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正解符号化且运动解耦的2T1R并联机构拓扑设计与分析

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农业机械学报 2024年第5期55卷 449-458页

作者：沈惠平孔祥超李菊叶鹏达常州大学现代机构学研究中心常州213164

基于方位特征(POC)方程的并联机构设计理论与方法,设计了一种全部由低副组成、具有位置正解符号化且部分运动解耦的两平移一转动(2T1R)并联机构,并对机构的主要拓扑特征(POC、自由度、耦合度、运动解耦性)进行分析与计算;基于拓扑特征... 详细信息

基于方位特征(POC)方程的并联机构设计理论与方法,设计了一种全部由低副组成、具有位置正解符号化且部分运动解耦的两平移一转动(2T1R)并联机构,并对机构的主要拓扑特征(POC、自由度、耦合度、运动解耦性)进行分析与计算;基于拓扑特征运动学建模原理,导出机构符号式位置正解和反解;同时,由位置反解分析了机构奇异性,基于符号式位置正解求解了机构工作空间;根据基于虚功原理的序单开链法,对该机构动力学性能进行分析,计算得施加在3个驱动副上的驱动力;最后,对该机构应用于无人机操作及其安全着陆的动作原理进行了概念设计阐述。

关键词：并联机构拓扑分析运动学工作空间奇异性逆动力学

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极低频数据中的Pc1地磁脉动自动识别

地球物理学报 2024年第10期67卷 3655-3669页

作者：王锋袁静韩冰罗浩刘庆杰丰继林刘海军韩莹汤吉防灾科技学院机构河北三河065421 中国地震局地质研究所机构北京100029 中国科学院机构地质与地球物理研究所北京100029

极低频电磁台网成功观测到大量的Pc1地磁脉动事件,研究极低频Pc1地磁脉动的自动识别方法对于全面分析地球空间电磁物理环境具有重要意义.本文采用了YOLOv8目标检测网络、ResNet残差网络和定向特征增强技术,提出了一种基于计算机视觉的Pc... 详细信息

极低频电磁台网成功观测到大量的Pc1地磁脉动事件,研究极低频Pc1地磁脉动的自动识别方法对于全面分析地球空间电磁物理环境具有重要意义.本文采用了YOLOv8目标检测网络、ResNet残差网络和定向特征增强技术,提出了一种基于计算机视觉的Pc1地磁脉动自动识别模型(Automatic Detection Model for Pc1 Geomagnetic Pulsation,简称ADM-Pc1).以大连台站和丽江台站的极低频观测数据为例,利用2015—2016年的数据作为训练集进行模型的监督学习,并使用2017—2022年的数据作为测试集对模型性能进行评估.实验结果显示,ADM-Pc1模型的F1-Score值达到了95%,错分率仅为0.9%,虚警率仅为5.8%,漏检率仅为9%,处理1天数据平均耗时是2.72 s,显著优于现有的最优识别模型.这表明,ADM-Pc1模型在识别效果和计算速度方面均能更好地满足实际工程需求.

关键词： Pc1地磁脉动计算机视觉自动识别极低频电磁台网

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用于旋翼飞机开发研究的多分野解析框架

Transactions of Nanjing University of Aeronautics and Astronautics 2024年第1期41卷 43-52页

作者： TANABE Yasutada SUGAWARA Hideaki KIMURA Keita 日本宇宙航空研究开发机构航空技术部日本东京181-0015

介绍了日本宇宙航空研究开发机构研发的用于旋翼飞机的多分野解析框架。Heli Design是在各种旋翼飞机初期概念设计时使用的软件;rFlight可以提供在各种飞行条件下的平衡解析和线性化飞行模型;rBET/RMT是基于叶片要素理论的低保真度空力... 详细信息

介绍了日本宇宙航空研究开发机构研发的用于旋翼飞机的多分野解析框架。Heli Design是在各种旋翼飞机初期概念设计时使用的软件;rFlight可以提供在各种飞行条件下的平衡解析和线性化飞行模型;rBET/RMT是基于叶片要素理论的低保真度空力解析软件,和rMode提供的结构模型结合,可以推测旋转翼的弹性变形和各种飞行条件下的空力负载;rFlow3D是基于CFD计算的高保真度数值模拟软件;rGrid系列自动网格构造工具为其提供简单的网格生成;基于rFlow3D的计算结果,r Noise可以预测在任何观测点的噪声。这些软件已经广泛地被应用在各种新型旋翼飞机的开发研究中,其计算精度也已被各种实验结果所应证。

