人工智能技术在天线设计中的应用综述

精确计算各个尺寸参数数值是天线设计过程中的一个关键问题,需要丰富的理论和经验来确定等效场路模型,研究采用人工智能(AI)技术进行天线参数的有效设计,避免复杂的电磁计算过程,获得天线电磁特性与物理尺寸之间的非线性映射关系,是天线智能化设计的一个发展动向。通过总结近年来人工神经网络(ANN)模型应用于天线设计的技术方案,分析了人工智能化天线结构设计的基本方法,阐述了人工智能化天线参数预测研究中存在的问题,讨论了未来人工智能化天线设计的研究方向。     

霍尔电流传感器数学模型及其非线性传变分析

柔性直流系统发生极间故障,电流上升快,持续时间短,给电流传感器正确传变带来了极大的挑战,继电保护必须考虑电流传感器不能正确传变带来的影响。直流系统广泛采用霍尔传感器对电流进行变换,霍尔传感器在极限工况下存在非线性过程。介绍了闭环霍尔电流传感器各部分包括磁电转换部分、电压放大部分、以及反馈补偿电路的工作原理,考虑了铁芯、运算放大器以及三极管存在的非线性特征,建立了带非线性传变环节的数学模型,并在PSCAD数值仿真平台上建立了数值仿真模型。通过数值仿真,分析了闭环霍尔电流传感器各个饱和环节对电流传变的影响及电流发生畸变后的变化特征。     

气动软体机械臂模块变刚度性能分析

根据现有的气动软体机械臂的特征,为解决软体机械臂存在的结构刚度不足的问题,提出了一种软体机械臂模块。该模块采用耦合变刚度原理,由上下两端连接板、位于两连接板之间的外部弯曲硅胶气囊和中部变刚度硅胶气囊组成,可实现连续软体机械臂的模块化和变刚度,提升软体机械臂的负载能力。基于硅胶的超弹性材料特征,建立了新型软体机械臂模块的非线性力学模型并通过该模型完成了变刚度性能分析。在充分考虑各硅胶气囊的驱动力矩和模块的弯曲运动的基础上,设计了静态拉伸试验,对模块的变刚度气囊通过施加冗余驱动力矩来实现变刚度的效果进行了分析。通过试验与论证,总结出了模块充气压强与模块结构的刚度之间的变化规律,为气动软体机械臂刚度的计算和这种模块的实际应用提供了理论支持。     

基于子系统的非线性时变系统辨识方法

针对非线性时变系统提出一种基于子系统的辨识方法，用于时变多自由度（multiple degree-of-freedom，简称MDOF）系统中非线性的定位和估计，并且无需关于系统的先验知识。所提出的新方法提供一个连续时间模型，MDOF系统按照自由度被分解为不同的子系统。设计正交化算法和误差减小率（error reduction ratio, 简称ERR），可以确定子系统中质量和自由度之间的线性及非线性连接的所有信息。在辨识过程中，时变参数的时间表达式可以由新方法准确给出。用一个3自由度（degree-of-freedom, 简称DOF）集中质量系统和一个机械臂结构的辨识过程为例，对所提出的方法进行验证。由于简单性及高效性，此方法将在实际工程中取得广泛的应用。     

合金组元过量焓与真空蒸馏气液相平衡的关联

基于Wilson方程，通过组元的摩尔体积和无限稀偏摩尔过量焓获得Wilson方程的相互作用参数，预测了Sn-X（X=Bi, Cd, Ga, Ge, In, Pb, 和 Sb）体系在5 Pa时的VLE（气-液平衡）相图。结果表明预测值与实验数据具有很好的一致性，在缺乏组元活度的情况下，该方法可以有效预测合金真空蒸馏的气液平衡，为粗金属的真空分离与提纯提供理论指导。     

Fe-1.3C-5Cr-0.4Mo-0.4V超高碳钢的热变形行为与再结晶组织研究

采用Gleeble-3500热模拟机对Fe-1.3C-5Cr-0.4Mo-0.4V超高碳钢在温度为950～1 150℃,变速率为0.01～5s-1,变形量为40%条件下进行热压缩模拟试验。研究Fe-1.3C-5Cr-0.4Mo-0.4V超高碳钢在热压缩过程中变形温度和应变速率对超高碳钢真应力-应变曲线,以及对再结晶组织演变的影响规律,并构建出超高碳钢本构方程。结果表明,在升高变形温度和降低应变速率的情况下,超高碳钢更容易发生再结晶。在应变速率一定时,流变应力随着温度的升高而降低;在温度一定时,流变应力随应变速率的减小而降低。通过流变应力曲线获得本构方程,能够准确地描述超高碳钢的流变行为,同时获得超高碳钢的激活能为Q=729.37kJ/mol。在微观组织方面,变形温度为1 050℃时,应变速率由0.01s~(-1)增加到5s~(-1)时,晶粒尺寸降幅5.21μm。因此,超高碳钢应该在温度为1 000～1 050℃和应变速率在1～5s~(-1)下进行热变形。     

动量轮滚动轴承-转子系统非线性动力响应分析

建立了考虑非线性轴承力的动量轮轴承-转子系统动力学方程,并采用Runge-Kutta数值方法对其求解。利用分岔图、Poincare映射图、幅值谱图依次分析了不同转速、等效阻尼、径向游隙状态下系统动力学响应特征。分析结果表明:滚动轴承-转子系统具有丰富的周期、拟周期以及混沌的响应形式。混沌响应中存在变柔度振动,且x方向较为剧烈。合理选择滚动轴承的参数组合,可使滚动轴承-转子系统处于较稳定的振动响应状态。     

变分布的量子行为粒子群优化算法求解工程约束优化问题

针对工程形状设计领域中带有多个约束条件的非线性设计优化问题,提出了一种自适应的基于高斯分布的量子行为粒子群优化(AG-QPSO)算法。通过自适应地调整高斯分布,AG-QPSO算法能够在搜索的初始阶段有很强的全局搜索能力,随着搜索过程的进行,算法的局部搜索能力逐渐增强,从而满足了算法在搜索过程不同阶段的需要。为了验证算法的有效性,在压力容器和张弦设计问题这两个工程约束优化问题上进行50轮独立实验。实验结果表明,在满足所有约束条件的情况下,AG-QPSO算法在压力容器设计问题上取得了5890.9315的平均解和5885.3328的最优解,在张弦设计问题上取得了0.01096的平均解和0.01096的最优解,远优于标准粒子群优化(PSO)算法、具有量子行为的粒子群优化(QPSO)算法和高斯量子行为粒子群(G-QPSO)算法等现有的算法的结果,同时AG-QPSO算法取得的结果的方差较小,说明该算法具有很好的鲁棒性。     

热变形工艺对含硫非调质钢流变应力及组织的影响

在变形温度950~1150 ℃和应变速率0.01~5 s^-1下,通过Gleeble-3500热模拟试验机进行单道次压缩试验,研究了热变形工艺对含硫非调质钢F45MnVS流变应力及组织的影响。结果表明:随着应变速率的增大,热压缩过程中的峰值应力增加,随着温度的升高,峰值应力降低;动态再结晶平均晶粒尺寸随着应变速率、变形量的增加而减小,随着温度的提高而增大。