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液压机械臂驱动关节的非线性摩擦力自适应补偿控制

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液压与气动 2024年第1期48卷 20-30页

作者：夏杨修吕立彤陈正赫连勃勃浙江大学海洋学院浙江舟山316021 石家庄铁道大学机械工程学院河北石家庄050043 浙江大学流体传动与机电系统国家重点实验室浙江杭州310027 卡尔斯鲁厄理工学院移动机械研究所德国卡尔斯鲁厄376131

液压机械臂在重载任务中至关重要,但在精细化作业中却普遍存在“力量够大、精细不足”的问题。无论采用全自主还是半自主的作业方式,精密运动控制都是实现精细作业的首要基础。液压机械臂多采用液压缸直动推动关节转动的非线性驱动关节... 详细信息

液压机械臂在重载任务中至关重要,但在精细化作业中却普遍存在“力量够大、精细不足”的问题。无论采用全自主还是半自主的作业方式,精密运动控制都是实现精细作业的首要基础。液压机械臂多采用液压缸直动推动关节转动的非线性驱动关节构型,摩擦分别来自液压缸和转动轴,但现研究大多忽略直动摩擦而仅考虑转动摩擦,因而运动控制中的摩擦补偿不到位。建立了面向模型补偿控制的液压机械臂非线性驱动关节动力学模型,全面考虑液压缸和转动轴的摩擦特性,进而提出摩擦补偿控制方法。结合基于最小二乘的在线参数自适应律,设计了直接/间接自适应鲁棒控制器。最后开展多组仿真对比,验证所提控制方法对液压机械臂驱动关节控制精度的提升效果。

关键词：液压机械臂运动控制自适应控制摩擦补偿

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大型全可动射电望远镜结构设计进展与挑战

机械工程学报 2024年第13期60卷 330-344页

作者：冯树飞班友连培园王伟东莞理工学院机械工程学院东莞523808 鲁汶大学电气工程系比利时鲁汶3001 新疆大学机械工程学院乌鲁木齐830047 西安电子科技大学机电工程学院西安710071

面对日益增长的射电望远镜口径和工作频率,如何满足复杂环境载荷下的望远镜性能,是大型全可动射电望远镜结构设计的难点。首先对射电望远镜的结构设计进行了概述,接着,回顾了国内外典型大型全可动射电望远镜的结构设计特点,展示了等刚... 详细信息

面对日益增长的射电望远镜口径和工作频率,如何满足复杂环境载荷下的望远镜性能,是大型全可动射电望远镜结构设计的难点。首先对射电望远镜的结构设计进行了概述,接着,回顾了国内外典型大型全可动射电望远镜的结构设计特点,展示了等刚度思想下保型设计,以及机电一体化设计所取得的成功,最后,针对下一代大型亚毫米波射电望远镜所面临的超高精度挑战,结合研究现状,概述了保型拓扑优化设计、多组件耦合设计、光机电一体化设计、可靠性设计、机/结构创新设计以及精准建模等方向的研究趋势。

关键词：射电望远镜反射面天线保型设计机电一体化环境载荷

面向整组寿命最大化的电动汽车电池一致性变化规律及其均衡策略

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机械工程学报 2020年第22期56卷 176-183页

作者：汪宜秀魏学哲房乔华朱建功戴海峰同济大学新能源汽车工程中心上海201804 卡尔斯鲁厄理工学院德国卡尔斯鲁厄76344

串联电池组的一致性问题是电池成组使用的关键问题之一,常通过电池均衡技术进行干预调节。但现有均衡策略多着重于单次循环容量和能量的最大利用,忽视了长时间尺度下电池组的一致性演变。为实现长时间尺度下的电池组寿命最优,试验研究... 详细信息

