基于FPGA的双DDS任意波发生器设计与杂散噪声抑制方法

研究基于DDS(直接数字频率合成)的任意波信号产生的机理,在FPGA内嵌SOPC,配置了32位的软微处理器NiosII,利用FPGA实现双DDS的相位累加器,通过数字方法直接实现任意波形的各种频率调制.分析了高速相位累加器截断误差,幅度量化误差和D/A非线性引起的杂散分量产生的原因.推导出DDS相位噪声模型,针对信号的频谱成份设计了高阶低通滤波器对输出信号滤波.结合NiosII,设计硬件电路对输出信号进行幅频校正,保证了信号幅值的稳定输出及实际显示数值的一致性.测试表明,信号波形发生器能输出稳定、高带宽、高速度、高精度、低衰减的任意波形,三角波的输出频率大于1 MHz,输出信号幅度峰峰值在50 mV～20 V范围内以10 mV的步进调节.  

奇异值差分谱理论及其在车床主轴箱故障诊断中的应用

证明采用Hankel矩阵时奇异值分解(Singular value decomposition,SVD)可以将信号分解为一系列分量信号的简单线性叠加,为了确定其中的有用分量个数,提出奇异值差分谱的概念。差分谱可以有效地描述有用分量和噪声分量的奇异值性质差异,根据差分谱峰值位置可实现对有用分量个数的确定。研究结果表明,当差分谱最大峰值位于第一个坐标时,则表明原始信号存在较大的直流分量,此时根据第二最大峰值位置可以确定有用分量的个数,否则就根据最大峰值位置来确定分量个数。利用差分谱进一步研究Hankel矩阵的结构对SVD降噪效果的影响,指出矩阵列数和噪声去除量存在抛物线状的对称关系。利用基于差分谱的SVD方法对车削力信号进行处理,结果有效地分离出由于主轴箱故障齿轮的振动而引起的调制信号,并根据此信号可靠地定位了故障齿轮。  

柔性铰链机构设计方法的研究进展

柔性机构历经20年的发展已成为现代机构学一个重要分支,并在精密工程、机器人等领域得到了广泛应用.虽然涌现了一系列柔性机构设计方法与理论,但柔性机构的设计问题仍面临着挑战.主要针对柔性机构在精微领域的应用,从方法和技术的角度全面地概述柔性机构的研究进展.从宏观上对当前几种主流的柔性机构分析与及设计方法(包括伪刚体模型法、结构矩阵法、约束设计法、旋量理论拓扑综合法、模块法、结构优化设计法等)进行总结与比较,按照柔性机构的设计流程详述柔性机构在单元建模、构型综合、机构分析以及尺度综合等方面的国内外研究进展,对柔性机构设计理论的发展进行展望.  

飞机数字化柔性工装技术研究

中国工装设计制造水平低,已成为飞机快速研制及批量生产的瓶颈.分析了目前中国飞机装配中存在的问题,总结了国外飞机先进数字化柔性工装的研究及应用现状,综述了虚拟装配、柔性工装、数控钻铆、激光跟踪等数字化装配  

基于双目视觉的工件尺寸在机三维测量

由于传统测量方法及仪器设备无法满足在机实时检测工件三维尺寸的要求,本文基于双目立体视觉视差原理,搭建了一套可在车间现场操作的在机测量工件三维尺寸的视觉系统.首先,介绍了改进的基于平面圆靶标的双目视觉测量系统标定方法.然后,用阈值分割算法从背景中识别出待测工件,采用Canny算子和多边形逼近法提取工件轮廓和轮廓关键特征点,并在极线约束的特征点匹配算法基础上,提出一种基于灰度相关的密集型精匹配算法,获得了工件边缘轮廓关键特征点云的三维坐标数据.最后,对匹配所得特征点云进行数据处理和特征拟合计算,得到了工件的关键尺寸.在车间数控机床上对有斜面及孔结构的工件进行了在机测量实验,结果显示,该系统检测精度达±1.3％以上.  

