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无人车蛙跳协同的激光SLAM退化校正

兵工学报 2024年

作者：金浙蒋朝阳北京理工大学机械与车辆学院

稳定高精度的定位是实现地面无人车辆协同自主行驶的先决条件。激光同时定位与建图技术(SLAM)在缺少几何特征的走廊、隧道、沙漠等场景中难以实现精准定位。为此，提出一种无人车蛙跳协同的激光SLAM退化校正方法。估计当前帧每个特征点... 详细信息

稳定高精度的定位是实现地面无人车辆协同自主行驶的先决条件。激光同时定位与建图技术(SLAM)在缺少几何特征的走廊、隧道、沙漠等场景中难以实现精准定位。为此，提出一种无人车蛙跳协同的激光SLAM退化校正方法。估计当前帧每个特征点的法向量，并提出一种激光SLAM退化检测算法，当检测到环境退化时，使用两个无人车之间的测距信息对激光SLAM进行退化校正，在位姿图中进一步优化定位结果，并在自主搭建的两个无人车平台上进行测试。研究结果表明，所提方法与当前主流激光SLAM方法相比获得了更高的建图效果，证明了该方法能够显著提高激光SLAM在退化场景中的定位效果。

关键词：蛙跳协同同时定位与建图退化检测退化校正

电弧熔丝增材制造Mg/Mg双金属的组织与力学性能

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金属学报 2024年

作者：韩启飞狄兴隆郭跃岭叶水俊郑元翾刘长猛北京理工大学机械与车辆学院

传统工艺制备Mg/Mg双金属件流程复杂、成形效率低，电弧熔丝增材制造（WAAM）在提高大尺寸双金属件成形效率方面具有技术优势。为提高大尺寸Mg/Mg双金属件的成形效率和界面性能，本工作采用WAAM技术制备了Mg-Al-Si/Mg-Gd-Y-Zn双金属薄... 详细信息

传统工艺制备Mg/Mg双金属件流程复杂、成形效率低，电弧熔丝增材制造（WAAM）在提高大尺寸双金属件成形效率方面具有技术优势。为提高大尺寸Mg/Mg双金属件的成形效率和界面性能，本工作采用WAAM技术制备了Mg-Al-Si/Mg-Gd-Y-Zn双金属薄壁，研究了双金属件的宏观形貌、微观组织、显微硬度和力学性能。根据宏观形貌，该双金属件通过WAAM实现了良好的界面结合。光学显微镜的图像显示，双金属的界面为厚度约1.4mm的过渡区。电子探针的线扫和面扫结果表明，过渡区内形成了成分梯度，从Mg-Al-Si合金侧到Mg-Gd-Y-Zn合金侧，Al和Si元素的含量逐渐降低，而Gd、Y和Zn元素的含量逐步增加。根据非平衡凝固相图和微观组织分析，双金属件由三个区域组成，分别是存在汉字状Mg2Si相的Mg-Al-Si区，具有粒状Mg2Si、Mg3（Gd,Y）相及Mg5（Gd,Y）相的过渡区和以Mg12Zn（Gd,Y）相为主的Mg-Gd-Y-Zn合金区。显微硬度测试发现，自Mg-Al-Si侧向Mg-Gd-Y-Zn侧，过渡区内的显微硬度从57 HV0.5连续增加到90 HV0.5。根据室温拉伸测试结果，双金属的强度接近Mg-Al-Si合金，极限抗拉强度和屈服强度分别达到236.8和102.2 MPa，延伸率和加工硬化指数接近Mg-Gd-Y-Zn合金，分别达到11.0%和0.323。WAAM Mg-Al-Si/Mg-Gd-Y-Zn双金属件的断裂位置位于过渡区，Mg-Al-Si合金的断裂机制以韧性断裂为主，而双金属和Mg-Gd-Y-Zn合金的断裂机理均为准解理断裂。

关键词：电弧熔丝增材制造双金属件组织强化机理

基于键合图法的履带车油气弹簧阻尼阀特性分析

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兵工学报 2024年第8期45卷 2728-2736页

作者：聂维何洪文雷强顺万义强北京理工大学机械与车辆工程学院北京100081 中国北方车辆研究所推进系统技术部北京100072

为优化车辆悬挂的阻尼特性,基于功率键合图法建立油气悬挂阻尼阀阻尼特性的参数化模型。针对阻尼阀压缩行程开阀前、开阀后和复原行程下不同工作模式,分析不同工作状态下阻尼阀的节流形式,结合流体力学知识建立阻尼阀压缩和复原行程的... 详细信息

