柔性空间机器人振动抑制轨迹规划算法

本文首次提出了一个描述柔性空间机器人振动的可直接计算的激振力指标，进 而提出了柔性空间机器人抑振轨迹规划算法．该算法采用均匀非周期四阶B样条描述机器人 的运动轨迹，B样条的控制点作为优化参数，使用改进的微粒群优化算法，以激振力为性能 指标对轨迹进行优化求解．该方法根据激振力指标而不是待定轨迹的控制结果来判定轨迹的 抑振性能，极大地简化了规划过程．对柔性双臂空间该机器人的抑振轨迹规划仿真，表明优 化轨迹取得了良好的振动抑制效果，证明了算法的有效性．     

典型钢混Π型主梁断面的涡振特性及其响应预测研究

为研究Π型主梁断面的涡振特性及预测其响应,以某大跨钢混Π型梁斜拉桥为背景,在风洞中测试了不同质量与不同阻尼比的主梁涡振特性,通过自由振动试验识别了主梁的动力参数,并提取了不同风速下主梁的幅变阻尼比及幅变频率.进一步,基于幅变气动导数建立了主梁的涡激力模型,同时通过涡激力模型实现了不同阻尼比下主梁涡振振幅及涡振区间的预测.研究结果表明,钢混Π型主梁在不同风速范围内竖向模态参数呈现不同的发展规律,可划分为5个风速区间;基于Scanlan自激力模型建立了只包含H^*₁和H^*₄两个气动导数的涡激力模型,通过与风洞试验的涡振振幅和涡振区间结果进行对比,验证了涡激力模型及其涡振气动导数方法的正确性,同时与不同阻尼比下的风洞试验结果对比,验证了该涡激力模型具有普适性.研究结论可为Π型主梁断面的涡振机理与涡激力模型的建立提供参考.     

振弦式传感器激振策略优化

振弦式传感器的激励常用高压拨弦激振和低压扫频激振两种方式。高压拨弦激振对传感器损伤较大,信号衰减快,测量精度差;低压扫频激振扫描时间长,信号不宜拾取。提出一种反馈式低压激振方法,降低拨弦激振电压对传感器进行预激振,将反馈的振动频率信号作为输出,对传感器进行复振,可以在很短时间内使振弦达到共振状态。设计专用检测电路对调优后的激振策略进行验证,证明该方法激振时间短,共振幅度大。振动幅度的提高可增强抗干扰能力、降低信号处理电路成本、增加可用测量时间、提高频率测量精度。     

基于DMD方法的矩形断面涡振模态分析

为探究涡激振动下,矩形断面绕流场的模态演化规律及涡振发生机理,基于雷诺平均SST k-ω模型对宽高比为5∶1的矩形断面的涡激振动进行了二维数值模拟研究.通过CFD/CSD交错迭代求解,结合动网格技术实现了二维流固耦合计算,并与风洞试验结果进行对比分析,验证了数值计算的准确性.随后,对流场的瞬时状态进行可视化分析,以z方向涡量值为基本物理量,基于动力学模态分解(DMD)方法对其静态与涡振态流场模态进行了对比分析.结果表明：在涡振发展的不同阶段,主导流场的模态频率不同,主模态频率会由静态涡脱频率向结构固有频率转变,此主模态的转变表征了流固耦合的内在机制;与静态矩形相比,涡振态矩形由于运动诱导涡的存在,导致其前缘涡与尾缘涡的相位差减小,前缘涡与尾涡而合并时前缘涡占据主导,使得在尾缘脱落的Karman涡相关性减弱,形成了涡振锁频现象.     

两端固定输流管振动实验研究

通过实验的方法对简谐激励和脉动流作用下的两端固定输流管的动力学行为进行振动测试分析.设计并制作了两端固定输流管的振动实验装置,为确保实验结果翔实可靠,选取三种不同材料的管分别进行了三次实验,研究了管内流体流速、激振力振幅和脉动流频率对两端固定输流管振动特性的影响.结果表明,流体流速和激振力幅值对两端固定输流管的一阶共振特性和振动幅值有着显著影响,在脉动流作用下,两端固定输流管存在混沌运动,并且随着脉动频率的增大,管道平均振幅减小.     

纳米精度位移与振动干涉测量装置

该产品一种纳米精度位移与振动干涉测量装置，包括波长不相同的带有第一驱动电源和温度控制器的光源，调整光路准直用的准直光源和使被测物体产生振动的激振光源。光束传送的全光程都是在光纤、合波元件和光纤耦合器中进行。有两个光电转换元件响应波段只是对应光源发射光束的波段，对准直光源和激振光源发射的光束不反应。在第一驱动电源和模数转换器之间连接有控制初始相位的相位控制器。     

轧制力传感器模态与瞬态仿真分析

为满足轧机振动测试的需求,对自行设计的小型轧机的轧制力传感器进行模态和瞬态仿真分析.将轧制力传感器的分析简化为对敏感元件的分析,建立仿真分析的模型,为接近轧机的实际工作受力情况,模态分析施加定载荷,而瞬态分析施加随时间变化的载荷.仿真结果表明,轧制力传感器的各阶振动频率均远高于轧机设备的固有频率,轧制力传感器的结构不会与轧机产生共振;敏感元件关键点的位移响应与轧制力函数载荷的变化基本一致,均没有激振现象的发生,说明敏感元件的设计符合轧机振动测试的要求.     

