关于不确定结构非概率可靠性计算的研究

将结构的不确定参数描述为区间变量,基于非概率可靠性模型研究结构可靠性的两种计算方法.一种方法是先优化得到结构功能函数的最大和最小值,再计算功能函数均值和离差的比值;另一种是将功能函数标准化,并构造一种有约束优化模型,最优解分量的绝对值即非概率可靠性指标.算例表明,两种算法对于任意功能函数都是可行的;对于线性功能函数,两者等效;对于非线性功能函数,两者略有差异.计算的差异来源于两种非概率可靠性定义的不同.     

基于试验模态参数的有限元模型的结构参数辨识

以结构系统的正交特征方程等为约束条件，从求解带约束的拉格朗日函数极值入手，提出了一种用测试的非完全模态参数辨识结构参数的方法，通过算例说明了该方法在模型中有不易测得的自由度或为聚缩模型时的应用。本文方法可用于复杂有限元模型中的参数辨识。算例表明：本文方法有较大的误差修正范围，并且有良好的辨识精度     

基于试验模态参数的有限元模型的结构参数辩识

以结构系统的正交街征方程等为约束条件，从求解带约束的拉格朗日函数极值入手，提出了一种用测试的非完全模态参数参数的方法，通过算例说明了该方法在模型中有不易测得的自由度或为聚缩模型时的应用。     

基于改进模观测法的MEMS陀螺仪无转台标定

为提高微机电系统(MEMS)陀螺仪的标定效率及精度,提出一种基于改进模观测法的MEMS陀螺仪无转台标定方法.首先,对模观测法进行改进,将模观测法中的角速度观测改进为角度观测,并通过手动旋转MEMS陀螺仪使其回到初始位置,保证角度输出积累量为零,从而将MEMS陀螺仪的参数标定问题转化为函数优化问题.然后,将改进果蝇优化算...     

基于非结构化T样条的薄壳等几何分析

等几何分析方法采用几何的样条基函数来构建分析模型,从而避免传统有限元法的网格离散过程。采用非结构化T样条构建复杂模型,结合Kirchhoff-Love薄壳理论构造基于非结构化T样条的薄壳单元,并研究其在模态计算和弹性变形分析中的应用。由于样条几何基函数缺乏插值性,等几何分析中单元所受载荷无法像传统有限元法一样直接均分到单元各个节点上,针对这一问题,将任意载荷作用区域分为两种基本形式,通过一定的映射关系将这两种形式由规则形状表示,从而将规则形状的高斯积分点同样映射到不规则区域上。数值算例结果表明,和传统有限元相比,基于非结构化T样条的薄壳等几何分析能够以更少的系统自由度获得精确解,而任意区域的积分映射方法也有效地解决了等几何分析中载荷施加的问题。     

模块化机器人神经网络补偿计算力矩控制研究

为了解决模块化机器人由于构型可变等特点导致参数不确定与非参数不确定性增大引起轨迹跟踪不理想的问题,设计神经网络补偿计算力矩复合控制器。考虑机器人参数不确定与摩擦、干扰等非参数不确定性,将动力学模型分为理想部分和不确定部分,用计算力矩法实现理想模型控制,用BRF神经网络补偿不确定部分。利用Lyapunov理论证明控制器稳定性并采用自适应算法实现神经网络权值在线自调整。最后,仿真发现使用该控制器取得良好的轨迹跟踪效果。     

模糊聚类在非线性系统广义预测中的应用

将非线性系统,用T-S模型表示,由于T-S模型的结论部分是一个线性模型,因此可将其等价为时变线性系统.用模糊聚类方法在线确定模型结构;利用模糊基函数逼近时变系数,再利用最小二乘法在线辨识模型的后件参数以实现时变系统的参数估计,最后运用广义预测控制策略,完成了对原非线性系统的自适应预测控制.仿真结果表明了所提方法的有效性.     

基于参数模型的频响函数估计方法

针对传统的非参数频响函数估计方法不适用于短记录数据的情况,提出了一种基于公分母模型的参数化频响函数估计方法.该方法使用输入输出信号的快速傅里叶变换(输入输出谱)作为主要数据,通过最小二乘法求解参数,利用奇异熵技术对系统进行定阶.最后采用一个二层框架的仿真算例对所提出的算法进行了验证.仿真算例结果表明,通过响应信号的奇异...     

