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压觉-滑觉-粗糙度多模态指尖触觉刺激装置研究

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西安交通大学学报 2024年第1期58卷 178-186页

作者：陈敬李敏何国璎张超宙西安交通大学机械工程学院西安710049 西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室西安710049

为解决手康复训练中指尖触觉刺激装置刺激形式单一、体积与质量过大、刺激效果不佳的问题,提出了一种压觉-滑觉-粗糙度多模态指尖触觉刺激装置。首先,分析人体指尖曲面特征,设计多接触面的气动压觉反馈装置,包括中央、指尖、两侧共计4... 详细信息

为解决手康复训练中指尖触觉刺激装置刺激形式单一、体积与质量过大、刺激效果不佳的问题,提出了一种压觉-滑觉-粗糙度多模态指尖触觉刺激装置。首先,分析人体指尖曲面特征,设计多接触面的气动压觉反馈装置,包括中央、指尖、两侧共计4个气室;然后,设计电极阵列模块,采用电刺激实现滑觉、粗糙度的反馈,建立人体阻抗模型确定供电电压等电刺激参数,并通过仿真验证;最后,采用柔性材料分别打印制作气动压觉执行器和电极阵列,集成的触觉反馈装置质量为14.8 g,尺寸为40 mm长、30 mm宽。实验结果表明,气动压觉反馈装置的线性度较高、迟滞小,单腔力反馈最大为12 N;电刺激装置的粗糙度识别准确率达到100%,滑觉粗糙识别率超过80%。设计的装置可以同时提供给用户指尖精确的压觉、滑觉以及粗糙度的触觉反馈,并且质量轻、体积小、反馈力大,对多模态触觉反馈装置具有一定的参考价值,有应用于脑卒中患者康复训练的潜力。

关键词：触觉反馈电刺激气动压觉反馈多模态

计及出行行为调整的综合能源系统双层博弈优化策略

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西安交通大学学报 2024年第4期58卷 54-63页

作者：贾士铎康小宁田博文崔金旭萧淑文李昕盈西安交通大学电气工程学院西安710049

针对园区综合能源系统中各个主体的利益难以兼顾及新能源汽车出行计划临时变动会对系统运行带来不利影响的问题,提出了考虑车主出行行为调整的电热氢综合能源系统双层博弈优化运行策略。首先,建立以能源运营商(IESO)、负荷聚合商(ULA)... 详细信息

针对园区综合能源系统中各个主体的利益难以兼顾及新能源汽车出行计划临时变动会对系统运行带来不利影响的问题,提出了考虑车主出行行为调整的电热氢综合能源系统双层博弈优化运行策略。首先,建立以能源运营商(IESO)、负荷聚合商(ULA)和新能源汽车负荷聚合商(NEVLA)为主体的Stackelberg-Shapley双层博弈框架;其次,将双层博弈框架嵌入两阶段模型预测控制滚动调度模型中,并在第1阶段引入惩罚博弈机制,抑制车主按照个人意愿无序改变充电计划的行为;最后,联合沙丘猫优化算法与CPLEX求解器对博弈模型进行求解。仿真结果表明:所提策略与无惩罚博弈机制的滚动优化运行策略及考虑惩罚博弈机制的单断面优化运行策略对比,能源运营商的收益分别提高了4.43%、7.75%,负荷聚合商的剩余价值分别提高了6.48%、12.18%,电动汽车负荷调度成本分别减少了13.64%、4.43%,验证了所提策略具有更好的系统运行经济性。

关键词：出行行为调整双层博弈电热氢综合能源系统滚动优化运行新能源汽车

基于激光诱导等离子体的真空开关真空度检测稳定性研究

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高电压技术 2024年第2期50卷 561-569页

作者：柯伟袁欢刘佳琪王小华杨爱军荣命哲西安交通大学电气工程学院西安710049

基于激光诱导等离子体成像的真空开关真空度检测方法是一种非接触式真空度检测方法,有望实现安全可靠的真空开关真空度带电检测。但是,激光诱导等离子体的演化是一个十分复杂的物理过程,激光能量、等离子体测量延迟时间等因素直接影响... 详细信息

