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基于层状PI薄膜FBG传感器的KCl浓度测量

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光学精密工程 2023年第3期31卷 322-330页

作者：孙世政杨鹏正刘潇雷远俊刘照伟重庆交通大学机电与车辆工程学院重庆400074

为了监测核工业冷却管道中冷却剂的浓度,针对目前测量仪器易受环境干扰、介质沉积、难以分布式多点监测等问题,设计了一种基于层状聚酰亚胺(Polyimide,PI)的光纤布拉格光栅(Fiber Bragg Grating,FBG)浓度传感器。结合PI薄膜的吸水特性... 详细信息

为了监测核工业冷却管道中冷却剂的浓度,针对目前测量仪器易受环境干扰、介质沉积、难以分布式多点监测等问题,设计了一种基于层状聚酰亚胺(Polyimide,PI)的光纤布拉格光栅(Fiber Bragg Grating,FBG)浓度传感器。结合PI薄膜的吸水特性、水分子扩散原理和FBG传感理论,研究基于层状PI薄膜的FBG浓度传感机理,设计制作了层状PI薄膜FBG浓度传感器。最后,搭建浓度测量实验平台,进行浓度传感实验,得到镀层状PI薄膜的FBG浓度传感器对氯化钾(KCl)溶液的浓度特性曲线,并分析了其灵敏度与滞回特性。实验结果表明:浓度与波长漂移量呈线性变化关系,浓度特性曲线拟合度为0.9942,正、反行程输出的最大差值为35 pm,传感器的平均灵敏度为157.6 pm/(mol·L^(-1)),是同条件下镀一层环状PI薄膜FBG浓度传感器和腐蚀型FBG浓度传感器灵敏度的7.4倍和49.1倍。该传感器为核工业管道中冷却剂浓度测量提供了新方法,具有高灵敏度、安全、抗电磁干扰等优点。

关键词：光纤布拉格光栅浓度层状聚酰亚胺高灵敏度

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轮毂电机倾斜偏心下的电动汽车动力学负效应

电机与控制学报 2024年第10期28卷 123-134页

作者：邓召学秦瀚笙罗晓亮马天骥重庆交通大学机电与车辆工程学院重庆400074

为了研究开关磁阻电机倾斜气隙偏心产生的不平衡径向电磁力对电动汽车横向动力学的负效应,提出电机倾斜偏心下的不平衡电磁力建模方法。首先,根据麦克斯韦应力法和气隙磁导修正系数计算倾斜偏心下的不平衡电磁力,并设计实验台架对其进... 详细信息

为了研究开关磁阻电机倾斜气隙偏心产生的不平衡径向电磁力对电动汽车横向动力学的负效应,提出电机倾斜偏心下的不平衡电磁力建模方法。首先,根据麦克斯韦应力法和气隙磁导修正系数计算倾斜偏心下的不平衡电磁力,并设计实验台架对其进行测量。然后,建立轮毂电机驱动的电动汽车动力学模型,通过设定角阶跃转向工况和鱼钩转向工况分析倾斜偏心对车辆动力学负效应的作用机理。结果表明,倾斜偏心产生的不平衡电磁力会以力矩的形式作用于车轮,车辆转向时由于不平衡电磁力的干扰,其行驶轨迹会偏离驾驶员预期。更为重要的是,极限工况下倾斜偏心产生的不平衡电磁力会降低车辆的抗侧翻特性,紧急转向时会增大车辆侧翻的可能性,严重威胁驾驶员的行车安全。

关键词：车辆动力学负效应电机倾斜偏心电磁力操纵稳定性

基于神经元时空整合能力的重载精密机械手传递模式

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计算机集成制造系统 2015年第11期21卷 2964-2971页

作者：罗天洪马翔宇刘淼徐向阳陈才重庆交通大学机电与车辆工程学院重庆400074

针对机械手关节处运动速度、角速度对精密机械手的影响,受生物神经元时空整合特点的启发,提出基于神经元时空整合能力重载精密机械手的传递模式,研究机械手的运动学正解和生物学中的神经元模型,分析关节各部分组成对机械手末端速度的影... 详细信息

针对机械手关节处运动速度、角速度对精密机械手的影响,受生物神经元时空整合特点的启发,提出基于神经元时空整合能力重载精密机械手的传递模式,研究机械手的运动学正解和生物学中的神经元模型,分析关节各部分组成对机械手末端速度的影响和神经元模型的组织构成,结合神经元模型的工作机理分析其时空整合能力的特性,求解机械手精密运动的传递模式,同时推导关节速度、角速度对机械手末端执行器速度影响的数学模型,得出关节角速度、角度到机械手末端速度在x,y和z三个坐标轴方向上的映射关系,对6自由度的重载机械手进行了仿真。结论表明,时空整合能力的传递模式减小了关节处速度、角速度误差对其末端速度的影响程度,验证了传递模式的合理性和有效性。