面向纳米栅格扫描的时滞压电微动平台耦合补偿

针对栅格纳米扫描特别是高速扫描应用中，带测量滞后的压电纳米平台轴间周期耦合补偿的问题，提出一种无需复杂逆模型求解的鲁棒周期干扰观测控制策略。建立压电平台的机电耦合多扰动模型用以描述平台系统的动力学行为。在此基础上，构建周期干扰观测控制结构。通过推导的性能优化函数和鲁棒稳定性条件，将最优控制器参数求解问题转化为延时系统的混合灵敏度优化问题，并通过无穷维H∞控制方法进行求解。最后，在压电纳米平台上进行综合的实验探究。结果表明，建立的动力学模型能够有效拟合平台的实验响应；相较于无干扰观测器的方法和传统的周期干扰观测控制方法，提出的鲁棒优化方法在基频的抗干扰性能分别有超过99%和50%的提升。提出的鲁棒周期干扰控制方法有优越的抗干扰和不确定补偿性能。     

样条逼近的新方法

样条函数在工程中的应用非常广泛,特别是曲面造型广泛地应用参数样条。目前过顶点的样条函数逼近是通过利用顶点信息求样条曲线的控制顶点,然后应用控制顶点构造样条曲线,如此需要计算一个阶数较大的矩阵,虽然有追赶法可以用于求解,但是对于多节点的计算量仍然相当的大。本文构造正交样条函数,利用正交样条函数计算,直接构造样条曲线。本文的方法具有计算量小,并能实现并行运算等特点,有望大大降低构造样条曲面的计算量。     

凸轮位移数据的数学处理及误差分析

分别对凸轮轮廓曲线的实测位移数据应用三次样条插值和多项式最小二乘拟合两种处理方法进行处理，并对两种数学处理方法的误差进行分析，结果证明：仿制凸轮时对凸轮轮廓曲线的实测位移数据采用多项式最小二乘拟合方法比三次样条插值处理更为合理，利用多项式最小二乘法进行曲线拟合得到的类加速度曲线的光滑程度明显优于用三次样条插值得到的类加速度曲线。     

Matrix-presentation linear least square error method of inverse elastic-plastic large deformation finite element model for upsetting

The main purpose of this paper is to develop the matrix presentation linear least square error method of inverse elastic-plastic large deformation finite element model for upsetting to obtain the friction coefficients during the upsetting process. This inverse model assumed the linear material and based on the modified experimental loading increments using the linear modified experimental upsetting loading standard proposed in this paper. Then the friction coefficients of contact boundary between the workpiece and the die at specific finite element analysis stages can be derived. Finally, using the cubic spline fitting, the history of friction coefficient during the upsetting process can be obtained. It is demonstrated that the workpiece profile of upsetting experiment is quite identical to the workpiece profile of simulation using the result obtained in this paper as the history of friction coefficient of contact boundary, and furthermore the distribution of stress and strain of the workpiece during upsetting process can be understood.     

热电偶特性曲线样条函数拟合的优化

介绍了优化的三次样条插值原理及对热电偶特性曲线的插值拟合应用。通过对样条函数三次非线性的分析，求算出优化的插值节点间距，并利用非等距最小二乘样条插值来拟合特性曲线，通过插值节点的不断调整以优化插值，使拟合精度提高。利用拟合结果，只需各三次的乘法与加法的运算量，普通微处理器就可实现优化的三次样条插值。     

寄生式时栅传感器动态测量误差的贝叶斯建模

为了提高寄生式时栅传感器的测量精度,分析了它的工作原理和动态误差组成,得到其主要误差分量为常值误差、周期误差和随机误差等。针对寄生式时栅误差特点,建立了寄生式时栅动态误差高精度预测模型,并与其他建模方法进行了比较。选用插入标准值的贝叶斯预测模型,以实际测量的传感器第一个对极动态误差数据进行建模,在后续对极特定位置插入部分实际误差测量数据,建立误差预测模型,预测了传感器后83个对极的动态误差。另选用三次样条插值和BP神经网络建模方法对寄生式时栅整圈动态误差建模,并与建立的误差模型进行了对比。验证实验表明,三次样条插值建模时间最短(0.62s),但其建模精度不高(16.050 0″);贝叶斯动态模型建模时间(0.86s)略长于三次样条插值,但建模精度最高(0.415 3″);BP神经网络建模时间最长(32min),但建模精度最低(19.680 2″)。同时贝叶斯插入标准值建模方法所需数据点(69395个)远少于三次样条和BP神经网络建模数据点(235526个),节省了大量的标定时间和建模数据量,因此可用于寄生式时栅传感器的动态测量误差高精度建模修正。     

