热油管道非稳态优化运行研究

本文建立了热油管道非稳态模型,并以管道能耗费用为目标函数,输油泵出站扬程及加热炉出站温度为优化变量,建立优化模型。根据SCADA系统采集的管道运行实时数据,非稳态模型计算结果与实测值相比相对误差为4.042%,与稳态模型计算结果相比准确度显著提高,采用混合粒子群-退火算法对非稳态仿真结果进行优化处理,优化后运行方案经实际运行可节约17.59%的能耗费用,节能显著。     

具有自适应能力的轮-履复合变形移动机器人的移动机构与地面约束关系分析

针对非结构环境中路面软硬相间、平坦与崎岖并存的地形特征,提出并研制出一种对非结构环境具有自适应能力的轮-履复合变形移动机器人（NEZA-I）.NEZA-I由控制系统单元、尾轮单元和两个相同的可变形轮-履复合（Transformable wheel-track,TWT）移动模块组成.每个TWT模块能够在一个驱动力的作用下以轮式和履带式两种运动模式在复杂路面上运动,也能根据地面约束力而改变运动模式（即＂轮式-履带式互换＂）和调整运动姿态（即＂改变履带几何形状＂）.本文旨在介绍NEZA-I机器人的基本结构、驱动系统原理、运动模式及姿态,分析TWT模块内部构件之间运动关系,建立NEZA-I在一些典型的运动情形下移动机构与地面之间的约束关系的数学模型,探究TWT模块内部机构参数对机器人环境自适应性能的影响,优化机构参数.实验表明：NEZA-I移动机构平台具有较强的环境自适应性和越障性能,机构参数的优化结果是合理的,所建立的相关数学模型及参数的分析方法是正确的.同时也验证了NEZA-I自适应移动机构平台概念的可行性,从机构学的角度为机器人环境自适应性的研究提供一个思路.     

基于质量工程的电动轮汽车差速转向集成优化方法初探

建立电动轮汽车差速转向和整车三自由度动力学模型,提出电动轮汽车差速转向系统转向路感、转向灵敏度、转向稳定性的概念及量化公式,集成蒙特卡罗仿真的描述取样、带精英解的非劣前沿分级遗传算法和Taguchi鲁棒性设计方法,以转向路感和转向灵敏度为优化目标、转向灵敏度和转向稳定性为约束条件,对电动轮汽车差速转向系统参数进行集成优化设计.仿真结果表明：基于质量工程集成优化的电动轮汽车差速转向系统可在保证系统具有较好的转向稳定性、转向灵敏度基础上,有效提高系统的转向路感和转向灵敏度,为电动轮汽车差速转向系统的设计和优化提供理论基础.     

高机动履带车辆动力学建模与悬挂特性优化研究

针对坦克装甲车辆在越野机动能力方面的迫切需求,开展了履带式行动系统动力学建模研究.整理得到多体动力学方程变分形式的矩阵表达式,提出以笛卡儿坐标和相对坐标相结合的方式分别推导车体和平衡肘-负重轮对系统广义坐标的贡献方程组,同时考虑了履带对车体及负重轮的受力关系,以及履带节距对地面的滤波作用.通过数值计算在频域对比分析了不同路面和车速下车体加速度和悬挂相对行程随阻尼比变化的影响规律,确定了基础阻尼比,进一步在时域环境对悬挂系统不同轮位和单轮压缩与复原行程的阻尼特性配比进行优化,通过相同路面的仿真对比得出的分配结果能够有效提高车辆的行驶平顺性和越野通过性能,为制定行动系统预测设计方法奠定了基础.     

虚拟环境下桥壳焊接机器人动力学及轨迹跟踪研究

为解决人工焊接桥壳效率低、质量差等问题,建立一种可移动的桥壳截面焊接机器人模型,对其进行非完整动力学建模,并对焊接人机器人移动平台和调整装置进行运动控制,最后以实际所需焊接桥壳截面为对象,验证该模型的可行性。研究结果表明:由于系统对移动平台和调整装置进行联合控制,提高了焊缝跟踪的精度及系统整体运动平顺性。本桥壳焊接机器人对于实现桥壳截面的焊接具有良好的适应性和鲁棒性,可实现对复杂焊接轨迹的跟踪控制。     

