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印刷装备非均匀运动能量收集技术研究

印刷装备非均匀运动能量收集技术研究

作者：焦琳青北京印刷学院

学位级别：硕士

现阶段印刷业正向着智能化的方向发展,微机电系统(MEMS)传感器是其智能化发展的核心,而为MEMS传感器供电是应用过程中亟待解决的问题,在印刷装备领域利用振动发电的研究尚属空白。从环境中收集能量为MEMS传感器供电是目前研究的重点,印... 详细信息

现阶段印刷业正向着智能化的方向发展,微机电系统(MEMS)传感器是其智能化发展的核心,而为MEMS传感器供电是应用过程中亟待解决的问题,在印刷装备领域利用振动发电的研究尚属空白。从环境中收集能量为MEMS传感器供电是目前研究的重点,印刷装备中多处存在非均匀运动能量损耗,对此能量进行收集为印刷装备中MEMS传感器供电,可有效提升印刷装备的智能化程度,同时降低传感器专门供电线路铺设成本和能源消耗,但迄今为止,尚未发现国内外学者对该领域进行专门研究。基于此,本文针对印刷装备中非均匀运动机理和能量收集技术进行了深入研究,论文的主要内容如下:(1)首先对本研究主题进行了必要性分析,概括了印刷装备领域中非均匀运动研究现状,比较了压电式、电磁式、静电式、复合式能量收集方式的优缺点,并简要分析了压电能量收集过程。(2)分析了几种压电能量收集数学建模方法,详细推导了悬臂梁型压电能量收集器的分布参数机电耦合数学模型,利用ANSYS分析了悬臂梁型压电能量收集器的静力学、动力学及输出电压特性,得到了能量收集器的模态振型。(3)首次建立了印刷滚筒偏心模型,分析了滚筒对印刷质量的影响,并以定量形式分析了滚筒轴心偏移量对印刷着墨的影响,又对印刷装备中滚筒及输纸飞达部分进行了非均匀运动的机理分析,得到了非均匀运动特征,为设计能量收集器提供技术支持。(4)研发了印刷装备频率带宽可调的悬臂梁型压电能量收集器,创建了印刷装备能量收集器试验平台,对设计的压电能量收集器进行了测试试验,研究了能量收集器的输出电压规律及其共振频率,得到了不同激励频率下的电压输出规律,共振点12Hz处,输出电压7.3V,冲击激励下,输出电压最高8.6V,负载电阻对输出电压频率影响较小。(5)通过试验研究,提出了压电能量收集与印刷装配固有频率最佳匹配方法。并以印刷装备输纸飞达试验平台为例,将所设计的压电能量收集器安装于飞达墙板处,测试其实际电压输出可达12.7V,试验结果表明,所设计能量收集器可为MEMS传感器供电。

关键词：非均匀运动能量收集压电能量收集器印刷装备

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面向跑道积冰预警的自主降温装置及性能调控

仪器仪表学报 2022年第2期43卷 253-263页

作者：陈斌汤凯峰高大枘焦琳青王立文中国民航大学电子信息与自动化学院天津300300 中国民航大学航空地面特种设备研究基地天津300300

针对跑道积冰问题,设计以热电制冷器为核心的自主降温装置实现积冰主动预警。数值分析表明装置冷端受跑道小范围气象环境影响,具备非线性特性。为实现装置温度快速响应和精准跟随,提出双回路自抗扰控制(ADRC)方法,设计了面向跑道积冰预... 详细信息

针对跑道积冰问题,设计以热电制冷器为核心的自主降温装置实现积冰主动预警。数值分析表明装置冷端受跑道小范围气象环境影响,具备非线性特性。为实现装置温度快速响应和精准跟随,提出双回路自抗扰控制(ADRC)方法,设计了面向跑道积冰预警需求的自主降温控制器。仿真结果表明ADRC温控跟随及抗扰性能均优于非线性PID,均方根误差分别为0.6541和1.1526。低温实验箱温控性能测试显示,装置在不同的温控指令下ADRC的稳态误差均小于非线性PID,最高为0.04℃;跑道环境下的冰点探测实验表明,装置能够实现跑道冰点探寻功能。该自主降温装置温控性能调控策略满足跑道积冰主动预警之需求。