基于激光诱导等离子体成像的真空开关真空度检测方法是一种非接触式真空度检测方法,有望实现安全可靠的真空开关真空度带电检测。但是,激光诱导等离子体的演化是一个十分复杂的物理过程,激光能量、等离子体测量延迟时间等因素直接影响了等离子体成像,对等离子体成像稳定性的影响需要进行更加深入的研究。为此采用相对标准偏差研究了等离子体成像平均次数、激光能量和等离子体测量延迟时间等对等离子体图像和等离子体辐射强度积分稳定性的影响。结果显示,多次成像平均得到的等离子体图像和辐射强度积分不随平均次数发生明显变化,可用于表征真空度。更重要的是,等离子体辐射强度积分的相对标准偏差随平均次数和激光能量的增加而单调下降,随延迟时间的增加而增大,这意味着对等离子体进行多次成像平均,增加激光能量,减小等离子体成像的延迟时间可以提高等离子体辐射强度积分的稳定性,有利于提高真空度检测精度。该研究为基于激光诱导等离子体成像的真空开关真空度检测方法的参数优化提供了指导,为该方法的实际工程应用奠定了实验基础。

关键词：真空开关真空度检测激光诱导等离子体等离子体辐射强度积分等离子体稳定性

引入电流有效值与相位突变量判据的零序反时限电流保护

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西安交通大学学报 2024年第2期58卷 195-206页

作者：鲁晓毅郑涛代钰欣杨畅宋宇飞西安交通大学电气工程学院西安710049

针对大接地电流系统发生接地故障时,非故障线路零序反时限电流保护先于故障线路中零序电流较小一侧保护动作的问题,提出了引入零序电流有效值和相位突变量判据的零序反时限电流保护方案。首先,分析了单回线和双回线两种结构发生接地故障... 详细信息

针对大接地电流系统发生接地故障时,非故障线路零序反时限电流保护先于故障线路中零序电流较小一侧保护动作的问题,提出了引入零序电流有效值和相位突变量判据的零序反时限电流保护方案。首先,分析了单回线和双回线两种结构发生接地故障时,零序电流的分布特征与零序反时限电流保护的动作特性,指出相邻非故障线路零序电流可能大于故障线路零序电流,进而使零序反时限电流保护误动;随后,通过理论分析,得到故障线路中零序电流较大的一侧保护动作前后其余线路中零序电流有效值和方向的变化情况;最后,提出引入零序电流有效值和相位突变量判据的零序反时限电流保护方案,将非故障线路零序反时限电流保护重新计时。仿真结果表明:所提方案能够有效防止非故障线路零序反时限电流保护误动,从而提高了保护的选择性,且在经过渡接地时仍然适用。

关键词：电流保护零序电流反时限突变量选择性

面向航空复杂零件智能工艺规划的孪生工艺模型构建与应用研究

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机械工程学报 2024年第6期60卷 32-43页

作者：张超周光辉李晶晶魏智博秦天宇西安交通大学机械工程学院西安710049 西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室西安710054

针对航空制造企业以人工经验为主的试错型工艺规划方式及工艺设计与加工过程缺乏协同导致的航空复杂零件工艺方案设置不合理、加工过程调整不及时、几何精度与物理性能指标调控难等问题,通过引入数字孪生技术,构建面向航空复杂零件智能... 详细信息

