基于自校正PID的加弹机温控器

针对加弹机温控系统通道数目多、精度要求高、影响因素复杂等问题,在对当前温度控制所采用的方法进行广泛调研的基础上,提出了一种基于自校正PID控制技术的加弹机温控方法。分析了加弹机温度控制的特殊性,阐述了现有温度控制的一般处理方法及存在的问题,并指出自校正PID控制技术的优势。运用热力学方程建立温控对象的离散数学模型,并对模型参数辨识进行了深入探讨,利用极点配置方法设计了温控器,给出了加弹机温控系统的实施方案。工业现场实验证明该系统实用有效,精度满足要求。     

基于小世界模型的光伏板组件网络查询策略研究

为解决对光伏微网系统中光伏板组件的工作状态监控问题,将复杂网络中的小世界网络模型应用到对光伏板组件的性能参数的监测中。开展了对光伏板组件性能参数的跟踪查询分析,建立了由光伏板组件形成的拓扑结构与小世界网络模型之间的关系,提出了一种基于小世界网络模型的查询策略(Query WSN).对由光伏板组件形成的拓扑结构是否符合小世界网络模型的特性进行了评价,在NS-2及其扩展程序的仿真实验平台上对该查询策略进行了建模与仿真分析.通过单片机采集了光伏板组件的状态信息,同时对信息进行存储,并将其抽象为查询的节点,以逻辑关联作为长程连接,降低了网络的特征路径长度。仿真结果表明:Query WSN能够精确地查询光伏板组件的状态信息,同时具有良好的可扩展性,为光伏微网技术的推广应用奠定了基础。     

软性磨粒流加工特性及近壁区域微切削机理

软性磨粒流加工是一种能够有效解决模具结构化表面光整加工的新方法。基于软性磨粒流光整加工的特点,对软性磨粒流中颗粒对壁面的微切削机理进行研究。以普林斯顿方程为基础,对固体相颗粒在流体中的受力进行分析,进而分析颗粒对壁面的微切削机理。通过对汽车模具中的典型结构化表面进行结构简化,得到用于数值模拟及加工试验的流道的物理模型,采用可实现k-ε湍流模型对软性磨粒流在流道中的压力、速度流场的分布进行数值分析;搭建软性磨粒流加工试验平台并进行20 h加工试验,加工结果证明微切削机理分析的正确性,试验对比结果证明软性磨粒流加工方法可以实现细微尺寸结构化表面的光整加工,有效提高加工的精度。     

基于Hilbert-Huang变换的软性磨粒流抛光流道压力脉动分析

针对软性磨粒流加工方法的加工效率和抛光均匀性等问题,提出了一种基于HHT的约束流道压力脉动监测方法。采用Hilbert-Huang变换(HHT)时频分析方法,对软性磨粒流约束流道内的压力脉动特性进行了研究,建立了约束流道内的湍流发展与压力脉动信号的内在联系,通过对压力脉动信号的监测,对流道内的湍流进行了调控;搭建了压力脉动测控实验平台,进行了磨粒流在线调控加工对比实验。研究结果表明:利用HHT变换方法分析获得的软性磨粒流抛光流道内压力脉动信号频谱信息,能充分体现流道入口磨粒流速度的频率和幅度等信息,通过监测压力脉动信号可以实现湍流调控;该方法不仅可以提高软性磨粒流加工的效率和抛光均匀性,还为软性磨粒流加工实现定向可控抛光提供了可能。     

基于DPWS与Petri网的机器人自适应监控架构与服务方法研究

针对当前分布式机器人监控网络系统存在的自适应能力差、实时性不高等问题,提出了一种基于设备网络服务构架(DPWS)与Petri网的分布式机器人自适应网络监控架构与服务方法。利用DPWS自主发现机制,实现监控网络结点的自动组网、动态配置和无缝链接;结合WSDL设备服务描述机制,为系统提供统一的服务接口,屏蔽底层机器人设备异构性。在此基础上,利用Petri网技术实现监控系统设备端的过程控制,提高系统整体的执行效率与实时性。以低压电器装配过程为对象,建立了系统仿真模型,开发了监控系统应用软件。实验研究结果表明,本方法可有效提高分布式机器人监控过程的自适应服务性能与执行效率,可为相关监控系统研发提供有益技术支持。     

