压电微动台数据驱动迭代前馈补偿与自适应抑振

为消除压电驱动柔性微定位平台高精控制对平台不确定动力学模型的依赖性,提出了一种数据驱动无模型迭代前馈补偿和自适应陷波滤波结合的控制方法来提高平台的跟踪性能。首先,建立了数据驱动无模型迭代前馈控制器,提高系统对噪声和其他干扰的鲁棒性,同时,证明了在无模型迭代前馈作用下,连续参考输入跟踪误差的有界性和闭环系统的稳定性;其次,构建了自适应陷波滤波器来消除平台谐振的影响,对误差信号进行快速傅里叶变换,并设计谐振频率在线提取算法,实现对陷波滤波器参数的在线实时整定,来进一步提升轨迹跟踪精度;最后,利用所设计的无模型迭代前馈控制器和自适应陷波滤波器对压电微动台进行轨迹跟踪实验。实验结果表明：在跟踪三角波信号时,与单独比例-积分（Proportional Integral,PI）控制和结合自适应陷波滤波器的PI控制相比较,最大跟踪误差分别减小78.25%和70.83%,能够有效提升平台的稳定性和跟踪精度。     

基于ISSA-LSTM的黄鳝池溶氧量多参数预测

为提高溶氧量的多参数预测精度,文中基于改进的麻雀搜索算法(Improved Sparrow Search Algorithm, ISSA)与长短期记忆神经网络(Long and Short-Term Memory Neural Networks, LSTM)建立ISSA-LSTM溶氧量预测模型,并将该模型用于上海市农业科学院黄鳝养殖池溶氧量预测。利用混沌映射、透镜成像反向学习、自适应调节和柯西变异对麻雀搜索算法进行优化,通过小波变换进行数据预处理,并利用主成分分析法确定模型训练的输入参数。训练结果表明,相关系数、均方根误差、均方误差和平均绝对误差分别为0.911、1.392 mg·L^-1、1.938 mg·L^-1和0.992 mg·L^-1,均优于对照模型。选择模型输入参数对模型预测结果也会产生影响,使用与溶氧量中等相关和强相关的参数同时作为输入参数的模型预测效果最优。训练结果为溶氧量多参数预测模型的发展提供了新视角。     

基于多尺度特征融合的钢材表面缺陷分类方法

针对钢材表面缺陷分类检测率低的问题,文中采用一种基于纹理多尺度特征融合的表面缺陷分类方法。利用Gabor滤波器与灰度共生矩阵建立纹理图像的多尺度特征向量,同时利用卷积运算对纹理图像进行特征提取,并引入混合膨胀卷积模块以增加感受野,将两种特征向量进行融合得到加强后的融合纹理特征向量。融合后的特征以序列方式输入长短时记忆网络(Long Short-Term Memory, LSTM)构建分类模型,利用混淆矩阵将分类结果进行指标评判。结果表明该方法在NEU(Northeastern University)数据集上的分类准确率达到97.5%。文中搭建LSTM网络、BP(Back Propagation)神经网络、SVM(Support Vector Machine)、KNN(K-Nearest Neighbor)以及CART(Classification And Regression Tree)等分类方法进行了对比实验。结果显示,在多尺度下LSTM分类方法表现最好,F1指标最高。结合BP网络、LSTM网络、SVM、KNN、CART、CNN以及AlexNet等方法进行了消融实验,验证了该方法的普...     

一种新型7自由度上肢康复外骨骼机器人的结构设计和运动学仿真

针对现有的康复机器人在上肢重度偏瘫患者被动康复训练中存在的问题,提出了一种新型的7自由度上肢外骨骼机器人;设计了一种新型手部固定装置代替传统外骨骼的握把,可更好地实现重度偏瘫患者的腕部训练。根据外骨骼模型,使用Matlab建立了Denavit-Hartenberg(D-H)坐标系,对其工作空间进行仿真,验证了其工作空间满足设计要求,并使用Adams对外骨骼进行了动力学仿真。针对仿真中缺少患肢而导致仿真结果不符合实际的问题,采用了将患者大臂和前臂的质量添加到外骨骼大臂和前臂的质心处的新型设计方案,对该方案建立的模型进行负载特性分析,验证了机器人驱动选取的合理性。为实物样机的开发提供了理论基础。     

两级和三级相继涡轮增压系统比较研究

首先根据内燃机进排气系统一雏非定常流动模拟计算"有限体积法-总变差减少"程序,建立柴油机两级和三级大小相继涡轮增压系统模拟计算程序.然后利用模拟计算程序对两级和三级大小相继增压系统进行研究.研究表明:采用三级大小相继涡轮增压系统优于两级相继涡轮增压系统.     