针对航空制造企业以人工经验为主的试错型工艺规划方式及工艺设计与加工过程缺乏协同导致的航空复杂零件工艺方案设置不合理、加工过程调整不及时、几何精度与物理性能指标调控难等问题,通过引入数字孪生技术,构建面向航空复杂零件智能工艺规划的新型孪生工艺模型及其参考框架。据此,从实测数据、质量信息和工艺知识融合的角度,提出孪生工艺模型数据空间、虚拟空间和知识空间的构建方法,明晰加工过程几何误差与物理性能指标使能的孪生工艺模型多维空间协同演进机制,实现工艺设计与加工过程的联动优化。进一步以航空薄壁件为例,实现孪生工艺模型的原型开发,并探索孪生工艺模型的典型应用场景,为航空制造企业革新工艺规划方式、实现工艺设计与加工过程的联动优化提供支撑。

关键词：数字孪生智能工艺规划孪生工艺模型质量调控航空复杂零件智能决策

自适应STWF与改进OMP的滚动轴承微弱故障诊断方法

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噪声与振动控制 2024年第1期44卷 154-161页

作者：和丹魏豪胡胜王琇峰刘晖西安工程大学机电工程学院西安710048 西安交通大学机械工程学院西安710049

针对工业环境中随机冲击干扰下滚动轴承微弱故障特征提取难题,提出一种基于自适应短时维纳滤波(Adaptive Short Time Wiener Filtering,ASTWF)和改进正交匹配追踪(Orthogonal Matching Pursuit,OMP)的滚动轴承故障特征提取方法。该方法... 详细信息

针对工业环境中随机冲击干扰下滚动轴承微弱故障特征提取难题,提出一种基于自适应短时维纳滤波(Adaptive Short Time Wiener Filtering,ASTWF)和改进正交匹配追踪(Orthogonal Matching Pursuit,OMP)的滚动轴承故障特征提取方法。该方法首先采用包络峭度和随余比(Random Shocks and Margin Ratio,RMR)作为联合判据,界定窗长界限并自适应确定STWF最优窗长参数,进而将随机冲击干扰从测试信号中分离出来;然后,利用立方包络自相关谱估计信号中周期频率,构造周期原子库,降低匹配原子冗余度;最后,利用相似性理论优化匹配追踪迭代终止条件,并结合周期原子库,实现弱故障冲击特征快速、准确提取。根据仿真信号和通过变速箱下线检测所得工程数据,可验证所提出方法可有效识别随机冲击干扰下的滚动轴承微弱故障特征。对比最小熵形态反卷积(Minimum Entropy Morphological Deconvolution,MEMD)方法对于随机冲击干扰下滚动轴承微弱故障特征提取效果,发现所提出方法具有更好的故障特征提取能力;与经典OMP方法相比,所提出改进OMP方法信号重构速度提升66%。

关键词：故障诊断自适应短时维纳滤波改进正交匹配追踪随机冲击干扰周期性冲击相似性度量

基于Aspen Plus的MSW气化熔融工艺全流程模拟研究

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环境工程技术学报 2024年第1期14卷 184-193页

作者：吴松党文波史晓军李文健袁淑霞樊玉光西安交通大学机械工程学院浙江金锅锅炉有限公司西安石油大学机械工程学院

城市固体废物(MSW)气化熔融工艺能够减少二噁英的生成和熔融固化重金属,是一种清洁高效的固体废物处理方式。已有研究多针对MSW的热解特性以及污染物的生成与排放,而对气化熔融工艺系统模块之间的影响和各反应器间物质流、能量流的联动... 详细信息

城市固体废物(MSW)气化熔融工艺能够减少二噁英的生成和熔融固化重金属,是一种清洁高效的固体废物处理方式。已有研究多针对MSW的热解特性以及污染物的生成与排放,而对气化熔融工艺系统模块之间的影响和各反应器间物质流、能量流的联动变化过程研究不足。利用Aspen Plus模拟平台,基于吉布斯自由能最小化原理,对MSW气化熔融工艺进行了全流程模拟研究,分析了垃圾干燥温度、垃圾含水率、气化温度、气化介质以及灰熔点对工艺流程节点参数、物质流和能量流的影响,并提出了优化的工艺流程和运行参数。结果表明:在垃圾热解模拟时,垃圾含水率为9%,通过烟气循环能达到能量自给;在相同条件下,以水蒸气作为气化介质的气化效率最高,且在气化温度为850℃,水蒸气当量比为50%时,达到最佳工艺效果;当气化后产生的焦炭在熔融炉内燃烧刚满足灰熔点温度时,灰熔点的升高使气化剂比例、气化气有效气体摩尔流量和碳转化率不断降低。不同工况下的物质流、能量流的变化对实际工程具有指导意义。

