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非制冷红外热成像测温关键技术研究

振动．测试与诊断 2024年第2期44卷 209-216,404页

作者：曹彦鹏张圆圆杨将新浙江大学流体动力与机电系统国家重点实验室杭州310027 浙江大学浙江省先进制造技术重点研究实验室杭州310027

非制冷红外热成像测温过程受环境温度、测温距离和大气湿度等诸多因素影响,因此在复杂环境中实现高精度测温颇具挑战。为了满足复杂环境中精确测温的需求,分析并研究了非制冷红外热成像测温误差的主要影响因素和关键补偿技术。首先,针... 详细信息

非制冷红外热成像测温过程受环境温度、测温距离和大气湿度等诸多因素影响,因此在复杂环境中实现高精度测温颇具挑战。为了满足复杂环境中精确测温的需求,分析并研究了非制冷红外热成像测温误差的主要影响因素和关键补偿技术。首先,针对非制冷红外探测器输出辐射温度易受环境影响的问题,设计了基于粒子群算法优化反向传播神经网络的非制冷红外探测器辐射温度预测算法,实现了不同工作温度下辐射温度的精确预测;其次,针对测温过程中的红外辐射大气衰减现象,设计了基于大气传输软件的近地红外辐射大气透射率计算方法,实现了大气透射率的准确、快速、便捷计算;最后,整合关键误差补偿技术形成了完整的非制冷红外热成像测温方法,并实验验证了以上关键技术对于提高红外测温精度和环境适应性的有效性。

关键词：非制冷红外热成像温度测量大气透射率辐射温度

考虑多源不确定性的三维CAD软件质量综合评价

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机械工程学报 2024年第13期60卷 235-246页

作者：程锦吕昊刘振宇谭建荣浙江大学流体动力基础件与机电系统国家重点实验室杭州310058 浙江大学CAD&CG国家重点实验室杭州310058

三维CAD软件质量综合评价需考虑功能、性能、兼容性、易用性等多种类型指标,各类指标数据获取方式不同,样本量各异,且包含不同来源的不确定性。现有软件质量评价方法未充分考虑不同类型指标数据的特点及不确定性进行针对性描述,也未根... 详细信息

三维CAD软件质量综合评价需考虑功能、性能、兼容性、易用性等多种类型指标,各类指标数据获取方式不同,样本量各异,且包含不同来源的不确定性。现有软件质量评价方法未充分考虑不同类型指标数据的特点及不确定性进行针对性描述,也未根据各类指标数据不确定性和可信度的差异进行赋权,难以保证质量综合评价结果的可信度。为此,提出考虑多源不确定性的三维CAD软件质量综合评价方法,根据三维CAD软件的特点确定质量评价指标体系,考虑大量重复自动化测试所得性能指标充足样本数据中包含的软件性能本身不确定性和测试环境不稳定干扰,提出自减逆向云发生器以实现对两类不确定性的细分,并避免现有逆向云发生器求解云模型超熵时可能失效的问题;充分考虑易用性指标有限样本数据中的主观偏好不确定性和全局代表性,提出基于拓展区间数的易用性指标数学表征方法。在此基础上,建立三维CAD软件多类型质量指标的云模型统一表征,考虑各指标的可信度进行变权求和,获得具有可信度的三维CAD软件质量综合评价结果。

关键词：三维CAD软件质量评价不确定性云模型拓展区间数可信度

微细金属Z-pin对复合材料开孔板压缩性能的影响

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浙江大学学报（工学版） 2024年第1期58卷 197-206页

作者：宋小文杜嘉成费少华丁会明王金良高宇浙江大学流体动力与机电系统国家重点实验室浙江杭州310027 浙江大学浙江省先进制造技术重点实验室浙江杭州310027 浙江大学工程师学院浙江杭州310015 东海实验室浙江舟山316021

通过开孔板压缩试验和建立的参数化多尺度有限元模型,获得微细(φ0.11 mm)金属Z-pin植入体积分数和排布方式对开孔板压缩力学性能和失效行为的影响规律.采用离散实体单元代表Z-pin,选用3D Hashin失效准则判断面内起始损伤,可以有效地模... 详细信息

通过开孔板压缩试验和建立的参数化多尺度有限元模型,获得微细(φ0.11 mm)金属Z-pin植入体积分数和排布方式对开孔板压缩力学性能和失效行为的影响规律.采用离散实体单元代表Z-pin,选用3D Hashin失效准则判断面内起始损伤,可以有效地模拟结构失效过程中扭结现象的不稳定扩展.结果表明,所有加Z-pin开孔板的压缩强度均低于无Z-pin试样.随着Z-pin植入体积分数的增加,Z-pin与层合板之间的桥联作用增强,加Z-pin开孔层合板压缩强度增加,开孔周围分层损伤区域受到抑制,损伤区域面积最高减小了67%.在相同的体积分数下,Z-pin排布变化对开孔板压缩强度没有显著影响.加Z-pin开孔板有限元模型的模拟结果与试验结果之间的最大相对误差为8.6%.

