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亚临界雷诺数下串列双波浪锥柱绕流数值模拟

北京航空航天大学学报 2024年第3期50卷 706-715页

作者：邹琳吴伟男刘健柳迪伟王家辉武汉理工大学机电工程学院武汉430000

针对风力俘能结构布局问题,基于大涡模拟(LES)方法,在亚临界雷诺数下(Re=3900)研究有限长串列双波浪锥柱的升阻力特性及其流动结构随间距比的变化规律。结果表明:由于上游波浪锥柱的影响,下游波浪锥柱的脉动升力系数大幅增大,当间距比为... 详细信息

针对风力俘能结构布局问题,基于大涡模拟(LES)方法,在亚临界雷诺数下(Re=3900)研究有限长串列双波浪锥柱的升阻力特性及其流动结构随间距比的变化规律。结果表明:由于上游波浪锥柱的影响,下游波浪锥柱的脉动升力系数大幅增大,当间距比为3时,表面时均压力系数分布形式呈反向分布;随间距比增加,上游波浪锥柱尾流充分发展,并产生大量肋状涡撞击在下游波浪锥柱表面,下游波浪锥柱产生大的脉动升力,相较于单直圆柱提升约15.3倍,阻力系数降低约0.172。所得结果可为风力俘能结构布局提供有益参考。

关键词：串列双波浪锥柱间距比升阻力特性流动结构大涡模拟

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三角形排列波浪锥柱绕流流动特性数值分析

东南大学学报（自然科学版） 2024年第1期54卷 224-231页

作者：邹琳吴伟男王家辉郑云龙徐汉斌武汉理工大学机电工程学院武汉430000

采用大涡模拟方法,分析了亚临界雷诺数为3 900时三角形排列波浪锥柱的横流向间距比和顺流向间距比对其升阻力特性、尾流干涉效应及三维流动结构等的影响.结果表明,上游2个波浪锥柱的升阻力特性受下游波浪锥柱影响较小,下游波浪锥柱处于... 详细信息

采用大涡模拟方法,分析了亚临界雷诺数为3 900时三角形排列波浪锥柱的横流向间距比和顺流向间距比对其升阻力特性、尾流干涉效应及三维流动结构等的影响.结果表明,上游2个波浪锥柱的升阻力特性受下游波浪锥柱影响较小,下游波浪锥柱处于上游双波浪锥柱尾流中,其升阻力特性受横流向间距比和顺流向间距比影响更为显著.3个波浪锥柱间的流动状态可分为邻近干扰、漩涡撞击和涡相互作用状态.在漩涡撞击状态下,上游波浪锥柱尾涡得以发展充分,周期性撞击在下游波浪锥柱表面,从而产生较大的脉动升力.横流向间距比、顺流向间距比分别为3和6时,下游波浪锥柱脉动升力系数较单直圆柱提升了20.93倍.

关键词：波浪锥柱三角形排列大涡模拟流动结构振动增强

基于CEEMD-MPE-IMPROVED WTD的爆炸振动信号噪声抑制方法

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振动与冲击 2024年第1期43卷 184-192页

作者：童晓玲曾斐宇江轲梁磊武汉理工大学机电工程学院武汉430070

光纤分布式声传感(distributed acoustic sensing,DAS)系统因其灵敏度高、抗电磁干扰和分布式远距离传感的特点,广泛应用于微震监测和震源定位等领域。通过DAS系统采集爆炸产生的振动信号,并利用信号的到时信息进行爆源定位。但由于爆... 详细信息

光纤分布式声传感(distributed acoustic sensing,DAS)系统因其灵敏度高、抗电磁干扰和分布式远距离传感的特点,广泛应用于微震监测和震源定位等领域。通过DAS系统采集爆炸产生的振动信号,并利用信号的到时信息进行爆源定位。但由于爆炸试验现场的噪声干扰,信号和噪声混叠,到时算法求得的到时信息误差较大,影响定位精度,因此需要对信号进行去噪处理。鉴于经验模态分解(empirical mode decomposition,EMD)方法处理爆炸振动信号时有效信息的严重损失,提出了一种基于互补集合经验模态分解(complementary ensemble empirical mode decomposition,CEEMD)、多尺度互变熵(multiscale permutation entropy,MPE)和改进的小波阈值去噪(wavelet threshold denoising,WTD)的融合降噪方法,对DAS系统采集的信号进行去噪。它与EEMD-MPE、CEEMD-MPE和CEEMD-MPE-WTD方法进行了比较。试验结果表明,该方法可以将信噪比(signal-to-noise ratio,SNR)提高到25.95 dB,明显高于其他方法。用去噪后的信号来定位信号源,误差在5米以内。而且该方法可以有效地去除环境噪声和仪器的高频噪声,同时保留了爆炸振动信号的主导频率能量。结果表明,该方法适用于爆炸振动信号的去噪。