关键词：热电制冷器自主降温精准温控非线性系统自抗扰控制

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基于排队论的除冰飞机延误分析

计算机应用与软件 2019年第7期36卷 294-299页

作者：陈斌张洋焦琳青中国民航大学航空地面特种设备研究基地天津300300 中国民航大学电子信息与自动化学院天津300300

针对除冰飞机到达率动态变化条件下除冰飞机延误问题,研究飞机地面除冰排队延误形成机理,提出除冰飞机到达率的Markov描述及平均除冰服务率的多项式描述。建立基于QBD过程的除冰排队模型,分析多除冰坪不同天气下除冰飞机延误参数。利用... 详细信息

针对除冰飞机到达率动态变化条件下除冰飞机延误问题,研究飞机地面除冰排队延误形成机理,提出除冰飞机到达率的Markov描述及平均除冰服务率的多项式描述。建立基于QBD过程的除冰排队模型,分析多除冰坪不同天气下除冰飞机延误参数。利用首都机场离港航班动态及历史除冰运行数据,对除冰飞机延误参数进行了仿真验证。结果表明:离港高峰时段航班平均延误架次及延误时间与实际数据接近,误差在5.2%以内;且各随机环境下的航班延误架次随着除冰飞机到达率动态变化,反映了各除冰坪不同时段的延误状况,进而更加客观真实地反映除冰运行状况。

关键词：飞机除冰排队论 QBD过程随机环境延误分析

基于微胶囊感压传感原理的模切压力测试方法研究

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机械设计 2019年第5期36卷 100-104页

作者：焦琳青王仪明武淑琴李林会北京印刷学院数字化印刷装备北京市重点实验室北京102600

模切是精美包装印刷不可或缺的印后加工工艺,模切压力是影响模切质量的关键参数,但目前国内外尚无准确直接测量模切压力的方法。文中将微胶囊感压呈色传感原理应用于模切机压力精确测量,提出了模拟模切胶板和标准垫块两种模切压力直接... 详细信息

模切是精美包装印刷不可或缺的印后加工工艺,模切压力是影响模切质量的关键参数,但目前国内外尚无准确直接测量模切压力的方法。文中将微胶囊感压呈色传感原理应用于模切机压力精确测量,提出了模拟模切胶板和标准垫块两种模切压力直接测试方法,得到了模切压力分布图。提出了5种模切压力数据处理方法,综合考虑各方面因素,提出了一种模切压力直接测试最优数据处理方法;利用该方法对模切压力进行了精确数值计算,并得到了工程上可接受的误差范围。研究表明:模切压力直接测试方法有效,满足工程要求。基于微胶囊感压传感的模切压力直接测试方法为高速模切机的动态设计提供一种新途径。

关键词：微胶囊感压传感模切机模切压力测试

复杂多约束条件下航班除冰延误机理及资源优化配置

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控制理论与应用 2020年第5期37卷 1069-1079页

作者：陈斌焦琳青杨亚磊张洋王立文中国民航大学航空地面特种设备研究基地天津300300 中国民航大学电子信息与自动化学院天津300300

针对机场除冰运行存在的除冰航班延误频发、除冰资源使用粗放的问题,提出了考虑航班延误机理的除冰资源优化配置方法.研究了多参数综合影响的除冰效率及航班动态随机环境下的除冰排队延误机理.分析了除冰运行过程的复杂多约束条件,构建... 详细信息

针对机场除冰运行存在的除冰航班延误频发、除冰资源使用粗放的问题,提出了考虑航班延误机理的除冰资源优化配置方法.研究了多参数综合影响的除冰效率及航班动态随机环境下的除冰排队延误机理.分析了除冰运行过程的复杂多约束条件,构建了以最小化除冰液消耗、除冰车需求和除冰延误架次为目标的飞机除冰资源多目标优化配置模型.利用自适应网格多目标粒子群算法求解模型并提出了基于多属性决策优化的除冰资源优化配置方法.除冰资源优化配置后除冰液消耗量、除冰车需求量、除冰延误架次相较于优化前分别降低了13.9%,12.8%, 19.3%.该方法为机场除冰运行资源优化提供了新思路.