关键词：神经元模型时间整合机械手传递模式雅可比矩阵

基于白鲨优化极限学习机的三维力传感器非线性解耦

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光学精密工程 2023年第18期31卷 2664-2674页

作者：孙世政庞珂于竞童陈仁祥重庆交通大学机电与车辆工程学院重庆400074

针对三维力传感器维间耦合干扰问题,以基于光纤布拉格光栅(Fiber Bragg Grating,FBG)的一体式三维力传感器为研究对象,提出了一种基于白鲨优化算法的优化极限学习机(White Shark Optimizer-Extreme Learning Machine,WSO-ELM)的非线性... 详细信息

针对三维力传感器维间耦合干扰问题,以基于光纤布拉格光栅(Fiber Bragg Grating,FBG)的一体式三维力传感器为研究对象,提出了一种基于白鲨优化算法的优化极限学习机(White Shark Optimizer-Extreme Learning Machine,WSO-ELM)的非线性解耦算法。首先,设计了基于FBG的一体式三维力传感器,阐明该传感器波长漂移量与三维力的映射关系;然后,搭建静态标定实验系统,分析三维力耦合特征,并建立WSO-ELM算法三维力传感器解耦模型,利用白鲨优化算法(White Shark Optimizer,WSO)稳定、高效特点优化模型,寻找ELM神经网络隐含层神经元数与解耦时间的最佳参数组合,开展基于WSO-ELM的三维力传感器非线性解耦研究;最后,该传感器解耦后最大平均I类误差达到0.51%,最大平均II类误差达到0.65%,实现了基于WSO-ELM的三维力非线性解耦。为验证解耦效果,将WSO-ELM算法与极限学习机神经网络模型、反向传播神经网络、最小二乘法解耦效果进行对比实验。实验结果表明:WSO-ELM算法具有较好的解耦效果,能有效构建三维力维间耦合关系,同时降低传感器耦合干扰,提高传感器的测量精度,具有良好的非线性解耦能力。

关键词：白鲨优化算法非线性解耦三维力传感器光纤布拉格光栅极限学习机算法

基于反光蓄光理念的辅助隧道节能照明理论与技术

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现代隧道技术 2014年第5期51卷 15-22页

作者：梁波崔璐璐潘国兵罗红重庆交通大学山区桥梁与隧道工程国家重点实验培育基地重庆400074 重庆交通大学机电与汽车学院重庆400074

文章通过对国内外现行照明质量标准和照明评价方法的研究分析,以及对现有照明光源、隧道内装材料和西南山区隧道照明技术现状的调研,开展了基于反光蓄光理念的隧道室内模拟试验、实体隧道试验和现场试验等一系列隧道照明节能试验,对隧... 详细信息

文章通过对国内外现行照明质量标准和照明评价方法的研究分析,以及对现有照明光源、隧道内装材料和西南山区隧道照明技术现状的调研,开展了基于反光蓄光理念的隧道室内模拟试验、实体隧道试验和现场试验等一系列隧道照明节能试验,对隧道节能照明规律进行了探讨。研究表明:(1)隧道侧壁采用反光蓄光材料可提高路面照明质量,当墙面反射率达到70%时路面照度至少可以提高10%,为隧道节能照明开辟了新的途径;(2)结合等效照明理念,利用光反射作用降低照明系统的负荷,引入人眼视觉功效作为隧道内行车安全的评价指标,对完善照明评价方法提供了依据;(3)系统研究了反光材料与常用光源的匹配问题,评价了反光材料隧道照明环境下的使用性能,为反光蓄光材料在隧道照明领域的进一步推广应用提供了基础。

关键词：公路隧道反光蓄光材料节能照明模型试验

考虑刚柔耦合的工业机器人多目标可靠性拓扑优化

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计算机集成制造系统 2020年第3期26卷 623-631页

作者：胡启国周松重庆交通大学机电与车辆工程学院重庆400074

为了减少工业机器人的制造和各种环境等随机不确定性因素造成结构系统性能下降,且综合提高其静动态特性、降低结构质量,提出一种考虑刚柔耦合的工业机器人多目标可靠性拓扑优化方法。利用多体动力学和有限元方法建立刚柔耦合动力学模型... 详细信息

为了减少工业机器人的制造和各种环境等随机不确定性因素造成结构系统性能下降,且综合提高其静动态特性、降低结构质量,提出一种考虑刚柔耦合的工业机器人多目标可靠性拓扑优化方法。利用多体动力学和有限元方法建立刚柔耦合动力学模型,获得特殊工况下臂部动态载荷。采用一次二阶矩法得到臂部可靠性指标,并用可靠性指标反映不确定性因素的影响,提出基于折衷规划法归一化子目标建立综合目标函数、以层次分析法确定综合目标函数中子目标权重系数,对臂部结构进行基于可靠性约束的拓扑优化设计。研究结果表明,优化后得到的臂部在满足可靠性的条件下质量减轻,整体刚度和强度性能明显增强,各阶固有频率均有不同程度提高。