关键词：隧道爆破振动信号去噪处理

基于轨迹修正的曲面抛光机器人终端滑模导纳控制

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计算机集成制造系统 2024年第2期30卷 593-600页

作者：陈满意朱义虎韩天勇朱自文武汉理工大学机电工程学院湖北武汉430070

针对传统抛光机器人力控制算法在位置内环控制上稳定性差的问题,同时为减小力/位控制算法相互切换导致的抛光轨迹误差,提出一种基于轨迹修正的终端滑模导纳控制方法。在抛光过程中,将力传感器反馈的参数与期望力的差值作用于导纳模型产... 详细信息

针对传统抛光机器人力控制算法在位置内环控制上稳定性差的问题,同时为减小力/位控制算法相互切换导致的抛光轨迹误差,提出一种基于轨迹修正的终端滑模导纳控制方法。在抛光过程中,将力传感器反馈的参数与期望力的差值作用于导纳模型产生位置修正量,设计了终端滑模控制模型作为位置内环控制环节,并通过实时反馈位置修正量进行轨迹跟踪。通过实际轨迹信息修正规划轨迹来减小抛光力误差,达到高精度抛光的效果。仿真实验表明,终端滑模导纳控制效果良好,在对轨迹进行修正后抛光力误差相对于修正前有明显改善。利用该模型抛光后表明,轮廓算数平均偏差达到0.035μm,抛光质量得到明显提高。

关键词：轨迹修正终端滑模控制导纳控制多轴刀位点高精度

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3D打印机多轴联动插补算法的研究与优化

东北大学学报（自然科学版） 2024年第1期45卷 85-92页

作者：吴飞王梦辉李亦能武汉理工大学机电工程学院湖北武汉430070

针对3D打印过程中,打印机多轴联动插补算法计算效率低的问题和Bresenham算法在3D打印运动控制中的不足,在现有算法基础之上提出阶跃式Bresenham算法、速度自适应算法,分别完成喷嘴的成型扫描运动和浆料的挤出运动.采用两种算法相结合的... 详细信息

针对3D打印过程中,打印机多轴联动插补算法计算效率低的问题和Bresenham算法在3D打印运动控制中的不足,在现有算法基础之上提出阶跃式Bresenham算法、速度自适应算法,分别完成喷嘴的成型扫描运动和浆料的挤出运动.采用两种算法相结合的方式控制3D打印机多轴联动,从而提高3D打印机的插补速度.同时分析了该控制方式在微控制器中的实现流程,并将其移植于微控制器中.本研究设计了直线插补仿真试验和不同算法的3D打印试验,证明了该控制方式在打印精度不变的前提下能够提高打印效率.

关键词： 3D打印多轴联动阶跃式Bresenham算法速度自适应算法

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曲面抛光机器人的模糊自适应阻抗控制

计算机集成制造系统 2024年第6期30卷 2090-2099页

作者：陈满意朱自文朱义虎韩天勇武汉理工大学机电工程学院湖北武汉430070

为了使机器人在曲面零件抛光过程中实现精确的力控制,进行了合理的轨迹规划与重力补偿分析,分析了阻抗控制参数对力控制稳态误差的影响。建立了曲面法向上的系统刚度模型,为了使机器人抛光系统在不同系统刚度下能够具有较好的力跟踪性能... 详细信息

为了使机器人在曲面零件抛光过程中实现精确的力控制,进行了合理的轨迹规划与重力补偿分析,分析了阻抗控制参数对力控制稳态误差的影响。建立了曲面法向上的系统刚度模型,为了使机器人抛光系统在不同系统刚度下能够具有较好的力跟踪性能,提出能够适应系统刚度变化的模糊自适应阻抗控制模型,该模型根据力误差和力误差率,按照一定的模糊规则调整阻抗控制参数,实现了稳定的法向力控制和位置控制。仿真和试验表明,模糊自适应阻抗控制模型力控制的最大误差在±2 N以内,利用该模型抛光的圆柱凹型曲面工件表面轮廓算术平均偏差达到0.035μm,相比传统阻抗控制模型降低了59.7%,抛光质量也得到显著提高。