串联电池组的一致性问题是电池成组使用的关键问题之一,常通过电池均衡技术进行干预调节。但现有均衡策略多着重于单次循环容量和能量的最大利用,忽视了长时间尺度下电池组的一致性演变。为实现长时间尺度下的电池组寿命最优,试验研究了工作区间对电池老化的影响,讨论了传统顶部均衡和底部均衡下的电池组一致性演变,提出了优化最差单体工作区间的寿命均衡策略。研究发现使用的三元锂电池在高荷电状态区间循环时存在较快的容量衰减,增加循环放电深度同样会加速容量衰减;顶部均衡和底部均衡虽然可以最大化电池组单次性能,但容量一致性依旧持续变差,表明了寿命均衡的必要性;提出的寿命均衡策略使最差单体循环在较低的荷电状态区间,减小其容量衰减速率,进而有效地提高电池整组的累计放电量;最后,设计的试验证实了所提出的均衡策略可以显著提高电池组的容量一致性,并设计了相应的系统实现方案。提出的寿命均衡策略也为未来电池组的均衡研究提供了新的方向。

关键词：串联电池组工作区间容量衰减一致性寿命均衡

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基于剃齿啮合传动特性的剃齿刀优化设计

航空动力学报 2018年第5期33卷 1084-1092页

作者：刘磊蔡安江耿晨李文博刘立博王妍西安建筑科技大学机电工程学院西安710055 卡尔斯鲁厄理工学院机械学院卡尔斯鲁厄76131

针对剃齿齿形"中凹"误差问题,构建了剃齿啮合分析模型,研究不同重合度对剃齿啮合传动特性的影响,以此提出一种剃齿刀优化设计方法。通过剃齿试验得出不同重合度的剃齿啮合传动特性对齿形"中凹"误差的影响规律,从而验证剃齿刀优化设计方... 详细信息

针对剃齿齿形"中凹"误差问题,构建了剃齿啮合分析模型,研究不同重合度对剃齿啮合传动特性的影响,以此提出一种剃齿刀优化设计方法。通过剃齿试验得出不同重合度的剃齿啮合传动特性对齿形"中凹"误差的影响规律,从而验证剃齿刀优化设计方法的正确性。结果表明:适当的增大重合度能一定程度上减小剃齿啮合传动误差和瞬时传动比的曲线幅值,但继续增大会导致曲线局部振荡,使得传动更加不平稳,形成明显的齿形"中凹"误差;不同重合度的剃齿啮合状态引起的接触变形才是影响剃齿传动性能的主要因素;剃齿啮合传动性能越好,工件齿轮形状偏差及总偏差也越小;基于剃齿啮合传动特性的剃齿刀优化设计能有效地减小齿形"中凹"误差。

关键词： “中凹”误差剃齿啮合重合度传动特性剃齿刀设计

激光熔化沉积微观组织原位光谱监测:以CoCrMoW合金为例

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稀有金属材料与工程 2021年第11期50卷 3901-3909页

作者：夏椰林黄昭祯陈瀚宁梁晓丹石川天津工业大学机械工程学院天津300387 天津工业大学计算机科学与技术学院天津300387 卡尔斯鲁厄理工学院应用材料研究所德国卡尔斯鲁厄1276131

研究了激光熔化沉积CoCrMoW涂层的微观组织与发射光谱的关系,及不同激光功率的光谱信号与CoCrMoW涂层一次枝晶间距、显微硬度的关系。提出了一种新的光谱信号指数积分面积,由4条离散CrI谱线计算出电子温度。结果表明,当激光功率从400 W... 详细信息

研究了激光熔化沉积CoCrMoW涂层的微观组织与发射光谱的关系,及不同激光功率的光谱信号与CoCrMoW涂层一次枝晶间距、显微硬度的关系。提出了一种新的光谱信号指数积分面积,由4条离散CrI谱线计算出电子温度。结果表明,当激光功率从400 W增加到1000 W,平均一次枝晶间距由3.426μm增加到7.420μm,显微硬度HV_(0.2)由3461 MPa降低到3095 MPa。光谱的积分面积和电子温度随激光功率的增大而增大。涂层的一次枝晶间距与光谱信号呈正相关,而涂层的显微硬度与光谱信号呈负线性相关。与电子温度相比,积分面积在预测一次枝晶间距和显微硬度方面显示出更好的潜力。

