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新型泵控液压锚杆钻机的能耗分析与高精度控制

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煤炭工程 2024年第5期56卷 218-224页

作者：吕志信闫政山西天地煤机装备有限公司山西太原030006 晋中学院机械系山西晋中030619

现有的阀控锚杆钻机系统存在严重的节流与溢流损失,导致整机效率低下,为解决这一问题,提出了一种新型闭式泵控锚杆钻机系统。通过理论分析与联合仿真结合的方法,首先,对比研究了新型锚杆钻机与阀控锚杆钻机的能耗特点;其次,设计了一种... 详细信息

现有的阀控锚杆钻机系统存在严重的节流与溢流损失,导致整机效率低下,为解决这一问题,提出了一种新型闭式泵控锚杆钻机系统。通过理论分析与联合仿真结合的方法,首先,对比研究了新型锚杆钻机与阀控锚杆钻机的能耗特点;其次,设计了一种基于压力反馈的自动调速方法;最后,针对泵控系统非线性严重、控制精度低的缺陷,设计了模糊自适应PID来对推进油缸进行闭环位置控制。结果表明,与传统的阀控锚杆钻机相比,新系统的动力源功率显著降低、整机效率获得了大幅度提高,节能效果显著;回转马达可依据压力的变化实现自动调速,误差不到1%;与PID控制相比,采用所设计的模糊PID,稳态时,可使钻机的定位误差减小70%以上。

关键词：液压锚杆钻机闭式泵控能耗特性模糊PID SimulationX

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基于射频波强化的试验型水热反应器研究

农业机械学报 2024年第9期55卷 450-458页

作者：仵明太张浩张一鸣段钰婷王博文王绍金令博西北农林科技大学机械与电子工程学院华盛顿州立大学生物系统工程系

针对水热提取反应目前主要依靠微波强化，存在穿透深度小、加热均匀性差的问题，利用加热均匀性更好的射频波为热源，基于常见的水平式平行极板射频加热系统设计了一套适用于射频强化的水热反应器。该水热反应器主要由双层反应釜、压力... 详细信息

针对水热提取反应目前主要依靠微波强化，存在穿透深度小、加热均匀性差的问题，利用加热均匀性更好的射频波为热源，基于常见的水平式平行极板射频加热系统设计了一套适用于射频强化的水热反应器。该水热反应器主要由双层反应釜、压力调节装置、光纤测温计和气动磁力搅拌器4部分构成，首先对整机结构及工作原理进行阐述，然后基于内压薄壁圆筒应力分析理论和磁力耦合传动理论对双层反应釜和气动磁力搅拌器的关键零部件进行设计，并完成了压力调节装置和测温方式的设计和选型，最后完成射频强化水热反应试验平台的搭建，并选取搅拌转速、液固比和射频极板间距对水热反应器的搅拌和升温性能进行了测试。结果表明：当液固比大于20 mL/g时，搅拌转速与对照样品纯水无显著差异(p>0.05),此时液固比不再是影响搅拌转速的主要因素；当液固比小于40 mL/g、搅拌转速大于150 r/min时，极板间距是影响物料升温速率的主要因素，随着极板间距的减小，升温速率不断加快，当极板间距为130 mm时，升温速率可达到8～10℃/min。

关键词：水热反应器射频加热水热提取过程强化反应釜磁力搅拌

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粗微叠层式硅片台数据驱动MIMO前馈控制

中国电机工程学报 2024年

作者：刘涛杨开明朱煜摩擦学国家重点实验室(清华大学机械工程系)

光刻机中承载晶圆进行图像曝光的硅片台是一个典型的多输入多输出(multi-input multi-output， MIMO)超精密运动系统，MIMO前馈控制技术是抑制各自由度耦合误差的关键环节。针对光刻机粗微叠层式结构的硅片台，本文基于主从控制架构，... 详细信息

光刻机中承载晶圆进行图像曝光的硅片台是一个典型的多输入多输出(multi-input multi-output， MIMO)超精密运动系统，MIMO前馈控制技术是抑制各自由度耦合误差的关键环节。针对光刻机粗微叠层式结构的硅片台，本文基于主从控制架构，提出了一种微动台和粗动台MIMO前馈控制方法。该前馈采用线性参数化结构，以微分单元为基函数，将控制器的参数整定问题转化为一个凸优化问题，进而给出了前馈控制器的全局最优参数整定方法以及参数迭代过程中梯度的无偏估计方法。通过硅片台多场曝光轨迹跟踪实验，验证了所提参数整定方法的快速收敛性能。实验结果表明所提方法能够有效减小微动台多自由度耦合的轨迹跟踪误差和粗微之间的相对误差。

