万向型压电换能器发电性能理论分析与实验

为实现对不同方向振动源振动能量的收集,对一种万向型压电换能器的发电性能进行了理论分析与实验测试.理论分析表明,万向型压电换能器的发电性能受到压电梁夹角的影响,在其多方向发电能力方面,随着外界激励方向的变化,产生的电能呈波浪起伏状变化,换能器对不同方向振动源的激励具有较好的适应性.进一步的实验测试验证了万向型压电换能器的多方向发电能力,且在压电梁夹角为π/2时,最大输出功率达到约1.3 mW,最小输出功率约为0.6mW.     

换热器的技术经济评价

在综合考虑原材料购置、设备磨损、电力消耗等相关因素的基础上,提出了采用总投资费用法,运行成本费用法,年计算费用法,费用现值与费用年值法等4种方法对多种换热器投资方案进行分析,便于对不同选型方案进行经济性分析,以达到技术上可行、经济上合理的目标.     

基于粒子群优化的PID控制器设计与应用

研究优化控制器设计问题,工业过程控制中广泛使用的PID控制器,参数的选取可等效为优化问题.针对PID控制器应用于实际的自动电压调节器(AVR)系统,为了有效地寻找AVR系统的最佳PID控制器参数,提出一种基于粒子群算法的PID参数优化策略.通过建立粒子群优化的PID控制器参数模型,在控制过程中将PID参数(比例、积分、微分)作为粒子群中的粒子,采用控制误差绝对值时间积分函数作为优化目标,在控制过程中动态调整PID的三个控制参数,从而进行PID控制参数的实时优化.仿真结果表明PID控制器可以获得较好的控制性能指标,进而改善AVR系统的瞬时响应特性,具有一定的实用价值.     

一类非线性切换系统鲁棒H∞可靠控制

为了克服扰动与执行器故障对控制系统的影响，使系统具有抗干扰性和可靠性，针对一类不确定非线性切换系统，研究了在任意切换规则下鲁棒H∞可靠控制问题．首先，系统所有矩阵同时含有参数不确定性，并且系统也存在未知非线性扰动．当执行器存在故障时，基于线性矩阵不等式技术以及公共李亚普诺夫函数方法得到鲁棒H∞可靠控制器，使切换系统在任意切换律下全局二次稳定并且满足H∞性能指标．最后，通过求解凸优化问题得到了鲁棒H∞最优可靠控制器．仿真结果表明控制器在任意切换规则下是可行和有效的．     

变硬度组合式汽车座椅设计与舒适性分析

针对驾乘人员和汽车座椅之间接触压力分布不均匀的现象,设计了一种由不同硬度海绵材料制成的变硬度组合式汽车座椅,使汽车座椅海绵材料的力学特性适应体压分布的特点。利用压力传感器测量得到人体与汽车座椅之间的接触压力分布图像,并进行了仿真分析,对不同汽车座椅的试验数据进行平滑处理后进行对比分析。提出了理想压强差的概念,通过比较汽车座椅断面上的压力分布与理想体压分布曲线的贴合程度,实现对汽车座椅乘坐舒适性的定量分析。结果表明组合式汽车座椅可以在一定程度上提高乘坐舒适性。     

一种应用于导盲机器人的斑马线识别方法

本文针对斑马线的特征，设计了一种基于开放视觉图形处理库EmguCV的斑马线识别方法。首先利用形态学处理去除原始图像噪声，然后结合Canny算子与霍夫变换进行特征的提取，通过比较图片中的直线斜率以及间隔，判断前方是否有斑马线，最终实现对斑马线的识别。     

线性调频信号低旁瓣脉压窗函数的优化设计

由于线性调频(LFM)信号的幅度谱不是标准的矩形形状,常用的窗函数有时无法将脉压旁瓣降得足够低,因此提出了LFM 信号低旁瓣脉压窗函数的优化设计方法。首先,将频域窗函数的求解表示为一个最优化问题,即在保证设计窗函数下的脉压主瓣与期望主瓣的差别小于给定值的条件下,使设计窗函数下的脉压旁瓣尽可能低;然后,将问题表示为标准二阶锥规划形式并求解。仿真实例表明,设计窗的脉压旁瓣显著低于海明窗的脉压旁瓣,设计窗脉压主瓣的无约束部分有所展宽,两个窗函数下脉压信噪比相同。     

基于通用生成函数的结构可靠性优化策略

为提高工程结构可靠性设计优化（RBDO）的求解精度,提出一种基于通用生成函数（UGF）的RBDO新方法。一方面通过系列响应面建立设计变量与概率指标的动态映射,消除传统双循环算法的内层循环;另一方面引入UGF进行可靠性分析,避开传统矩法在处理随机变量非正态、功能函数高度非线性问题时精度低或无法收敛的劣势。同时,结合非均匀离散化技术在既定的计算成本下提高分析精度。算例表明,所提方法合理可行且具有较好的鲁棒性。     

基于面内模态的双腿式微型旋转超声电机

针对现有旋转超声电机不易与其他装置连接,以及因弹簧预紧造成轴向尺寸过长等问题,笔者提出了一种基于面内模态的双腿式微型旋转超声电机。电机由定子和锥形转子组成,定子采用一圆环加双腿式结构,在定子双腿外侧贴有纵振和弯振压电陶瓷片,双腿内侧有4个连接耳。电机定转子之间采用硅胶环和E型卡环进行预压力施加和端部紧固。电机利用圆环内侧周向行进的面内行波驱动转子旋转。利用ANSYS有限元软件对定子进行仿真分析,研究结构对模态的影响,以确定夹持和压电陶瓷片的粘贴位置;并对定子模态频率进行灵敏度分析,指导定子结构尺寸(设计变量)的修改,以提高优化效率。制作多组样机并开展实验研究,机械输出特性的实验结果表明:该电机体积小,最大宽度仅为12 mm;结构紧凑,总质量为6.9 g,易于与其他驱动装置连接;最大空载转速为338 r/min,最大输出扭矩为1.44 mN·m。     

平面四索机器人运动平台定位误差与优化

忽略平面柔索并联机器人的末端运动平台的姿态会造成定位误差.在考虑平台姿态的前提下,构建了机器人运动学模型并对末端平台进行静力学分析,再以各柔索张力的最小方差为优化目标,提出张力均匀化优化算法并利用罚函数、梯度法计算得到满足最优索力分布条件下的位姿,然后分析了静平台出绳点布置形状、平台形状等因素对定位精度的影响规律.MATLAB的仿真试验表明:张力均匀化优化算法定位误差小于10?6 mm,张力大小满足预期要求,考虑运动平台姿态的模型可修正偏转角度6°以上,不同的出绳点布置引起偏转角误差最大可达4.5°,运动平台长度和宽度相差越大,其对姿态影响也越大.样机实验表明:优化算法具有较高的精确度和可行性,对实现柔索并联机器人运动平台高精度定位具有重要意义.