为优化车辆悬挂的阻尼特性,基于功率键合图法建立油气悬挂阻尼阀阻尼特性的参数化模型。针对阻尼阀压缩行程开阀前、开阀后和复原行程下不同工作模式,分析不同工作状态下阻尼阀的节流形式,结合流体力学知识建立阻尼阀压缩和复原行程的阻尼特性模型。通过模型仿真研究结构参数对阻尼阀特性的影响。设计流量试验台对阻尼阀特性仿真结果进行验证。研究结果表明,基于功率键合图法建立的阻尼阀特性模型可以准确地计算出阻尼阀的特性,减小单向阀芯上通孔2和通孔3的直径可以降低悬挂阻尼阀开阀点速度,调整通孔1和通孔4的直径可以在不影响开阀速度的条件下相应调整阻尼力,通孔6的直径只对复原行程的阻尼力产生影响。

关键词：履带车辆阻尼特性流体力学油气弹簧开阀速度

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航空保障作业两阶段动态调度方法研究

北京航空航天大学学报 2024年

作者：黄珈其郭宏伟杨帅韩克贤王武宏北京理工大学机械与车辆学院

航空保障调度作业是航空母舰指挥和保障系统的核心业务，直接影响舰载机的出动和回收能力。针对航空保障作业的复杂性和动态性，在保障作业流程和保障资源匹配等约束条件下，本文以最小化保障总时间为优化目标，建立了航空保障作业的两... 详细信息

航空保障调度作业是航空母舰指挥和保障系统的核心业务，直接影响舰载机的出动和回收能力。针对航空保障作业的复杂性和动态性，在保障作业流程和保障资源匹配等约束条件下，本文以最小化保障总时间为优化目标，建立了航空保障作业的两阶段动态调度模型。设计了基于深度强化学习的第一阶段保障作业序列决策算法和基于贪心算法的第二阶段保障小组分配决策算法，以实现航空保障作业调度方案的高效生成。通过仿真实验验证了两阶段动态调度方法的有效性和鲁棒性，新算法能够实现高效求解。

关键词：航空保障作业深度强化学习两阶段动态调度约束条件

基于预训练模型与相似度算法的复杂产品装配技术问题风险预警方法

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机械工程学报 2024年

作者：张晋刘检华赵文浩庄存波张旭北京理工大学重庆创新中心北京理工大学机械与车辆学院数字化制造研究所上海卫星装备研究所

在复杂产品研制过程中，常因装配工艺不完善而出现各种装配技术问题。传统的管控方案是在装配技术问题出现后，对其进行多轮反馈处理，严重影响装配效率。为了减少装配技术问题的出现，提出了一种基于预训练模型与相似度算法的复杂产品... 详细信息

在复杂产品研制过程中，常因装配工艺不完善而出现各种装配技术问题。传统的管控方案是在装配技术问题出现后，对其进行多轮反馈处理，严重影响装配效率。为了减少装配技术问题的出现，提出了一种基于预训练模型与相似度算法的复杂产品装配技术问题风险预警方法，实现了在装配工艺设计阶段对潜在技术问题的风险预警。首先，对复杂产品装配流程进行分析。其次，针对短文本，使用Chinese-roberta-wwm-ext-large预训练模型；针对长文本，使用paraphrase-multilingual-mpnetbase-v2预训练模型，对历史技术问题反馈信息进行语义提取。在此基础上，分别使用改进词转移距离算法和余弦相似度算法计算历史问题工艺文本与新工艺文本的语义相似度，从而检索出新工艺中可能存在的风险点位并进行预警。最后，开发了复杂产品装配技术问题管控系统并应用于某航天企业，验证了所提方法的有效性和准确性。

关键词：复杂产品装配风险预警自然语言处理预训练模型相似度算法

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锥面管接头密封性能定量评价及影响规律研究

北京理工大学学报 2024年

作者：王润良刘检华丁晓宇北京理工大学机械与车辆学院

锥面管接头在复杂机电产品中应用广泛，其密封性能直接影响到机电系统的可靠性.针对目前其密封性能的定量评价研究较少，一些设计参数对密封性能的影响规律尚不明确的现状，提出了宏微观相结合的锥面管接头密封性能定量评价方法，并探... 详细信息

锥面管接头在复杂机电产品中应用广泛，其密封性能直接影响到机电系统的可靠性.针对目前其密封性能的定量评价研究较少，一些设计参数对密封性能的影响规律尚不明确的现状，提出了宏微观相结合的锥面管接头密封性能定量评价方法，并探究了相关设计参数对密封性能的影响规律.首先，采用边界元方法对其装配过程中密封界面微观接触行为进行模拟，得到泄漏通道消失时的临界接触压强；其次，对其拧紧过程进行宏观弹塑性有限元分析，得到装配过程中密封界面上的接触压强分布情况；最后，结合宏微观分析结果得到有效密封面宽，将其作为锥面管接头密封性能定量评价指标，即在相同预紧力作用下，有效密封宽度越大，密封性能越好.在此基础上，以有效密封面宽为指标定量分析了相关设计变量对密封性能的影响规律.结果表明，针对本研究中的锥面管接头结构，正锥角差的管接头密封性能优于负锥角差和无锥角差的结构；管接头密封性能随锥面粗糙度的增加而降低；无锥面圆度误差的管接头密封性能优于含有锥面圆度误差的管接头.

