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基于参数调控的浆料直写多金属3D/4D打印研究

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基于参数调控的浆料直写多金属3D/4D打印研究

作者：祁晋民吉林大学

学位级别：硕士

浆料直写技术因其具有打印精度高,适合加工复杂多孔结构,适合多材料打印,材料适用性高,成本低的优势而被应用于多金属的制备。其中,参数在制造过程中起着关键作用,不仅能够对金属结构的性能进行调控,而且能够调控结构的形状变化。本文... 详细信息

浆料直写技术因其具有打印精度高,适合加工复杂多孔结构,适合多材料打印,材料适用性高,成本低的优势而被应用于多金属的制备。其中,参数在制造过程中起着关键作用,不仅能够对金属结构的性能进行调控,而且能够调控结构的形状变化。本文基于参数调控对浆料直写的3D/4D打印进行了研究。一是对于钛合金人工骨的浆料直写3D打印研究,利用调控浆料组分对钛合金人工骨的性能进行调控,具体是指浆料组分中造孔剂Mn的含量。首先本文指出在钛合金人工骨的研究领域中,存在的问题是钛合金人工骨的结构孔隙和杨氏模量难以同时与人体骨匹配,会导致妨碍骨再生、机械失效和应力屏蔽等现象。解决方案是利用浆料直写加工了含有微米Mn颗粒造孔剂的钛合金支架,在烧结过程中利用金属蒸气压的不同使Mn升华,得到具有分层孔隙的钛合金人工骨。其中分层孔隙指的是相互连通的线条间的结构孔隙和线条内部的微观孔隙。通过调节支架中Mn的含量来控制微观孔隙的数量,可以在不改变结构孔隙的前提下调节人工骨的杨氏模量,得到结构孔隙和杨氏模量同时与人体骨匹配的人工骨。研究分析了支架的微观结构以及压缩性能,发现锰的含量从0上升到50%时,结构孔隙率50%的人工骨支架的线条内部微观孔隙率从2.6%上升到63.9%,同时杨氏模量从12.39 GPa下降到0.39 GPa。钛合金人工骨的结构孔隙和杨氏模量能在10%-70%和0.08 GPa-18.08 GPa范围内自由调节。此外,使用双喷头浆料直写技术制备“皮质骨-松质骨”二元结构,同时匹配人体皮质骨和松质骨的结构孔隙和杨氏模量。考虑到人体骨具有径向和轴向的梯度孔隙,设计并制备了仿生人骨的径向和轴向梯度结构。基于仿生原理还制备了受贝壳启发的交叉层状结构和受鲍鱼壳启发的砖块-混凝土结构,以提高断裂韧性,抵抗裂纹的产生和扩展。二是对于受豌豆荚启发的非智能响应性铁铜双层结构的4D打印研究。利用打印参数来调控双层结构的变形程度,包括打印层数、长宽比、打印角度等。在金属浆料直写4D打印领域中,存在的问题是目前打印材料大多数为智能材料,在外界下刺激发生响应而变化,并且现有的非智能金属材料研究的较少,由于金属硬而脆的特性使其应用于4D打印成为一个挑战。本文受到豌豆荚变形原理的启发,应用双喷头浆料直写技术打印铁和铜双层结构,利用铁和铜在烧结过程中收缩率的不同使打印的平面结构变为烧结后的三维结构。对不同打印参数下的铁铜双层结构的弯曲和扭转变形进行了探究。结果表明,弯曲变形受打印层数的影响较大,随着打印层数的增大而减小。扭转变形在n1=1,n2=2,上层孔隙率为10%的情况下达到最大。根据对铁铜双层结构的弯曲和扭转变形的基础性探究,设计制备了复杂的三维结构,包括8种仿生结构和3种特殊结构,证明了加工复杂零件的可行性。同时,对铁铜双层结构的应用进行了探究,包括制备了一种可组装的涡轮叶片结构;对双金属温度计中螺旋形状的感温元件的制备进行了探究;提供了一种通过模具辅助成型的方法能够使铁铜双层结构具有较大变形。因此,本文基于以上两个领域的研究内容,指出参数在浆料直写打印中有着重要的作用。利用参数调控钛合金人工骨的机械性能,使其结构孔隙和杨氏模量同时与人体骨匹配,对于钛合金人工骨的研究为人工骨的植入和临床医疗相关技术奠定了基础,铺平了道路,使其具有广阔的应用前景。利用参数调控实现了非智能响应铁铜材料的可控变形。铁铜双层结构的变形原理适用于所有在浆料直写烧结过程中收缩不匹配的金属材料,扩展了4D打印的研究范围,使4D打印摆脱了智能材料的限制。