关键词：激光熔化沉积发射光谱 CoCrMoW涂层积分面积电子温度

基于原位和RNT技术的铜锌合金摩擦磨损性能

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摩擦学学报 2016年第5期36卷 577-584页

作者：刘麟詹普杰刘文明刘雪东张志臣 Martin Dienwiebel 常州大学机械工程学院江苏常州213164 弗劳恩霍夫应用技术研究协会材料力学研究所德国弗莱堡79108 卡尔斯鲁厄理工学院应用材料研究所德国卡尔斯鲁厄76128

采用基于原位全息显微技术和放射性核素技术的摩擦磨损试验装置,在润滑条件下对Cu Zn36/100Cr6配对摩擦体系中Cu Zn36的磨损行为进行了研究.利用装置中的全息显微镜对Cu Zn36磨痕表面微观形貌和粗糙度进行原位分析,利用放射性核素磨损... 详细信息

采用基于原位全息显微技术和放射性核素技术的摩擦磨损试验装置,在润滑条件下对Cu Zn36/100Cr6配对摩擦体系中Cu Zn36的磨损行为进行了研究.利用装置中的全息显微镜对Cu Zn36磨痕表面微观形貌和粗糙度进行原位分析,利用放射性核素磨损量测量系统精确测量Cu Zn36的实时磨损量;利用扫描电镜对Cu Zn36及100Cr6钢球磨面进行观察和分析,利用X射线光电子能谱分析仪对Cu Zn36磨痕表层的元素化合态进行定量分析.结果表明：在试验法向载荷为1.9~3.0 MPa范围内时,Cu Zn36表现出良好耐磨性,原因是Cu Zn36在试验过程中形成了具有高硬度和自润滑性的Zn O强化层,主要磨损方式为疲劳磨损.在较差磨合试验过程中,磨痕表面耐磨层一直处于＂形成-破坏-再形成-再破坏＂的动态过程,主要磨损方式为磨粒磨损和黏着磨损.

关键词：铜锌合金原位全息显微技术放射性核素技术摩擦磨损耐磨层

基于双模型混合的电动汽车SOC和剩余里程估计

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电工电能新技术 2024年第7期43卷 23-31页

作者：张怀志林文文张岳君项薇宁波大学机械工程与力学学院浙江宁波315211 浙江工商职业技术学院机电工程学院浙江宁波315699

为了缓解电动汽车车主里程焦虑的问题,本文提出了一种基于滤波器和神经网络混合的电动汽车荷电状态(SOC)估计方法,该方法可以准确估计电动汽车SOC和剩余里程。首先,利用降维算法和分类算法从实车数据集中分离出5类能够反映车辆能耗的驾... 详细信息

为了缓解电动汽车车主里程焦虑的问题,本文提出了一种基于滤波器和神经网络混合的电动汽车荷电状态(SOC)估计方法,该方法可以准确估计电动汽车SOC和剩余里程。首先,利用降维算法和分类算法从实车数据集中分离出5类能够反映车辆能耗的驾驶行为作为模型输入的一部分。其次,搭建卡尔曼滤波和双层双向长短时记忆神经网络结合的混合模型,该模型可以降低实时数据的噪声,并结合历史数据计算电动汽车SOC和剩余里程。最后将不同的模型输入特征和模型结构作对比,证明提出方法具有较高的精度。

关键词：电动汽车 SOC估计剩余里程估计驾驶行为分析深度学习卡尔曼滤波

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泡罩包装用铝箔复合膜力学性能的表征研究

流程工业 2020年第4期 49-51页

作者： Simon Muller Marius Huff Jorg-Uwe Bippus Sabine M.Weygand 杨国栋(编译) 德国卡尔斯鲁厄应用科学大学应用研究所不详德国诺脉科制药科技有限公司德国卡尔斯鲁厄应用科学大学机械工程与机电一体化学院 Romaco