关键词：精密装配粗糙接触密封性能定量评价

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高原工况压气机叶轮振动失效特征分析

内燃机工程 2024年第1期45卷 47-56页

作者：张虹王新宇张一帆北京理工大学机械与车辆学院北京100081

针对高原工况下离心压气机叶轮振动失效问题,以某增压发动机压气机叶轮为研究对象建立仿真模型,使用非定常计算流体动力学方法分析高原共振工况下叶轮受到的气流激励时域与频域特征,并基于单向流固耦合,使用瞬态动力学与谐响应方法研究... 详细信息

针对高原工况下离心压气机叶轮振动失效问题,以某增压发动机压气机叶轮为研究对象建立仿真模型,使用非定常计算流体动力学方法分析高原共振工况下叶轮受到的气流激励时域与频域特征,并基于单向流固耦合,使用瞬态动力学与谐响应方法研究气流激励作用下叶轮共振响应特征,得出高原工况叶轮振动失效原因。结果表明,高原工况叶轮在4阶气流激励作用下发生共振,激励主要来源于叶片与蜗舌间的动静干涉作用,叶顶间隙泄漏流增大了吸力面20%弦长位置的压力波动。气流激励下叶轮共振导致叶片前缘振动应力升高,振动应力幅值达101.5 MPa,与实际叶片振动失效情况一致。

关键词：高原工况离心压气机振动失效流固耦合振动应力

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全气候自热锂离子电池及低温极速加热策略研究

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机械工程学报 2024年

作者：熊瑞李正阳燕润博杨瑞鑫北京理工大学机械与车辆学院

低温下锂离子电池充放电性能和可用容量急剧劣化，严重制约新能源汽车在高寒地区的规模化应用，低温加热成为提升电池低温环境适应性的可行举措。基于18650圆柱形电池结构，设计一种新型的全气候自热锂离子电池，以芯轴为加热元件，通... 详细信息

低温下锂离子电池充放电性能和可用容量急剧劣化，严重制约新能源汽车在高寒地区的规模化应用，低温加热成为提升电池低温环境适应性的可行举措。基于18650圆柱形电池结构，设计一种新型的全气候自热锂离子电池，以芯轴为加热元件，通过电触发加热方式实现低温下由内而外的极速温升，试验表明自热电池能够进行正常充放电循环，同时以芯轴作为加热元件是有效的；建立自热锂离子电池电化学-热耦合模型，对传统电化学模型进行修正，匹配自热电池工作特点，探明自热电池在加热过程中内部温度场的分布与变化情况，结果表明，加热方式使得电池表面温升迟滞性降低；利用非支配排序遗传算法Ⅱ(Non-dominated sorting genetic algorithm Ⅱ，NSGA-Ⅱ)建立以加热速率、能量消耗率为优化目标的多目标优化框架，得到最优加热策略，即33.80m?保护电阻和55.16%占空比，仿真结果表明，加热速率可达25.53℃/min，而能量消耗率仅为6.27%。

关键词：锂离子电池自加热加热速率能量消耗率多目标优化

基于近端策略优化的两栖无人平台路径规划算法研究

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北京理工大学学报 2024年

作者：左哲覃卫徐梓洋李寓安陈泰然北京理工大学机械与车辆学院

为解决水陆两栖无人平台在复杂环境中的路径规划问题，针对传统方法难以应对动态障碍物和多变环境的局限性，提出了一种基于近端策略优化（PPO）的路径规划算法，包含四种感知信息输入方案以及速度强化奖励函数，适应动态和静态环境。... 详细信息

为解决水陆两栖无人平台在复杂环境中的路径规划问题，针对传统方法难以应对动态障碍物和多变环境的局限性，提出了一种基于近端策略优化（PPO）的路径规划算法，包含四种感知信息输入方案以及速度强化奖励函数，适应动态和静态环境。该算法通过批次函数正则化、策略熵引入和自适应裁剪因子，显著提升了算法的收敛速度和稳定性。研究中采用了ROS仿真平台，结合Flatland物理引擎和PedSim插件，模拟了包含动态障碍物的多种复杂场景。实验结果表明，采用BEV+V状态空间输入结构和离散动作空间的两栖无人平台，在路径规划中展现出高成功率和低超时率，优于传统方法和其他方案。仿真和对比实验显示采用鸟瞰图与速度组合的状态空间数据结构配合速度强化奖励函数算法提高了性能：收敛速度提高25.58%，路径规划成功率提升25.54%，超时率下降13.73%.

关键词：路径规划两栖无人平台近端策略优化(PPO)