关键词：多输入多输出系统 MIMO前馈数据驱动参数整定粗微叠层硅片台超精密运动系统

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基于自适应窗的动态权值代价聚合立体匹配

光子学报 2024年第8期53卷 272-286页

作者：吴福培刘宇豪王瑞李昇平汕头大学工学院机械工程系汕头515063

传统局部匹配算法通常在不同聚合窗口下采用单一权值进行代价聚集,而忽略了不同区域像素点之间的差异性,易导致基于双目视觉测量的立体匹配精度不稳定。为此,提出一种基于自适应窗的动态权值代价聚合立体匹配算法。首先,以梯度信息表征... 详细信息

传统局部匹配算法通常在不同聚合窗口下采用单一权值进行代价聚集,而忽略了不同区域像素点之间的差异性,易导致基于双目视觉测量的立体匹配精度不稳定。为此,提出一种基于自适应窗的动态权值代价聚合立体匹配算法。首先,以梯度信息表征模型为约束条件,构建代价聚合自适应十字交叉窗口。其次,分析视差不连续区域与弱纹理区域的像素特征,建立基于像素距离与色差双阈值权重的代价聚集模型,进而计算各窗口的动态权重影响因子。最后,基于线性迭代聚类法分割视差图区域,剔除奇异的视差值以提高算法匹配精度。实验结果表明,在Middlebury数据集的测试中,所提算法的平均非遮挡区域和全部区域的误匹配率分别为4.11%和5.65%,优于传统匹配算法;4组测量样品的全局长度测量平均相对误差小于1.2%,全局高度测量平均相对误差小于2.7%。实验结果检验了所提算法的有效性和可靠性。

关键词：机器视觉立体匹配自适应十字交叉聚合窗口动态权值超像素分割

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辣椒叶片水分胁迫高光谱特性研究

农业机械学报 2024年第7期55卷 336-344页

作者：王东孙欣张岳阳夏鹤宁逯明辉周林凡西北农林科技大学机械与电子工程学院杨凌712100 农业农村部农业物联网重点实验室杨凌712100 西北农林科技大学园艺学院杨凌712100

为精准判别作物需水程度,以生长期辣椒为实验样本,对辣椒进行不同程度的水浸、干旱等水分胁迫处理,分析不同水分胁迫程度下辣椒叶片的高光谱响应特性。样本分为重度干旱、轻度干旱、轻度水浸、重度水浸等4个水分胁迫组和一个实验对照组,... 详细信息

为精准判别作物需水程度,以生长期辣椒为实验样本,对辣椒进行不同程度的水浸、干旱等水分胁迫处理,分析不同水分胁迫程度下辣椒叶片的高光谱响应特性。样本分为重度干旱、轻度干旱、轻度水浸、重度水浸等4个水分胁迫组和一个实验对照组,共5个数据组,每组20株辣椒,待各组叶片外观出现明显差异时,分别采集各组辣椒叶片的叶绿素荧光参数与高光谱数据。比较多元散射校正(MSC)、SG卷积平滑滤波和标准正态变换(SNV)3种不同的预处理方法对背景信息干扰的消除效果。采用SPA算法和CARS算法提取对水分胁迫敏感的特征波长。建立预测辣椒叶片不同水分胁迫程度的支持向量机(SVM)、BP神经网络、径向基函数(RBF)和随机森林(RF)模型。结果说明,SG-SPA-RFB为预测辣椒叶片水分胁迫程度的最优组合,其训练集准确率为99.02%,测试集准确率为94.00%。本研究为判断辣椒植株水分胁迫状态提供了一种便捷可靠的无损检测方法。

关键词：辣椒水分胁迫高光谱图像特征波长神经网络叶绿素荧光参数

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基于凹槽结构的导管螺旋桨梢部流动研究

船舶力学 2024年第6期28卷 866-876页

作者：金志辉王鹏董华超温志文丁永乐西安精密机械研究所西安710077 西北工业大学航海学院西安710072

针对导管螺旋桨的梢部流动,受压气机中“机匣处理”的启发,将矩形凹槽结构应用于导管内壁,用于降低导管螺旋桨梢涡强度和抑制梢涡空化,进而有望改善导管螺旋桨的水动力和空泡性能。采用计算流体力学方法,针对19A导管和Ka4-70螺旋桨有无... 详细信息

针对导管螺旋桨的梢部流动,受压气机中“机匣处理”的启发,将矩形凹槽结构应用于导管内壁,用于降低导管螺旋桨梢涡强度和抑制梢涡空化,进而有望改善导管螺旋桨的水动力和空泡性能。采用计算流体力学方法,针对19A导管和Ka4-70螺旋桨有无凹槽/不同凹槽结构进行非定常数值计算,研究凹槽结构对桨叶叶梢压力、梢涡强度、梢涡结构以及水动力性能的影响。结果表明:凹槽结构会明显改变导管螺旋桨梢部流场涡的形成,减弱梢涡强度,提高叶片梢部最小压力,并且对推进性能几乎没有影响。研究结果可为导管螺旋桨的梢涡控制以及减振降噪提供一种新的解决途径。

