基于LP与小波包的复杂机电系统监测序列混沌降噪方法

针对流程工业生产系统监测数据存在强噪声和混沌性的特点,提出了一种局部投影方法(Local Projection Method)与小波包方法相结合的信号降噪方法。该方法先利用局部投影方法从动力学系统嵌入流形的角度进行多次迭代降噪,并根据关联维数来判定迭代终止;再利用小波包方法从频率的角度进行降噪,抑制高频噪声的干扰,取得了较好的降噪效果。用Lorenz时间序列进行仿真验证,对仿真时间序列加入不同程度的噪声,对比分析小波包、局部投影与该方法降噪后的相空间、SNR值和最大Lyapunov指数,证明了该方法对于中高强度噪声具有更好的降噪效果。并将该方法用于某压缩机组的实际监测数据降噪,评估三种方法的降噪效果,进一步验证了该方法的优越性。     

滚动轴承寿命动态预测新方法

由于传统可靠性分析方法是基于大量的失效试验数据和经验知识建立的静态模型,无法实现滚动轴承退化过程的跟踪以及准确进行可靠性评估和寿命预测,提出了基于主成分分析(principal component analysis,简称PCA)和相空间重构的滚动轴承寿命动态预测方法。首先,通过PCA将实时监测的多个滚动轴承性能指标进行融合;其次,使用相空间重构技术实现当前退化过程和历史退化过程的对比,得到寿命预测值,并结合历史失效时间进行统计推断,得到更准确的平均寿命。随着观测样本的不断积累,可实现平均寿命的动态更新。试验结果表明,本研究提出的动态寿命预测模型能够实时预测滚动轴承的寿命,具有较强的工程实用价值。     

基于DCCA-NSEn的系统耦合网络建模与评估

针对流程工业生产系统监测点多,各监测点间具有相关性的特点,提出了一种基于去趋势交叉分析-网络结构熵(detrended cross-correlation analysis-net structure entropy,简称DCCA-NSEn)的复杂机电系统多变量耦合网络建模与状态评估的方法。该方法利用DCCA算法计算多变量两两之间的相关性,构建反映多变量耦合关系的加权网络模型,对监测序列进行滑移求解,得到系统耦合关系网络动态演化模型。利用NSEn方法分析耦合关系网络的结构熵,根据熵随时间的变化趋势对复杂机电系统的服役演化状态进行评估。笔者选取某压缩机组的真实生产数据进行DCCA-NSEn方法验证,然后用耦合去趋势波动分析(coupling detrended fluctuation analysis,简称CDFA)方法对同一组生产数据进行多变量分析,对两方法的分析结果进行对比。结果表明:与DCCA方法相比,本方法具有多变量同时监测评估的优势;与同样是多变量分析的CDFA方法相比,本方法具有评估效果稳定,对系统的异常状态检测效果更明显的优势。     

基于自动导引车单向导引路径网络的智能车间设备布局规划

传统的设备布局设计规划方法通常采用两个设备之间的直线距离或者曼哈顿距离作为优化变量,而没有考虑工件搬运设备在实际行驶过程中的路线。在以自动导引车为主的智能车间中,则必须考虑实际物流路径和物流效率。基于自动导引车单向导引路径,采用搬运频率、单位距离成本、最短有向距离等参数建立智能车间设备布局模型,进而利用混沌遗传算法来实现对物流路径的优化和生产设备布局模型的解算。最后,通过对某缸盖智能生产车间的设备布局规划问题的具体研究,借助MATLAB将本文提出的优化算法与遗传—模拟退火算法和简单遗传算法进行对比试验,并将3种优化算法的最终结果在Plant Simulation平台上进行仿真运行,试验结果表明了所提出的基于自动导引车单向导引路径网络的智能车间设备布局规划方法的有效性。     

