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基于手持示教笔的工业机器人轨迹演示示教方法

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计算机集成制造系统 2024年第5期30卷 1710-1718页

作者：许茂震陈成军潘勇李东年青岛理工大学机械与汽车工程学院山东青岛266000

针对工业机器人传统示教方式存在示教交互性差和编程效率低、学习成本高等问题,提出一种基于手持示教笔的工业机器人轨迹演示示教方法。该方法首先通过手眼标定建立位姿追踪系统坐标系与机器人基坐标系之间的转换矩阵,提出基于迭代最近... 详细信息

针对工业机器人传统示教方式存在示教交互性差和编程效率低、学习成本高等问题,提出一种基于手持示教笔的工业机器人轨迹演示示教方法。该方法首先通过手眼标定建立位姿追踪系统坐标系与机器人基坐标系之间的转换矩阵,提出基于迭代最近点(ICP)的标定精度优化方法,以提高手眼标定精度。然后,使用位姿追踪系统追踪手持示教笔的位置和姿态,并将其位置和姿态转换到机器人基坐标系下,通过以太网传输给工业机器人控制柜,从而控制工业机器人复现手持示教笔的轨迹。搭建了机器人示教平台,进行了工业机器人轨迹演示示教实验。实验结果表明,利用手持示教笔得到的位姿数据平均误差为2.19 mm,最大误差为4.57 mm,能够满足工业机器人示教需求。

关键词：工业机器人轨迹示教机器人手眼标定手持示教笔

计及静态电压稳定约束的最少发电机优化调度方法

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电力自动化设备 2024年第1期44卷 153-159页

作者：邓晓帆王蕾刘建涛郑春旭山东理工大学电气与电子工程学院山东淄博255000 国网淄博供电公司山东淄博255000

电压稳定控制中的控制数量多,且紧急状态时要求控制措施快速响应。构建一种以最少发电机调整数量为目标的优化调度数学模型,该模型为包含离散变量和连续变量的非线性混合整数规划问题,为快速获得高质量的可行解,提出一种由快速筛选和模... 详细信息

电压稳定控制中的控制数量多,且紧急状态时要求控制措施快速响应。构建一种以最少发电机调整数量为目标的优化调度数学模型,该模型为包含离散变量和连续变量的非线性混合整数规划问题,为快速获得高质量的可行解,提出一种由快速筛选和模型转化组成的阶段式求解方法。利用负荷裕度对发电机有功出力的灵敏度快速筛选出可提高负荷裕度的发电机集合,缩小离散变量的搜索范围;将原问题转化为混合整数线性规划子问题以及非线性规划子问题进行交替求解,得到需要调整的发电机数量及其出力。通过IEEE 118和IEEE 300节点系统进行测试,结果表明所提控制模型和求解方法可有效提高电力系统负荷裕度,减少可行解中包含的发电机调整数量,与分支定界法的对比验证了所提求解方法的快速性和有效性。

关键词：发电机出力调整最少控制数量静态电压稳定性阶段式求解方法可行性泵算法

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高阶伪随机信号在对地通讯中的应用

地球物理学报 2024年第8期67卷 3173-3183页

作者：杨洋王林张衡李小平黄敏山东大学岩土与地下工程研究院济南250061 山东大学未来技术学院济南250061 山东能源集团新汶矿业集团有限责任公司山东泰安271233

对地通讯(Through-The-Earth Communication,TTEC)以大地为传播介质,使用低频电磁波来传输信息,在地下工程建设调度、预警、救援中有着重要作用.高阶伪随机信号可同时包含数十个频率,其具有易于实现、频率可控、抗干扰能力强的特点,有... 详细信息