关键词：旋翼飞机多分野解析高保真模拟设计工具

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基于介电特性的含冰月壤含水率反演方法研究

机械工程学报 2024年第2期60卷 313-322页

作者：段骁航张伟伟薛晨阳姜生元迟关心哈尔滨工业大学宇航空间机构及控制研究中心哈尔滨150001

水冰勘探是地外天体采样与原位资源利用领域的研究热点之一,探地雷达和就位阻抗测量是基于介电特性的典型手段,通过对星壤介电系数数据反演可以获取水冰组分的质量占比。月球水冰的特殊赋存环境和赋存状态使介电类水冰勘探手段与地球水... 详细信息

水冰勘探是地外天体采样与原位资源利用领域的研究热点之一,探地雷达和就位阻抗测量是基于介电特性的典型手段,通过对星壤介电系数数据反演可以获取水冰组分的质量占比。月球水冰的特殊赋存环境和赋存状态使介电类水冰勘探手段与地球水资源勘探有所差异。此研究通过搭建深低温真空条件下的介电参数测量装置,采用低含水率损耗的特殊真空低温样本制备规程,制备标准尺寸介电测量试样块。获取宽温度范围100~250 K、含水率范围0~10%的含冰模拟月壤20 Hz~1 MHz介电谱,分析含冰模拟月壤混合介质的介电特性与温度、频率间相关性,并拟合不同温度、频率条件下的含水率与介电系数实部间函数关系,探究不同温度、频率条件下含水率反演的灵敏度。根据试验结论,提出一种基于低频介电系数实部的月球极区含冰月壤的含水率就位数据反演方法,通过试验验证反演方法的可行性和精度。

关键词：月球水冰含水率介电系数介电弛豫灵敏度

单回路空间两平移并联机构拓扑设计与尺度优化

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农业机械学报 2024年第9期55卷 470-480页

作者：李菊佘俊杰沈惠平杜中秋常州大学现代机构学研究中心

针对狭小空间内工作机器的需求，根据基于方位特征集的并联机构拓扑设计理论和方法，设计了12个移动副驱动的单回路空间两平移并联机构，并对其进行了自由度计算；对其中8个机构进行运动学建模，分别推导出其一元八次方程(封闭解)和符... 详细信息

针对狭小空间内工作机器的需求，根据基于方位特征集的并联机构拓扑设计理论和方法，设计了12个移动副驱动的单回路空间两平移并联机构，并对其进行了自由度计算；对其中8个机构进行运动学建模，分别推导出其一元八次方程(封闭解)和符号式反解，并进行数值算例验证；运用差分进化算法以限定尺度约束下的可达工作空间最大为优化目标，分别对其中8个机构进行尺度优化，并求得其对应的可达工作空间，对比分析后优选出2个具有最大可达工作空间的两平移并联机构；为刚度分析、动力学分析及结构设计奠定了基础。

关键词：并联机构单回路空间两平移尺度优化

单回路空间两平移并联机构拓扑设计、尺度优化与工作空间研究

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农业机械学报 2024年

作者：李菊佘俊杰沈惠平杜中秋常州大学现代机构学研究中心

针对狭小空间内工作机器的需求，根据基于方位特征集的并联机构拓扑设计理论和方法，设计了12个移动副驱动的单回路空间两平移并联机构，并对其进行了自由度计算；对其中8个机构进行运动学建模，分别推导出其一元八次方程（封闭解）和... 详细信息

针对狭小空间内工作机器的需求，根据基于方位特征集的并联机构拓扑设计理论和方法，设计了12个移动副驱动的单回路空间两平移并联机构，并对其进行了自由度计算；对其中8个机构进行运动学建模，分别推导出其一元八次方程（封闭解）和符号式反解，并进行数值算例验证；运用差分进化算法以限定尺度约束下的可达工作空间最大为优化目标，分别对其中8个机构进行尺度优化，并求得其对应的可达工作空间，对比分析后优选出2个具有最大可达工作空间的两平移并联机构；研究结果为下一步刚度分析、动力学分析及结构设计奠定了基础。

关键词：并联机构单回路空间两平移尺度优化

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铁电马氏体中的电致形状记忆效应

物理学进展 2006年第3期26卷 460-471页

作者：任晓兵张立学日本物质材料研究机构

与温度驱动形状记忆的缓慢响应及磁场驱动形状记忆的巨大体积相比较,电场驱动形状记忆具有响应快和体积小的优点。但是,基于传统反压电效应的电场驱动形状记忆由于变形量较小而收到限制。本研究表明,通过运用基于点缺陷短程序对称性遵... 详细信息

