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基于转矩定量分析的VSG低频特性校正方法

太阳能学报 2024年第8期45卷 135-143页

作者：于鸿儒陈中蔡骏陆寅史艳琼安徽建筑大学安徽省工程机械智能制造重点实验室合肥230601 南京信息工程大学自动化学院南京210044

首先建立虚拟同步发电机(VSG)的虚拟转矩模型,通过虚拟转矩的定量分析揭示导致VSG低频特性发生变化的主要因素:次同步谐振对VSG的低频特性产生耦合影响和锁相环的负阻尼效应。在论证增加阻尼抑制次同步谐振可行性的基础上,给出稳态阻尼... 详细信息

首先建立虚拟同步发电机(VSG)的虚拟转矩模型,通过虚拟转矩的定量分析揭示导致VSG低频特性发生变化的主要因素:次同步谐振对VSG的低频特性产生耦合影响和锁相环的负阻尼效应。在论证增加阻尼抑制次同步谐振可行性的基础上,给出稳态阻尼、动态阻尼联合取值方法,而后指出动态阻尼对VSG性能的影响;论证通过相位补偿法抑制低频振荡的可行性,通过对VSG转矩的定量校正,保证VSG的性能指标与设计预期一致。最后通过实验验证理论分析的正确性和设计方法的有效性。

关键词：逆变器虚拟同步发电机低频振荡阻尼转矩相位补偿转矩校正

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改进RRT算法的机械臂路径规划

组合机床与自动化加工技术 2024年第5期 60-64,70页

作者：栾庆磊郭继智屈紫浩史艳琼陈中安徽建筑大学机械与电气工程学院合肥230601 安徽建筑大学安徽省工程机械智能制造重点实验室合肥230601

为解决快速拓展随机树(RRT)算法随机性强,收敛速度慢和结果可行性差等问题,提出了一种基于全局自适应步长与目标偏置采样的改进型RRT算法。首先,利用环境信息自适应的计算初始步长,同时在拓展过程中利用节点周围障碍物信息调整当前步长... 详细信息

为解决快速拓展随机树(RRT)算法随机性强,收敛速度慢和结果可行性差等问题,提出了一种基于全局自适应步长与目标偏置采样的改进型RRT算法。首先,利用环境信息自适应的计算初始步长,同时在拓展过程中利用节点周围障碍物信息调整当前步长,以增强对地图的探索能力;其次,通过目标偏置采样结合改进的最近点选取策略提高算法的搜索效率,快速生成一条从起始点到目标点的路径;随后,对生成路径进行两次冗余点移除并结合最大曲率约束减少路径代价和转折角;最后,利用基于最小二乘法的五次多项式拟合对其进行优化,进一步提高路径的可行性。在机械臂上进行仿真实验,结果表明在三维空间下改进RRT算法相较于传统RRT算法,路径代价减少38.1%,规划时间减少68.4%,节点个数减少77.4%,验证了算法的有效性。

关键词：机械臂路径规划 RRT 自适应步长最近点选取

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强反射表面的自适应双目数字条纹投影法

激光与光电子学进展 2024年第12期61卷 115-125页

作者：雷经发赵波赵汝海李永玲张淼安徽建筑大学机械与电气工程学院安徽合肥230601 安徽省工程机械智能制造重点实验室安徽合肥230601 过程装备与控制工程四川省高校重点实验室四川自贡643000

双目数字条纹投影在三维形貌测量中应用广泛,但对于表面反射率变化较大的物体,过度曝光会导致数字条纹信息丢失,从而降低测量精度。基于此,提出一种自适应双目数字条纹投影方法。首先,向物体表面投射不同强度的灰度图,制作掩模图像,生... 详细信息

双目数字条纹投影在三维形貌测量中应用广泛,但对于表面反射率变化较大的物体,过度曝光会导致数字条纹信息丢失,从而降低测量精度。基于此,提出一种自适应双目数字条纹投影方法。首先,向物体表面投射不同强度的灰度图,制作掩模图像,生成多组饱和点像素簇,计算饱和点像素簇中的物体表面反射率,并在像素簇中逐像素确定饱和像素点的最佳投影光强值;其次利用相机-投影仪像素点映射关系,将生成的自适应数字条纹序列投影至物体表面;最后利用多频外差法进行解相,通过左右相机相位匹配完成物体三维形貌重建。实验结果表明,相比现有双目方法,所提方法的相位均方根误差和平均相对误差分别减小了99.57%和96.57%,更加准确地实现饱和曝光区域相位的提取和匹配,拟合模型高度相对误差减小了72.12%,提高了对强反射物体表面三维形貌的测量精度。

关键词：相位测量自适应条纹双目视觉强反射表面三维形貌重建

PVC/TPU共混材料静动态力学性能及本构模型研究

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中国塑料 2024年第5期38卷 1-6页

作者：雷经发胡基波刘涛吴文奇沈朝阳安徽建筑大学机械与电气工程学院合肥230601 工程机械智能制造安徽省教育厅重点实验室合肥230601

利用万能材料试验机和高速拉伸试验机对2种成型方式和6种共混比的聚氯乙烯/热塑性聚氨酯(PVC/TPU)共混材料开展静动态拉伸力学性能测试,并基于断裂伸长率和邵氏硬度进行成型方式和共混比优选。进一步获取了共混材料在较宽应变率范围(0.0... 详细信息