关键词：金属浆料直写3D/4D打印参数调控钛合金人工骨非智能材料铁铜双层结构

基于超螺旋滑模控制的三相逆变器优化控制策略

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基于超螺旋滑模控制的三相逆变器优化控制策略

作者：晋秉义东北电力大学

学位级别：硕士

近年来,我国广泛采用分布式发电技术,已跻身于高效利用可再生能源的国际领先行列。为实现并网目标并满足用户用电需求,需要将光伏太阳能板输出的直流电转换为交流电,因此负责电能转换的电力电子变换器不可或缺。三相逆变器是一种将直流... 详细信息

近年来,我国广泛采用分布式发电技术,已跻身于高效利用可再生能源的国际领先行列。为实现并网目标并满足用户用电需求,需要将光伏太阳能板输出的直流电转换为交流电,因此负责电能转换的电力电子变换器不可或缺。三相逆变器是一种将直流电转换为交流电的电力转换装置。本文以离网状态下的三相LCL逆变器为研究对象,分析了传统PI控制的优缺点,并针对其存在的问题提出了基于超螺旋滑模控制的改进方法,提高对参考电压变化的响应速度,提升负载变化时的系统稳定性。首先,针对三相LCL逆变器,在d-q旋转坐标系下建立了系统的离网动态模型。分析了分布式发电系统中常用下垂控制基本原理。根据d-q坐标系下的数学模型详细推导了基于传统PI控制的双环控制模型,在PLECS仿真软件中搭建仿真模型,通过不同扰动工况下的仿真分析了传统PI双环控制的优点和存在的问题。其次,针对传统PI控制的三相逆变器系统存在抗扰能力差及发生扰动后的响应速度慢的局限性,且控制器设计对LCL滤波器参数不确定性十分敏感的问题,提出了一种基于超螺旋滑模控制的三相LCL逆变器离网扰动抑制策略。在d-q坐标系下对三相LCL逆变器设计超螺旋滑模控制数学模型,优化了电压电流双环控制结构,然后在PLECS软件中建立仿真模型,验证超螺旋算法对参数波动不敏感的特性。通过与传统PI控制进行仿真对比,证明了本章提出的超螺旋滑模双环控制方法在扰动抑制性能和动态特性方面的优越性。然后,为了进一步抑制扰动和提升跟踪响应速度,基于线性自抗扰控制设计改进的电流内环控制器。由改进的超螺旋扩张状态观测器估计系统中的耦合项和未知扰动作为总扰动项,改进的线性状态误差反馈主动补偿,进一步减小系统误差,抑制系统扰动,提升系统稳定性;仿真结果表明本章控制方法对比其他方法在不同扰动工况下的仿真暂态响应迅速,具有良好的抗扰能力。最后,搭建三相LCL离网逆变器试验样机对传统控制方法和本文所提控制策略分别进行实验验证,证明本文提出优化控制策略的有效性。

关键词： LCL逆变器三相逆变器下垂控制超螺旋滑模控制线性自抗扰控制离网扰动抑制

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盘式制动器摩擦振动噪声特性及结构优化研究

盘式制动器摩擦振动噪声特性及结构优化研究

作者：晋建英盐城工学院

学位级别：硕士

汽车的普及给人们的出行带来了方便,但也导致了一系列的噪音污染问题。其中,汽车的制动噪声不仅严重影响了驾乘人员的舒适感,也是汽车的主要噪音之一。为了提高制动系统制动时的振动稳定性,降低汽车的制动噪声,本文以某款车型的浮钳盘... 详细信息