一种非平稳转速下不平衡信号提取方法

针对动平衡测量中实际存在的转速波动问题,提出一种基于经验模态分解(empirical mode decomposition,简称EMD)和瞬时频率估计的不平衡信号提取方法。与传统的平稳信号分析方法不同,该方法采用3次样条插值法从键相信号中获取转子的瞬时频率,由瞬时频率构造不平衡信号,进而采用最小二乘法(least square method,简称LSM)辨识出不平衡信号的幅值和相位。为提高幅值和相位估计的精度,采用EMD算法对振动信号进行滤波处理后,再从中抽取数据样本。仿真和实验结果表明,该方法能够有效克服转速波动和干扰信号对不平衡信号提取精度的不利影响,提高不平衡量测量精度和稳定性,非常适合于工程应用。     

光电稳定平台伺服系统动力学建模与参数辨识

针对光电稳定平台伺服系统模型参数辨识问题,提出了线性和非线性模型参数分离辨识方法。在线性模型参数辨识过程中,利用差动逆M序列信号作为输入,相应的响应信号作为输出,并应用最小二乘方法辨识线性离散模型参数,从而降低非线性因素的影响。在非线性模型参数辨识过程中,以LuGre摩擦模型为基础,针对摩擦和不平衡质量相互耦合的问题,提出了考虑不平衡质量的LuGre模型静态参数辨识方法;然后,利用电流信号作为摩擦力测量值,对LuGre模型动态参数进行辨识,得到包含不平衡质量和动态摩擦的系统非线性部分模型参数。构建了单轴光电稳定平台实验系统,利用本文提出的方法对实验系统动力学模型参数进行了辨识。结果表明:质量不平衡力矩的辨识值为0.183N·m,略高于理论值0.18N·m,满足辨识精度要求。实验证实提出的辨识方法可以实现对模型线性与非线性参数的有效辨识。     

一种散乱数据曲面拟合算法

这里提出了一种散乱数据点的曲面拟合方法。首先，先对点云进行网格划分，然后采用二次曲面的最小二乘拟合确定网格点的坐标。再对这些行的网格点进行蒙皮曲面造型，生成B样条曲面。为了得到更高精度的逼近曲面，以此曲面为基面，采用B样条曲面的最小二乘拟合方法对原始散乱点云作进一步参数化。从而可以获得较高逼近精度的曲面。最后给出的算例证明此方法是简单有效的。     

The avoidance of cutter gouging in five-axis machining with a fillet-end milling cutter

This paper proposes a new method of automatic detection and elimination of cutter gouging when using the fillet-end milling cutter to produce a complex surface on the five-axis computer numerical control machine tool. To avoid local cutter gouging at the point where the cutter and part surface make contact with each other, the method of exact curvature matching between the cutter and part surface is presented. The size of cutter radii is more easily determined by this method. To detect if a rear cutter gouging occurs near the contact point, a square grid with horizontal and vertical points is used for illustrating the checking area and checking points. The technique of automatic generation of the square grid points and the method of detection and avoidance of rear cutter gouging are investigated throughout this article. In the end, the studied methodology and algorithms are inspected and verified by using an example of nonuniform rational B spline surface.     

数控直线电机进给定位误差补偿技术研究

介绍了应用双频激光干涉仪测试数控直线电机进给的定位误差方法,并利用最小二乘法分别建立定位误差的线性模型、分段线性模型、样条拟合模型,并对数控直线电机进给的定位误差进行补偿。研究结果表明,采用软件补偿的方法可以较大地提高直线电机进给的定位精度。     

一种非线性振动系统参数辨识方法

文献 [1]提出了一种对非线性系统线性化的最小二乘法理想线性化方法 ,此方法当动态参数在较大范围变化时 ,仍能较准确地逼近原系统。本文利用理想线性化的结论来对非线性系统进行参数辨识。先假设原系统非线性模型是由某些已知的非线性函数构成 ,并找到一个系统较为逼近的线性模型 ,再利用理想线性化的结论推导出线性模型系数和非线性模型系数之间的关系 ,反推出系统的非线性模型。数值仿真结果表明 ,此非线性模型比最初线性模型更加逼近原系统。