关键词： Z-pin 复合材料参数化建模渐进损伤开孔层合板

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钢轨打磨车专用EHA非线性反演控制

北京航空航天大学学报 2024年第8期50卷 2439-2448页

作者：王海波何欢邹怀静聂勇西南交通大学机械工程学院成都610031 轨道交通运维技术与装备四川省重点实验室成都610031 浙江大学流体传动及控制国家重点实验室杭州310027

为提高钢轨打磨车打磨钢轨的平顺性及稳定性,提出以电动静液作动器(EHA)代替传统液压作动系统作为钢轨打磨车的专用执行器,考虑柱塞泵的总效率波动和液压缸动静摩擦差异大2个非线性因素,建立非线性数学模型;建立EHA的MATLAB、AMESim联... 详细信息

为提高钢轨打磨车打磨钢轨的平顺性及稳定性,提出以电动静液作动器(EHA)代替传统液压作动系统作为钢轨打磨车的专用执行器,考虑柱塞泵的总效率波动和液压缸动静摩擦差异大2个非线性因素,建立非线性数学模型;建立EHA的MATLAB、AMESim联合仿真模型,对PID控制、滑模变结构控制、反演控制进行控制策略对比研究,仿真分析验证反演控制在响应快速性及稳定性方面具有良好的表现。搭建四象限平台对EHA进行反演控制负载试验,结果表明:其位移控制精度达0.21 mm,具有较好的控制性能。

关键词：钢轨打磨车电动静液作动器非线性因素联合仿真反演控制

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可压缩均匀湍流中重粒子运动行为的先验研究

力学学报 2024年第1期56卷 23-33页

作者：宾远为武琦夏振华史一蓬北京大学湍流与复杂系统国家重点实验室北京100871 浙江大学流体工程研究所杭州310027

本研究以高精度可压缩均匀各向同性湍流直接数值模拟数据为基础,通过点粒子模型和单向耦合方式模拟了100万个重粒子在湍流中的运动.着重进行了两方面的研究,首先,通过使用不同滤波宽度的谱截断滤波器来获得大尺度流场,并研究了不同滤波... 详细信息

本研究以高精度可压缩均匀各向同性湍流直接数值模拟数据为基础,通过点粒子模型和单向耦合方式模拟了100万个重粒子在湍流中的运动.着重进行了两方面的研究,首先,通过使用不同滤波宽度的谱截断滤波器来获得大尺度流场,并研究了不同滤波尺度对粒子运动的影响;其次,设置了5种不同的粒子初速度,以研究粒子聚集性和运动学性质的演化.在研究粒子聚集性方面,使用了香农熵来描述粒子的瞬时聚集性,而稳态时的统计结果则通过概率密度分布函数来描述.研究结果表明,滤波尺度对不同Stokes数的粒子聚集效应产生不同的影响.具体而言,小尺度流动结构对低Stokes数的粒子聚集性有促进作用,而对高Stokes数的粒子聚集性则有抑制作用.此外,随着Stokes数的增加和截断波数的减小,粒子的速度和加速度的概率密度分布变得更为集中.另外,还发现颗粒的初始速度差异会在演化的初期产生明显影响,最终会趋于相同的统计定常状态.这一发现强调了湍流中粒子运动的复杂性和统计特性的重要性.

关键词：湍流重粒子湍流尺度

外肢体机器人驱动单元低速死区自适应补偿方法

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中国机械工程 2024年第1期35卷 56-66页

作者：陈重远陈珂刘浩欧阳小平浙江大学机械工程学院杭州310027 流体动力与机电系统国家重点实验室杭州310027 浙江大学先进技术研究院杭州310027

为提高外肢体机器人高功率密度驱动单元的控制精度,提出一种低速死区自适应补偿方法。首先基于最小二乘系统辨识与阻尼辨识方法建立驱动单元模型,然后提出驱动单元的计算力矩控制方法,最后提出驱动单元的低速死区自适应补偿方法,并进行... 详细信息

为提高外肢体机器人高功率密度驱动单元的控制精度,提出一种低速死区自适应补偿方法。首先基于最小二乘系统辨识与阻尼辨识方法建立驱动单元模型,然后提出驱动单元的计算力矩控制方法,最后提出驱动单元的低速死区自适应补偿方法,并进行了实验验证。研究结果表明,与传统PID控制方法相比,采用计算力矩控制方法后驱动单元最大角度跟踪误差减小了约53%,平均角度跟踪误差减小了约38%;在计算力矩控制方法的基础上,采用低速死区自适应补偿方法后,驱动单元最大角度跟踪误差减小了约45%,平均角度跟踪误差减小了约60%,驱动单元的控制精度得到了显著提高。