对地通讯(Through-The-Earth Communication,TTEC)以大地为传播介质,使用低频电磁波来传输信息,在地下工程建设调度、预警、救援中有着重要作用.高阶伪随机信号可同时包含数十个频率,其具有易于实现、频率可控、抗干扰能力强的特点,有应用于对地通讯的潜力和价值.鉴于此,本文提出一种基于高阶伪随机信号的对地通讯新方法.通过在高阶伪随机信号中设置静态频组和动态频组,利用静态频组保证多个主频的平均幅值以维持发射稳定性,利用动态频组对通讯信息编码,传输有效信息.在实际工作时,发射端将通讯信息编码转换为高阶伪随机信号,利用长导线源向大地发射,接收端利用电极或者线圈接收电磁信号,经模式识别、时频变换、反向解码转换为有效通讯信息.通过仿真测试和在济南市某煤矿井下试验,完成有效通讯信息的发射、传输、解译等过程,实现了基于高阶伪随机信号的对地通讯方法,验证了方法在地下工程通讯的可行性和可靠性.

关键词：对地通讯高阶伪随机信号多频信号编码信号解码

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多端交直流配电系统的降阶建模与稳定域分析

电力系统自动化 2024年第18期48卷 189-198页

作者：姜淞瀚彭克赵学深陈佳佳姜妍刘雨昕山东理工大学电气与电子工程学院山东省淄博市255000

随着不同电力电子设备的广泛接入,交直流配电系统的稳定性分析变得更为复杂,已引发多起低频振荡事故,严重危害到系统安全稳定运行。如何简化复杂的交直流配电系统模型,分析不同参数下直流电压的动态特性,是提高系统稳定性、避免系统振... 详细信息

随着不同电力电子设备的广泛接入,交直流配电系统的稳定性分析变得更为复杂,已引发多起低频振荡事故,严重危害到系统安全稳定运行。如何简化复杂的交直流配电系统模型,分析不同参数下直流电压的动态特性,是提高系统稳定性、避免系统振荡失稳的关键。文中以三端交直流配电系统为研究对象,首先,通过建立等值单机模型实现了多端交直流配电系统的等效降阶。其次,基于等值单机模型,推导了直流电压的低频分析模型。在实现低频模型降阶的同时,得到了直流电压动态性能的解析表达。再次,基于等值单机模型的传递函数和解析表达式,提出了一种稳定域分析方法,研究了系统参数变化对稳定域和系统动态性能的影响规律。最后,基于软件仿真模拟与硬件在环实验,验证了所提方法的有效性。

关键词：交直流配电系统稳定域分析低频振荡降阶阻尼比硬件在环实验

胶-辽-吉带北段集安群中古元古代变质辉长岩侵入体成因研究及其地球动力学演化意义

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岩石学报 2024年第6期40卷 1922-1942页

作者：辛未丁正江许志河毛光周薄军委山东科技大学地球科学与工程学院青岛266590 山东省地质矿产勘查开发局济南250013 防灾科技学院地球科学学院三河065201

胶-辽-吉造山带北段辽河群和集安群中的古元古代镁铁质侵入体成因及其指示的地球动力学背景一直存在较大争议。原因之一在于研究资料多集中于辽河群中出露的镁铁质侵入体,而对集安群中的镁铁质侵入体报道较少,制约了对胶-辽-吉造山带地... 详细信息

