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融合前馈及状态反馈的智能汽车模型预测控制

湖南大学学报（自然科学版） 2024年第8期51卷 165-175页

作者：陈齐平曹天恒黄少堂江会华江志强时乐泉华东交通大学载运工具与装备教育部重点实验室江西南昌330013 江铃汽车股份有限公司江西南昌330001 江西交通职业技术学院汽车工程学院江西南昌330013

针对具有动力学约束的智能汽车路径精确跟踪问题,提出了一种融合前馈及状态反馈的模型预测控制(model predictive control,MPC)方法.首先,根据车辆二自由度模型建立MPC路径跟踪基础模型,然后考虑基础模型中道路曲率变化对系统产生的已... 详细信息

针对具有动力学约束的智能汽车路径精确跟踪问题,提出了一种融合前馈及状态反馈的模型预测控制(model predictive control,MPC)方法.首先,根据车辆二自由度模型建立MPC路径跟踪基础模型,然后考虑基础模型中道路曲率变化对系统产生的已建模稳态扰动,设计前馈控制器(feed-forward control,FFC)进行消除;并进一步采用比例积分微分(proportional integral derivative,PID)控制器进行系统误差状态反馈调节;最终形成融合前馈及状态反馈转角输入的模型预测最优调节控制律(MPC-FF-PID).最后基于MATLAB/Simulink和Carsim平台证实所提算法的有效性,并基于智能驾驶实车平台在园区低速场景下进行实车测试,最大横向和航向误差分别为0.128 7 m和0.063 9 rad,表明本文算法具备更高的跟踪精度及安全性.

关键词：智能汽车路径跟踪模型预测控制前馈控制状态反馈PID控制仿真与实车验证

磁流变假肢膝关节结构集成及其适配技术研究进展

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磁性材料及器件 2024年第1期55卷 67-77页

作者：喻理梵赵金鹏胡国良华东交通大学载运工具与装备教育部重点实验室江西南昌330013

假肢在截肢者生活中扮演着重要角色,一方面可给人体站立提供支撑,另一方面可帮助截肢者的残肢运动。磁流变假肢是利用磁流变阻尼器(Magnetorheological damper,MRD)为阻尼器件的新型半主动假肢。详细介绍了磁流变假肢的结构组成和工作原... 详细信息

假肢在截肢者生活中扮演着重要角色,一方面可给人体站立提供支撑,另一方面可帮助截肢者的残肢运动。磁流变假肢是利用磁流变阻尼器(Magnetorheological damper,MRD)为阻尼器件的新型半主动假肢。详细介绍了磁流变假肢的结构组成和工作原理;指出了磁流变假肢结构的特点及应用,并对不同结构特点的磁流变假肢进行了分类和比较;同时阐述了当前磁流变假肢膝关节中主流的控制方法,针对不同控制方法的特点进行了对比分析;最后展望未来磁流变假肢的发展趋势及实际应用。

关键词：磁流变假肢膝关节磁流变阻尼器结构集成适配技术

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钻柱的粘滑与高频扭转耦合振动测量与分析

石油机械 2024年

作者：李玉梅邓杨林张涛于丽维刘明天津开发区鑫昌达船舶工程有限公司北京信息科技大学高动态导航技术北京市重点实验室新疆油田公司工程技术研究院北京信息科技大学现代测控技术教育部重点实验室

钻井系统的自激扭转振动会导致钻头和地层之间的接触力或切削力相对速度出现下降特征。为了减轻这种机制的影响，本文中采用近钻头测量工具测量了四川威远、新疆跃满多井段钻柱的三轴加速度等工程参数，通过对三轴振动的时域、频域分析... 详细信息

钻井系统的自激扭转振动会导致钻头和地层之间的接触力或切削力相对速度出现下降特征。为了减轻这种机制的影响，本文中采用近钻头测量工具测量了四川威远、新疆跃满多井段钻柱的三轴加速度等工程参数，通过对三轴振动的时域、频域分析，研究了钻柱扭转振动特征。研究发现，低频的扭转振动会引发粘滑振动，粘滑振动频率为0.128Hz，三轴振动和转速会出现周期性波动。钻柱发生高频扭转振动（HFTO）时，三轴加速度都出现了177.2Hz的主频率。时域分析发现，切向加速度会远大于轴向、法向加速度峰值，均方根值也较高，表明切向振动波动较大、能量高。说明此时井下正发生扭转振动。从时频域分析发现，粘滑与HFTO发生耦合时，法向加速度会出现两个主频：粘滑时的主频和高频扭转振动的主频，高扭转频率会提高扭矩和机械转速导致钻具疲惫。研究结果对描述扭转振动的特征、判断钻井过程是否发生粘滑、高频扭转振动和及时采取消除粘滑振动、缓解钻具疲惫技术措施具有指导作用。

关键词：扭转振动粘滑高频扭转振动频率振动耦合

基于NSGA-Ⅱ的内外液流通道筒式磁流变制动器优化设计

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华东交通大学学报 2024年第3期41卷 110-118页