关键词：驱动单元死区补偿控制方法外肢体机器人系统辨识

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航空发动机燃油控制系统故障诊断技术研究进展与挑战

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机械工程学报 2024年第4期60卷 3-31页

作者：严如强许文纲王志颖朱启翔周峥赵志斌孙闯王诗彬陈雪峰张军辉徐兵西安交通大学机械工程学院西安710049 浙江大学流体动力与机电系统国家重点实验室杭州310027

随着发动机性能要求的不断提升,燃油控制系统服役的工况变得越来越恶劣、边界条件越来越复杂。燃油泵固有压力脉动与管路、活门的流固耦合振动,密封圈腐蚀或老化导致的泄漏,油液污染或润滑油失效而产生的磨损加剧等均会造成燃油控制系... 详细信息

随着发动机性能要求的不断提升,燃油控制系统服役的工况变得越来越恶劣、边界条件越来越复杂。燃油泵固有压力脉动与管路、活门的流固耦合振动,密封圈腐蚀或老化导致的泄漏,油液污染或润滑油失效而产生的磨损加剧等均会造成燃油控制系统的致命故障。同时,燃油控制系统具有少测点、变工况、强干扰及强非线性等特点,导致该领域对故障诊断技术存在迫切需求,同时也面临巨大挑战。为推动故障诊断技术在燃油控制系统领域的发展,总结燃油控制系统的特点与常见故障,并在此基础上介绍故障诊断技术的主要方法与分类。进一步从液压元件互换性角度,概述基于物理模型、信号处理和人工智能诊断方法在燃油控制系统关键部件中的研究现状。最后指出燃油控制系统故障诊断技术存在的挑战与机遇。

关键词：燃油控制系统故障诊断物理模型信号处理人工智能

人机认知协同的复杂装备概念设计:挑战、进展和展望

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机械工程学报 2024年第11期60卷 2-19页

作者：娄山河冯毅雄胡炳涛洪兆溪谭建荣浙江大学流体动力基础件与机电系统全国重点实验室杭州310027

传统的计算机辅助设计以几何特征为主导、以定量表征为依据、以经验试错为手段,难以有效支持设计信息残缺且设计认知混沌的概念设计阶段。我国正步入“十四五”发展的新时期,认知科学和人工智能的高度融合为复杂装备概念设计带来了全新... 详细信息

传统的计算机辅助设计以几何特征为主导、以定量表征为依据、以经验试错为手段,难以有效支持设计信息残缺且设计认知混沌的概念设计阶段。我国正步入“十四五”发展的新时期,认知科学和人工智能的高度融合为复杂装备概念设计带来了全新的机遇与挑战。人机认知协同的概念设计将设计对象和设计主体有机结合,从经验试错推理发展到设计规律外显认知,揭示设计对象递归迭代与设计主体认知演化的内在联系,实现概念设计抽象认知过程的计算机可理解和可计算。阐述侧重设计对象和侧重设计主体的复杂装备概念设计研究现状,分析客户需求语义认知辨识、思维认知规律神经成像、功构映射智能认知推理和概念方案协同认知决策等人机认知协同的概念设计关键技术。在分析现有计算机辅助概念设计局限性的基础上,对新一代基于人机认知协同的计算机辅助概念设计进行了展望。

关键词：概念设计设计认知人机协同计算机辅助设计

轴向柱塞泵智能化关键技术研究进展及发展趋势

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机械工程学报 2024年第4期60卷 32-49页

作者：张军辉刘施镐徐兵黄伟迪吕飞黄晓琛浙江大学流体动力基础件与机电系统全国重点实验室杭州310027

轴向柱塞泵是航空航天、远洋船舶、工程机械等高端装备液压系统的“心脏”,为液压系统输送具有稳定压力、流量的传动“血液”。轴向柱塞泵的可靠性和安全性直接影响液压系统甚至整机的性能,因此,利用智能化技术对其实现预测性维护是近... 详细信息

轴向柱塞泵是航空航天、远洋船舶、工程机械等高端装备液压系统的“心脏”,为液压系统输送具有稳定压力、流量的传动“血液”。轴向柱塞泵的可靠性和安全性直接影响液压系统甚至整机的性能,因此,利用智能化技术对其实现预测性维护是近年来的研究热点。同时,装备无人化和智能化的发展趋势也使得轴向柱塞泵的智能化技术受到重点关注。为探明轴向柱塞泵智能化技术的发展方向,给出其高质量发展的可行路径,从智能状态监测、智能故障诊断、智能寿命预测和智能决策调控四个方面系统性地综述轴向柱塞泵智能化技术的发展历程和研究现状。探讨轴向柱塞泵智能化关键技术的现有问题及难点,总结智能化关键技术发展面临的挑战,并对未来发展趋势进行展望。

关键词：轴向柱塞泵智能化故障诊断寿命预测状态监测