德国卡尔斯鲁厄应用科学大学与ROMACO集团联合进行了泡罩包装用铝箔复合膜力学性能的表征研究——为了表征铝塑复合材料层合板的力学性能,双方研发出一个拉伸成型装置。利用该装置,分别对两个不同制造商的铝箔复合膜进行了相关实验。实... 详细信息

德国卡尔斯鲁厄应用科学大学与ROMACO集团联合进行了泡罩包装用铝箔复合膜力学性能的表征研究——为了表征铝塑复合材料层合板的力学性能,双方研发出一个拉伸成型装置。利用该装置,分别对两个不同制造商的铝箔复合膜进行了相关实验。实验结果表明,复合材料的成型行为与应变率有关。此外,实验过程中还确定了给定成型塞柱几何形状的成形极限,并就两种铝箔复合膜在拉伸成型过程中力学行为的差异进行了论证。

关键词：复合材料层合板泡罩包装力学性能几何形状复合膜表征研究拉伸成型成形极限

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煤矿掘进机光纤惯导自适应零速修正方法研究

煤炭科学技术 2024年

作者：毛清华周庆柴建权陈彦璋杨文娟薛旭升陕西省矿山机电装备智能检测与控制重点实验室西安科技大学机械工程学院

高精度光纤惯导与高精度位置传感器融合定位是实现煤矿巷道掘进机精确定位的有效方法，但高精度光纤惯导成本较高且误差随时间累积，如何通过低成本、低精度的光纤惯导自适应零速修正达到高精度光纤惯导性能和消除累积误差，是目前亟待... 详细信息

高精度光纤惯导与高精度位置传感器融合定位是实现煤矿巷道掘进机精确定位的有效方法，但高精度光纤惯导成本较高且误差随时间累积，如何通过低成本、低精度的光纤惯导自适应零速修正达到高精度光纤惯导性能和消除累积误差，是目前亟待解决的问题。因此，提出一种零速检测与扩展卡尔曼滤波结合的煤矿掘进机光纤惯导自适应零速修正方法。针对掘进机光纤惯导传统阈值方法零速检测不准确问题，提出一种基于PCA-SCSO-SVM（Principal Component A-nalysis PCA，Sand Cat Swarm Optimization SCSO，Support Vector Machine SVM）的零速检测方法，该方法利用掘进机振动信号进行零速检测，首先对振动信号进行VMD分解并根据相关系数选取IMF分量，其次提取IMF分量的时频域特征，并运用主成分分析法降维以降低诊断模型复杂度与数据分析难度，最后通过引入沙猫群优化算法优化核函数与惩罚参数提高零速检测的准确率。针对高精度光纤惯导成本较高和误差随时间累积问题，提出一种自适应零速修正方法，该方法根据掘进机零速检测结果和掘进机运动特性确定的修正间隔时间，利用扩展卡尔曼滤波在零速时刻的速度误差和角速度误差作为观测量进行自适应零速修正。为了验证本文方法的有效性，开展了零速检测和零速修正的实验验证。零速检测实验中，将本文方法、SVM方法、 GA-SVM方法和PSO-SVM方法进行对比，实验结果表明：本文方法零速检测准确度最高，达到了96.5%。零速修正实验结果表明：本文提出的零速修正方法能有效降低光纤惯导的姿态误差和提升掘进机姿态检测精度，且修正间隔时间越短误差估计越准确、修正后的姿态精度越高，修正间隔时间为10分钟时，能够使0.1(°)/h的光纤惯导达到0.057(°)/h的姿态检测精度，实现了低精度光纤惯导达到高精度定位目标。

关键词：掘进机光纤惯导零速修正振动检测 SVM 扩展卡尔曼滤波