关键词：工业机器人机械臂刚柔耦合模型可靠性分析折衷规划法层次分析法拓扑优化

基于WOA-ELM的空间分层结构FBG三维振动加速度传感器非线性解耦

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仪器仪表学报 2024年第7期45卷 139-147页

作者：孙世政武宇峰何江徐向阳陈仁祥重庆交通大学机电与车辆工程学院重庆400074

针对三维振动加速度传感器存在的维间耦合干扰问题,以空间分层结构光纤布拉格光栅(FBG)三维振动加速度传感器为研究对象,阐述了三维振动加速度传感的基本原理。其次,构建了振动加速度动态标定实验平台,并分析了传感器的结构耦合特性。最... 详细信息

针对三维振动加速度传感器存在的维间耦合干扰问题,以空间分层结构光纤布拉格光栅(FBG)三维振动加速度传感器为研究对象,阐述了三维振动加速度传感的基本原理。其次,构建了振动加速度动态标定实验平台,并分析了传感器的结构耦合特性。最后,提出一种基于鲸鱼算法优化极限学习机(WOA-ELM)的神经网络模型并进行了非线性解耦实验,其结果显示,在x、y、z三轴的平均测量误差分别降至1.58%、1.17%、0.95%,平均I类和II类误差最大值分别降至0.73%和0.37%。为验证解耦效果,将WOA-ELM与其他算法等进行解耦效果对比。结果表明,WOA-ELM更有效地降低三维振动加速度传感器的维间耦合干扰,提高测量精度。

关键词：光纤布拉格光栅三维振动加速度传感器维间耦合鲸鱼优化算法极限学习机

基于改进灰度重心法的轨道扣件重构与故障诊断

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中国激光 2024年第8期51卷 85-93页

作者：肖圳孙世政郑天成庞珂魏子杰重庆交通大学机电与车辆工程学院重庆400074

针对轨道扣件表面结构复杂导致的线结构光照射分布不均匀问题,研究了一种基于改进灰度重心法的光条中心线提取方法,精准重构了轨道扣件点云模型。基于点云模型提取了轨道扣件的结构特征信息,建立了轨道扣件缺陷检测组合分类器模型,实现... 详细信息

针对轨道扣件表面结构复杂导致的线结构光照射分布不均匀问题,研究了一种基于改进灰度重心法的光条中心线提取方法,精准重构了轨道扣件点云模型。基于点云模型提取了轨道扣件的结构特征信息,建立了轨道扣件缺陷检测组合分类器模型,实现了轨道扣件的弹条缺失、扣件歪斜、螺母缺失等缺陷检测。研究了基于表面法向量的螺母上平面解析方法,通过螺母松动测量实验实现了轨道扣件的松动检测。搭建了扣件故障诊断实验平台并开展了相关实验研究,实验结果表明,系统扣件故障检出率达到96%,扣件松紧度测量的总体误差低于0.2 mm,扣件故障诊断系统的检测效果和鲁棒性较好,对列车安全运行具有重要的现实意义。

关键词：测量三维图像处理轨道扣件线结构光中心线提取故障诊断

应用于汽车动力总成启停工况的磁流变悬置设计与试验

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上海交通大学学报 2021年第1期55卷 56-66页

作者：邓召学杨青桦蔡强刘天琴重庆交通大学机电与车辆工程学院重庆400074

为了克服汽车动力总成在启停工况下的大幅抖动和转矩激励使得车辆平顺性变差的缺点,设计了一种应用于汽车启停等低频工况的流动模式磁流变悬置.考虑激励电流对磁流变液黏度以及液阻效应对阻尼通道内液体流量的影响规律,建立磁流变悬置... 详细信息

为了克服汽车动力总成在启停工况下的大幅抖动和转矩激励使得车辆平顺性变差的缺点,设计了一种应用于汽车启停等低频工况的流动模式磁流变悬置.考虑激励电流对磁流变液黏度以及液阻效应对阻尼通道内液体流量的影响规律,建立磁流变悬置阻尼力数学模型和磁路的多目标优化函数;利用Isight和ANSYS软件搭建协同仿真优化平台,采用带精英策略的非支配排序遗传算法(NSGA-II)进行磁路的优化设计;分别进行磁流变悬置单体动态性能测试以及整车启停工况下的隔振性能测试.试验结果表明:优化后的磁流变悬置可控阻尼力相对于优化前增加了111.71%,恢复力相对于优化前增加了21.99%;汽车在启停工况下,当激励电流为1.0A时,安装优化后的磁流变悬置时悬置被动侧(与车身相连接的一侧)的振动加速度峰值相对于优化前减小了33.3%,驾驶员座椅导轨处的振动加速度减小了21.6%,改善了车辆的平顺性.

关键词：磁流变悬置汽车动力总成启停工况磁路多目标优化隔振