率增益、传输效率与特性参数的相互作用机理,得出了系统输出功率增益、传输效率各自的规律;设计开发了无线电能传输实验系统,验证了理论分析的正确性。     

四旋翼无人机可视化轨迹跟踪仿真系统

为了便于对四旋翼无人机控制算法进行实验仿真和验证,联合Solidworks和Matlab/SimMechanics工具箱设计了一种四旋翼无人机可视化轨迹跟踪仿真系统;利用Solidworks搭建了四旋翼无人机三维实体模型,并通过Solidworks和Matlab转换接口将该实体模型导入到Matlab/SimMechanics中;Matlab/SimMechanics提供了了三维可视化窗口,可以显示无人机的实时仿真状态;仿真平台在Matlab/SimMechanics环境中实现,与Matlab/Simulink通信方便,可方便的将Simulink设计好的控制算法添加到仿真系统中,以进行验证和参数整定,还具有姿态分析和数据分析等功能;轨迹跟踪仿真结果表明,四旋翼无人机可视化轨迹跟踪仿真系统直观可视,准确可靠,能较好地对控制算法进行研究和测试,对四旋翼无人机以及控制算法的研究和开发具有重要价值。