基于改进型粒子群理论的大承载车辆盘式制动器优化设计

为了解决大承载盘式制动器产品设计水平较低和可靠性较差等问题,以大承载车辆盘式制动器为研究对象,建立将制动距离与制动温升作为优化目标的优化设计模型,使用改进型粒子群理论对重载车辆盘式制动器进行优化设计,最后通过有限元计算方法对优化后的模型进行验证。分析结果表明,随着车辆制动距离的增加,盘式制动器温升整体呈现下降的趋势;通过对优化设计后盘式制动器进行有限元验证,优化后盘式制动器模型的强度、温度及制动效能特性均满足使用要求,制动器设计方法得到丰富、可靠性得到提高。     

基于FLOWMASTER软件的引气系统仿真分析

为准确模拟飞机导管引气系统在各工况下的运行状态,在研究飞机引气系统结构及流体网络算法原理的基础上,基于一维流体仿真技术建立了引气系统计算模型,根据实际工况对系统进行了稳态和瞬态分析。重点考察了系统中各主要元件的运行情况及节点的压力、温度等关键参数的变化规律。仿真结果表明,系统及各主要元件均满足设计与控制要求,可为我国民用客机导管系统的优化设计提供一定的理论参考。     

基于安全混沌学原理的实验室风险度量

在"正常事故"理论的启示下,将安全学的研究重心转向对安全系统自身属性的认识方面,将耗散结构、协同论及突变论引入安全系统,建立安全系统混沌模型,首次运用混沌模型对实验室安全进行系统分析。首先,参照国际惯例确定实验室安全等级;其次,以安全混沌理论为指导,构建实验室安全状态评价指标体系;然后,对底层指标进行无量纲处理;最后,运用模型中的归一化公式及突变级数规则逐级求得突变隶属函数值,得出评价结果并与实际进行比较。通过对某高校实验室的风险状态进行实证分析,结果显示,混沌模型计算值与现实状况较为吻合,混沌评价可以对不同指标的重要度进行排序,进而提高安全管理效率。     

汽车差动助力转向系统的可拓协调控制

根据电动轮汽车各轮扭矩独立可控的特点,改变左右转向轮的驱动力差提供转向助力,实现差动助力转向.考虑到差动助力转向系统对汽车稳定性的影响,利用Carsim/Simulink建立轮毂电机驱动电动汽车模型,设计了两层差动助力转向稳定性可拓协调控制系统.在上层控制器中,根据汽车行驶状态,建立可拓协调控制器,其中将二维可拓集合中的可拓距转换到一维可拓集合中计算,求解关联函数,确定各控制器输出权重.在下层控制器中,采用转向盘转矩直接控制策略,建立差动助力转向控制器;根据可拓域和非域中汽车状态的不同,实现基于横摆角速度和质心侧偏角的切换控制,进而建立横摆力矩控制器;基于二次规划方法对四轮驱动转矩优化分配,并根据所处的值域对3种不同的约束条件进行选择.最后利用Carsim和Matlab/Simulink在不同路面附着系数的双移线工况下进行仿真.仿真结果表明,与差动助力转向系统单独工作时相比,当路面附着系数为0.8时,该控制系统能够提高道路跟踪能力,横向偏差最多减少50%,纵向偏差最多减少30%,横摆角速度、质心侧偏角和侧向加速度明显减小,其均方根值分别优化了54.9%,21.4%和22.3%,改善了汽车操纵稳定性;当路面附着系数为0.4时,该系统能够避免汽车失稳,提高行车安全.     

四足机器人高机动越野技术研究

四足机器人是面向复杂环境移动作业的重要装备,其越野技术是当今机器人和智能领域发展的重点和热点.本文围绕四足机器人越野行走时遇到的沉陷、冲击、滑移与磕碰问题,研究四足机器人与地面作用的力学关系,提出基于足壤地面力学和机器人全身动力学联合的四足机器人优化设计方法.通过对足式越野行走的“支撑力-附着力-平衡力”三要素进行理论分析与计算,探讨小惯量多级缓冲仿生腿与基于优化支撑比足端力分配机制、自增力仿生足机构与陡坡的前后肢附着力分配方法、基于地形估计的支撑域稳定控制与基于安全落足点的变步态轨迹规划等关键技术及其解决途径,并开展了实验验证.