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离子推力器溅射沉积物防剥离放电室的设计及激光选区熔化增材制造研究

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推进技术 2024年第5期45卷 259-266页

作者：李建鹏靳伍银赵以德代鹏张兴民张文涛兰州理工大学机电工程学院甘肃兰州730050 兰州空间技术物理研究所真空技术与物理重点实验室甘肃兰州730000

为了抑制离子推力器寿命末期由溅射沉积导致的放电室膜层剥落物脱落,首先采用理论研究和试验的方法开展了剥落物抑制放电室的设计,基于零件结构和增材制造特点开展了零件工艺性分析并提出解决方案,实现了放电室增材制造,开展了离子推力... 详细信息

为了抑制离子推力器寿命末期由溅射沉积导致的放电室膜层剥落物脱落,首先采用理论研究和试验的方法开展了剥落物抑制放电室的设计,基于零件结构和增材制造特点开展了零件工艺性分析并提出解决方案,实现了放电室增材制造,开展了离子推力器放电室溅射物防脱落性能测试。结果表明:放电室内表面设计纹理化结构排布形式为正六边形,凸起部分外接圆直径0.5 mm,间距0.25 mm,高度0.5 mm时可降低溅射沉积物脱落概率及碎屑尺寸,通过分层旋转扫描,选择激光功率425 W,扫描速度1200 mm/s工艺参数可实现大尺寸薄壁、具有复杂微小特征钛合金回转体制造,通过结构拓扑,镂空点阵结构、工艺参数和空间摆放位置优化,成型零件壁厚一致性偏差小于0.10 mm。放电室优化前后推力器性能稳定,各工作点关键参数相对误差小于4%。本文的研究为离子推力器放电室溅射沉积物脱落抑制方法和复杂结构的激光选区熔化增材制造成型提供了工程应用方案。

关键词：离子推力器放电室溅射沉积物选区激光熔化抑制

基于特征调节器和双路径引导的RGB-D室内语义分割

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计算机应用研究 2024年第5期41卷 1594-1600页

作者：张帅雷景生靳伍银俞云祥杨胜英浙江科技学院信息与电子工程学院杭州310023 兰州理工大学机电工程学院兰州730050 浙江鼎立实业有限公司浙江丽水321400

针对室内场景图像语义分割结果不精确、显著图粗糙的问题,提出一种基于多模态特征优化提取和双路径引导解码的网络架构(feature regulator and dual-path guidance,FG-Net)。具体来说,设计的特征调节器对每个阶段的多模态特征依次进行... 详细信息

针对室内场景图像语义分割结果不精确、显著图粗糙的问题,提出一种基于多模态特征优化提取和双路径引导解码的网络架构(feature regulator and dual-path guidance,FG-Net)。具体来说,设计的特征调节器对每个阶段的多模态特征依次进行噪声过滤、重加权表示、差异性互补和交互融合,通过强化RGB和深度特征聚合,优化特征提取过程中的多模态特征表示。然后,在解码阶段引入特征交互融合后丰富的跨模态线索,进一步发挥多模态特征的优势。结合双路径协同引导结构,在解码阶段融合多尺度、多层次的特征信息,从而输出更细致的显著图。实验在公开数据集NYUD-v2和SUN RGB-D上进行,在主要评价指标mIoU上达到48.5%,优于其他先进算法。结果表明,该算法实现了更精细的室内场景图像语义分割,表现出了较好的泛化性和鲁棒性。

关键词：室内语义分割特征调节器双路径协同引导 RGB-D特征

局部破损下考虑摩擦的直齿轮系统多状态啮合-碰撞动态特性研究

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西北工业大学学报 2024年第3期42卷 531-539页

作者：漆鹏飞石建飞靳伍银陈国龙兰州理工大学机电工程学院甘肃兰州730050

局部破损是直齿轮常见的故障之一,影响齿轮传动的平稳、安全运行。轮齿碰撞不可忽略,揭示局部破损下齿轮系统啮合-碰撞动态特性对提高齿轮系统安全稳定运行尤为重要。基于齿轮啮合原理和能量耗散碰撞接触力模型,考虑齿背接触的瞬时性,... 详细信息

局部破损是直齿轮常见的故障之一,影响齿轮传动的平稳、安全运行。轮齿碰撞不可忽略,揭示局部破损下齿轮系统啮合-碰撞动态特性对提高齿轮系统安全稳定运行尤为重要。基于齿轮啮合原理和能量耗散碰撞接触力模型,考虑齿背接触的瞬时性,建立局部破损下齿面啮合模型和齿背碰撞模型。根据齿轮副接触状态及受力环境,对局部破损下多状态啮合-碰撞行为进行分类,建立局部破损下渐开线直齿轮系统啮合-碰撞离散动力学模型,探讨局部破损对齿轮系统啮合刚度和载荷分配的影响特征。分析局部破损下接触力变化机理,定义Poincaré映射截面,研究载荷系数和啮合频率变化下系统混沌、分岔特性。研究发现,局部破损影响接触力单双齿啮合区域,降低齿轮局部承载能力;较大载荷抑制齿背碰撞,较小载荷诱发周期运动共存现象和齿背碰撞;较大和较小啮合频率诱发齿背碰撞;混沌运动和周期运动共存现象诱发齿背碰撞,局部破损影响多周期共存现象,加剧系统运动的复杂性。揭示主动轮局部破损下考虑能量耗散的齿轮系统动力学模型及非线性振动机理,探究齿背碰撞发生条件。研究成果为故障齿轮系统非线性动力学建模和分析提供了新的方法和思路。