汽车的普及给人们的出行带来了方便,但也导致了一系列的噪音污染问题。其中,汽车的制动噪声不仅严重影响了驾乘人员的舒适感,也是汽车的主要噪音之一。为了提高制动系统制动时的振动稳定性,降低汽车的制动噪声,本文以某款车型的浮钳盘式制动器为研究对象,结合数值仿真、模态分析、复特征值分析、瞬态动力学分析和响应面优化设计等方法对制动器制动时的摩擦振动噪声特性进行研究。主要研究内容包括:首先基于盘式制动器的工作原理建立系统的二自由度动力学模型,根据牛顿第二定律可以得到该力学模型的动力学微分方程。通过MATLAB软件对所建立的动力学模型进行数值仿真,探究制动压力、系统阻尼、系统刚度等关键参数对制动系统振动稳定性的影响。数值仿真结果表明,制动压力的增加,会导致系统的不稳定振动增强;而系统阻尼和系统刚度的增加则可以提高系统的振动稳定性。其次根据盘式制动器的实物模型建立了简化的有限元模型,对制动器的各零件分别进行模态分析和模态试验。提取各零件模态分析与模态试验的前四阶模态频率并进行对比分析,仿真结果与实验结果基本吻合,验证了所建立盘式制动器有限元模型的准确性。然后对制动器进行复特征值分析,探究相关参数对制动系统摩擦振动噪声的影响。复特征值分析结果表明,摩擦系数的增大,会导致系统不稳定振动的加剧;适当的增加制动盘和摩擦片的弹性模量可以在一定程度上提高系统的振动稳定性,达到抑制摩擦振动噪声的效果。复特征值分析无法直观的观测到制动压力和制动盘旋转速度变化对制动系统摩擦振动噪声产生的影响。因此,进一步采用瞬态动力学分析,从时域和频域的角度探究制动盘旋转速度和制动压力对盘式制动系统摩擦振动噪声的影响。瞬态动力学分析结果表明,制动压力和制动盘旋转速度的增加,都会加剧系统的不稳定振动,从而增强制动时的摩擦振动噪声。最后对制动盘表面进行微造型处理,探究微坑直径、深度和径向间距对盘式制动器摩擦振动噪声的影响。结果表明,增加微坑的直径和深度会引起制动器不稳定振动的加剧,而微坑径向间距的增加对制动器的不稳定振动没有明显的影响。此外,经过微造型处理的制动器其不稳定模态频率明显减少,振动稳定性相较于原制动器有了显著的改善。接着将微坑的直径、深度和径向间距作为设计变量,不稳定模态频率最少作为优化目标进行响应面优化设计。对优化后的盘式制动器进行复特征值分析,并将复特征值分析结果与原制动器和实验组制动器进行对比,发现优化后制动器的不稳定模态频率最少,验证了优化方案的正确性。

关键词：盘式制动器摩擦振动噪声数值仿真复特征值分析瞬态动力学分析响应面优化

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基于通信连通保持约束的多智能体覆盖控制

北京航空航天大学学报 2024年第2期50卷 519-528页

作者：张蕴霖麻壮壮石磊邵晋梁电子科技大学自动化工程学院成都611731 电磁空间认知与智能控制技术实验室北京100089

覆盖控制会根据环境信息,尽量分散智能体以达到较好的空间覆盖效果,实现对于任务区域的最优监视。在这一过程中,智能体之间的协同依赖于连通的通信网络。受限于智能体在复杂电磁环境下有限的通信范围,覆盖控制中的分散行为可能造成通信... 详细信息

覆盖控制会根据环境信息,尽量分散智能体以达到较好的空间覆盖效果,实现对于任务区域的最优监视。在这一过程中,智能体之间的协同依赖于连通的通信网络。受限于智能体在复杂电磁环境下有限的通信范围,覆盖控制中的分散行为可能造成通信网络的中断,导致任务失败。因此,将通信网络连通作为约束,基于梯度下降方法,提出了有界的分布式控制律,以保证在覆盖代价函数下降的同时,网络连通度不小于设定阈值。为减少通信连通保持对于覆盖效果的影响,提出了一种基于关键智能体辨识的分段控制方法。通过动态分配覆盖和通信连通保持的控制增益,以减少因二者运动趋势相反而产生的控制震荡和冗余。针对陷入局部最优的死锁现象,提出一种死锁消除控制,以及时消除死锁,提升覆盖性能。基于高频结构仿真(HFSS)软件生成的信号场的覆盖仿真实验表明了控制律的有效性。

