滚珠丝杠式惯容器非线性建模与参数辨识

针对滚珠丝杠式惯容器存在的非线性力学特征,首先,分析了滚珠丝杠式惯容器的工作原理,对惯容器的主要部件进行了非线性力学分析,建立了考虑摩擦、间隙以及丝杠弹性力的惯容器非线性力学模型;然后,在数控液压伺服激振试验台上进行了惯容器的力学性能试验,得到了惯容器在不同惯容系数以及不同激振输入下的力学响应特性;最后,根据试验结果分析了摩擦和间隙对惯容器力学性能的影响,得到了便于参数辨识的惯容器力学模型结构,实现了惯容器输出力仿真与试验结果的分析和对比。结果显示,二者在一个周期内的均方根值误差不超过7%,非线性模型呈现出良好的拟合精度,证明了所述方法的可行性和有效性。     

基于液压活塞式惯容器的车辆悬架性能研究

阐述了液压活塞式惯容器的基本结构、工作原理与承载力大的特点,建立了考虑摩擦力、寄生阻尼力和油液弹性效应的惯容器非线性力学模型。在数控液压伺服激振台上对液压活塞式惯容器进行了力学性能试验,基于试验结果,利用Matlab参数辨识工具箱对非线性力学模型中的参数进行辨识。在此基础上建立了包含液压活塞式惯容器非线性因素的车辆惯容器 弹簧 阻尼器（inerter-spring-damper,简称ISD）悬架动力学模型并进行了仿真分析。结果表明,当考虑液压活塞式惯容器非线性因素时,车辆ISD悬架系统的车身加速度均方根值增加5%,而轮胎动载荷与悬架动行程均方根值均有所减小,降低了车辆的行驶平顺性。     

基于支持向量机和遗传算法的柔性砂带磨削刀具状态研究

砂带磨削过程中,磨粒的磨损会影响材料去除率以及零件表面质量.针对砂带磨削过程中刀具状态预测问题,采用基于支持向量机和遗传算法的预测模型实现砂带磨损状态的有效预测,并对预测效果进行仿真验证.简化砂带磨削工艺,构造磨削工艺数学模型.引入K值最近邻算法作为遗传算法的适应度函数,构造了基于支持向量机和遗传算法的预测模型.采用MATLAB数学软件对砂带进行实时仿真计算,并与采集的实验数据进行对比和分析.结果 显示,基于支持向量机和遗传算法的预测模型,预测的不同加工参数下的砂带磨损量与实验数据基本吻合,误差不超过8％.采用基于支持向量机和遗传算法的预测模型可以准确预测砂带的状态,有助于提升砂带利用率及精加工质量.     

侧铣加工刀具回转轮廓误差预测技术研究

在侧铣加工中,刀具磨损和变形引起的刀具回转轮廓误差在实际加工前难以准确预测。提出一种工件形状刀具轮廓映射的辨识试验方法来获取加工过程刀具回转轮廓误差,并通过多因素正交试验获取了不同工况下刀具回转轮廓误差数据库。基于误差数据,采用最小二乘支持向量机（LS-SVM）技术建立了刀具回转轮廓误差预测模型。运用遗传算法优化对所提模型有重要影响的核函数参数和错误惩罚因子, 建立了基于遗传算法优化的最小二乘支持向量机(GA-LS-SVM)模型,并与未经遗传算法优化的LS-SVM模型进行了对比,试验结果表明,GA-LS-SVM预测模型能更好地适用于刀具回转轮廓误差预测。     

新型机电惯容器抗振性能仿真与实验研究

针对传统滚珠丝杠式机电惯容器换向时存在的惯性逆效应,提出一种可稳态切换的新型滚珠丝杠式机电惯容器设计方法.首先,介绍了新型机电惯容器的结构与工作原理,依据滚珠丝杠式惯容器与旋转电机的动力学模型,建立了机电惯容器的动态模型;其次,基于新机电相似理论,仿真分析外接不同电容下的机电惯容器力学性能输出,研究电机电感与电阻对力学...     