多路振弦传感器的扫频激振技术

一种基于单片机比较模式的扫频激振技术实现的多路振弦传感器分时激振的新方法。与传统的激振方法相比,具有硬件电路简单、激振效果好、扫频信号频率可控等优点。固态继电器和恒流弱激振电路的应用,减小了电路的电磁辐射,避免了振弦的倍频振动,提高了振弦传感器振动的稳定性和一致性。     

超临界660MW汽轮机汽流激振的故障分析及处理

某超临界660MW汽轮机的高中压转子频繁发生振动跳变故障,频谱分析表明振动跳变主要表现为半频成分,且振动跳变与机组负荷关联密切,据此诊断故障原因为汽流激振。现场跟踪监测了不同负荷对应的轴承振动变化,对调门开度,主蒸汽参数进行各种优化调整,并对润滑油系统包括各道轴承的油膜压力、轴封汽系统、开展了细致的排查。通过对振动的特征及机理的进一步分析,指出汽流激振力主要来源于密封激振力和叶顶间隙激振力。随后对高压调阀全行程特性进行测试,研究了每一个调阀在全行程内的振动趋势,并依据试验结果对高压调阀的开启顺序进行调整,从几种阀序的实际试验情况中,找到最佳的高压调门开启顺序,成功消除了该振动故障,为类似振动故障的处理提供参考。     

基于振动信号的传感器节点性能测试系统设计

传感器节点用于采集轮轨作用下钢轨的振动信号以分析钢轨振动特性。为了测试传感器节点的工作性能,设计并实现了能提供稳定振动信号的测试系统。测试系统基于MSP430单片机,由控制单元、激振器、简支梁结构以及监控软件组成。实验表明：在给定加载条件下测试系统可稳定提供10N的激振力,产生峰值为93×10－6的动态应变和97 gn 的振动加速度。通过分析采集数据的时频特性,可以有效发现故障节点。     

Vibration and flutter of wind turbine blade modeled as anisotropic thin-walled closed-section beam

Based on a variational asymptotic analytical model, vibration and aeroelastic stability of rotor blades modeled as anisotropic thin-walled closed-section beams are systematically addressed. The analysis is applied to a laminated composite construction of the circumferentially asymmetric stiffness (CAS) that produces bending-twist coupling. The vibration characteristics of composite beam are determined by the Extended Galerkin Method. The unsteady aerodynamic loads and centrifugal force are integrated with t...     

悬臂梁式微型阀的启动和过流特性􀀁

本文分析了各种力的尺寸效应及表面张力对悬臂梁式微型阀启动的影响,得到了阀的开启压力．分析了微型阀的静态和动态过流特性,分别得到了阀的静态压差－流量曲线;当阀片两侧的压差随时间变化时,阀片的启闭与压差的变化之间存在一定的相位差,有可能引起泄漏甚至反向流动．     

基于QPSO的震动传感器片上相位补偿器设计方法

震动传感器的系统相位非一致性会对地震波到时时差提取产生很大的误差,严重影响震源定位精度;针对这一问题,提出了一种基于量子粒子群优化算法（QPSO）的震动传感器片上相位补偿器设计方法。首先对震动传感器进行相位标定,获得传感器与参考传感器的相位差;其次设计基于QPSO算法的相位补偿滤波器对相位差进行修正,使其无限趋近于0;最后,将相位补偿滤波器封装成FPGA软核部署于FPGA上,完成对震动传感器的相位片上实时补偿。为了验证该方法的性能,将相位补偿滤波器部署于自研的多通道震动信号采集系统上,对8个相同型号震动传感器进行相位一致性校准。试验结果表明,在震动传感器频响范围内,该方法可以将2.5°内的传感器相位差实时修正至0.0044°以下,实现了震动传感器阵列的相位一致性实时校准。该成果在地下浅层震源定位领域具有较强的应用价值。     

High-throughput,single-stream microparticle focusing using a microchannel with asymmetric sharp corners

A new microfluidic device for fast and high-throughput particle focusing is reported. The particle focusing is based on the combination of inertial lift force effect and centrifugal force effect generated in a microchannel with a series of repeated asymmetric sharp corners on one side of the channel wall. The inertial lift force induces two focused particle streams in the microchannel, and the centrifugal force generated at the sharp corner structures tends to drive the particles laterally away from the corner. With the use of a series of repeated asymmetric sharp corner structures, a single and highly focused particle stream was achieved near the straight channel wall at a wide range of flow rate. In comparison with other hydrodynamic particle focusing methods, this method is less sensitive to the flow rate and can work at a higher flow rate (up to 700 μL/min) and Reynolds number (Re = 129.5). With its simple structure and operation, and high throughput, this method can be potentially used in particle focusing processes in a variety of lab-on-a-chip applications.     