关键词：多智能体系统覆盖控制通信连通性保持维诺划分死锁

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数据平台自我优待行为的反垄断规制研究

数据平台自我优待行为的反垄断规制研究

作者：晋晓萌大连海洋大学

学位级别：硕士

随着近年来数据平台领域业务范围的不断拓展,国内外出现了对数据平台经营者通过杠杆力量将主营业务的优势地位扩展至相邻市场的担忧。平台“自我优待”(Self-preferencing)一词源自谷歌购物比价案,指一种平台经营者相对于在平台上的其... 详细信息

随着近年来数据平台领域业务范围的不断拓展,国内外出现了对数据平台经营者通过杠杆力量将主营业务的优势地位扩展至相邻市场的担忧。平台“自我优待”(Self-preferencing)一词源自谷歌购物比价案,指一种平台经营者相对于在平台上的其他经营者而言,通过平台规则或者平台数据等便利条件优待自身业务的行为。数据平台自我优待行为作为一把双刃剑,在推动市场发展和抑制市场竞争之间产生了矛盾效应,新布兰代斯学派对平台自我优待行为持批评态度,主张严厉规制。由于数据平台自我优待行为虽然会带来某些竞争损害,但也不能否认其具有增强消费者福利等合理性,应对其适用合理原则加以规制。反垄断法意义上的自我优待并非特指某种具体的滥用行为,而是指一个概括性的概念,数据平台自我优待行为在表现形式上有时与拒绝交易、差别待遇和搭售等行为类似,但也存在行为目的及交易对象等方面的细微差别。在某些情况下,数据平台自我优待能够满足搭售等行为的违法性构成要件,但随着平台自我优待类型的不断演进,既有的滥用市场支配地位行为类型无法完全涵盖自我优待行为,为此需探索适用禁止滥用市场支配地位的兜底条款规制此种行为。此外,通过分析《反垄断法》《禁止滥用市场支配地位行为规定》及《平台经济反垄断指南》等法律法规,我国目前在滥用市场支配地位框架内规制自我优待行为时还存在相关市场界定、市场力量分析等方面的困难,为此需多角度完善相关市场界定手段,重新审视市场份额推定制度,将数据因素纳入市场支配地位评估之中。最后,在对数据平台自我优待行为的监管方面,提出借鉴域外“守门人”制度,通过为达到“守门人”标准的经营者设置义务与责任的方式,探索设立我国的事前监管体制,以期达到对数据平台自我优待行为的常态化监管。

关键词：数据平台自我优待反垄断滥用市场支配地位

基于LTE无线传输的藏药材识别视觉神经网络的设计及应用研究

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基于LTE无线传输的藏药材识别视觉神经网络的设计及应用研究

作者：祁晋东西藏大学

学位级别：硕士

产业融合视角下的乡村振兴示范区规划设计研究 ——以菏泽市仿山镇乡村振兴示范区为例

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产业融合视角下的乡村振兴示范区规划设计研究 ——以菏泽市仿山...

作者：房晋炜山东农业大学

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在当前乡村振兴战略的大背景下,农业产业的融合是适应现代农业发展的必然选择,产业融合作为推进乡村全面振兴的关键路径,显得尤为重要。如何通过产业融合驱动乡村振兴示范区建设,为后续乡村发展探索路径,提供经验与借鉴成为研究焦点。... 详细信息