面向软性磨粒流加工的流速模糊控制

针对软性磨粒流加工过程中因粘度变化导致工件表面加工质量不均匀的问题,提出了一种通过实时的调节流速来提高表面加工均匀度的方法.针对软性磨粒流加工流速调控的复杂性以及高度非线性的特点,设计了一套面向软性磨粒流加工的模糊控制系统,利用模糊控制不需要知道控制对象的精确数学模型的特点,较好地实现了对软性磨粒流流速的控制,达到了传统的控制方式所无法实现的控制目的;根据软性磨粒流的加工特点和加工经验,设计了合理的隶属度函数和模糊控制规则,从而使模糊控制器的设计更为合理;利用Matlab软件中的模糊逻辑工具箱和Simulink模块对模糊控制器和模糊控制系统进行了仿真.仿真结果表明,模糊控制可以很好地实现对软性磨粒流加工流速的调速,并且能获得较为满意的控制精度.     

软性磨粒流磨粒入射壁面过程及其加工特性研究

针对利用两相流模型无法计算高浓度固—液两相流固相颗粒撞击壁面时颗粒速度的问题,提出一种边界层内颗粒运动轨迹计算模型,基于Mixture两相流模型和Realizable k-ε湍流模型仿真计算结果,通过分析提取颗粒入射前速度、计算边界层厚度、建立边界层内速度场和颗粒运动分析可以得到颗粒撞击壁面时的速度和入射角度。分析加工表面动压力分布和磨粒体积分数分布,结合两种结构约束流道验证仿真结果与加工效果的对应关系。通过对试验结果的分析,为约束模块的设计提供依据。研究结果表明:磨粒入射速度、磨粒体积分数和加工表面所受动压力大小直接影响工件加工效果,并与材料去除量成正相关关系;在本次试验中选择的工艺参数导致加工材料去除量小,适合初始粗糙度低的工件表面加工,对于此次试验的初始粗糙度应在0.2μm以下;约束模块的设计除了要考虑磨粒流流场特性之外,还要对加工表面的原始加工痕迹作详细了解,为约束模块的设计及加工工艺参数提供参考。     

基于相位场模型的稀疏液固两相流场特性分析方法

针对在模具结构化表面精密加工过程中稀疏液固两相流场特性参数难以求解的问题,提出了一种基于相位场模型的稀疏液固两相流场特性分析方法。相位场模型中速度场和压力通过Navier-Stokes方程控制,两相流的分界面动力学方程由Cahn-Hilliard方程控制,从而建立了面向软性磨粒两相流流型分析的动力学模型;采用传统的二阶中心差分格式逼近粘性项和表面张力项,同时采用五阶WENO格式近似的对不可压缩两相流进行了空间离散化重构,并采用TVD Runge-Kutta方法提高了求解过程中时间的离散精度;以加工常用的长方形直流道为具体仿真实验对象,研究了稀疏液固两相流流经不同尺寸流道过程中的速度场与压力场变化。研究结果表明,两相流数值仿真结果与理论分析相符,且与国外仿真结果相吻合,从而验证了该方法的有效性,为软性磨粒流精密加工方面的研究提供了可靠的理论依据。     

软固结磨粒群气压砂轮的力学特性分析

提出以软固结磨粒群(Softness consolidation abrasives,SCA)气压砂轮为工具的加工方法,对磨粒群密集颗粒系统的力学特性进行分析,用于解决激光强化后局部高硬度区域难以高效光整的问题。引入软球接触模型建立磨粒软固结形态下的微观接触力模型,引入全局阻尼系数得出了磨粒蠕变时的位移和速度公式。通过PFC3D仿真,验证了接触力计算公式,建立了颗粒系统的接触力网。对单颗磨粒在z轴方向上的速度进行跟踪研究,证实了SCA在加工时的存在蠕变现象。结合修正的Preston的方程,针对激光强化自由表面进行加工试验。试验结果表明:在相同加工时间内,SCA累积高出游离磨粒近34.35%的材料去除量,且避免了刚性砂轮面向曲面加工时产生的划痕,SCA加工可大幅提升面向高硬度曲面的光整效率。     

结构化表面环境下软磨粒流的流场数值分析

为了研究模具结构化表面环境下软性磨粒流的流场加工特性,应用单颗动力学模型(SPD)通过数值模拟求解了颗粒在不同形态的湍流场中的运动特性.以U形流道为例,利用N-S方程、湍流的Realizable(k-ε)模型以及压力耦合方程的半隐相容(SIMPLEC)算法,求解了软性磨粒两相流场中流体的速度、压力等特性参数;接着利用S...