关键词：城市固体废物(MSW) 气化熔融全流程模拟节点参数熔融炉

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基于激光诱导石墨烯的木制惯性测量单元

光子学报 2024年第2期53卷 150-159页

作者：李晨李浩杨研伟陕西科技大学机电工程学院西安710021 西安交通大学机械工程学院西安710049 西安交通大学精密微纳制造技术全国重点实验室西安710054

针对商用低精度惯性测量单元具有高成本、制造工艺复杂、废弃后污染环境、不能生物降解等缺点,提出一种低成本、可生物降解的木制惯性测量单元。该设计包含平衡振子和非平衡振子单元,分别用于测量3轴加速度和3轴角加速度。采用激光诱导... 详细信息

针对商用低精度惯性测量单元具有高成本、制造工艺复杂、废弃后污染环境、不能生物降解等缺点,提出一种低成本、可生物降解的木制惯性测量单元。该设计包含平衡振子和非平衡振子单元,分别用于测量3轴加速度和3轴角加速度。采用激光诱导石墨烯的工艺在木梁上制备应变传感器阵列,并形成多组惠斯顿电桥测量电路。结果表明:加速度方面,X轴灵敏度为0.006 m V/g,Y轴灵敏度为8.695×10^(-4)m V/g,Z轴灵敏度为0.200 m V/g;角加速度方面,X轴灵敏度为0.285 m V/(rad/s^(2)),绕Y轴旋转的灵敏度为0.305 m V/(rad/s^(2)),绕Z轴旋转的灵敏度为0.765 m V/(rad/s^(2))。与有限单元法仿真结果对比,实验测量误差在10%以内,且具有良好的重复测量精度。该惯性测量单元在木制船舶、木制载具、木制家具等方面具有潜在的应用前景。

关键词：惯性测量单元激光诱导石墨烯陀螺仪加速度计木材

GH4169短电弧铣削加工碎屑颗粒特性研究

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现代制造工程 2024年第2期 86-92页

作者：马昕旸陈小康王恪典周建平新疆大学机械工程学院乌鲁木齐830017 西安交通大学机械工程学院西安710000

作为放电加工的产物,碎屑颗粒不仅可以反映放电间隙的状态,而且有助于了解材料的蚀除机理;因此,碎屑颗粒一直是电火花加工(放电加工)领域的研究热点。作为一种新颖、高效的电火花加工方法,短电弧铣削加工存在着排屑不畅和频繁短路等问... 详细信息

作为放电加工的产物,碎屑颗粒不仅可以反映放电间隙的状态,而且有助于了解材料的蚀除机理;因此,碎屑颗粒一直是电火花加工(放电加工)领域的研究热点。作为一种新颖、高效的电火花加工方法,短电弧铣削加工存在着排屑不畅和频繁短路等问题。基于上述问题,以碎屑颗粒作为研究对象,研究了加工后碎屑颗粒的微观形态特征,从放电能量角度出发,进一步探讨了不同的工件极性、电极材料、电压、占空比和频率对碎屑颗粒粒径分布的影响,并进一步总结了碎屑颗粒粒径分布对加工质量的影响规律,为揭示材料侵蚀机制、改善间隙排屑性能和提高加工过程的稳定性提供了指导。

关键词：碎屑颗粒短电弧铣削加工材料蚀除机理粒径分布