船载S频段测控系统全频段校相方法研究

航天测量船S频段测控系统采用双通道单脉冲跟踪体制,其跟踪接收机必须经过校相保持和、差通道相位一致性才能确保跟踪性能;测量船传统校相方法是码头对塔校相与海上微波自检的方式,但已无法满足卫星工作频点不断增多的需要,因此提出一种全新的全频段校相方法;首先阐述了双通道单脉冲体制的跟踪原理、校相原因,解析了和、差通道相位差的组成及近场效应对塔校相的影响;通过分析不同和、差通道物理长度差条件下相位差与频率的变化关系,并确定和、差通道固定波程差的计算方法;基于码头对塔校相数据的分析计算,得出整个工作频段的相位计算公式,并验证了公式的正确性;基于数据分析归纳总结出测量船海上相位标校/修正方法,有效解决海上全频段校相的难题,提高相位标校工作效率.     

Effect of passengers’ active head tilt and opening/closure of eyes on motion sickness in lateral acceleration environment of cars

This study examined the effect of passengers’ active head-tilt and eyes-open/eyes-closed conditions on the severity of motion sickness in the lateral acceleration environment of cars. In the centrifugal head-tilt condition, participants intentionally tilted their heads towards the centrifugal force, whereas in the centripetal head-tilt condition, the participants tilted their heads against the centrifugal acceleration. The eyes-open and eyes-closed cases were investigated for each head-tilt condition. In the experimental runs, the sickness rating in the centripetal head-tilt condition was significantly lower than that in the centrifugal head-tilt condition. Moreover, the sickness rating in the eyes-open condition was significantly lower than that in the eyes-closed condition. The results suggest that an active head-tilt motion against the centrifugal acceleration reduces the severity of motion sickness both in the eyes-open and eyes-closed conditions. They also demonstrate that the eyes-open condition significantly reduces the motion sickness even when the head-tilt strategy is used.

Practitioner Summary: Little is known about the effect of head-tilt strategies on motion sickness. This study investigated the effects of head-tilt direction and eyes-open/eyes-closed conditions on motion sickness during slalom automobile driving. Passengers’ active head tilt towards the centripetal direction and the eyes-open condition greatly reduce the severity of motion sickness.     

一种基于改进DFT算法的相位差测量研究

相位差是指两路同频率周期信号初相位的差,在工业系统中有广泛应用,传统DFT算法测量工频相位差存在很大的频谱泄露误差。论文提出一种改进DFT相位差算法,使用布莱克曼自卷积窗对信号截短,并利用离散频谱校正方法修正有用频谱处的相位,并计算出相位差。仿真实验证实,在存在多次谐波干扰条件下,改进DFT算法能够克服频率波动和白噪声干扰,算法精度比现有的矩形自卷积窗插值算法提高2个数量级以上,可以实现相位差的高精度测量。     

重频参差相参脉冲串频率估计算法

研究了重频参差相参脉冲串的频率估计算法。通过脉内相关积累,提高了新序列的信噪比。对新序列的相位差按参差重数抽样平均,减小了等效的相位噪声方差,利用重频参差比解相位模糊,扩大了频偏允许范围,降低了算法的信噪比门限。分析了本算法实现相参频率估计的条件,推导了相应信噪比门限的解析表达式,指出了信噪比门限与信号样本总数、参差重数、参差比之间的关系。仿真结果表明:上述结论是正确的,在满足信噪比门限条件下,频率估计的精度接近相参脉冲串频率估计的克拉美-罗限(CRLB)。     

三支撑轴系转子残余不平衡量相位差组合振动特性研究

针对三支撑汽轮机组、压缩机组等轴系中各转子动平衡合格,但安装试车后仍发生轴系不平衡振动故障问题,提出研究各跨转子残余不平衡量相位差组合对轴系振动特性的影响.首先,通过构建两跨三支撑轴系动力学有限元模型,进行轴系转子间残余不平衡量相位差典型组合,分析三支撑轴系不平衡稳态响应,得到轴系支撑处振动随各转子残余不平衡量相位差典型组合的关系,发现残余不平衡量相位差组合对高转速下轴系振动影响大,以0-180典型组合下各支撑振动幅值最小,不同于传统双支撑轴系0-0组合下振动最优的结论,最后开展轴系残余不平衡量相位差组合振动特性实验验证.论文结论可为这类三支撑轴系不平衡振动故障诊断和控制提供新的思路和参考.     

不同离心力下的离心机强夯试验模拟

采用PFC3D对离心机强夯试验进行数值离散模拟,在与试验对比验证模拟结果正确的基础上,研究不同离心力对数值模拟结果的影响。在30g~70g离心力下,夯沉量结果近似一致,土体的孔隙率增量、配位数和竖向峰值应力都近似相等,说明土体被夯实,符合实际情况。但是,随着离心力继续增大,即离心力在80g、90g和100g的情况下,夯锤下落时出现倾斜现象,且由于模型偏小,影响模拟数据的采集。总结认为,60g离心力为模型上限。数值模拟为研究不同离心力下的数值强夯试验提供参考。