低频环境下碰撞式压电振动能采集器

现实中由于环境振动频带较窄使得能源采集器在低频时效率较低,为此课题组设计了一种可以在低频环境下表现优异的压电能量采集器,并拓宽了其收集频带。采用碰撞方法将采集器进行升频以适应低频环境,采用齿条齿轮传动带动拨片撞击悬臂梁实现动能采集;结合前人的研究完善了欧拉-伯努利梁振动方程,给出在振动过程中悬臂梁的精准位置和振型方程;简化传动模型给出拨片轴的近似运动方程并根据动量定理计算出碰撞前后各部件速度;综合建立整个系统的动力学方程并通过机电耦合方程建立了系统的电学方程。实验验证表明：所设计的采集器比之常规悬臂梁采集器采集频带扩宽了11.23%,输出电压提高了38.2%。所设计的采集器输出电压在低频时可以实现频繁阶跃,大大改进了压电振动能采集器在低频环境下的采集性能,使其更适宜低频环境下的能量采集。     

碳纤维螺旋桨自动铺放成形轨迹规划方法

螺旋桨曲面为高阶自由曲面,故以四丝束碳纤维螺旋桨曲面铺放装置为平台,进行了碳纤维铺放成形轨迹规划的研究。依据船用定距桨桨叶曲面轨迹规划的要求,针对传统曲面网格和轨迹铺放法的低精度缺陷,提出了基于拉普拉斯网格优化、等弧长曲面分层的轨迹优化铺放算法,并完成了算法仿真和实物验证。结果表明,该轨迹规划方法能满足碳纤维螺旋桨的铺放要求。     

[误差建模及精度保证方法]双五轴数控铣削机床旋转轴误差辨识方法

为了快速、系统地辨识双五轴数控铣削机床旋转轴几何误差,提出了一种基于R-test的误差测量辨识方法。根据R-test误差模型研究误差测量值与各项误差参数的关系,辨识旋转轴各个几何误差项以得到旋转轴的安装误差和运动误差;利用最小二乘法原理平面圆拟合和直线拟合的方法分别辨识出2项位移误差和2项垂直度误差;基于多体系统理论及齐次坐标变换方法建立刀具坐标系与工件坐标系的齐次坐标变换模型,并辨识出3项移动误差和3项转动误差;最后,根据所得辨识值对X向和Y向位移误差进行补偿。实验结果表明,补偿后X向和Y向位移误差明显减小,误差补偿结果验证了测量、辨识的准确性和有效性。     

柴油机可调两级涡轮增压系统一维仿真建模及验证

为降低柴油机在瞬态工况下试验的成本和难度,运用GT-Power软件建立安装可调两级增压系统的柴油机仿真计算模型,并对模型计算结果进行验证。结果表明：所建模型的仿真和试验结果有较好的一致性;稳态工况下,燃油消耗率相对误差为2.95%,进气压力相对误差为4.96%,涡前温度相对误差为4.89%;瞬态工况下,计算转矩、转速和增压压力与试验的结果相差较小且变化趋势有非常好的一致性。该仿真模型准确、可靠,可以进行可调两级增压系统柴油机稳态及瞬态性能的仿真研究,仿真结果可以为两级涡轮增压柴油机试验提供有效的数据支持,提高试验效率。     

局部工作空间有源降噪系统次级声源与误差传感器布放研究

为有效抑制工作空间的低频噪声,对有源降噪系统次级声源与误差传感器的布放进行研究。以纺织机械-簇绒地毯织机的工作空间为研究对象,对簇绒地毯织机工作空间的噪声进行采集,以目标区域降噪量最大为控制目标,确定目标函数,采用蚁狮算法对有源降噪系统中的次级声源以及误差传感器的位置进行优化,得出最优布放方案,并分别进行单频和实际噪声的仿真分析。结果表明,根据蚁狮算法得到的布放方案在0～500 Hz的频段上平均降噪量为3.17 dB,能够很好抑制簇绒地毯织机工作空间的低频噪声。该结论可为后续簇绒地毯织机工作空间主动噪声控制系统的设计提供参考。