关键词：除冰延误资源配置复杂多约束粒子群算法多属性决策

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桁架搭接实验装置结构设计

科技视界 2016年第2期 11-12,19页

作者：武世杰焦琳青胡仕琪赵鑫沈韶华施向东北京印刷学院机电工程学院中国北京102600

桁架结构实验是很多院校开设的力学实验,针对大部分桁架实验为验证性实验,结合如今大学工科类的教育加强实践内容,在力学教学中尤其十分重视学生的实践能力,本文主要介绍了一种基于研究性实验开发的多功能组合式力学实验装置的设计,该... 详细信息

桁架结构实验是很多院校开设的力学实验,针对大部分桁架实验为验证性实验,结合如今大学工科类的教育加强实践内容,在力学教学中尤其十分重视学生的实践能力,本文主要介绍了一种基于研究性实验开发的多功能组合式力学实验装置的设计,该装置可以通过结构形式的自主组合、支座形式的自主选择以及多种加载方式实现多种静定、超静定桁架和刚架结构的力学实验,操作简单,功能多样,为学生自主设计综合性、设计性实验提供了一个平台。

关键词：桁架结构实验装置力学实验

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印刷滚筒扭振模型及仿真研究

北京印刷学院学报 2019年第3期27卷 100-105页

作者：彭明刘鑫武淑琴李林会焦琳青王仪明北京市机电产品标准质量监测中心北京印刷学院数字化印刷装备北京市重点实验室北京102600

滚筒扭振是印刷机主要振动形式之一,直接制约印刷机速度的提高,降低印刷品的质量。压印滚筒作为印刷机的核心部件,是研究滚筒扭振的关键环节。本文利用达朗贝尔原理建立了带集中和分布质量的压印滚筒扭振动力学模型,并与计算机仿真(CAE... 详细信息

滚筒扭振是印刷机主要振动形式之一,直接制约印刷机速度的提高,降低印刷品的质量。压印滚筒作为印刷机的核心部件,是研究滚筒扭振的关键环节。本文利用达朗贝尔原理建立了带集中和分布质量的压印滚筒扭振动力学模型,并与计算机仿真(CAE)结果对比,验证模型的准确性。激励力对压印滚筒扭振的影响将随印刷压力和运行速度的变化而改变。研究结果为主动控制压印滚筒扭振提供了可靠的动力学模型。

关键词：压印滚筒扭振模型印刷机仿真

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基于GA-SVM模型的印刷套准识别

传感器与微系统 2018年第11期37卷 142-144页

作者：王世辉王仪明武淑琴焦琳青李林会北京印刷学院数字化印刷装备北京市重点实验室北京102600

提出一种遗传算法(GA)优化支持向量机(SVM)的方法,用于印刷品套准状态识别。对采集到的印刷标识图像进行纹理分析,提取灰度共生矩阵的惯性矩、能量、相关性和熵等4个特征参数,计算各参数在0°,45°,90°和135°方向上特征值的均值和方差... 详细信息

提出一种遗传算法(GA)优化支持向量机(SVM)的方法,用于印刷品套准状态识别。对采集到的印刷标识图像进行纹理分析,提取灰度共生矩阵的惯性矩、能量、相关性和熵等4个特征参数,计算各参数在0°,45°,90°和135°方向上特征值的均值和方差,生成8维纹理特征数据;建立以径向基为核函数的SVM模型,采用GA对SVM的惩罚参数与核函数参数进行寻优选取,完成识别。结果表明:GA-SVM模型可有效识别印刷套准,满足实时性要求。

关键词：遗传算法支持向量机印刷套准识别纹理分析

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模切机叼纸牙排定位系统动态特性实验研究

北京印刷学院学报 2019年第2期27卷 56-60页

作者：李林会武淑琴王仪明焦琳青张俊杰黄红星北京印刷学院数字化印刷装备北京市重点实验室北京102600

在介绍平压平模切机叼纸牙排定位系统工作原理的基础上,分析了定位系统的运动误差,通过实验对模切机在不同速度下的定位系统的动态特性进行了测试,得到牙排定位系统真实振动状况,以分析定位精度的影响因素。结合牙排定位系统的工作原理... 详细信息

在介绍平压平模切机叼纸牙排定位系统工作原理的基础上,分析了定位系统的运动误差,通过实验对模切机在不同速度下的定位系统的动态特性进行了测试,得到牙排定位系统真实振动状况,以分析定位精度的影响因素。结合牙排定位系统的工作原理分析和动态误差分析,对前后靠规的从动件直接进行动态测试,得到凸轮从动件在工作过程中的振动情况,根据测试结果分析得知升速过程会使牙排定位系统的振动加剧,尤其在定位方向振动更加明显,对牙排的定位精度影响较大。实验结果为模切机叼纸牙排定位结构的结构优化提供理论依据。

关键词：模切机规矩叼纸牙排动态测试