关键词：导管螺旋桨凹槽结构梢涡结构空泡机匣处理

机器人化装备测量-加工一体化技术现状及展望

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机器人 2024年第1期46卷 118-128页

作者：王卓群谢福贵解增辉刘辛军清华大学机械工程系北京100084 清华大学精密超精密制造装备及控制北京市重点实验室北京100084

面对非结构化的加工场景以及多品种小批量复杂构件的定制化加工需求,机器人化装备需具备感知待加工件和加工场景的能力,对测量技术与加工技术的深度融合需求迫切,但目前尚无成熟的技术体系。本文围绕测量-加工一体化技术所涉及的测量数... 详细信息

面对非结构化的加工场景以及多品种小批量复杂构件的定制化加工需求,机器人化装备需具备感知待加工件和加工场景的能力,对测量技术与加工技术的深度融合需求迫切,但目前尚无成熟的技术体系。本文围绕测量-加工一体化技术所涉及的测量数据获取、加工特征提取、加工方案生成和末端闭环控制4项关键技术进行综述,总结了测量-加工一体化技术的现状与面临的技术挑战,对测量-加工一体化技术在构建跨尺度测量场、优化数据驱动方式、集成多功能测量、拓展智能化应用等方面的发展趋势进行了分析和探讨。

关键词：测量-加工一体化机器人化装备智能化加工跨尺度测量

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基于新一代几何技术规范的装配误差建模

计算机集成制造系统 2024年第1期30卷 118-128页

作者：杨朝晖高天石李崇赫贺子力西北工业大学航空学院陕西西安710072 西北工业大学深圳研究院广东深圳518057

针对由于公差设计不合理而导致的服役于复杂工况的机械装备性能下降等问题,提出一种综合考虑制造与装配误差的机械产品装配精度分析方法。该方法首先利用有限元分析机械装备零部件装配误差导致的变形,并提取发生形变的关键特征面;然后... 详细信息

针对由于公差设计不合理而导致的服役于复杂工况的机械装备性能下降等问题,提出一种综合考虑制造与装配误差的机械产品装配精度分析方法。该方法首先利用有限元分析机械装备零部件装配误差导致的变形,并提取发生形变的关键特征面;然后基于新一代几何技术规范(GPS)将特征面的变形转化为尺寸与形位公差数据,并与设计公差进行叠加,实现变形—误差—公差的转换;随后基于雅可比旋量理论,构建综合考虑制造与装配误差的公差分析模型支撑机械装备的公差精量化设计;最后以某型机载作动筒为工程应用对象,对比分析了是否考虑受力变形条件下装配精度分析的结果差异,结果显示该方法相较于原有方法具有更高的计算准确性,能为精密机械产品精度设计提供更加准确的指导。

关键词：雅可比旋量变形公差建模修正矩阵装配精度分析

干旱地区砂质土壤棉花苗床土层构建装置的研制

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农业工程学报 2024年第12期40卷 55-65页

作者：李帆杨怀君郑炫胡赫岩新疆农垦科学院机械装备研究所石河子832000 农业农村部西北农业装备重点试验室石河子832000 石河子大学机械电气工程学院石河子832000

针对新疆南部砂质土壤“干播湿出”棉花种植模式下,春季耕整地连续作业存在作业阻力大、苗床整不平、压不实,严重影响棉花出苗率的问题,该研究设计了一种适合砂质土壤的苗床整备装置,可一次完成碎土、平土、灭茬、镇压、耱地等作业。采... 详细信息

针对新疆南部砂质土壤“干播湿出”棉花种植模式下,春季耕整地连续作业存在作业阻力大、苗床整不平、压不实,严重影响棉花出苗率的问题,该研究设计了一种适合砂质土壤的苗床整备装置,可一次完成碎土、平土、灭茬、镇压、耱地等作业。采用分段平土装置代替耙组进行联合整备作业,分段平土装置为两段式,首段刮土板呈“W”型对称分布,通过刮土板角度对土壤流动性、平整度和作业阻力的运动分析,确定当刮土板倾斜角为45°时碎土和平土效果最好;台架试验结果表明,镇压辊直径400 mm、碎土辊直径400 mm时综合评分最高。样机性能对比试验结果表明:较耙片式联合整地机综合工作阻力降低8.67%,作业效率提升6.6%;地表平整度标准差为11 mm;耕深稳定性变异系数为9.2%,碎土率为92.3%,表面未见秸秆残膜,分段平土装置能有效碎土、平土、灭茬;二次整备后浮动式土层构建装置能有效压实土壤构建出“上虚下实”土层结构,0~5cm播种土层平均土壤紧实度为169 kPa,适合砂质土壤精量铺膜播种作业和棉花生长,较对比机型种膜错位率下降62.5%,出苗率高于对比机型4.8%。研究结果可为砂质土壤苗床整地机研发与改进提供参考。

关键词：农业机械优化试验棉花播前苗床整备砂质土壤