作者：应仕诚胡国良喻理梵华东交通大学载运工具与装备教育部重点实验室江西南昌330013

【目的】针对传统磁流变制动器磁场利用率不高的问题,设计了一种具有内外流道的筒式磁流变制动器。【方法】通过将隔磁环和隔磁盘集成在导磁材料旋转套筒和定子磁缸内,使得磁力线蜿蜒穿过内外液流通道的6段有效阻尼间隙,从而在制动器外... 详细信息

【目的】针对传统磁流变制动器磁场利用率不高的问题,设计了一种具有内外流道的筒式磁流变制动器。【方法】通过将隔磁环和隔磁盘集成在导磁材料旋转套筒和定子磁缸内,使得磁力线蜿蜒穿过内外液流通道的6段有效阻尼间隙,从而在制动器外形尺寸不变的前提下提高了转矩性能。阐述了内外液流通道筒式磁流变制动器的结构和工作原理,同时建立了制动转矩的数学模型。在电磁场和转矩分析的基础上,通过理论计算和DOE实验正交法预测模型精度,并利用NSGA-Ⅱ算法对内外液流通道筒式磁流变制动器进行多目标优化。【结果】结果表明,当加载电流为2.0 A时,制动器的转矩最大值由36.38 N·m提高到47.35 N·m,相比优化前提升了30.15%;转矩动态可调范围系数由18.28提高到21.31,相比优化前提升了16.58%。【结论】优化后的制动器满足无人配送小车的制动性能需求。

关键词：磁流变制动器内外液流通道多目标优化设计制动性能

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基于YOLOv5的油气井套管接箍检测方法

西安石油大学学报（自然科学版） 2024年第4期39卷 83-89页

作者：张家田赵耀严正国任星张志威西安石油大学陕西省油气井测控技术重点实验室陕西西安710065

针对目前在可视化测井领域,利用人工对测井视频中的接箍进行识别校深时存在的检测效率低下、检测误差高的问题,提出一种基于YOLOv5算法的接箍智能检测方法。首先对井下的接箍图像进行采集,在缺乏公开数据集的情况下,通过数据增强的方法... 详细信息

针对目前在可视化测井领域,利用人工对测井视频中的接箍进行识别校深时存在的检测效率低下、检测误差高的问题,提出一种基于YOLOv5算法的接箍智能检测方法。首先对井下的接箍图像进行采集,在缺乏公开数据集的情况下,通过数据增强的方法制作接箍数据集,再对增强后的数据集使用labelimg工具进行数据标注,然后将标注好的数据集送入YOLOv5网络中进行训练,最后使用训练好的最佳权重进行接箍识别并计数。测试结果表明,该方法能实现对当前测井视频中接箍的准确识别,接箍计数的正确率为100%,并且检测效率高,平均每帧检测时间为15 ms。

关键词：套管接箍 YOLOv5 目标检测油气井检测

添加不同固体润滑剂铁基合金激光熔覆涂层的干滑动摩擦磨损性能

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机械工程材料 2024年第3期48卷 57-67页

作者：杨文斌李仕宇肖乾丁昊昊慕鑫鹏杨春辉陈道云华东交通大学载运工具与装备教育部重点实验室南昌330013 华东交通大学轨道交通基础设施性能检测与保障国家重点实验室南昌330013 浙江师范大学浙江省城市轨道交通智能运维技术与装备重点实验室杭州321005 西南交通大学牵引动力国家重点实验室成都610031

采用激光熔覆技术在CL60车轮钢表面分别制备不同含量WS_(2)(质量分数0~8.0%)和CaF_(2)(质量分数5.0%)固体润滑剂以及不同含量h-BN(质量分数0~2.0%)和CaF_(2)(质量分数0~2.0%)固体润滑剂的铁基合金涂层,对比研究了添加不同固体润滑剂铁... 详细信息

采用激光熔覆技术在CL60车轮钢表面分别制备不同含量WS_(2)(质量分数0~8.0%)和CaF_(2)(质量分数5.0%)固体润滑剂以及不同含量h-BN(质量分数0~2.0%)和CaF_(2)(质量分数0~2.0%)固体润滑剂的铁基合金涂层,对比研究了添加不同固体润滑剂铁基合金涂层的显微组织以及干滑动摩擦磨损行为和磨损机制。结果表明:所有涂层均主要由树枝晶和共晶组织组成,表面硬度均达到约800 HV,约为CL60钢的2倍。随着WS_(2)含量的增加,WS_(2)+CaF_(2)/铁基合金涂层的摩擦因数降低,磨损质量损失先降低后基本稳定,当WS_(2)质量分数为6.0%时,磨损质量损失最低,与未添加固体润滑剂的铁基合金涂层相比降低了26.7%,此时孔隙最少,磨损表面损伤轻微,磨损机制为磨粒磨损。随着h-BN含量的增加以及CaF_(2)含量的降低,h-BN+CaF_(2)/铁基合金涂层的摩擦因数与磨损质量损失均先降后增,且当CaF_(2)和h-BN的质量分数均为1.0%时,稳定摩擦因数与磨损质量损失均最小,与未添加固体润滑剂的铁基合金涂层相比,分别降低了32.7%和33.3%,此时晶粒最细小,组织最为致密,磨损表面以细小磨痕为主,磨损机制为轻微的磨粒磨损。