胶-辽-吉造山带北段辽河群和集安群中的古元古代镁铁质侵入体成因及其指示的地球动力学背景一直存在较大争议。原因之一在于研究资料多集中于辽河群中出露的镁铁质侵入体,而对集安群中的镁铁质侵入体报道较少,制约了对胶-辽-吉造山带地球动力学演化的整体性认识。因此,本文对集安群中镁铁质侵入体进行详细的野外实地调查、地球化学、年代学和同位素研究,讨论这些岩石成因,揭示地幔源区性质并制约地球动力学背景。锆石LA-ICP-MS U-Pb定年结果显示这些变质辉长岩侵入体变质时代介于1866~1871Ma,为古元古代晚期的产物;一粒锆石核部207 Pb/206 Pb年龄为2139±14Ma,可能代表了原岩的结晶时代。样品属于亚碱性系列,并具有向富铁成分演化的拉斑系列特征。岩石富集大离子亲石元素(如Ba、Rb、Sr和K),亏损高场强元素(如Nb、Ta和Ti);这些特征与典型岛弧玄武岩相似,指示了它们来自俯冲流体交代的地幔源区。结合样品2.07~2.45Ga的一阶段Hf同位素模式年龄,认为交代作用发生在古元古代早期。本次研究的集安群中变质辉长岩侵入体与前人研究的辽河群中镁铁质岩石在结晶变质时代和地球化学特点方面具有很多相似性:(1)同属于亚碱性系列并具有向富铁成分演化的趋势;(2)相似的微量和稀土元素配分曲线;(3)具有高场强元素亏损和大离子亲石元素富集这一“俯冲流体交代信号”;(4)轻度富集的Sr-Nd-Hf同位素和古元古代早期的一阶段Hf同位素模式年龄;(5)一致的结晶年龄(2139~2099Ma)与变质时代(1879~1852Ma)。这些相似性指示了集安群和辽河群在古元古代早期可能经历了相同的岩浆-构造-变质事件。镁铁质岩石应来源于古元古代早期经历了俯冲流体交代的地幔源区。在构造环境判别图解上,集安群和辽河群中镁铁质岩石大部分样品都落入弧后盆地环境中。结合同期火成岩组合和演化特点,认为胶-辽-吉造山带东北段在古元古代早期处于弧后盆地背景中,古元古代晚期则处于造山后伸展的地球动力学背景下。

关键词：胶-辽-吉带变质辉长岩侵入体古元古代集安群岩石成因

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基于有限元法的水下航行器地磁异常模拟研究

系统工程与电子技术 2024年第7期46卷 2191-2200页

作者：赵高阳刘勇朱平杰向冰周洪娟哈尔滨工业大学(威海)信息科学与工程学院山东威海264209 中国船舶集团有限公司第七二二研究所湖北武汉430205

为改进水下航行器磁异常探测技术中磁异常实测数据难获得、现有磁体模型计算精度不高等问题,基于有限元仿真探讨建立无需区分近、远场的高精度混合磁体模型方法。应用有限元数值方法仿真复杂结构水下航行器的空间磁异常分布,以磁场数值... 详细信息

为改进水下航行器磁异常探测技术中磁异常实测数据难获得、现有磁体模型计算精度不高等问题,基于有限元仿真探讨建立无需区分近、远场的高精度混合磁体模型方法。应用有限元数值方法仿真复杂结构水下航行器的空间磁异常分布,以磁场数值解为收敛目标,建立以偶极子阵元数目、位置及磁矩为参数的均匀磁化椭球体与偶极子阵列混合的航行器磁异常解析模型,采用非线性最小二乘算法求解模型系数。仿真结果表明,基于该模型得到磁异常计算值与全空间内数值解的拟合度较高,测试平面平均误差为3%。该模型在磁场延拓、高精度建模等方面可以进一步应用。

关键词：航空磁异常探测有限元仿真磁体模拟数值拟合

局域共振超材料表面波屏障带隙特性与隔振性能

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岩土力学 2024年第3期45卷 750-758,787页

作者：厉超庄培芝李利平张思峰周冲山东建筑大学交通工程学院山东济南250101 山东大学齐鲁交通学院山东济南250002 山东大学岩土与结构工程研究中心山东济南250061

为有效解决轨道交通运营引发的地面振动问题,基于声学超材料概念提出一种局域共振超材料表面波屏障(locally resonant metamaterial surface wave barrier,简称LRMB)隔振方法,并采用混凝土和橡胶垫层构造出屏障结构。根据半无限空间弹... 详细信息