可控惯容器非线性建模分析与参数辨识测试

为研究可控惯容器的非线性,依据机电相似理论,进一步推广得到机电液相似理论,并基于该理论研制了流体式可控惯容器装置,建立其理想模型和非线性等效模型,利用台架试验对其部分参数进行辨识,仿真分析其力学输出特性。结果表明,非线性因素对所设计的可控惯容器力学输出性能影响较大,一般情况下不可忽略。在液体的压缩性不可忽略时,低频振动下主要由惯容器所产生的惯性特性对振动起到抑制作用;高频激励下主要是液体弹性特性对振动起到抑制作用。研究结果进一步验证了机电液相似理论的正确性。     

基于支持向量机和深度信念网络的短期光伏发电预测方法CSCD

为了提高光伏发电预测的精度,提出基于支持向量机和深度信念网络的光伏发电预测方法。利用改进的相似日算法选择相似日训练样本,分别构建以线性核函数、多项式核函数、高斯径向基核函数为核函数的支持向量机预测模型作为组合预测模型中的单项模型,再将三种单项模型的预测结果作为深度信念网络的输入,利用深度信念网络对三种单项模型的预测结果进行组合优化输出,根据实际输出与期望输出的误差动态调整组合权值,从而获得更高的预测精度。最后以澳大利亚沙漠太阳能研究中心的实测数据进行仿真验证,仿真结果表明,所提方法相较于其他方法具有较高的预测精度。     

基于支持向量机和深度信念网络的短期光伏发电预测方法

为了提高光伏发电预测的精度,提出基于支持向量机和深度信念网络的光伏发电预测方法。利用改进的相似日算法选择相似日训练样本,分别构建以线性核函数、多项式核函数、高斯径向基核函数为核函数的支持向量机预测模型作为组合预测模型中的单项模型,再将三种单项模型的预测结果作为深度信念网络的输入,利用深度信念网络对三种单项模型的预测结果进行组合优化输出,根据实际输出与期望输出的误差动态调整组合权值,从而获得更高的预测精度。最后以澳大利亚沙漠太阳能研究中心的实测数据进行仿真验证,仿真结果表明,所提方法相较于其他方法具有较高的预测精度。     

给水管网故障智能诊断方法

针对传统的支持向量机(support vector machine,简称SVM)参数选择方法以人工试验为主,花费时间长且很难得到最优参数的问题,提出了一种基于遗传算法(genetic algoritlam,简称GA)的支持向量机参数自动寻优方法.利用GA的全局搜索能力对支持向量机的各项参数进行寻优预处理,找到最优的参数取值,建立基于遗传算法的支持向量机模型(GA-SVM).以某小型给水管网为研究对象,采用水力分析算法求得管网局部破坏状态下的各项数据,并用这些数据对预测模型进行故障诊断试验,结果表明,经遗传算法优化的支持向量机模型具有较高的预测精度,整体性能优于传统的BP神经网络模型.     

基于工件变形控制的铣削参数优化方法研究

提出了一种基于工件变形控制的铣削参数优化方法——耦合神经网络与遗传算法,该方法充分利用了试验设计技术、神经网络与遗传算法的优点。采用均匀试验设计表设计试验方案,基于试验数据建立了工件变形预测的神经网络预测模型,用该预测模型与解析式表示的金属切除率来构建优化数学模型,并用遗传算法进行优化。对优化后的结果进行了试验验证,结果表明采用优化后的参数进行加工能明显减小工件变形,说明耦合神经网络与遗传算法的优化方法是行之有效的。     

基于气穴模型的动压轴承动态油膜刚度计算方法

针对雷诺方程很难准确反映动压轴承高速转动过程中引起的周向惯性效应、动态挤压效应等的影响,进而导致油膜动态刚度计算精度难以满足高精度轴承设计的现状,提出用ADINA软件先求解瞬态油膜压力分布和瞬态油膜力,得到轴心轨迹,然后结合差分计算模型计算油膜动态刚度的方法。该计算方法基于流固耦合和气穴模型,定义油膜和轴的流固耦合时,采用任意的拉格朗日-欧拉(ALE)算法有效避免了油膜网格畸变的问题,再现轴心动态平衡过程和三维流场压力分布的动态发展过程,得到瞬态过程中的动态油膜力和动态油膜刚度。试验结果和基于流固耦合和气穴模型的计算结果对比分析发现两者基本吻合,说明该基于流固耦合和气穴模型的数值仿真计算方法是可行和有效的。     