利用万能材料试验机和高速拉伸试验机对2种成型方式和6种共混比的聚氯乙烯/热塑性聚氨酯(PVC/TPU)共混材料开展静动态拉伸力学性能测试,并基于断裂伸长率和邵氏硬度进行成型方式和共混比优选。进一步获取了共混材料在较宽应变率范围(0.001~700 s-1)的应力⁃应变数据,并进行了拉伸断面的微观表征。结果表明,模压成型材料断裂伸长率更高,共混比为90/10时材料具有最高的断裂伸长率,邵氏硬度符合试验假人软组织材料的硬度范围(邵尔40~70 A)。共混比为90/10(PVC/TPU)材料在静动态载荷下均具有显著的应变率效应。选取朱⁃王⁃唐(ZWT)方程和Sherwood⁃Frost方程构建了材料的本构模型,对比发现Sherwood⁃Frost方程拟合效果更好。形貌分析发现,静动态加载下,材料均为典型的脆性断裂,未出现明显的相分离现象。随着应变率的增加,断面逐渐变粗糙,并产生空穴及微小裂纹。

关键词：聚氯乙烯热塑性聚氨酯应变率本构模型

基于自适应多曝光融合的高动态范围表面测量方法

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红外与激光工程 2024年第1期53卷 173-182页

作者：雷经发谢浩然李永玲吴东张淼赵汝海安徽建筑大学机械与电气工程学院安徽合肥230601 工程机械智能制造安徽省教育厅重点实验室安徽合肥230601 过程装备与控制工程四川省高校重点实验室四川自贡643000 中国科学技术大学精密机械与精密仪器系安徽合肥230026

为解决结构光测量高动态范围表面物体时出现局部过度曝光或曝光不足的问题,提出一种改进的多曝光融合方法,利用自适应曝光代替手动曝光,并对图像融合过程进行优化。首先,将初始曝光时间下拍摄的图像利用直方图进行分析,将被测物体表面... 详细信息

为解决结构光测量高动态范围表面物体时出现局部过度曝光或曝光不足的问题,提出一种改进的多曝光融合方法,利用自适应曝光代替手动曝光,并对图像融合过程进行优化。首先,将初始曝光时间下拍摄的图像利用直方图进行分析,将被测物体表面反射率不同的区域分为若干组,分别计算出每个组别的最佳曝光时间;在此基础上,拍摄不同组别对应最佳曝光时间下投射白光和条纹的图像,并去除图像中超过设定阈值的高灰度值区域,再将投射白光处理后的图像制作成掩模图,与相同曝光时间下投射条纹处理后的图像相乘,进而对多组相乘后的图像进行亮度压缩与融合;最后,通过CLAHE算法提高融合后所生成条纹图的对比度与清晰度,并对条纹解相后进行点云重建和尺寸测量。实验结果表明:文中方法中自适应曝光相较于手动曝光具有高效性和准确性,U型卡、连接块、圆盘三个高动态范围表面物体的点云重建率分别高达99.98%、99.74%、99.76%,测量出的标准块阶梯高度差绝对误差为0.062 mm,相对误差仅为0.69%,该方法有效解决了高动态范围表面物体测量时点云缺失的问题,提高了三维轮廓的测量精度。

关键词：高动态范围表面物体自适应曝光时间多曝光融合技术三维轮廓检测

基于局部信息熵和改进AD-Census变换的自适应立体匹配

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激光与光电子学进展 2024年

作者：雷经发韦子涵李永玲赵汝海张淼安徽建筑大学机械与电气工程学院工程机械智能制造安徽省教育厅重点实验室过程装备与控制工程四川省高校重点实验室

为了提高传统局部匹配算法在弱纹理区域的匹配精度，解决AD-Census变换在代价融合过程中未能很好适应局部区域特征的问题，提出了一种基于局部信息熵和改进ADCensus变换的自适应立体匹配算法。在代价计算阶段，首先对输入图像进行局部... 详细信息

为了提高传统局部匹配算法在弱纹理区域的匹配精度，解决AD-Census变换在代价融合过程中未能很好适应局部区域特征的问题，提出了一种基于局部信息熵和改进ADCensus变换的自适应立体匹配算法。在代价计算阶段，首先对输入图像进行局部信息熵计算，根据像素点邻域局部信息熵选择改进Census变换的自适应窗口大小；然后由局部信息熵值计算自适应融合权重值，获得改进Census和AD代价的融合代价。在代价聚合部分，引入单方向动态规划聚合算法；最后经过视差计算和优化得出最终视差结果。选用Middlebury测试平台上标准图像对算法进行测试，实验结果显示，本文算法在非遮挡区域和全部区域的平均误匹配率分别为5.94%和8.37%，匹配效果优于很多现有算法，并具有较好的适用性和抗噪能力。