步进电机期望控制脉冲的无抖动输出方法

为了提高步进电机在开环控制情况下的速度跟踪控制性能,提出了基于脉冲周期控制参数值条件更新的期望脉冲无抖动输出方法。首先,根据相邻时刻的两个期望脉冲周期值间的数学关系,构建了全时域的时序分析模型,分析了脉冲抖动输出现象;然后,归纳总结了脉冲无抖动输出的控制参数值更新条件;最后,根据归纳总结的控制参数值更新条件,采用超高速集成电路硬件描述语言,构建了脉冲无抖动输出的控制器知识产权(intellectual property,IP)核。理论分析结果和实验结果均表明,该方法能够有效解决因控制参数值无约束更新而导致的脉冲抖动输出问题,进而有利于提高步进电机期望速度跟踪控制性能。     

90W-7Ni-3Fe激光选区熔化热行为及试验分析

激光选区熔化是一种成形难加工金属的方法，文中以90W-7Ni-3Fe为研究对象，分别考虑材料在粉末和实体状态下的物性参数，建立温度场有限元模型，模拟成形过程中的温度场，研究了不同工艺参数下的熔池尺寸、温度梯度、冷却速率变化等. 温度场分析表明，熔道中心温度超过了钨的熔点，粉末充分熔化，而熔道搭接处温度仅超过镍铁熔点，钨颗粒并未熔化，因此在相邻道之间区域是以液相烧结方式形成. 同时，设计了相应参数的工艺试验，发现增大能量输入，可以使液相填充更加充分，成形件致密度提高.     

[学科发展]5D打印——生物功能组织的制造

生物制造是制造技术与生命科学技术交叉融合产生的新兴学科方向，这一学科方向的发展将为巨大的人体组织与器官市场提供新技术，同时也给制造技术变革带来新机遇。面向生物制造未来发展，提出5D打印制造概念，论述了5D打印的内涵，分析了其关键技术。结合生物制造技术的现有进展，介绍了研究团队在心肌组织支架的制造、类脑神经组织制造、爬行生命机械混合机器人方面取得的初步研究进展，为生物制造技术拓展新方向提供新思路。     

大型机柜自动化包装生产线设计与应用

根据通讯机柜升垛入箱包装的工艺特点,设计了一套大型机柜包装自动化生产线,在生产线机械结构设计的基础上,采用西门子SIMOTION D425运动控制器结合S7315可编程逻辑控制器,设计了一套大型机柜包装生产线自动控制系统,包括辊子传输线变频驱动控制系统与升垛入箱包装机5轴伺服运动控制系统,开发了相应的生产线控制软件及多轴运动控制程序。设备现场运行结果表明,机柜包装生产线运行稳定、可靠,在国内通讯装备行业首次实现了大型机柜的全自动、高效入箱包装。     

大型龙门式包装机双轴同步控制技术研究及应用

针对一种大型龙门式全自动机柜包装机,研究了双轴同步驱动控制原理及实现方法。结合包装机的结构特点,推导与分析了包装机滚筒式升降平台双轴位置同步控制的动力学模型及同步性能。基于西门子Simotion D425运动控制系统,设计开发了包装机运动控制系统及失步急停保护措施,并对提出的双轴同步控制方法进行了验证。现场运行数据表明:同步控制精度及速度满足设计要求,设备运行稳定,安全机制有效、可靠。     

钻孔无线摄影仪的研究

针对有线钻孔摄影仪在实际应用中无法对水平钻孔或仰角孔进行测量以及使用不便等问题，提出了钻孔无线摄影仪，并论述了其组成及工作原理，介绍了探头单元的硬件电路设计和软件编程、主机单元的硬件电路设计和软件编程，详细论述了以STM32F4单片机为核心、通过图像采集OV7670摄像头模块，将采集图片存储在探头中，通过主机进行图像的取舍，并通过TFT液晶显示屏将图像显示出来，从而完成无线摄影过程。实验结果表明，以无线方式设计的钻孔摄影仪，能全方位进行钻孔摄影，直观快速地观测井下状况，为矿井工程设计及施工提供了可靠数据，其使用方便、适用范围广。