为提升海洋深度剖面信息的测量精度,研究了基于全球卫星导航系统(GNSS)的多源海洋快速深度剖面测量技术。在测量船体中设置多波束探测系统,在高处位置设置罗经接收机。首先利用GNSS采集海洋剖面测量点的深度信息与定位数据,然后利用抛弃式温盐深仪获取测量点的盐度信息以及温度信息,再利用海洋剖面声速信息计算公式计算海洋剖面声速。合并、融合处理测量船单航线的声速数据,实现多源海洋快速深度剖面测量。实验结果表明,该技术可以实现海洋剖面测量点的精准定位,利用所采集温度以及盐度信息获取精准的声速测量结果,声速测量偏差低于1 m/s。

对不同复合材料板簧接头方案进行分析研究,提出了5种接头降本的方案,并应用有限元分析方法对较优的3种方案进行工况验证。针对螺栓孔的布局及数量进行研究,给出了两孔、三孔和四孔3个方案。比较3个方案对板簧接头和复材板簧簧体的影响,结果发现相比于三孔和四孔方案,两孔方案对板簧簧体的伤害更小。对最优接头方案进行台架试验验证,疲劳测试寿命超过50万次,可以满足车辆使用要求。

现有工业控制网络入侵检测准确率不高,为此提出了一种改进CNN入侵检测方法。首先,针对传统CNN无法有效提取稀疏数据特征的问题,采用小尺寸卷积核串联的Inception模块替代传统CNN卷积层,针对网络平均池化或最大池化可能弱化或丢失关键信息的问题,采用自适应池化方式;然后,基于改进CNN构建工业控制网络入侵检测模型;最后,通过NSL-KDD数据集和天然气管道数据集对入侵检测模型的性能进行验证。结果表明,在NSL-KDD数据集上,相较于传统CNN算法和Inception-CNN,改进CNN算法的准确率可达98.50%,误报率为0.34%;在天然气管道数据集上,相较于C-SVM算法和K-means算法,改进CNN算法的准确率可达96.32%,误报率仅为1.25%。改进CNN可实现工业控制网络入侵的高精度检测。

为了实现操作人员能够通过声音对自动化设备进行操作,提出了一种通过语音控制西门子PLC的方法。首先获取待控制设备所需指令的语音样本,对语音样本处理后建立GMM-HMM模型进行训练。然后建立语音样本模型与PLC寄存器的连接。控制PLC时将实时语音指令与语音样本模型进行匹配,通过语音样本模型与PLC寄存器的连接修改对应寄存器的值,实现控制信号的输出和参数的修改。

室内无人机在飞行巡检过程中会遇到一些障碍,若仅运用超声传感器、红外传感器等多信息融合技术,无法保证无人机飞行安全。为此,在无人机自主避障导航中运用图像处理技术,研究一种基于帧间差分算法的自主无人机避障方法,主要利用图像差分方法,对相互连续的三帧图像进行处理,并提取图像的边缘,计算封闭区域面积,进而判断面积和阈值的大小,得到有无障碍物存在的判断结果。实验证明,该方法能够有效解决室内无人机避障导航问题,准确性与实时性都比较理想。

为提高无人机蜂群执行任务的效率,提高无人机蜂群与敌方对抗时获胜的概率,引入多种群机制和帕累托分配理论对多目标灰狼优化算法进行改进,使用改进后的灰狼优化(IMOGWO)算法进行无人机蜂群任务分配。仿真验证结果表明,IMOGWO算法具有更高的有效性、充分性和收敛性,获取最佳任务分配方案的用时更少,任务分配方案更优,优化后的算法基本满足无人机蜂群的任务分配要求。

针对现有风力发电塔筒无法抵抗极端动力荷载影响、法兰位移较大的问题,设计一种极端动力荷载下的风力发电塔筒生产法兰内倾度控制技术。使用SIMP方法控制法兰结构尺寸精度;采用刚性加固法控制法兰角变形量;使用分段焊接技术实现法兰焊接环节优化。实验结果表明,该技术应用后法兰位移基本控制在3 mm左右,提高了风力发电塔筒的抗极端动力荷载能力。

针对机械类课程思政元素挖掘困难,且与专业知识融合不足的问题,提出采用TRIZ理论建立课程思政元素的有效挖掘与融合策略。以“智能制造工程专业导论”为对象,依据TRIZ理论体系当中的九屏幕法及技术系统进化法则从空间、时间维度上多方位、多角度分析课程内容,体系化地开发思政资源,然后应用矛盾矩阵和发明原理构建持续性路径与柔性教学环境,将课程思政元素与专业知识充分融合。理论分析与教学实践表明,基于TRIZ理论的课程思政建设形成了丰富的内容资源,提升了学生的获得感,为创建机械类课程育人体系提供了一种新的范式。

以打包机箱体为研究对象,首先利用Simufact-ANSYS联合仿真分析箱体与包块的应力,然后通过贴片实验验证箱体的仿真结果,并分析不同工艺参数对包块等效应力的影响。结果表明仿真与实验所得箱体应力的误差约为3.2%,最大应力出现在前侧板与底板前端焊接处,包块的等效应力受环境温度、进给速度和摩擦因数的影响。研究结果为包块打压成形工艺优化奠定了基础。

有色金属在各领域中都有广泛应用,但目前有色金属压延加工技术并不成熟,生产效率与质量不高。首先利用模拟软件分析选择压延设备合适的参数,然后设计各主体结构。在传统闭式横压延机上进行改进优化,设计了一个开式结构的机架。利用可逻辑编辑控制器(PLC)进行动作控制,实现自动送料。通过模拟实验得到,所设计的压延设备的平均达标率为95.13%,运行时间为12.39 min,报废率为1.72%,能够高效完成产品的加工。