首先介绍了多头组合秤的工作原理,就传统多头组合秤采用的穷举法和动态规划算法所存在的问题,提出了基于遗传算法的组合秤称重优化设计。针对组合称重时部分称重斗长时间不被选中的问题,引进优先级的概念,并对遗传算法种群在进化过程中出现违反约束的个体,提出基于“重量优先”的修复方法。仿真结果表明,此算法收敛平稳迅速,组合成功率达到98%以上,完成一次组合分析的时间小于0.15s,称重斗的最大优先级数控制在20以内。基于遗传算法的多头组合秤既能确保组合合格率也能保证物料的新鲜度,能很好的满足组合要求。

针对当前金刚石压机冷却水温控系统使用传统PID算法控制精度低、温度波动大的问题,提出一种将改进鲸鱼算法与神经网络PID控制算法相结合的控制方法,实现PID参数的自适应调整。同时以GD32单片机为核心、步进电机为执行机构,设计循环冷却水温控系统硬件控制器来控制流量调节阀的开度,实现温度控制。仿真和实验结果表明:与传统PID算法相比,使用该温控系统进行温度控制时,超调量更小,控制精度更高,控制效果有很大提升。

提出了一种新型微泵设计方案和制作工艺,将电磁驱动器与大振幅振动膜相结合,得到流量大、易于控制的新型微泵.该微泵结构简单,由硅橡胶(聚二甲基硅氧烷PDMS橡胶)振动膜和无阀泵泵体组成,将硅加工工艺和非硅加工工艺(电镀)相结合.采用电镀和硅橡胶加工方法将振动膜直接制作在一个硅片上;用电镀和体硅加工工艺将驱动线圈和无阀泵泵体制作在另一块硅片上,然后将两个硅片键合在一起.对该微泵的性能特点正进行着更深入的研究.

为提高涂胶的质量与效率,借助SolidWorks二次开发接口,设计一种涂胶机器人离线编程系统。针对具有非均匀有理B样条曲线(NURBS)的工件轮廓的涂胶,研究一种NURBS插补算法,与粗精路径点提取方法相结合,能够实现涂胶过程规避障碍物;利用C#.NET结合OpenGL开放图形库实现了仿真环境;以ZZRT-608六自由度机器人作为机械系统、ZMC406作为控制系统搭建了实验平台。以典型的鞋样涂胶工件为测试对象进行实验验证,与KUKA机器人手动示教编程作对比,结果表明:该离线编程系统在效率上提高了30%~50%,涂胶轨迹更加均匀,能够更好地满足高精度生产需求。

对抗磁悬浮气流能量采集器的悬浮转子的悬浮特性进行分析,选定合适的悬浮间距后分析了优化前后两种不同的线圈布置方式和线圈结构参数对输出特性的影响。使用COMSOL 5.5进行有限元仿真分析,发现感应电压和平均功率随着线圈外径的增大表现出先增大后减小的特性,找到输出电压最高时线圈的布置方式及结构参数,最终确定线圈外径6 mm,导线直径0.02 mm,匝数为600匝,在2 000 r/min时采集器得到了2.33 V的峰值电压和0.32 mW的电源平均功率。

针对机器人手动示教存在的精度不稳定、编程时间长、机器人工作效率低的问题,研究基于MATLAB的离线仿真系统。采用MATLAB编程实现了机器人三维模型的控制和仿真,解析获得机械臂在实际工作时的控制语言,生成相应的控制程序从而实现虚拟和现实中六自由度机器人的控制。最后,以电芯涂胶工作单元作为原型来搭建相应的虚拟工作环境,并在实际中以库卡公司的KR16验证离线仿真系统的有效性,证明该系统可以出色完成涂胶任务。

永磁调速器是一种利用涡流效应传递扭矩，通过调节耦合面积调节转速的新型节能调速设备。为了提高现有永磁调速器的输出转矩．对径向永磁调速器的磁场和输出转矩进行了分析研究。在电磁场理论和贝塞尔函数的基础上建立了数学模型，得到了导体上涡电流密度的影响因素。利用Ansoft Maxwell软件对永磁调速器输出转矩进行动态仿真，得到了气隙、导体形状、磁极对数、转速差与输出转矩的影响关系。通过对永磁调速器耦合长度进行实验，验证了仿真分析的可靠性。为永磁调速器的结构优化提供了理论依据。

研究了基于抗磁悬浮原理的能量采集器的静平衡问题。该能量采集器自上而下由提升永磁体、上热解石墨板、悬浮永磁体、下热解石墨板以及两热解石墨板内侧的线圈组成。通过理论分析发现悬浮永磁体静平衡位置和两个热解石墨板间距有很大关系。利用有限元软件COMSOL Multiphysics TM对悬浮装置进行仿真计算,求得当热解石墨板间距L在时,悬浮永磁体所受合力存在1个零点,悬浮永磁体只有1个平衡位置;当时,悬浮永磁体所受合力有3个零点,分析其势能曲线,发现其中2个零点为其平衡位置。通过实验验证了平衡位置个数随热解石墨板间距变化而变化。分析了实验数据和理论曲线有偏差的原因,进而验证了理论分析的合理性,为能量采集器的设计和优化打下了基础。

研究了一种基于抗磁悬浮原理的微型振动能量采集器,自上而下主要由提升永磁体、上热解石墨板、悬浮永磁体和下热解石墨板组成,在上、下热解石墨板上电镀有铜线圈,利用电磁感应原理将悬浮永磁体的振动能量转化为电能。通过有限元分析软件COMSOL Multiphysics TM对能量采集器整体结构尺寸进行仿真计算,并与实验结果进行对比,得到最大仿真误差为8.2%,可以作为能量采集器结构设计的依据,根据悬浮永磁体周围磁场分布情况,得到了铜线圈的最佳布置方案。通过对能量采集器的振动模型进行分析,得到能量采集器输出的峰值电压为22.5mV,为能量采集器的进一步应用打下坚实基础。

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。