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五轴加工刀位的六参数线性插补方法

机械科学与技术 2024年

作者：陈良骥王鹏程李慧莹黄强徐浩浩高寒松广西高校先进制造与自动化技术重点实验室(桂林理工大学)

针对现行五轴数控加工使用G01指令进行五坐标线性插补时存在的刀心点轨迹非线性误差较大的问题，以A-C双摆头五轴数控机床为对象，提出了一种基于五轴加工刀位六个参数进行直接线性插补的方法。该方法首先利用数据采样插补原理对加工刀... 详细信息

针对现行五轴数控加工使用G01指令进行五坐标线性插补时存在的刀心点轨迹非线性误差较大的问题，以A-C双摆头五轴数控机床为对象，提出了一种基于五轴加工刀位六个参数进行直接线性插补的方法。该方法首先利用数据采样插补原理对加工刀位进行插补运算获得工件坐标系下的插补刀心点坐标和插补刀轴单位矢量，使得插补刀心点均落在理想刀心点轨迹之上。再通过齐次坐标变换的方法对插补刀位数据进行实时后置处理获得在机床坐标系下的五个运动控制坐标，以驱动五个进给伺服轴实现五轴数控加工。利用MATLAB进行实际数据的仿真验证，结果表明所提出方法可保证插补刀心点均能落在理想待插补线性路径段上，有效地降低了刀心点轨迹非线性误差，对提高五轴数控系统刀心点轨迹控制精度和加工质量均具有较好的实际应用价值。

关键词：数控五轴加工线性插补非线性误差

径向进气式涡流空气分级机的流场特性与颗粒分级性能数值模拟

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北京化工大学学报（自然科学版） 2024年第3期51卷 122-130页

作者：梁延玺吴健懋朱继元李先瑄桂林理工大学广西高校先进制造与自动化技术重点实验室桂林541006 桂林理工大学广西智能橡胶装备工程研究中心桂林541006

设计了一种径向进气式涡流空气分级机,采用Fluent软件对分级机内流场进行了数值模拟,探讨了转笼转速、进气速度和进气位置对流场的影响。结果表明:气流在分级腔体内并不是垂直上升,而是以一定倾斜角度在腔体内形成环形气流,环形气流方... 详细信息

设计了一种径向进气式涡流空气分级机,采用Fluent软件对分级机内流场进行了数值模拟,探讨了转笼转速、进气速度和进气位置对流场的影响。结果表明:气流在分级腔体内并不是垂直上升,而是以一定倾斜角度在腔体内形成环形气流,环形气流方向与转笼转向相同;分级腔内气流为两个方向的双流层,主气流方向与转笼转向保持一致;随着转笼转速的增加,气流主体的方向不变,腔体左侧的对冲气流消失,腔体内形成的环形气流增强,但转笼下侧的二次涡流增大;不同进气速度对分级腔及转笼不同区域的切向速度具有不同的影响;进气位置的不同,分级腔内气流的流动相差较大,进气口位于转笼轴线同侧时的气流较进气口位于转笼轴线两侧时的气流更容易受到转笼的影响,进气位置对转笼周围流场分布的影响较小。采用响应面法对空气分级机的操作参数进行了优化,各参数对分割粒径影响的大小顺序为:转笼转速>进料速度>进气速度,优化的参数为转笼转速4483 r/min、进气速度15.6 m/s、进料速度9.71 kg/h,在该条件下分割粒径的预测值为40.5μm。

关键词：分级机数值模拟粉体流场流体力学分级性能

TiO_(2)掺杂含硼生物活性玻璃骨支架的制备与性能研究

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陶瓷学报 2024年第2期45卷 300-307页

作者：张晖孙金超赵庆娟潘家芳谢之逸桂林理工大学广西高校先进制造与自动化技术重点实验室广西桂林541006

采用熔融法制备了不同TiO_(2)掺杂量的含硼45S5生物活性玻璃,其中,TiO_(2)掺杂量分别为0 wt.%、2 wt.%、4 wt.%、6 wt.%、8 wt.%。将制备的玻璃研磨成粉末,与光敏树脂、光引发剂等均匀混合为浆料,先后采用光固化3D打印技术和高温脱脂烧... 详细信息

