电子舵机的输出轴角位移反馈方式及控制算法直接影响舵机的性能和可控输出角度范围。目前成熟的舵机控制方式是经典PID,存在超调或稳定性差等缺点;采用单个微型电位计因其制造几何局限导致舵机可控闭环角度无法360°可控;采用绝对编码器或霍尔角度传感器进行角度全反馈又会带来静态稳定性差,体积大价格昂贵等弊端;基于此,提出自适应神经模糊算法控制,空间180°相位差互补全反馈的双电位计角度传感器的测量方法,实现舵机360°无死区输出;设计单总线协议和自适应神经模糊控制算法,增强舵机扩展性与稳定的控制性;制作了样机进行测试实验。实验结果表明自适应神经模糊双电位计角度传感器舵机具有很低的成本,以实现准确整周角位移输出,拥有无超调和稳定性好等优点。

传统的小波包阈值函数如软、硬阈值函数等其去噪形式固定,对全部小波包系数进行相同的阈值化处理,然而噪声在小波包系数中的分布却并不均匀。为了弥补这一缺陷,提出了一种新的带参数的阈值函数,对最大分解尺度与其相邻尺度的小波包系数进行相关性计算,且以该值作为调节参数,对相关性弱的小波包系数进行大尺度收缩而对相关性强的小波包系数尽可能地保留,以达到自适应去噪的目的。利用此方法对滚动轴承振动信号进行去噪分析且对去噪后信号进行功率谱分析,与其他方法进行对比,结果表明该方法去除噪声较为彻底,且能更好地还原信号的特征信息。

针对磨床工件加工产生的剧烈颤振及噪声会导致磨床其他零部件出现故障损坏等问题,提出了一种基于经验模态分解(EMD)、Hilbert变换(HT)以及支持向量机(SVM)的磨床振动故障监测方法。首先,利用传感器采集磨床振动信号,对信号进行降噪预处理;然后,将处理后的信号进行经验模态分解,并计算出有效的固有模态分量函数(IMF);再利用Hilbert变换计算出分解信号的能量分布和实时方差,并用信号的主频率带组成特征向量;最后,采用支持向量机算法进行样本分类识别训练并与BP神经网络识别方法进行对比。试验结果表明,该故障监测方法对磨床振动故障监测信号具有很好的判别效果。

分别采用三维有限元法(Finite element method,FEM)和三维时域计算流体力学法(Computational fluid dynamics,CFD)对消声器的传递损失进行预测,并将计算结果与文献中的实验数据进行对比,然后从计算结果的准确性,计算耗时和易用性三个方面对这两种数值方法进行比较研究。研究结果表明无论消声器内是否存在气体流动,两种方法都能够对消声器的传递损失进行合理预测。相比之下,时域CFD法能够获得更加准确的计算结果,但计算时间消耗较长;有限元法计算时间消耗较短,但应用起来较为复杂。

针对双承载索货运索道的运输要求及结构特点,提出滑轮式连续双索货运索道系统,将常规2根独立承载索结构变为1根连续的承载索结构,通过承载索自调节装置实现承载索间张力及弧垂的自动调节。并设计了滚轮式双索鞍座,提高动态调节能力。该系统在运输过程中保证了承载索间弧垂一致,避免了运行小车的倾覆。建立了双索索道运行小车的转动位移及力矩平衡方程,形成了双承载索索道系统的整体分析方法。根据实际地形提出了4种设计工况并进行了分析计算,得出各工况下索道主要部件的受力状况,提出了工作索、自调节装置、鞍座等主要部件的选型参数,并通过有限元分析进行校核。结果表明,各部件能够满足结构强度要求,所设计索道系统的自平衡调节功能可以有效降低施工时承载索的弧垂调节难度和索间张力差,确保索道施工的安全稳定。

针对能够通过人眼球运动控制其运动的眼控机械臂,提出了一种基于图像梯度的眼动追踪算法。首先通过60 Hz摄像头捕捉连续帧图像并采用n帧一次比较的方式代替逐帧比较方式。然后对捕捉到的图像进行灰度化处理以消除噪声点。接着利用Haar特征和Adaboost分类器将人脸区域提取出来。再根据三庭五眼的原则进行眼球区域粗略萃取,并进行部分区域单独放大灰度化处理。最后利用图像梯度,对目标函数设定阈值进行二值化,完成精确的眼球中心定位。实验表明,该方法的准确度和定位速度完全适用于眼控机械臂。

针对某研究堆乏燃料元件,设计了新型密集贮存架。贮存单元采用正三角形布置,最大化地利用贮存架的有效空间;通过中子吸收体材料,降低整个系统的次临界度,从而实现乏燃料元件的高密集贮存。分析表明,乏燃料贮存格架在贮存容量、临界安全、物理热工以及强度安全等方面均满足中国相关法规及标准的安全要求。

针对传送辊道上的刹车盘背景较为复杂的问题,提出了一种稳定性好、定位精度高的视觉定位算法。为去除灰尘、光线等因素的干扰,利用中值滤波对所采集图像进行预处理。通过背景差分得到模板图像后,运用基于边缘的模板匹配完成刹车盘的粗定位,去除了复杂辊道背景的干扰,并利用图像金字塔降低其算法复杂度,提高了算法速度。为满足精度要求,利用刹车盘自身具有的同心圆几何特征,实现了刹车盘中心精定位。试验表明,该定位方法成功率较高,能够满足实际上下料的需求。

采用分子动力学方法研究了γ-TiAl合金在不同喷丸参数下的微观缺陷演化和残余应力分布规律。研究结果表明随着位错密度的增加和层错四面体的形成,基体残余应力逐渐增大,随着丸体的回弹,能量释放,正负位错相遇发生湮灭,导致位错密度和残余应力急剧下降,因此在喷丸过程中,残余应力的波动与位错的形核和湮没密切相关;喷丸量和喷丸半径越大,基体的最大残余应力值越大,最大残余应力层也越深,且残余应力为压应力。为了提高基体的残余压应力,合理地增加喷丸量和喷丸半径是一种较为有效的方法。

在多陷阱复杂环境下规划机器人导航路径,蚁群算法容易掉入陷阱而降低运算效率和路径质量,为了解决这一问题,提出了基于多种群蚁群算法的路径规划方法。使用栅格法建立了工作环境的(0~1)矩阵模型,使用路径长度和路径平滑度建立了路径评价函数。针对蚂蚁回退策略陷入陷阱时反复回退、标记、判断而降低算法运行效率,提出了陷阱深度标记策略,使蚂蚁能够跳跃出陷阱而提高效率;提出了多种群搜索策略,对不同的蚂蚁种群使用不同的启发信息,兼顾了算法随机性、目的性与收敛性。经仿真验证,在多障碍物复杂环境下,多种群蚁群算法规划的路径长度和平滑度明显优于基本蚁群算法;且多种群蚁群算法寻到最优路径的收敛次数也远少于基本蚁群算法。