关键词：立体匹配局部信息熵 AD-Census 自适应权重代价聚合

基于改进的多曝光图像融合数字光栅投影法的煤块表面形貌测量

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激光与光电子学进展 2024年

作者：雷经发缪远航张淼李永玲赵汝海安徽建筑大学机械与电气工程学院工程机械智能制造安徽省教育厅重点实验室过程装备与控制工程四川省高校重点实验室

煤炭作为重要能源，测量其表面形貌有利于对煤炭的深入研究。双目数字光栅投影法在三维形貌测量中应用广泛，但当被测物表面像煤块这样反射率较低时，就会出现由于表面反射率不足而导致数字条纹信息缺失的问题。基于此，提出一种自适应... 详细信息

煤炭作为重要能源，测量其表面形貌有利于对煤炭的深入研究。双目数字光栅投影法在三维形貌测量中应用广泛，但当被测物表面像煤块这样反射率较低时，就会出现由于表面反射率不足而导致数字条纹信息缺失的问题。基于此，提出一种自适应多曝光图像融合双目数字光栅投影法。本文方法首先根据K-means聚类分析法对初始曝光下采集到的图像进行分割，再计算每组像素簇对应的最佳曝光时间；其次根据最佳曝光时间采集投影白光和条纹的图像；然后采用多曝光图像融合法合成新的条纹图像；最后利用多频外差法以及相位匹配对煤块进行三维形貌重建。实验结果表明，该方法在拍摄煤块时的点云重建率均高达99%以上，较大程度地克服了因被测物表面低反射率造成的测量困难，较好地重建了煤块的表面形貌。

关键词：数字光栅投影双目视觉聚类分析多曝光图像融合表面形貌测量

面向主动再制造的零部件结构参数优化及强度冗余配置

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机械设计与研究 2024年第1期40卷 37-42,45页

作者：刘涛何佳茹雷经发王璐孙虹安徽建筑大学机械与电气工程学院合肥230601 工程机械智能制造安徽省教育厅重点实验室合肥230601

为满足主动再制造设计过程中零部件应力、寿命、能耗等多参数指标优化需求,提出了面向主动再制造的零部件结构参数优化及强度冗余配置方法。阐述了结构参数优化及强度冗余配置流程框架,构建了结构参数与静应力、疲劳寿命、全生命周期能... 详细信息

为满足主动再制造设计过程中零部件应力、寿命、能耗等多参数指标优化需求,提出了面向主动再制造的零部件结构参数优化及强度冗余配置方法。阐述了结构参数优化及强度冗余配置流程框架,构建了结构参数与静应力、疲劳寿命、全生命周期能耗及成本间的函数模型,并采用TOPSIS方法进行结构参数的多目标优化。在此基础上,以最优结构参数对应的时均能耗及时均成本为评价指标,经有限次重复博弈确定主动再制造时机,通过强度冗余因子解算实现强度冗余配置。以某型号六缸发动机曲轴为例,选取主轴半径、臂宽和过渡圆角半径作为关键优化参数,开展结构参数优化及强度冗余配置,验证了方法的有效性。

关键词：主动再制造结构参数优化设计强度冗余

聚氯乙烯/热塑性聚氨酯共混合金的静动态力学性能及微观结构分析

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材料导报 2024年第19期38卷 264-269页

作者：雷经发沈强刘涛孙虹尹志强安徽建筑大学机械与电气工程学院合肥230601 工程机械智能制造安徽省教育厅重点实验室合肥230601 灾害环境人员安全安徽省重点实验室合肥230601

为了揭示聚氯乙烯(PVC)/热塑性聚氨酯(TPU)共混合金的静动态力学性能以及微观结构对共混体系力学性能的影响,采用万能材料试验机和分离式霍普金森压杆(SHPB)实验装置对PVC/TPU合金开展准静态、动态力学性能实验,获取了较宽应变率范围(0.... 详细信息

为了揭示聚氯乙烯(PVC)/热塑性聚氨酯(TPU)共混合金的静动态力学性能以及微观结构对共混体系力学性能的影响,采用万能材料试验机和分离式霍普金森压杆(SHPB)实验装置对PVC/TPU合金开展准静态、动态力学性能实验,获取了较宽应变率范围(0.001~5800 s^(-1))内的应力-应变曲线,并通过傅里叶变换红外光谱(FTIR)及扫描电镜(SEM)对PVC/TPU合金微观结构进行表征。结果表明,材料在准静态拉伸及动态压缩下均具有显著的应变率强化效应。共混比会影响其微观结构及力学性能,共混比为90/10(PVC/TPU)时,材料弹性模量、峰值应力及断裂伸长率最高,且两相相容性最好;随着TPU占比增加,材料的拉伸与压缩力学性能下降,两相之间出现明显的界面层;此外,共混比为50/50时,材料相结构较为复杂,出现双连续相与“海-岛”结构共存的复杂形貌。

关键词：共混合金力学性能应变率微观形貌