关键词：齿轮系统局部破损齿背碰撞多状态啮合非线性动力学

柱塞泵滑靴副Cu-Sn-Bi合金的摩擦学性能

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摩擦学学报 2024年

作者：李振宇史小锋杨东亚王宏刚赵更锐靳伍银兰州理工大学机电工程学院中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室中国船舶集团有限公司第七〇五研究所

采用粉末冶金工艺在钢背底上烧结了2种不同Ni含量(质量分数为0%和2%)的铜锡铋(Cu-Sn-Bi)双金属复合材料，研究了复合材料合金铜层密度、布氏硬度、微观组织和不同环境温度(25、70、100和150 ℃)下的摩擦学性能。结果表明：Ni强化后的复... 详细信息

采用粉末冶金工艺在钢背底上烧结了2种不同Ni含量(质量分数为0%和2%)的铜锡铋(Cu-Sn-Bi)双金属复合材料，研究了复合材料合金铜层密度、布氏硬度、微观组织和不同环境温度(25、70、100和150 ℃)下的摩擦学性能。结果表明：Ni强化后的复合材料密度和表面硬度均有所提高；合金表面孔洞减少，晶粒细化作用明显，这归因于Ni加入合金中引起的再结晶反应；拉伸断口处的小韧窝提高了合金的断裂韧性；相对于未经Ni强化的Cu-Sn-Bi，摩擦试验中含质量分数2% Ni的Cu-Sn-Bi复合材料在温度较低时有更稳定的摩擦系数和更长的摩擦寿命，这得益于强化后的合金磨痕表面形成了1种耐磨层；在温度较低时，耐磨层主要由磨痕表面的轻微塑性变形层和吸附的NiO氧化层组成；在温度较高时，耐磨层主要由磨痕表面均匀涂覆的Fe2O3和Fe2O4组成；此外，强化后的Cu-Sn-Bi合金大幅减少了在干摩擦过程中剥落的磨屑数量，使其更适合用于闭式机械设备中；Ni强化后的合金试样在缺油润滑状态下能更平稳的进入混合弹流润滑阶段.

关键词： Ni Cu-Sn-Bi双金属复合材料环境温度摩擦磨损

圆柱平压头压电陶瓷压痕过程中接触应力和电场的奇异性

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稀有金属材料与工程 2022年第4期51卷 1218-1225页

作者：陈文科靳伍银兰州理工大学机电工程学院甘肃兰州730050 肯塔基大学机械工程系美国肯塔基州40506

采用有限元方法,针对横观各向同性压电材料进行轴对称纳米压痕的机电耦合响应数值仿真。结果表明:当压入过程中不施加预设电压,压痕载荷与压痕位移之间呈线性关系;导电压头上电势与压痕位移也呈现相似关系,压头边缘附近的接触应力和电... 详细信息

采用有限元方法,针对横观各向同性压电材料进行轴对称纳米压痕的机电耦合响应数值仿真。结果表明:当压入过程中不施加预设电压,压痕载荷与压痕位移之间呈线性关系;导电压头上电势与压痕位移也呈现相似关系,压头边缘附近的接触应力和电场存在奇异性,且二者均随压头下固体厚度呈指数变化。通过对不同压痕深度和材料厚度下,从压头内部到接触边缘向应力、法向电势和切向电势分布情况的拟合公式得到了不同压电材料厚度下电场和应力场的奇异常数,并对其变化规律进行了分析。

关键词：压痕奇异性平头压头压电陶瓷应力电势

基于改进麻雀算法优化支持向量机的滚动轴承故障诊断研究

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振动与冲击 2023年第6期42卷 106-114页

作者：李昕燃靳伍银兰州理工大学机电工程学院兰州730050

针对群智能算法优化支持向量机模型应用在滚动轴承故障诊断领域中易陷入局部最优、准确率较低的问题,提出了一种基于改进麻雀算法(sparrow search algorithm,SSA)优化支持向量机(support vector machine,SVM)的滚动轴承故障诊断方法。... 详细信息

针对群智能算法优化支持向量机模型应用在滚动轴承故障诊断领域中易陷入局部最优、准确率较低的问题,提出了一种基于改进麻雀算法(sparrow search algorithm,SSA)优化支持向量机(support vector machine,SVM)的滚动轴承故障诊断方法。首先引入均匀化分布Chebyshev混沌映射初始化麻雀种群,以提高种群空间分布均匀性,之后将自适应惯性权重融入麻雀算法的发现者位置更新,最后对更新位置后的最优麻雀进行随机游走扰动,提高算法的全局和局部搜索能力,避免算法陷入局部最优。将该算法用于支持向量机的参数优化,构建改进麻雀算法优化支持向量机故障诊断模型实现对轴承故障信号的分类诊断。滚动轴承故障诊断试验分析结果表明,该算法模型故障分类效果明显优于粒子群算法优化支持向量机模型、遗传算法优化支持向量机模型和麻雀算法优化支持向量机模型,能够有效识别滚动轴承各故障类型。