关键词：车轮钢激光熔覆固体润滑材料显微组织摩擦磨损性能

基于储氨停喷响应特性的SCR系统氨泄漏识别

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内燃机学报 2024年第4期42卷 376-383页

作者：王天田黄自增曾敏任继文王均刚华东交通大学载运工具与装备教育部重点实验室江西南昌330013 江铃汽车股份有限公司动力总成研究院江西南昌330100 得州排放控制技术(无锡)有限公司江苏无锡214037

有效识别出氨(NH_(3))泄漏是柴油机NO_(x)转化(De NO_(x))系统实现精确闭环控制与自适应修正的基础.针对NO_(x)传感器对排气中的NH_(3)和NO_(x)存在交叉敏感这一情况,提出了一种基于停喷状态下选择性催化还原(SCR)系统储氨响应特性的NH_... 详细信息

有效识别出氨(NH_(3))泄漏是柴油机NO_(x)转化(De NO_(x))系统实现精确闭环控制与自适应修正的基础.针对NO_(x)传感器对排气中的NH_(3)和NO_(x)存在交叉敏感这一情况,提出了一种基于停喷状态下选择性催化还原(SCR)系统储氨响应特性的NH_(3)泄漏识别方法.在工况条件合适时,持续将NO_(x)转化效率的传感器测量值和预测值的比值与标定限值进行对比,超过限值时则触发停喷诊断动作,并在停喷过程中通过对比催化器的储氨消耗超过限值的时间与转化效率低于限值的时间先后,实现对NH_(3)泄漏状态的准确识别.结果表明:该方法能够有效识别出SCR系统的NH_(3)泄漏,并能够在NO_(x)排放超过车载故障诊断(OBD)限值时准确识别出NO_(x)排放超标.

关键词：柴油机选择性催化还原系统氨泄漏识别

基于Creo和Inspire的工业机器人末端执行器结构拓扑优化设计

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常州工学院学报 2024年第3期37卷 18-24页

作者：贾颖莲何世松江西交通职业技术学院机电工程学院江西南昌330013 华东交通大学载运工具与装备教育部重点实验室江西南昌330013

为了在不降低力学性能的情况下实现轻量化设计,在对某工业机器人末端执行器的手指结构的使用工况和边界条件进行分析的基础上,利用Creo 7.0软件完成该手指结构的三维建模,借助Altair Inspire 2020软件先进的有限元优化求解器对手指结构... 详细信息

为了在不降低力学性能的情况下实现轻量化设计,在对某工业机器人末端执行器的手指结构的使用工况和边界条件进行分析的基础上,利用Creo 7.0软件完成该手指结构的三维建模,借助Altair Inspire 2020软件先进的有限元优化求解器对手指结构在设定条件下进行拓扑优化设计和结构强度校核,在兼顾制造工艺的基础上获得手指结构的最优设计方案。拓扑优化后的手指零件质量减小了43.85%,使用上述方法进行产品结构设计,在第一时间就能实现降低开发成本、缩短产品开发周期、减少材料消耗和减轻产品重量。

关键词：工业机器人手指结构拓扑优化轻量化

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一种新型可变形轮腿式机器人的设计与分析

机械工程学报 2022年第3期58卷 65-74页

作者：刘超谭稀岑姚燕安付志洋北京交通大学机械与电子控制工程学院北京100044 载运工具先进制造与测控技术教育部重点实验室(北京交通大学) 北京100044

提出一种新型可变形轮腿式地面移动机器人,采用相同动力源实现轮式和腿式两种移动模式。将Chebyshev机构与平行四边形机构结合,提出了具有两种单自由度运动形式的单环闭链2RP3R变胞机构,进行了构型设计和运动学分析。将2个单环闭链变胞... 详细信息

提出一种新型可变形轮腿式地面移动机器人,采用相同动力源实现轮式和腿式两种移动模式。将Chebyshev机构与平行四边形机构结合,提出了具有两种单自由度运动形式的单环闭链2RP3R变胞机构,进行了构型设计和运动学分析。将2个单环闭链变胞机构构造成轮腿式移动模块,进而构建一种可变形轮腿式机器人。机器人具有256种运动形式,这些运动形式均采用相同的动力源,实现多足切换,通过不同高度的空间,在曲柄与机架共线时进行移动模式切换,实现倾倒后恢复。然后,分析了机器人的移动性能,得到腿式模式下的平均越障能力和两种模式下的平均速度比。建立虚拟样机模型,完成了机器人平地行走、越障、转向和模式切换仿真试验。研制一台样机,进行了两种模式下的移动试验,验证了机器人方案的可行性。

关键词：可变形轮腿式机器人单环闭链机构变胞机构