机器人柔性手臂混合ITAE最佳鲁棒控制研究

机器人柔性手臂动力学模型的复杂性及客观系统中的不确定因素,使传统的控制系统很难达到预定的控制要求,寻求鲁棒性强的控制策略势在必行。针对模型参数及扰动的不确定性,进行混合ITAE最佳控制、H∞PID鲁棒控制策略研究,同时利用遗传算法(GA)的隐含并行性和全局搜索特点整定控制器的控制参数以达到混合ITAE、H∞优化性能,并用MATLAB软件进行数值仿真,结果表明这种控制设计方法适用于柔性机器人手臂的控制。     

轧辊表面激光强化应力场的分布规律

针对轧辊激光强化过程中的应力场求解困难的问题,根据该应力场与辊面瞬变温度场的耦合作用,将温度场计算结果作为初始条件,建立了应力场仿真的有限元模型.综合考虑了材料的热弹塑性能,获得了轧辊激光强化过程中不同位置、不同时刻的应力分布曲线.结果表明,垂直扫描方向上的应力变化最剧烈,在不考虑相变应力的前提下,扫描后该向应力由压应力转变为拉应力状态,从而影响裂纹生成.此外,主应力方向基本与有限元模型的几何坐标相对应,只是随着应力数值的交错变化而发生改变.     

基于小波变换的轧机振动信号降噪技术研究

由于轧机振动信号受到强烈的噪声干扰,给故障特征的有效识别和准确提取带来很大困难。直接采用频域分析方法诊断早期故障的收效甚微。利用小波分析的“带通滤波”特性,可以将信号按照特定的频段进行分解,分解后的单层重构可以将噪声与可用信号进行成功分离;根据预先设定的阈值对高频分解系数处理后进行全局重构同样可以达到消噪的目的。对于现场采集的轧机振动信号,多种方式的消噪结果表明,含有故障特征的低频信息被成功提取。     

基于第二代小波和EMD的解调方法及其应用研究

针对复合故障中滚动轴承微弱冲击性故障特征难于提取的问题,提出基于第二代小波和EMD的解调方法,进行复合故障的耦合特征分离和轴承损伤性故障微弱信号的特征提取研究.该方法首先应用第二代小波分解与重构原始信号,针对分解与重构出的高频段信号进行经验模式分解(Empirical Mode Decomposition, EMD),得到若干个本征模函数(Intrinsic Mode Functions, IMFs),然后针对本征模函数中的高频成分进行Hilbert包络解调,准确提取高频调制故障特征.仿真及实验结果表明该方法的有效性和实用性.     

柔性机械臂系统的全局优化设计

为了进一步提高系统的整体性能,综合考虑柔性机械臂动力学特性与控制策略的作用,基于同时设计思想,建立了系统整体优化数学模型(包括机械臂结构、传感器、控制器和驱动器等参数)．在整体优化目标下,通过改进的遗传算法进行了系统参数的全局寻优．优化后的柔性机械臂为变截面梁,控制器不仅易于实施而且对系统参数的不确定性具有鲁棒性．研究结果表明,全局优化设计使该系统在不增加能耗的同时,改善了柔性振动抑制效果,提高了系统的整体性能．     

滚动轴承测振点的动力学响应分析

为了有效捕捉轴承局部损伤后的故障特征,需要对传感器的测量位置进行合理配置和优化。考虑到滚动轴承结构的复杂性,本文采用数值仿真技术研究缺陷轴承工作状态下的动力学响应特征。基于故障轴承的有限元模型,分析各部件运动规律及相应的应力分布,获得不同部位缺陷诱发的冲击脉冲分布形态;建立附加轴承座的整体装配模型,故障冲击作为激励载荷施加到该模型上,同时考虑结构内部的非线性接触特性,仿真获得缺陷激励下的滚动轴承各节点动力学响应;将轴承座表面节点的响应波形与实测的轴承振动信号进行比较分析,保证仿真结果的真实性;进而深入研究振动信号在轴承外圈及轴承座之间的传递特性;基于上述动力学分析结果,对轴承故障状态下的测振点位置及测量方向进行优化选择。     

基于EMD解调的齿轮裂纹早期故障诊断研究

齿轮轮齿发生早期裂纹时,裂纹故障信号十分微弱。为了有效提取早期裂纹故障特征,文中提出基于经验模式分解(empirical mode decomposition,EMD)的早期故障诊断方法。该方法首先去除振动信号中的啮合基频及其谐波成分,得到残余信号,然后针对残余信号进行基于EMD解调分析和处理。仿真及工程实例分析结果表明,所提方法能成功地将齿轮早期裂纹故障信息从复杂的振动中提取出来,更有利于及早发现故障,并判断故障的严重程度。     

基于全齿廓普遍方程的齿轮时变啮合刚度改进算法

时变啮合刚度是齿轮系统振动信号的最主要内部激励源之一,更是故障诊断机理研究的核心参量。针对传统能量法在齿根圆和基圆不重合时存在的问题,提出了基于齿轮全齿廓普遍方程的齿轮时变啮合刚度精确算法;该算法建立了以滚动角φ为统一变量的高精度全齿廓啮合刚度积分公式,并依据齿条刀加工原理明确了滚动角的取值范围。基于新算法研究发现,不同参数下的齿轮副在完整啮合周期过程中,啮合力对轮齿的径向作用存在拉伸区间和压缩区间两种情况,故提出轮齿拉压刚度的概念以更准确地描述轮齿刚度的组成成分,并研究了拉压刚度的齿轮参数临界值。     

基于ITD的齿轮磁记忆信号特征提取方法的研究

针对低速重载齿轮潜故障状态下磁记忆信号特征信息难以获取的问题,提出了一种基于固有时间尺度分解法(ITD)的磁记忆信号特征提取方法.首先利用ITD方法将原始磁记忆信号分解为若干固有旋转分量PRC和一个单调趋势项,然后将前四阶PRC分量重新组合重构,剔除磁记忆信号自身的大周期成分和磁场噪声,最后再利用周期平均和局部统计法提取出该齿轮每个齿根的磁信号强度.实验结果表明,该方法非常适用于信号有效成分的精确拾取和判断,能有效实现信号的特征提取,对低速重载齿轮潜故障早期诊断领域具有重要的应用价值.     

大型管道绝热层结构等效有限元模型的简化研究及应用

为了简化大型管道绝热层的有限元计算模型,本文给出了等效换热系数的概念,将绝热层和热交换介质的传热过程简化成等效热交换,并由此给出了平壁和圆筒壁传热的等效换热系数计算公式。该方法不仅极大地简化了热力学中的有限元模型,而且顺利解决了一些由于模型过大导致的问题。仿真结果表明:该方法准确可信, 将其应用于鼓风站管道的有限元计算中,取得了令人满意的结果。