以剪叉式升降台为研究对象,基于HyperMesh软件对其进行静态分析,对升降台的剪叉进行尺寸和结构优化。首先,确定剪叉截面的长、宽及型材厚度,连接轴和液压支杆的厚度为设计变量,以剪叉质量为优化目标,基于响应面法建立剪叉尺寸和结构优化设计代理模型;然后,采用拉丁超立方法进行实验设计、近似响应面拟合,采用遗传算法(GA)对剪叉进行了优化。结果表明,剪叉装置整体减重0.037 t,最大应力降低了26.187 MPa,最大变形减小了3.369 mm。在实现轻量化的同时,减小了剪叉式升降台中剪叉装置的工作压力及变形量,为剪叉式升降台的优化设计提供了参考。

海底复杂地貌图像识别时受地形地貌等因素影响,导致地貌图像识别准确度较低,为此提出了基于多波束的海底复杂地貌图像识别方法。采用多波束技术探测海底复杂地貌图像,并通过滤波算法去除波束在传播过程中产生的噪声;处理海底复杂地貌图像的对比度与边缘,确定海底复杂地貌图像的特征,实现海底复杂地貌图像识别。实验结果表明在单一图像识别与多幅图像识别中,所提方法能保证较高的海底地貌识别准确率。

为了实现手术机器人的主从控制,设计了一款基于多传感器的六自由度主手,包含手臂机构与手腕机构,其结构简单、操作灵活,具有较高的控制精度。建立了主手运动学模型并进行了工作空间分析,阐述了主手的主从映射策略。采用卡尔曼滤波方法消除了操作者手部抖动对主手信号采集的影响。最后搭建了实验平台,基于主手实现了对虚拟机器人的控制。

研究一种具有两操作模式的2-R(SS)_2-R(RR)_2(RR)_2高速并联机构的运动学分析与优化设计。借助位移子群及其运算得到不同操作模式下机构的自由度,利用矢量法建立两操作模式机构速度映射模型;基于奇异值理论构造两操作模式机构局部和全域运动学性能评价指标,揭示尺度参数对不同操作模式下机构运动学性能的影响规律,通过算例优化求解得到一组可使机构具有良好运动学性能的尺度参数。

基于铣削动力学运动方程,分析了影响变截面铣刀系统稳定性的参数,并且对该系统稳定性的预测做了实验验证。研究表明,通过提高模态刚度、固有频率和阻尼比等参数,可以有效提高变截面铣刀系统的稳定性。最后,通过模态实验和铣削实验验证了刀柄颤振的稳定性。结果表明,轴向切深越大,工件表面形貌越粗糙。

为了研究地铁弹性车轮车辆通过钢轨波磨不平顺处的动力学行为,建立了弹性车轮车辆和轨道模型。基于多刚体动力学理论建立车辆系统模型,在传统刚性车轮车辆-轨道耦合模型的基础上,将弹性车轮简化为轮辋与轮芯双质量块,轮箍与轮芯的橡胶层用弹簧-阻尼进行建模。推导了矩阵形式的车辆-轨道运动方程,分别调查了刚性车轮及弹性车轮经过钢轨波磨处动力学行为。结果表明短波长波磨比长波长波磨对车辆运行的平稳性影响更大,在特定条件下,轮轨力比长波长波磨增大了约75.8%;在钢轨波磨波长为0.04~0.05 m时轮轨力会有极大值;钢轨波磨波深与轮轨力呈自相关;弹性车轮相较普通刚性车轮有更好的动力学性能。

基于铣削加工过程中的电流、振动、声发射等信号,建立了基于皮尔逊相关系数(PCC)和长短期记忆人工神经网络(LSTM)的刀具磨损预测模型。模型充分利用PCC的降维优势以及LSTM的时间序列预测优势,实现刀具磨损预测精度与预测效率的协调统一。实验结果表明,该模型可以实现刀具磨损状态的快速、精确预测,对铣削加工质量的提升具有重要意义。

在直流储能微电网充放电控制中,动态响应往往较慢,需要花费大量时间,为此设计一种基于AVR单片机的直流储能微电网充放电控制系统。基于AVR单片机设计充放电控制器,将其作为控制器的微控制芯片;将控制器局域网络协议作为通信协议,选择的数据通信芯片为PCA82C250通信芯片,实现数据通信模块设计;搭建上位机单元与存储器单元,通过DC-DC全桥双向变换器实现回路的调控,利用离散化模块实现充放电控制器的离散化处理;设计回路调控模块,给出直流储能微电网的充电流程与放电流程,完成基于AVR单片机的直流储能微电网充放电控制系统设计。在实际微电网中测试系统的充放电控制性能,结果表明设计系统的动态响应较快,能够实现稳定的充电与放电控制。

为解决石油钻机传动系统抗压能力较弱的问题,设计一种新型石油钻机管柱移运装置,并针对其动力学特性展开研究。将油管上翻机构、伸缩臂、猫道翻转机构连接在石油钻机管柱的既定位置处,完成移运装置的主要部件结构设计,再分别从负荷重心、负荷量、顶升区域三方面,分析所设计石油钻机管柱移运装置的动力学特性。实验结果表明,新型石油钻机管柱移运装置可以在快速向下钻进的同时,保证动力传导设备轴压力载荷量、回旋扭矩载荷量始终处于较高的数值水平,对于增强石油钻机传动系统的抗压能力能起到一定的促进作用。

针对剪切线开卷机带卷甩尾易引起相邻设备损坏的问题,结合甩尾分析和冲量原理,放弃传统的减速模式,采取恒速通过模式,由换向阀和砰-砰控制优化实现定位功能。控制压头辊自动下落到开卷机和压头辊初始位置之间的黄金分割点,通过疏导通道减小甩尾幅度。控制开卷机料尾梯度张力,并采用带柔性减震器的压料机构来减弱料尾能量。实际生产表明,对甩尾进行综合治理后的系统极大地减小了高速甩尾冲击力,大大降低了对相邻设备的破坏效应,同时提高了生产效率。高速甩尾的优化治理,推进了甩尾机理的探讨和对策的研究。