关键词：故障诊断滚动轴承随机游走麻雀搜索算法(SSA) 支持向量机(SVM)

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加速电压和阳极流率对离子推力器性能的影响

物理学报 2022年第1期71卷 166-173页

作者：李建鹏靳伍银赵以德兰州理工大学机电工程学院兰州730050 兰州空间技术物理研究所真空技术与物理重点实验室兰州730000

为了研究离子推力器输入参数对工作性能的影响,采用试验研究和理论分析的方法研究了离子推力器加速电压和阳极流率对离子推力器性能的影响.研究结果表明:一定范围内离子束流随着加速电压绝对值的减小不断减小,然后突然增大,大、小推力... 详细信息

为了研究离子推力器输入参数对工作性能的影响,采用试验研究和理论分析的方法研究了离子推力器加速电压和阳极流率对离子推力器性能的影响.研究结果表明:一定范围内离子束流随着加速电压绝对值的减小不断减小,然后突然增大,大、小推力模式下的电子返流极限电压分别为–140 V和–115 V,放电电压、放电损耗随阳极流率减小单调增大,减速电流单调减小,通过调节阳极电流、栅间电压、工质气体流量,功率为300—4850 W下,推力为11—188 m N,比冲为1800—3567 s,效率为34%—67%,在3000 W时推力器最高效率达到67%,该转折点对推力器设计和应用有关键意义,应用要结合在轨任务剖面选择合理的工作参数区间.

关键词：离子推力器离子束流加速电压阳极流率

多模式离子推力器输入参数设计及工作特性研究

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物理学报 2022年第7期71卷 259-267页

作者：李建鹏靳伍银赵以德兰州理工大学机电工程学院兰州730050 兰州空间技术物理研究所真空技术与物理重点实验室兰州730000

针对我国小行星探测任务对电推进系统离子推力器设计要求,基于等离子体基本理论建立了多模式离子推力器输入参数与输出特性关系,完成各工作点下屏栅电压、束电流、阳极电流、加速电压,流率等输入参数设计,采用试验研究和理论分析的方法... 详细信息

针对我国小行星探测任务对电推进系统离子推力器设计要求,基于等离子体基本理论建立了多模式离子推力器输入参数与输出特性关系,完成各工作点下屏栅电压、束电流、阳极电流、加速电压,流率等输入参数设计,采用试验研究和理论分析的方法研究了推力器工作特性.试验结果表明:在设计输入参数下,23个工作点推力最大误差小于3%,比冲最大误差小于4%,在功率为289—3106 W下,推力为9.7—117.6 mN,比冲为1220—3517 s,效率为23.4%—67.8%,电子返流极限电压随着推力增加单调减小,最小、最大推力下分别为-79.5 V和-137 V,放电损耗随着功率增大从359.7 W/A下降到210 W/A,并在886 W时存在明显拐点,效率随功率增大而上升,在1700 W后增速变缓并趋于稳定,在轨应用可综合推力器性能、任务剖面要求、寿命,合理设计输入参数区间,制定控制策略.

关键词：离子推力器多模式输入参数设计放电损耗

基于快速非奇异终端滑模的三维天车负载摆动控制

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吉林大学学报（工学版） 2023年第12期53卷 3508-3517页

作者：王守瑞靳伍银芮执元张霞兰州理工大学机电工程学院兰州730050 陇东学院电气工程学院甘肃庆阳745000

对于三维天车防摆控制系统易受参数摄动、外部未知干扰等不确定因素影响的问题,提出了一种基于参数自适应的快速非奇异终端滑模控制方法。针对三维天车系统动力学模型,考虑负载质量和缆绳长度时变、外部干扰等不确定性因素,基于滑模控... 详细信息

对于三维天车防摆控制系统易受参数摄动、外部未知干扰等不确定因素影响的问题,提出了一种基于参数自适应的快速非奇异终端滑模控制方法。针对三维天车系统动力学模型,考虑负载质量和缆绳长度时变、外部干扰等不确定性因素,基于滑模控制理论,构造了含有位移偏差和负载摆动角度的复合滑模面,设计了滑模参数自适应律,实现了控制器增益根据系统误差自动整定,保证了位移误差和摆动角度在有限时间内收敛到零。与现有控制方法仿真对比,本文控制方法可以使天车在3.5 s内到达目标位置且不发生超调,有效抑制了负载摆动,最大摆动角度不超过3°,快速消除了负载的残余摆动。结果表明,该方法改善了天车系统的动态响应性能,增强了控制系统的鲁棒性和抗干扰性。

关键词：自动控制技术天车系统欠驱动系统负载摆动终端滑模控制参数自适应