在当前乡村振兴战略的大背景下,农业产业的融合是适应现代农业发展的必然选择,产业融合作为推进乡村全面振兴的关键路径,显得尤为重要。如何通过产业融合驱动乡村振兴示范区建设,为后续乡村发展探索路径,提供经验与借鉴成为研究焦点。本文基于理论探讨与实地调研,聚焦于如何通过产业融合引领乡村振兴,详细分析了产业融合在乡村振兴中的理论基础、实践路径及成功案例;结合对仿山镇乡村振兴示范区的规划设计实践,总结提出了产业融合驱动乡村振兴的有效思路与策略。文章首先梳理了产业融合的理论框架,发现产业融合不仅仅是农业与第二、第三产业的叠加,而是涉及技术、文化、生态等多维度的深度融合。通过分析国内外典型的乡村振兴案例,突显了本地资源创新性利用和多元主体参与的重要性。在此基础上,文章详细探讨了仿山镇乡村振兴示范区规划设计中在资源优化、产业链延伸、政府与市场配合、基础设施建设及人才培养等方面的实践与经验,为产业融合下的乡村振兴提供了具体的实施策略和路径。最后,本文在深化理论与案例分析的基础上,对策略实施过程中遇到的问题进行了反思与建议,结论强调产业融合应充分发挥现有产业的优势,总结得出产业融合驱动乡村振兴建设路径,涵盖产业链横纵向融合、多元化发展、品牌和文化建设、技术创新、政府与企业的协同合作、可持续发展与生态保护、社区参与、人才培养、基础设施优化以及文化振兴与传承等方面;同时本文强调农村的产业融合应该立足于现有产业基础,通过发挥龙头企业的引领作,以点带面,积少成多打造产业集群,重分发挥服务业的服务驱动功能,带动其他产业发展,从而推动产业融合与农业多功能的发展,促进乡村振兴。本研究提出了一个较全面的路径来推动乡村产业融合,带动乡村持续发展,实现经济、文化和环境的和谐共生。通过本研究,旨在为乡村振兴提供一种全面的产业融合视角,推动乡村经济社会全面发展,实现乡村全面振兴的长远目标。

关键词：乡村振兴示范区产业融合乡村产业规划设计

隧道磁阻电流传感器电源扰动影响机理与电压反馈自校正方法研究

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隧道磁阻电流传感器电源扰动影响机理与电压反馈自校正方法研究

作者：晋兆飞广西大学

学位级别：硕士

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基于反投影误差的全局最优PnP算法研究

基于反投影误差的全局最优PnP算法研究

作者：晋旭浩北方工业大学

学位级别：硕士

PnP(Perspective-n-Point)问题在计算机视觉领域中起着至关重要的作用。PnP问题的核心在于,给定世界坐标系下的3D点集以及它们在二维图像平面上对应的投影点,如何通过求解透视投影关系来精确估计相机的位姿,包括旋转和平移。该技术在自... 详细信息

PnP(Perspective-n-Point)问题在计算机视觉领域中起着至关重要的作用。PnP问题的核心在于,给定世界坐标系下的3D点集以及它们在二维图像平面上对应的投影点,如何通过求解透视投影关系来精确估计相机的位姿,包括旋转和平移。该技术在自主移动机器人、自动驾驶汽车和无人机等领域具有广阔的应用前景。单目相机获取图像时往往受到光照、环境变化等多种因素的影响,导致图像中产生噪声。这些噪声会干扰透视投影关系的准确性,从而影响相机位姿估计的精度。本文针对这一问题,提出了一种新的位姿估计方法。首先,本文通过反投影将二维图像上的投影点映射回三维空间,这一过程中需要恢复深度信息。由于尺度不确定性,深度信息不能直接确定,但可以通过相机的外部参数以及已知的坐标点来间接获取。接下来,通过对涉及位姿参数的矩阵进行求导,成功地将平移矩阵表示为旋转矩阵与已知点坐标矩阵的乘积。这一推导过程最终形成了一个基于旋转矩阵的误差方程,然后,通过引入非单位四元数对旋转矩阵进行参数化,将原始的误差方程转化为一个四元四次方程。这种参数化方法简化了方程的求解过程,同时增强了算法的鲁棒性。为了求解这个四元四次方程,本文采用了Gr(?)bner基方法。Gr(?)bner基是一种在代数几何和多项式方程求解中广泛应用的工具,它能够有效地处理多元高次方程组的求解问题。通过Gr(?)bner基方法,得到了方程的数值解,并通过一阶牛顿优化进一步提升了位姿估计的精度。本文在MATLAB上进行了模拟仿真实验,结果表明,与其他PnP算法相比,本文算法在保持较高精度的同时,运算效率有显著提高。为了验证本文提出的位姿估计算法在真实场景下的可行性和精度,本文将其集成到了开源框架中,并在真实数据集KITTI和Eu Ro C上进行了实验评估。实验结果表明本文提出的算法能够保持较好的稳定性,并且在大多数情况下都能够保持较高的精度。

关键词： PnP问题位姿估计反投影非单位四元数