基于有限元方法的齿轮接触仿真分析

以齿轮接触为对象,推导了齿轮接触赫兹应力公式.利用ANSYS有限元分析软件对齿轮接触进行了仿真分析,并对有限元分析仿真值与推导公式的计算值进行了比较.结果表明,理论计算值和仿真值非常接近,表明采用ANSYS有限元分析软件分析齿轮表面接触问题是可行的.  

基于复合喷气压电驱动器的柔性机械臂振动控制

空间机器人和大型柔性空间结构在航天器调姿、变轨、外部扰动的情况下将引起振动问题,其低频大幅值振动将持续很长时间,这将影响航天器系统的稳定性和控制精度.为了快速抑制低频大幅值振动及残余振动,提出采用复合可控反作用力幅值的喷气式驱动和压电陶瓷驱动方案进行振动控制.进行基于复合控制的柔性臂系统动力学建模并给出控制算法.设计并建立柔性机械臂试验平台,构建气动驱动控制回路及压电驱动控制回路.进行基于压电陶瓷驱动器、喷气式驱动器及复合喷气和压电驱动器的柔性臂大幅值低频模态振动控制的几种方法试验比较研究.试验结果表明,采用的控制方案和方法既可以快速地抑制柔性机械臂统的低频大幅值振动,又明显地同时抑制高频和低频小幅值残余振动.  

基于最小二乘支持向量回归机的无线传感器网络目标定位法

针对RSSI测距误差直接影响无线传感器网络(WSN)目标定位准确度的问题,从目标位置与目标到传感器节点测距矢量的双射关系入手,建立最小二乘支持向量回归机(LSSVR)目标定位的数学模型,提出了一种基于LSSVR的WSN目标定位方法TL-LSSVR.根据虚拟目标坐标和虚拟目标到传感器节点距离矢量构造出训练样本,通过确定学习区域及网格化采样获得训练样本集,采用LSSVR训练得到定位模型,将测量得到的距离矢量输入定位模型实现目标定位.对不同传感器节点数量以及不同节点分布情况下的WSN目标进行了定位实验.结果显示,对于节点随机分布的情况,TL-LSSVR方法的定位误差比最小二乘法减小21.0%～43.1%;对于节点均匀分布的情况,TL-LSSVR方法的定位误差则减小26.5%～48.7%,表明TL-LSSVR方法能有效减小测距误差对定位结果的影响,提高目标定位准确度.  

金属零件3D打印技术现状及研究进展*

简述了国内外的金属零件3D打印技术的研究现状及最新进展,包括选区激光熔化(Selective Laser Melting, SLM)技术、激光近净成形(Laser Engineered Net Shaping, LENS)技术和电子束选区熔化(Electron Beam Selective Melting, EBSM)技术,并针对作者实验室的工作方向——SLM直接制造,具体分析了金属零件3D打印技术研究热点和难点以及具体应用.  

采用超弹性-粘弹性-弹塑性本构模型的橡胶隔振器动态特性计算方法

填充橡胶材料的动态特性与激振频率及激振振幅相关.基于本构模型叠加的方法,建立填充橡胶材料的超弹性-粘弹性-弹塑性本构模型.其中,超弹性模型用于表征橡胶材料的弹性特性,粘弹性模型和弹塑性模型分别用于表征橡胶材料动态特性的激振频率和激振振幅相关性.给出模型中参数的识别方法以及橡胶隔振器的动态特性与激振频率及激振振幅相关性的计算方法.由橡胶试件的简单剪切试验数据拟合得到模型参数,利用有限元分析方法计算一橡胶悬置的动态特性并与试验数据进行对比分析.结果表明,所建立的超弹性-粘弹性-弹塑性模型可以较好地表征橡胶材料动态特性的振幅相关性和频率相关性,可用于橡胶隔振器动态特性的预测与优化设计.