采用熔融法制备了不同TiO_(2)掺杂量的含硼45S5生物活性玻璃,其中,TiO_(2)掺杂量分别为0 wt.%、2 wt.%、4 wt.%、6 wt.%、8 wt.%。将制备的玻璃研磨成粉末,与光敏树脂、光引发剂等均匀混合为浆料,先后采用光固化3D打印技术和高温脱脂烧结技术制备出三维多孔骨支架。采用X射线衍射仪(XRD)和万能试验机对支架进行测试分析,并使用扫描电子显微镜(SEM)对在模拟体液(SBF)中浸泡前后的支架进行显微观察,研究了不同TiO_(2)掺杂量对支架力学性能和生物性能的影响。结果表明,掺入的锐钛型TiO_(2)在高温下转变为金红石型,具有稳定结构,有效提升了支架的力学性能。当TiO_(2)掺杂量为4wt.%时,支架的抗压强度达到(12.56±1.06)MPa,符合骨组织工程骨小梁的强度要求,并且支架具有良好的生物活性。

关键词： 3D打印 45S5生物活性玻璃多孔骨支架力学性能生物活性

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V、Nb和Mn掺杂α-BiO的光电性质研究

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中国陶瓷 2024年 36-42页

作者：于镇李海侠张善祥黄上分吴浩伟张巍钟桂林理工大学广西高校先进制造与自动化技术重点实验室桂林理工大学机械与控制工程学院

氧化铋（Bi2O3）作为光催化剂，在废水处理方面拥有良好的发展前景。基于密度泛函理论的第一性原理计算，分析了钒（V）、铌（Nb）以及锰（Mn）掺杂Bi2O3的电子结构和光学性质。根据计算结果，半导体在离子掺杂后其禁带宽度明显缩小，... 详细信息

氧化铋（Bi2O3）作为光催化剂，在废水处理方面拥有良好的发展前景。基于密度泛函理论的第一性原理计算，分析了钒（V）、铌（Nb）以及锰（Mn）掺杂Bi2O3的电子结构和光学性质。根据计算结果，半导体在离子掺杂后其禁带宽度明显缩小，此外在费米能级附近产生新的杂质能级，电子跃迁所需能量减少，导电性增加；光学性质表明掺杂体系吸收边发生红移，增强了可见光的吸收范围，为Bi2O3在光催化领域的应用提供了理论基础。

关键词： Mn掺杂Bi O 电子结构可见光催化第一性原理

V、Nb和Mn掺杂α-Bi2O3的光电性质研究

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中国陶瓷 2024年第7期 36-42页

作者：于镇李海侠张善祥黄上分吴浩伟张巍钟桂林理工大学广西高校先进制造与自动化技术重点实验室桂林理工大学机械与控制工程学院

关键词： Mn掺杂Bi2O3 电子结构可见光催化第一性原理

基于第一性原理C-Cd掺杂ZnO的电子结构和光学性质的研究

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原子与分子物理学报 2025年第2期 141-148页

作者：张善祥李海侠于镇吴浩伟张巍钟桂林理工大学广西高校先进制造与自动化技术重点实验室桂林理工大学机械与控制工程学院

借助于计算材料科学和化学的计算机模拟软件Materials Studio,利用密度泛函理论下的第一性原理的计算方法，系统的计算研究了C、Cd单掺杂以及C和Cd共掺杂(不同浓度)ZnO的形成能、电子结构和光学性质.计算结果表明：单掺杂体系当中，C掺... 详细信息

借助于计算材料科学和化学的计算机模拟软件Materials Studio,利用密度泛函理论下的第一性原理的计算方法，系统的计算研究了C、Cd单掺杂以及C和Cd共掺杂(不同浓度)ZnO的形成能、电子结构和光学性质.计算结果表明：单掺杂体系当中，C掺杂时形成能是正的，说明掺杂体系不易形成；共掺杂体系当中，所有掺杂体系的形成能均为负的，C-2Cd掺杂时形成能最低；与本征ZnO相比，所有掺杂体系的禁带宽度均有所降低，由于C元素的掺杂，禁带中产生杂质能级，减小电子跃迁所需要的能量；在光学性质方面，所有掺杂体系在低能区域的吸收图谱、介电函数虚部的峰值与本征ZnO相比均有所增大，且在低能区均发生红移，其中C-2Cd掺杂体系的红移程度最为明显且峰值最大.由此说明C和Cd共掺杂有望提高ZnO的光吸收率和光电转化效率，可以扩展其在光电器件领域中的应用.