基于机电惯容的漂浮式海上风力机无源振动控制

机电惯容是一种新型惯容装置,可利用电路网络实现高阶机械阻抗,具有性能和空间上的优势。由于海上风力机的机舱空间有限,研究了位于浮式平台中的机电惯容系统对漂浮式海上风力机载荷的影响。根据直流电机的特性,电机轴的转矩输出与电机回路中的电流呈线性关系,因此针对所建立的机电惯容,重点研究了所有由单个电阻、电容、电感组成的电路网络对漂浮式风力机减振性能的影响。为了降低优化过程中的复杂度,首先建立了3自由度(Degree of freedom,DOF)漂浮式海上风力机模型,随后优化了含有电路网络模型的输入输出传递函数的H2范数,得到电路网络最优参数。最后,基于美国可再生能源实验室的5 MW基准风力机模型对优化结果进行了仿真分析。仿真结果表明,在不考虑装置工作行程的情况下,所建立的机电惯容调谐质量阻尼器(Mechatronic inerter tuned mass damper,MITMD)系统可以有效减少风力机系统的结构载荷。相较于减振装置位于机舱中的情况,建立在平台中的MITMD系统可以同时减轻塔基和塔顶转轴处的载荷。MITMD的控制效果以运动位移为代价,因此在实际应用中需要折中考虑减振效果和装置...     

组合支撑方式下气动多维力多点测量研究

飞行器的设计通常需以其模型在风洞试验中所获取的气动载荷为依据.对于大尺寸、大长径比的飞行器模型,其测试空间受限,常规支撑装置与测量方法难以满足风洞试验的尺寸与动态特性要求.针对上述问题,以压电传感器为核心测试元件,提出了一种结合张线支撑和尾部支撑的组合支撑方式,开发了一种支撑装置与测试元件一体化的气动多维力测试系统.分...     

Stability improvement and vibration suppression of the thin-walled workpiece in milling process via magnetorheological fluid flexible fixture

In aerospace industry, thin-walled workpiece milling is a critical task. Also, the machining vibration is a major issue for the accuracy of the final part. In this study, a new dynamic analytical model is proposed to determine the effect of damping factor on the dynamic response of thin-walled workpiece in machining. A complex structure workpiece is equivalent to a thin plate. The fixture constrains and the damping factor are crucial elements of this thin plate. Therefore, the magnetorheological fluid flexible fixture is designed to suppress the machining vibration in machining process. Then, the general dynamic cutting force model and the damping force model are proposed for the key dynamic equation for the prediction of dynamic response to evaluate the stability of the milling process with and without the damping control. Finally, the feasibility and effectiveness of the proposed model is validated by machining tests. The predicted values match on the experiment results.     

车辆单筒充气磁流变减振器的阻尼力数学模型及试验仿真

介绍一种车辆单筒充气磁流变减振器的结构和工作原理,其内部的磁流变液材料是一种新型的智能材料,其流变特性可随所加载磁场强度的变化而变化,并且这一过程是可逆的,用磁流变液制成的减振器具有体积小、阻尼力大、动态范围广和频响高等优点。研究利用磁流变液的非牛顿宾汉流体模型和流体运动微分方程,建立反映单筒充气磁流变减振器阻尼力特性的数学模型;对单筒充气磁流变减振器进行台架试验,得到不同电流的减振器示功特性图;通过试验测得磁流变减振器的仿真参数,然后在Matlab软件环境下完成阻尼力数学模型的仿真;试验的示功特性与数学模型仿真进行分析比较,结果表明仿真数据与试验数据较吻合,验证了建立的单筒充气阻尼力数学模型的正确性。     

Prediction of dynamic cutting force and regenerative chatter stability in inserted cutters milling