为有效解决轨道交通运营引发的地面振动问题,基于声学超材料概念提出一种局域共振超材料表面波屏障(locally resonant metamaterial surface wave barrier,简称LRMB)隔振方法,并采用混凝土和橡胶垫层构造出屏障结构。根据半无限空间弹性动力学理论,推导LRMB带隙计算的解析式,分析橡胶垫、混凝土参数对LRMB带隙特性的影响规律。基于轨道交通地面振动实测数据,探讨LRMB的隔振效果。研究结果表明:LRMB表面波带隙产生主要与其竖向振动有关,基于该模式建立的带隙计算方法是准确的;LRMB橡胶垫厚度增大,带隙起始频率降低,带隙宽度增大;LRMB橡胶垫宽度增大,带隙起始频率升高,带隙宽度减小;LRMB混凝土质量增大,带隙起始频率降低,带隙宽度增大;LRMB原胞数量增多,隔振效率提升,隔振效率达到20~25 dB;以济南轨道交通1号线工程为例,采用LRMB后地面振动衰减可达70%~80%,验证了LRMB的良好隔振性能。

关键词：声学超材料表面波波屏障带隙特性隔振性能

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横向气流作用的水平管降膜厚度分布研究

工程热物理学报 2024年第6期45卷 1808-1817页

作者：徐震祝豪杰赵亚磊山东大学能源与动力工程学院济南250061

液膜厚度是反映水平管外液膜流动特性的重要参数之一。本文采用空气–水体系和电导探针法实验研究了管间柱状流条件下轴向和周向液膜厚度分布,分析了横向气流对液膜厚度分布的影响机理。结果表明,无气流作用时,波峰处周向液膜厚度随周... 详细信息

液膜厚度是反映水平管外液膜流动特性的重要参数之一。本文采用空气–水体系和电导探针法实验研究了管间柱状流条件下轴向和周向液膜厚度分布,分析了横向气流对液膜厚度分布的影响机理。结果表明,无气流作用时,波峰处周向液膜厚度随周向角增大先减小后增大,最小值在100°~120°区间,相邻波峰间轴向液膜厚度先增大后减少;横向气流作用时,迎风面液膜厚度在周向角30°~90°内增大、90°~150°内减小,背风面液膜厚度增大,而轴向迎风面液膜厚度波峰范围和铺展面积增加,背风面变化不显著。

关键词：横向气流水平管降膜流动液膜厚度分布

机理模型与集成学习混合驱动的机器人关节摩擦建模方法

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工程科学学报 2024年第6期46卷 1140-1150页

作者：邓金栋倪鹤鹏姬帅梁亮邹风山叶瑛歆山东建筑大学机电工程学院济南250101 山东大学机械工程学院济南250061 沈阳新松机器人自动化股份有限公司沈阳110180

机器人一体化关节广泛应用于医疗、协作机器人等领域,其摩擦特性是影响机器人性能的关键因素.为此,提出了一种机理模型与集成学习混合驱动的机器人关节摩擦建模方法,以提高模型精度.首先,综合考虑转速、负载等关节摩擦特性的影响因素及... 详细信息

机器人一体化关节广泛应用于医疗、协作机器人等领域,其摩擦特性是影响机器人性能的关键因素.为此,提出了一种机理模型与集成学习混合驱动的机器人关节摩擦建模方法,以提高模型精度.首先,综合考虑转速、负载等关节摩擦特性的影响因素及其周期波动特性,基于先验知识和物理分析分别建立了伺服电机与谐波减速器的参数化机理模型,描述摩擦特性的变化规律.然后,针对机理建模中因线性假设、忽略高阶项等产生的非线性残差,提出了基于eXtreme gradient boosting(XGBoost)的残差补偿模型建模方法,通过采用Boosting集成学习策略,提高残差补偿模型的泛化能力.同时,采用贝叶斯优化方法进行XGBoost模型的超参数寻优,以提高模型精度和训练效率.相比于传统的参数化机理模型,本文所提出的混合驱动模型具有更高精度.与反向传播神经网络、支持向量机、长短时记忆神经网络等多种典型方法的对比实验表明,本文所提出的基于XGBoost的残差补偿模型具有更强的特征提取能力,能够较好地预测强非线性的波动摩擦残差,有效地提高了整体模型的精度.

关键词：机器人关节摩擦特性建模混合驱动机理模型集成学习