人工智能技术作为有效手段广泛用于机械系统故障诊断,但故障样本的缺乏严重制约人工智能模型走向高精度诊断的工程应用。针对故障样本不足的问题,提出一种基于小波包分解与高斯云模型的故障诊断方法,通过对小样本的故障信号做小波包分解并计算每个子频带的能量以建立故障特征向量,对特征向量建立高斯云模型并正向云计算生成大量云滴以扩充故障样本。基于凯斯西储大学的轴承数据和支持向量机的故障分类实验结果表明,所提方法能有效扩充故障样本,提高故障诊断精度。

为研究电场强度对凸柱面静电空气喷涂成膜分布影响问题,运用Euler-Lagrange法创建凸柱面静电空气喷涂成膜模型,采取多区域网格对其计算域进行划分并使用SIMPLE算法对该模型求解计算。仿真结果表明电场强度对凸柱面静电空气喷涂计算域中电势的空间散布无影响,距离极针越近,电势等势线分布越密集;场强对喷雾流场分布有较大的影响,极针输出电压越高,成膜面附近喷雾流场的气相速度越大、气流的笼罩范围也越广;场强对喷雾流场中的涂料液滴分布有较大的影响,随着极针输出电压升高,涂料雾滴空间散布越广,涂料液滴的破碎明显,涂料雾滴合并减弱;场强对喷涂成膜规律影响显著,随着场强增大,涂膜从椭圆形逐渐变为椭圆环形,成膜面积越来越大。

在工程训练教学过程中,工业安全实训项目具有不可替代的重要性,它处于整个课程体系的开端,旨在培养学生识险、避险、自救、互救的能力。为进一步提高工程训练实践教学质量,优化训练项目教学内容,在工业安全工程训练项目建设中提出理论知识与实践操作相结合、网络微课与课堂教学相结合、实践教学与课程思政相结合、沉浸教学与仿真模拟相结合、模块化教学与项目式教学相结合的教学模式,称为“五结合法”。实践表明,该方法可以为学生提供充分的教学资源,发挥学生的主观能动性,提高实践教学质量。

自动制孔机器人末端执行器在制孔过程中会产生轴向振动,甚至会引起机体颤振,导致制孔精度降低,因此提出一种变刚度半主动振动控制方法。首先在分析各参数对振动控制器绝对位移传递率影响的基础上,优化了无扰动情况下的被动系统参数,并对其振动控制效果进行了仿真;然后运用绝对位移传递率图像特征分析法,获得激励频率与位移传递率的关系,通过调节吸振器刚度,使振动控制器的位移传递率随激励频率变化保持在最佳状态;最后运用MATLAB仿真验证了该方法的可行性。

转速是评价电机运行状态与控制性能的指标之一,也是阶次跟踪、时变滤波分析等变工况故障诊断的重要参数。提出了一种基于电流信号的PMSM转速估计方法,首先推导PWM调制下永磁同步电机的电流谐波;然后令其与高频信号相乘,通过积化和差的方式解调出与转角误差成正比的零频电流分量,通过PI调节使该电流值为零;最终得到估计转速。实验结果表明所提方法对于永磁同步电机具有通用性;无须带通滤波器和注入额外电压,电机的振动噪声较小;在稳速和加速工况下能够快速准确地跟踪实际转速,转速误差维持在10 r/min以内;在转速快速突变工况下,相比于阶次跟踪,该方法能够始终跟踪实际转速,实时性和动态性更好。

基于无人机倾斜摄影测绘获得的多视点图像具有高重叠、多角度的特点,提出了一种改进的无人机多片前方交会倾斜立体测绘方案。自动选择多幅底高较好的图像对,在多幅图像中找到具有相同像点的同一地物进行立体测绘,从而提高整体测绘精度。以某区域247幅无人机倾斜摄影图像为例,对所提方法进行仿真验证。结果表明,所提方法平均达标率为55.39%,平均精度为0.0436 m。与传统方法相比,达标率提高了18.1%,平均精度提高了0.0777 m。

针对自然界广泛存在的粗糙壁面应用环境以及现有爬壁机器人抓附结构存在的不足,提出密集阵爪刺式脚爪。对影响密集阵爪刺式脚爪在壁面上抓附性能的各关键参数进行分析与建模,计算出各设计参数的最优值。通过对具有不同设计参数值的脚爪在壁面上所能承受的最大载荷进行对比实验,验证了对于脚爪关键设计参数所建数学模型的正确性及脚爪各设计参数最佳值的准确性。根据实际情况确定各设计参数值,并完成脚爪的制作,进而测定其在抓附壁面的过程中所能承受的最大载荷。结果表明此脚爪所能承受的最大载荷超过400 g。

在面向新工科人才培养的要求下,对企业研究生工作站的管理机制、联合培养的实践路径、在站研究生科研保障等方面进行了实践与探索,建立了研究生工作站管理机构、项目化管理和考核制度,确保了经费投入和研究生在站生活保障等。这些措施促进了校企联合培养模式的有效运行,也提升了新工科人才的工程实践能力。

为实现协作机器人在不同刚度环境下的柔顺性控制,提出一种基于递归最小二乘法的协作机器人柔顺性控制方法。通过采用递归最小二乘法求解协作机器人动力学参数,设计了一种基于加权方式的阻抗/导纳混合控制系统,并在不同刚度环境条件下进行实验。结果表明,当加权比为0.8时,所设计的控制系统可取得良好的协作机器人柔顺性控制效果,在较低刚度环境下,具有较小的响应误差;在较高刚度环境下,可快速达到稳态,具有较强的阻抗效应和鲁棒性,最大振荡误差1.5 rad,满足协作机器人柔顺控制实际应用误差的需求。相较于单一阻抗控制或单一导纳控制,该方法在不同刚度环境下具有一定的优越性。

以球面配流副为研究对象,通过引入欧拉角来表征缸体位姿,建立起球面配流副油膜分布的数学模型,从而获得油膜二维厚度值分布图以及三维球面分布图;进一步,在考虑实际配流副几何空间限制的约束下,建立基于球面油膜厚度空间的优化模型,通过GAS算法获得了油膜空间最小和最大油膜厚度以及所在位置。研究表明,缸体姿态对油膜几何场分布影响显著,为进一步研究油膜流场分布奠定了基础。