Currently, the modeling of cutting process mainly focuses on two aspects: one is the setup of the universal cutting force model that can be adapted to a broader cutting condition; the other is the setup of the exact cutting force model that can accurately reflect a true cutting process. However, there is little research on the prediction of chatter stablity in milling. Based on the generalized mathematical model of inserted cutters introduced by ENGIN, an improved geometrical, mechanical and dynamic model for the vast variety of inserted cutters widely used in engineering applications is presented, in which the average directional cutting force coefficients are obtained by means of a numerical approach, thus leading to an analytical determination of stability lobes diagram (SLD) on the axial depth of cut. A new kind of SLD on the radial depth of cut is also created to satisfy the special requirement of inserted cutter milling. The corresponding algorithms used for predicting cutting forces, vibrations, dimensional surface finish and stability lobes in inserted cutter milling under different cutting conditions are put forward. Thereafter, a dynamic simulation module of inserted cutter milling is implemented by using hybrid program of Matlab with Visual Basic. Verification tests are conducted on a vertical machine center for Aluminum alloy LC4 by using two different types of inserted cutters, and the effectiveness of the model and the algorithm is verified by the good agreement of simulation result with that of cutting tests under different cutting conditions. The proposed model can predict the cutting process accurately under a variety of cutting conditions, and a high efficient and chatter-free milling operation can be achieved by a cutting condition optimization in industry applications.     

基于仿真离散数据的偏转板射流式伺服阀液动力计算方法研究

基于偏转射流式伺服阀工作机理,提出关于其动态特性分析及前置级液动力计算检测的问题。建立关于力矩马达、射流盘前置级以及功率滑阀三部分的完整伺服阀动态模型,确定前置级液动力的近似公式,并对整阀特性进行频率分析,验证了数学模型的正确性;建立伺服阀前置级内部的二维流场模型,并基于流场仿真所获得的离散数据,给出两种可用于计算稳态液动力的方法,即动量定理法和压差法,通过计算某型伺服阀的液动力,验证上述两种方法能够相互印证;设计并实现了一种双自由度的液动力测试平台,实现了对液动力的间接测试。结果表明,采用动量定理法和压差法计算得到的液动力值,与其近似计算公式以及试验结果一致,证明了提出的液动力计算方法与测试系统均具有可行性,为此类伺服阀的改进与优化提供了技术支撑。     

Effect of a circumferential feeding groove on fluid force in short squeeze film dampers

The present work studies fluid forces in a squeeze film damper with a circumferential feeding groove. The groove is taken as a special damper to analyse fluid forces. The dynamic performance of the squeeze film damper is attributed to the special damper, two film lands, and their interactions. From this viewpoint, dynamic effects in the groove are studied based on linearized Navier-Stokes equations to consider effects of variations of fluid velocity and pressure in the groove on forces in the damper. Investigations on film lands are conducted by using a simplified Navier-Stokes equation to include fluid inertia. Then, the two part analyses are combined together by studying the interactions of the flow and the pressure between the groove and film lands from the continuity condition and a Navier-Strokes equation, resulting in new models for force predictions. The new models are compared with experimental results and published work. Comparisons show the new models give better predictions and correlation with experimental data than traditional theory. The new models give a significant improvement on results obtained by traditional theory, especially for tangential force. Based on the new models, the effects of the groove on fluid forces are studied.     

Integration of artificial neural network and simulated annealing algorithm to optimize deep drawing process

Deep drawing is characterized by very complicated deformation affected by the process parameter values including die geometry, blank holder force, material properties, and frictional conditions. The aim of this study is to model and optimize the deep drawing process for stainless steel 304 (SUS304). To achieve the purpose, die radius, punch radius, blank holder force, and frictional conditions are designated as input parameters. Thinning, as one of the major failure modes in deep drawn parts, is considered as the process output parameter. Based on the results of finite element (FE) analysis, an artificial neural network (ANN) has been developed, as a predictor, to relate important process parameters to process output characteristics. The proposed feed forward back propagation ANN is trained and tested with pairs of input/output data obtained from FE analysis. To verify the FE model, the results obtained from the FE model were compared with those of several experimental tests. Afterward, the ANN is integrated into a simulated annealing algorithm to optimize the process parameters. Optimization results indicate that by selecting the proper process parameter settings, uniform wall thickness with minimum thinning can be achieved.