关键词： C-Cd共掺杂第一性原理密度泛函理论电子结构光学性质

基于PSOGWO的磁悬浮球系统LADRC控制方法

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桂林理工大学学报 2024年

作者：李有兵钟志贤刘鹏黄飞桂林理工大学广西高校先进制造与自动化技术重点实验室桂林理工大学机械与控制工程学院

为解决磁悬浮球系统易受外部扰动影响且难以建立精准数学模型的问题，将一种不依赖系统精确模型的线性自抗扰控制器应用于控制系统中，利用线性扩张状态观测器和线性状态误差反馈控制率对磁悬浮球的未知扰动进行估计和补偿，可有效抑制... 详细信息

为解决磁悬浮球系统易受外部扰动影响且难以建立精准数学模型的问题，将一种不依赖系统精确模型的线性自抗扰控制器应用于控制系统中，利用线性扩张状态观测器和线性状态误差反馈控制率对磁悬浮球的未知扰动进行估计和补偿，可有效抑制扰动对系统控制性能的不利影响。同时，针对线性自抗扰控制器参数难以整定达到最优状态的问题，提出了一种混合粒子群算法的灰狼优化算法，将粒子群算法快速收敛的优点融合到全局搜索能力较强的灰狼优化算法中完成参数优化。仿真分析及实验结果表明，经过混合算法优化后的线性自抗扰控制策略在响应快速性、跟随性、抗干扰性等方面均优于PID控制。

关键词：磁悬浮球系统线性自抗扰控制灰狼优化算法粒子群优化算法参数优化

基于第一性原理的Sc掺杂ZnO对气体的吸附特性研究

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原子与分子物理学报 2025年第1期 60-66页

作者：张巍钟李海侠吴浩伟于镇张善祥桂林理工大学广西高校先进制造与自动化技术重点实验室桂林理工大学机械与控制工程学院

CO、SO2、H2S是矿井内由煤炭及围岩中涌出或在生产过程中产生的的典型有毒气体，本文采用第一性原理及密度泛函理论研究了稀土元素Sc掺杂ZnO对单个气体分子(CO、SO2、H2S)的吸附特性.通过对各体系布居分布、能带结构、态密度及差分电荷... 详细信息

CO、SO2、H2S是矿井内由煤炭及围岩中涌出或在生产过程中产生的的典型有毒气体，本文采用第一性原理及密度泛函理论研究了稀土元素Sc掺杂ZnO对单个气体分子(CO、SO2、H2S)的吸附特性.通过对各体系布居分布、能带结构、态密度及差分电荷密度分析，研究结果表明：Sc-ZnO(001)-Zn位掺杂体系稳定性最好，Sc-ZnO对单个CO、SO2及H2S分子的吸附能分别为-0.140 eV、-1.885 eV及-0.093 eV,其中对SO2分子的吸附为化学吸附，其余为物理吸附.确定了Sc-ZnO作为半导体气敏传感器来检测三种有毒气体的可行性，尤其是对于SO2气体，为Sc-ZnO作为气敏传感材料实现对矿井有毒气体的检测提供了理论指导.

关键词：第一性原理 Sc掺杂ZnO 有毒气体吸附特性

基于支持向量机的自恢复自适应蒙特卡洛定位算法

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计算机应用 2024年

作者：乔恩保高向阳程俊中国科学院深圳先进技术研究院广西高校先进制造与自动化技术重点实验室(桂林理工大学)

机器人定位技术对智能机器人的高效、精确和安全运行至关重要，然而在实际的定位过程中，机器人常常面临“绑架”问题。为了应对这一难题，提出一种基于支持向量机（SVM）的自恢复自适应蒙特卡洛定位（AMCL）算法。首先，构建用于识别... 详细信息

机器人定位技术对智能机器人的高效、精确和安全运行至关重要，然而在实际的定位过程中，机器人常常面临“绑架”问题。为了应对这一难题，提出一种基于支持向量机（SVM）的自恢复自适应蒙特卡洛定位（AMCL）算法。首先，构建用于识别机器人“绑架”状态的检测模型，基于SVM的绑架检测模型(SVM-KDM)；其次，通过AMCL算法所得的粒子集计算粒子特性值，并作为SVM-KDM的输入，一旦检测到“绑架”事件，所提算法使用扩展卡尔曼滤波器（EKF）融合惯性测量单元（IMU）和里程计（Odom）的数据估计机器人的新位姿；最后，使用AMCL算法进行粒子预测、更新和重采样，最终实现机器人的重新定位。实验结果表明，相较于自恢复蒙特卡罗定位算法(SR-MCL)算法，绑架后恢复定位所需的更新次数减少了4次，重定位的成功率提高了3个百分点。实验结果验证了所提算法在解决移动机器人的定位“绑架”问题方面具有更高的效率和成功率。

关键词：移动机器人拓展卡尔曼滤波器支持向量机定位恢复自适应蒙特卡洛定位