关键词：抛光阻抗控制系统刚度模糊自适应

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生成式预训练模型机器人及其潜力与挑战

中国机械工程 2024年第7期35卷 1241-1252页

作者：张帆谭跃刚武汉理工大学机电工程学院武汉430070

机器人与ChatGPT的融合可形成具有人类智慧特征的“硅智能体”,定义为“生成式预训练模型机器人”。以ChatGPT和机器人的智能融合为对象,阐述了GPT-R的特点、技术趋势及在工业和人类生活中的应用。分析了GPT-R在体力、智力及与人类共融... 详细信息

机器人与ChatGPT的融合可形成具有人类智慧特征的“硅智能体”,定义为“生成式预训练模型机器人”。以ChatGPT和机器人的智能融合为对象,阐述了GPT-R的特点、技术趋势及在工业和人类生活中的应用。分析了GPT-R在体力、智力及与人类共融发展中存在的问题,从GPT-R的本体与智能、法律与安全、社会规则三方面给出相应对策。结合了ChatGPT和机器人技术的GPT-R将拥有越来越广泛的应用场景和越来越大的市场潜力,成为未来人工智能和机器人共融发展的重要方向之一。

关键词：生成式预训练模型机器人人工智能硅智能体共融发展

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立式紊流搅拌机多相流场及混合性能

排灌机械工程学报 2024年第7期42卷 678-684页

作者：陈作炳付云艾佳卢怀旭武汉理工大学机电工程学院湖北武汉430070

为研究液体与固体颗粒在大容积立式搅拌机中的混合特性,建立了转轴与转筒耦合运动形式的双轴立式搅拌机和单轴立式搅拌机模型,利用计算流体动力学仿真软件Fluent中的双欧拉模型和RNG k-ε湍流模型,以污泥和铁尾矿颗粒作为混合介质,分别... 详细信息

为研究液体与固体颗粒在大容积立式搅拌机中的混合特性,建立了转轴与转筒耦合运动形式的双轴立式搅拌机和单轴立式搅拌机模型,利用计算流体动力学仿真软件Fluent中的双欧拉模型和RNG k-ε湍流模型,以污泥和铁尾矿颗粒作为混合介质,分别模拟2种搅拌机内部物料的混合过程,对流体流动特性以及固相颗粒体积分布规律进行分析,并对比分析了双轴搅拌和单轴搅拌对液固两相混合性能的影响.结果表明:相同工况下,2种搅拌机内的流场特性差异较大,双轴搅拌机内流体的紊流效果明显强于单轴搅拌机;固相颗粒在单轴搅拌机内从上到下呈阶梯状分布,而在双轴搅拌机内各处均匀分布;结合示踪剂扩散时间可得出,双轴搅拌机单位体积混合能耗远小于单轴搅拌机,所以双轴搅拌机的搅拌混合效果以及混合效率优于单轴搅拌机.研究结果可为大容积搅拌混合设备的设计与优化提供重要的参考.

关键词：搅拌机液固两相流双轴旋转搅拌混合数值分析混合效率

基于SAVMD与CNN结合的轴承故障诊断方法

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机械强度 2024年第3期46卷 509-517页

作者：宋春生梁亚茹鲁妮芳杜刚贾博武汉理工大学机电工程学院武汉430070

由于长期受到复杂环境和设备的噪声信号干扰,旋转机械中轴承的早期不稳定、非线性的故障信号被掩盖,无法准确捕捉原始振动信号的故障特征,正确识别故障类型。针对现在故障状态的缺点,通过研究变分模态分解(Variational Mode Decompositi... 详细信息

由于长期受到复杂环境和设备的噪声信号干扰,旋转机械中轴承的早期不稳定、非线性的故障信号被掩盖,无法准确捕捉原始振动信号的故障特征,正确识别故障类型。针对现在故障状态的缺点,通过研究变分模态分解(Variational Mode Decomposition,VMD)法中的参数[K,α],使用物理系统退火的方式来选取全局优解,提出了模拟退火变分模态分解(Simulated Annealing Variational Mode Decomposition,SAVMD)的特征提取方法。用加权峭度评价指标重构本征模态函数(Intrinsic Mode Function,IMF)分量,将重构信号输入到卷积神经网络(Convolutional Neural Network,CNN)模型进行故障分类,再通过美国凯斯西储大学公开的轴承数据集验证所提方法,诊断准确率达99.28%。引入-6 dB的白噪声模拟高斯噪声环境进行验证,准确率达93.6%,结果表明能够在复杂干扰工况下实现故障轴承的诊断分类。

关键词：轴承故障变分模态分解模拟退火特征提取故障诊断