针对气动肌肉运动过程中产生的迟滞现象,采用神经网络方法对其位移/气压迟滞开展了建模比较研究。首先组建了气动肌肉的迟滞特性测试实验平台,采集其位移/气压迟滞实验数据;然后基于BP神经网络和RBF神经网络分别进行了迟滞环的整体和分段建模,并与经典PI模型的建模效果进行了对比。研究表明,PI模型的建模精度比神经网络差,但计算时间短;神经网络整体建模时存在过拟合现象,而分段建模则可有效避免过拟合现象;BP神经网络的建模与预测精度均优于RBF神经网络;对于BP神经网络,分段建模的平均误差、均方差和最大误差相较于整体建模分别减小了9.07%、14.54%和24.68%,而采用RBF神经网络,其误差分别减小了8.89%、13.03%和19.49%,可见分段建模的预测精度优于整体建模。

在动态流量的测试方法上做了新的尝试,提出了一种新的动态流量测量方法.以动态层流流量为研究对象,利用管道中压力脉动包含了流量信息这一原理,通过采集相距为L的两点压力信号对其进行互相关处理,得到渡越时间,从而求得管道内的平均流量.这一过程按一定的时间步长不断地进行,当时间步长趋近于零时,平均流量就逼近于瞬时流量.用无载伺服油缸进行对比实验,证明了这种方法的准确性和有效性,并对相关法的测量结果进行了标定.

设计并开发了集传感器技术、可编程逻辑控制器(PLC)、工控机和虚拟仪器于一体的计算机辅助电液比例变量泵自动测控系统。采用了速度闭环、压力闭环和流量闭环的控制方法,保证了电液比例变量泵在稳态测试过程中各参数的精度达到小于1%的要求。运用虚拟仪器技术实现了电液比例变量泵动静态综合性能的测试,主要包括基本性能测试、压力流量滞回曲线测试以及压力流量阶跃响应测试。现场测试结果表明,该测控系统具有较高的测试精度和效率,能及时发现系统动作异常并可以进行自我保护。

针对目前柔顺性触觉接口设备存在的容易失真的问题,提出了一种基于电机和磁流变液混合驱动的柔顺性触觉接口装置。在简单介绍了磁流变液的基础上,讨论了基于磁流变液被动驱动器的结构和原理,该驱动器采用多转子设计思路以增大力输出范围。利用磁流变液驱动器能够模拟肌体组织的黏滞性,电机能够模拟肌体组织的弹性,将驱动器与电机串联实现肌体组织的柔顺性再现,同时利用电机补偿驱动器非有益阻尼力,增强装置的保真效果。在此基础上设计了柔顺性触觉接口装置,对装置模拟自由空间、不同的变形程度柔顺性物体受力进行了介绍,分析了装置的控制方法,最后加工了触觉装置原型,开展了不同柔顺度虚拟肌体组织柔顺性再现实验,实验结果验证了所设计装置及控制方法的有效性。

根据力觉反馈的需要,设计了一种基于磁流变液的阻尼器,并建立了模型。介绍了磁流变液阻尼器的设计方法,该阻尼器由上、下盖组成密闭的壳体,转子通过轴设置于壳体内,壳体内充满磁流变液,在磁场作用下磁流变液屈服应力产生变化,转子相对于壳体转动时阻尼力连续快速变化,分析了阻尼器阻尼力构成及其可控性,运用较为简化的方法建立了阻尼器的逆动态模型,利用研制的阻尼器原型设计了实验系统并进行了挤压柔顺性物体和碰撞刚体力反馈实验,实验中阻尼器能够实现大范围的力觉反馈,因此表明设计方法有效、模型正确。

针对目前微流体惯性开关流动电极材料单一、阈值较低且无法调节等问题,以磁流变液为流动液体,提出一种高g值,且阈值可调的微流体惯性开关。首先对磁场环境下磁流变液的阈值特性、速度分布和流动特性进行了理论建模和数值模拟,并对MRF-132AD磁流变液在矩形微通道中的流动特性进行有限元仿真。数值模拟和仿真结果表明:调控外加磁场可调节基于磁流变液的微流体惯性开关的阈值大小,且磁流变液的流速随着外加磁场的增大而变小,具有微阀功能,阈值可调范围为0～2 885 g_n,可用于高g值、宽阈值的微流体惯性器件。

罗丹明6G/PMMA(R6G/PMMA)荧光复合材料在室温附近表现出良好的温度传感特性。通过在20℃~60℃温度范围内测试不同配比的R6G/PMMA复合材料的荧光发射光谱,对荧光光强I t、谱峰位置λp以及新型荧光特征参数“谱带重心”λB等材料荧光特性的分析表明①对于不同组分配比的材料,荧光强度均随温度升高而猝灭,光强的温度敏感规律呈线性;②以质量比R6G∶PMMA=1∶5的复合材料为代表,实验系统作温度传感应用,以谱带重心波长为传感信号的温度传感方程为λB=581.9+0.065T,拟合优度(R 2)为0.98,系统的分辨力为1℃,以30℃测试数据作参考的相对灵敏度为3.3%/℃,精度远远优于谱峰位置作温度传感信号;③荧光复合材料的R6GPMMA质量比变化基本不影响谱带重心为温度传感信号的灵敏度。本文分析了实验观察到的温敏荧光现象的成因,对基于R6G/PMMA荧光复合材料的新型温度传感器在电磁...

为了有效地对不同深度的局部腐蚀缺陷超声波信号进行分类识别,根据腐蚀缺陷信号样本数量较少的特点,提出了一种基于主成分分析（PCA）和支持向量机（SVM）的超声波腐蚀缺陷信号识别方法。该方法采用经验模态分解法对腐蚀缺陷信号进行分解,提取各本征模式分量的时域无量纲参数,利用主成分分析消除原始特征集中的冗余信息,降低每一个特征之间的相关性,实现腐蚀缺陷信号特征参数的降维。在PCA进行特征优化后,将支持向量机的多类分类应用于缺陷分类过程中。将腐蚀缺陷原始特征集和经主成分分析优化后的特征集,分别用于支持向量机的训练和测试,且选择不同的核函数构造支持向量

研究了一种由热解石墨转子、永磁体结构以及底板构成的抗磁悬浮结构,通过对石墨转子叶片施加氮气流使其运动。利用有限元软件COMSOL Multiphysics建立仿真模型,并且将仿真结果与实验结果相对比。研究表明,未受氮气流作用时,石墨转子仿真悬浮高度为130μm,实验测得悬浮高度为132μm,误差为1.5%;实验测得氮气流速小于21.45 sccm时,石墨转子在永磁体上方轻微摆动,而未转动,氮气流速达到21.45 sccm时,石墨转子转速稳定在120 r/min~130 r/min之间与仿真结果接近。通过对比仿真结果与试验数据得出石墨转子加工质量,实验环境对石墨转子的运动性能有一定影响,该抗磁悬浮结构有望用于微型电机和非接触式传感器中。

pVTt是多个国家的气体流量原级标准装置,其进气阀门的性能对检定结果有显著的影响。设计了一种液压驱动的快开三通阀,介绍了其结构与工作原理,建立了流场仿真模型,对其切换过程进行了动态仿真,结果表明所设计的快开三通阀能够实现临界流的快速切换。最后对三通阀的'重叠'模式和'非重叠'模式进行了对比分析,表明'非重叠'模式下流场更为稳定。