预压力对压电驱动履带移动系统的性能影响

为了提高夹心式压电驱动移动系统的机械输出性能，提出了一种U型预压力调节机构，并开展了预压力对夹心式压电驱动履带移动系统输出性能影响关系的实验研究。首先，针对U型预压力调节机构的安装对夹心式压电振子的振动特性影响关系开展了有限元仿真分析，发现U型预压力调节机构始终处在夹心式压电振子的两相工作模态振动节点位置；其次，开展了夹心式压电驱动履带移动系统的原理样机的预压力调节测试实验，确定了系统的最大输出牵引力及其所对应的最佳预压力；最后，在最佳预压力工作状态下，开展了原理样机的牵引力特性、越障性能以及模拟月壤环境下的运动特性实验。研究结果表明，在最佳预压力工作状态下，夹心式压电驱动履带移动系统的机械输出性能最佳，为其进一步在月面巡视器上的应用提供了技术支持和试验基础。     

“工字形”直线超声电机的结构设计与模态分析

为了提高直线超声电机的输出性能,研制了纵弯复合模态“工字形”直线超声电机,对“工字形”弹性体的几种复合振动模态及其驱动方案进行了分析,确定了振子的工作模态。完成了“工字形”振子的结构设计,利用ANSYS软件对“工字形”压电振子进行了优化设计,确定了定子各结构参数。纵向伸缩振动模态固有频率和弯曲振动模态固有频率分别为33.07kHz和33.08kHz,频率差8Hz。根据优化设计结果,试制了原理样机。对样机的输出性能进行了实验研究。实验结果表明:当驱动频率为31.10 kHz,激励电压峰峰值为250V时,电机动子Vmax为240mm/s;驱动力Fmax为0.5N。     

地震作用下结构非线性响应的突变分析

地震是一种复杂的振动过程。现有的动力分析法是把振动系统当作弹性体，其结果往往不能较好地解释地震过程中建筑物破坏所表现出的某些复杂现象，例如突跳和滞后效应，主要原因是未考虑振动系统的非线性特性。本文对现有的动力分析模型作了改进，引入了非线性作用项，并用突变理论分析方法对改进后的模型进行分析，得出有意义的结论。本文所提供的分析方法和结果同样也适用于解释地震作用下地基土的振动特性     

混沌振子识别轴承早期故障的极半径不变矩判据

现有的基于混沌振子检测轴承故障的方法的关键步骤是混沌振子相态转变判别,目前大多采用李雅普诺夫指数等特征值进行判断,针对其计算过程复杂,耗费时间长的缺点,基于图像识别技术,提出了一种以极半径不变矩参数作为相态转变的识别方法。通过构造Duffing混沌振子,分析了其相态转变与周期策动力的变化关系,证明其用于轴承早期故障识别的可行性;给出了极半径不变矩的定义,并证明在混沌振子相图由混沌运动态向大尺度周期态转变的过程中,随着周期摄动力不断增加,极半径不变矩表现出单调递增的特性;与HU氏不变矩及二维近似熵判别方法进行对比,讨论了极半径不变矩的抗噪声干扰能力;最终,将该方法用于实际搭建的钻机动力头轴承早期故障诊断的试验中。试验结果表明:极半径不变矩可以识别混沌振子相态过程转变,最低检测信噪比达到-36.99dB,且识别准确率也较另外两种方法提高了4%~7%。证明该方法可以用于轴承早期故障识别,具有识别准确率高,抗噪声干扰能力强,计算简便的优点。     

利用磁光力混合系统实现可调谐微波-光波转换

中国科学技术大学郭光灿院士团队在磁光力混合系统研究方面取得新进展。该团队的董春华教授研究组将光力微腔与磁振子微腔直接接触,证明该混合系统支持磁子-声子-光子的相干耦合,进而实现了可调谐的微波-光波转换。该研究成果日前发表于《物理评论快报》。     

低频振子设计及其冲击响应试验分析

在低频段冲击响应谱的测量中,传统的簧片仪所测谱值精度不高。为了更精确测量水下实船爆炸冲击的低频响应谱,设计一种低频振子结构,通过有限元软件分析该低频振子在不同类型冲击载荷作用下动态响应规律,然后进行了实物试验。试验表明,所设计的低频振子绝对加速度响应与有限元仿真计算结果相一致,而且其冲击载荷的动态响应与载荷的强度有着密切联系,所设计的低频振子对低频段冲击响应谱测量是有效的,同时有关结论也为低频振子结构的进一步优化提供理论依据。     

基于耦合振子模型的含风电电力系统聚类同步

针对含风电的电力系统受到扰动后发生严重的系统同步问题,提出基于Kuramoto模型的网络耦合聚类同步方法。应用图论理论建立电力网络收缩模型,在此基础上建立基于Kuramoto耦合振子模型电力系统等值模型,并提出基于动态耦合强度的电力网络聚类算法,该方法在系统发生扰动后能够快速、准确地将系统内振子的同步状态进行聚类。通过含有风电场的39节点新英格兰系统进行验证,仿真结果表明,通过聚类后各机群分析可以更清晰地了解电网的同步状态,避免系统进一步崩溃。     

音色变换音频信号的篡改检测技术研究

针对音色变换软件带来的社会安全问题,提出一种音频信号篡改检测方法。首先根据语音信号的混沌特性和人耳的听觉特性,利用美尔频率倒谱系数(Mel frequency cepstral coefficients,MFCC)特征提取原理,提取待测音频的杜芬频率倒谱系数(Duffing frequency cepstral coefficients,DFCC),然后将特征参数的幅度进行提升,利用支持向量机(SVM)将特征参数与语料库里的特征进行分类。分类成功的情况下,根据幅度提升的大小判断待测音频信号是否经过篡改;同时根据幅度提升的大小和待测音频的性别判断说话人的真实性别。大量的实验结果表明,该方法在音频信号的篡改检测和音频信号说话人的真实性别判断方面均具有较高的准确率,并且性能稳定。     

含双自由度周期振子的平行并联梁弯曲振动带隙特性

为探究新型周期结构的低频多带隙特性，提出了周期布置双自由度振子的局域共振型平行并联梁结构。利用平面波展开法，计算了无限周期结构的弯曲振动能带结构。采用有限元法计算了有限周期结构的振动传输曲线，并通过模态分析和变形模式研究了带隙产生机理。建立了双自由振子并联梁的简化模型，推导了带隙起止频率简化公式，研究了结构参数对带隙特性的影响规律。最后制作了模型试件并进行传递特性分析，验证了理论和有限元法预测带隙的准确性。研究表明，仅改变两梁之间连接弹簧的刚度，可以有效调节带隙频率，为双自由度振子双梁周期结构的减振控制提供参考。