与温度驱动形状记忆的缓慢响应及磁场驱动形状记忆的巨大体积相比较,电场驱动形状记忆具有响应快和体积小的优点。但是,基于传统反压电效应的电场驱动形状记忆由于变形量较小而收到限制。本研究表明,通过运用基于点缺陷短程序对称性遵循的普适性原理的可逆畴翻转机制,可以在铁电马氏体中获得巨大的电致形状记忆效应;其产生的变形量理论上是反压电效应所产生变形量的几十倍。采用原位畴观察实验给出了可逆畴翻转的直接证据。并且,在铁电多晶陶瓷中也获得了这种大的电致形状记忆效应。这种效应在很宽的频率范围内都很稳定,在疲劳测试中也显示了很好的可靠性。运用这一新的电致形状效应有望制备出新一代非线性驱动器材料。

关键词：形状记忆电致形状记忆效应点缺陷铁电体畴翻转

分布式无线组网超宽带穿墙雷达系统设计与联合定位

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雷达学报（中英文） 2024年第4期13卷 747-760页

作者：刘新朱海滨刘宗强薛长虎穆雅鑫渠晓东叶盛波夏正欢方广有北京卫星信息工程研究所北京100095 北京信息科技大学机构北京100101 北京理工大学北京100081 中国科学院机构空天信息创新研究院北京100190

单发单收穿墙雷达具备便携、系统简单、可独立工作等优势,但难以实现目标二维定位与跟踪。该文基于便携式单发单收雷达设计了一套分布式无线组网穿墙雷达系统,同时提出了一种目标联合定位方法,能够兼顾系统便携、低成本和目标二维信息... 详细信息

单发单收穿墙雷达具备便携、系统简单、可独立工作等优势,但难以实现目标二维定位与跟踪。该文基于便携式单发单收雷达设计了一套分布式无线组网穿墙雷达系统,同时提出了一种目标联合定位方法,能够兼顾系统便携、低成本和目标二维信息估计。首先,设计了基于互补格雷码发射波形的超宽带雷达系统,解决了同频段多台雷达同时工作互相干扰的问题;分布式无线组网超宽带穿墙雷达系统包括3个雷达节点,并通过无线模块与数据处理中心通信。其次,提出了一种基于行为认知理论和模板匹配相结合的数据同步方法,通过识别各雷达数据中的相同运动状态来解决无线组网雷达慢时同步问题,摆脱了传统同步方法对硬件的苛刻要求。最后,提出基于Levenberg-Marquardt(L-M)最优化算法的雷达位置自估计和目标位置求解方法,实现了无先验雷达节点位置信息下的目标快速定位与跟踪。通过仿真分析与实验验证,该文设计的无线组网雷达系统可以实现目标二维定位与实时跟踪,雷达自身位置的估计精度优于0.06 m,对运动人体目标定位精度优于0.62 m。

关键词：超宽带穿墙雷达分布式组网无线组网数据同步联合定位

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运动解耦且大工作空间三平移机构拓扑设计

农业机械学报 2024年第4期55卷 421-430页

作者：沈惠平潘海月丁文芹李菊杜中秋李涛常州大学现代机构学研究中心常州213164 农业农村部南京农业机械化研究所南京210014

根据基于方位特征(POC)方程的并联机构拓扑设计方法和运动解耦设计原理,提出一个运动解耦性优异的单回路三平移子并联机构;设计一类4个具有正向位置符号化、部分运动解耦性且具有较大工作空间的三平移(3T)并联机构;对这类机构进行拓扑... 详细信息

根据基于方位特征(POC)方程的并联机构拓扑设计方法和运动解耦设计原理,提出一个运动解耦性优异的单回路三平移子并联机构;设计一类4个具有正向位置符号化、部分运动解耦性且具有较大工作空间的三平移(3T)并联机构;对这类机构进行拓扑特性分析,得到相同的方位特征集(POC)、自由度(DOF)、耦合度(κ)、运动解耦性等主要拓扑特性;对其中一个机构进行运动学、动力学性能分析。根据基于拓扑特征运动学建模原理,求出其符号化位置正反解,以及速度、加速度曲线;基于推导出的位置逆解公式,分析机构的奇异位形及工作空间;根据基于序单开链的虚功原理,进行其动力学建模与分析,求解出机构的驱动力。

关键词：并联机构拓扑设计奇异性工作空间驱动力