摘要:为解决蝙蝠算法无法进行高维计算的问题，将定向环节与蝙蝠算法结合，避免过早收敛，增强探索能力，使它能够进行高维计算，更快搜索到全局最优解。通过建立数学模型，在MATLAB/Simulink中进行仿真并进行实验验证。结果表明：基于定向蝙蝠算法优化的自抗扰控制器的直流电机能够减少超调、响应速度快、抗干扰能力更强、精度更高。

摘要:为减弱四足机器人跳跃步态起跳与落地时所受到的地面冲击力影响，研究四足机器人跳跃步态主动柔顺控制方法。采用三次多项式拟合五连杆同轴四足机器人跳跃步态机体质心轨迹曲线，通过不同轨迹曲线函数描述跳跃过程中起跳、腾空、缓冲、恢复4个阶段；引入PD控制器修正机体质心落地相轨迹曲线，优化四足机器人落地时收腿缓冲、恢复站立等位移响应曲线；利用Webots仿真平台与试验样机开展大量重复跳跃试验。结果表明：所设计的方法对四足机器人的平稳跳跃有较好的改善效果，能有效提高机器人的运动稳定性。

摘要:针对机器人末端与复杂环境交互工作模式下的力控制问题，提出了一种基于时间延迟的力自适应阻抗控制。建立自适应阻抗控制的数学模型，分析变刚度与变位置模式下的阻抗特性，证明了自适应阻抗控制的收敛性。设计了单臂机器人的复杂环境自适应力控制框图，以及双臂机器人控制模式下对应于不同刚度物体的夹取内力控制框图。通过Simulink与ADAMS联合仿真，结果表明单臂机器人在变位置和变刚度情况下，自适应阻抗模型对恒定力、斜坡力和正弦力均有很好的跟踪效果。双臂控制模式下，对不同刚度的物体可以很好地控制其协作内力。

摘要:针对传统人工势场法路径规划中存在的局部极小值和目标不可达问题，提出了一种面向AGV路径规划的改进人工势场法。该算法将道路边界障碍化，对障碍物密集区域的障碍物进行连锁处理，在斥力函数中引入目标点与AGV间的距离因数，在局部极小值点附近合适位置增加虚拟障碍物。仿真结果表明：改进算法可以有效解决局部极小值问题和目标不可达问题，同时使AGV避开障碍物陷阱成功到达目标点。

摘要:针对无人车编队方法的不足，提出一种基于改进鸽群算法与领航跟随法的无人车编队方法。采用传统鸽群算法编队时有一定的局限性，故在算法初期提供一个初始解以提高计算效率，并在算法的地磁算子中加入相应的权重指标，提高算法在整体路径中的规划效率。在编队过程中，先利用改进鸽群算法为领航者规划出一条最优的路径，再运用领航跟随法控制每一辆跟随者以一定的距离和角度跟随领航者，从而实现以设定的队形运动。通过建立栅格地图进行仿真并在真实无人车上进行实际应用，验证该编队方法的可行性。结果表明：与量子粒子群优化算法与粒子群优化算法相比，改进的鸽群算法主要优势是最优路径短、运行时间短、收敛速率高。

摘要:针对双臂协作机器人精度要求高、工作状态难采样的特性，基于二次四阶矩估计法提出一种双臂协作机器人可靠性分析模型，对机器人位置误差进行分析。利用极值分布原理将系统转换为串联系统，采用随机变量的各阶矩得出极限状态函数的各阶矩；通过最佳平方逼近方法确定极限状态函数的概率密度函数，从而实现单机械臂的可靠度求解，再采用体系可靠性方法对双臂协作机器人的可靠度进行求解。最后，以六自由度双臂协作机器人为例进行分析，通过与蒙特卡洛仿真比较，验证了该方法的有效性。

摘要:针对传统工业机器人在移动目标的抓取中存在灵活性和位姿适应能力差的问题，以开源机器人操作系统（ROS）为平台进行基于视觉反馈的动态抓取策略研究。在ROS中搭建UR5机械臂动态抓取系统，并对机械臂进行正逆运动学分析；提出基于RGB颜色空间和SITF算法结合的新型特征识别方法以提高识别效率；设计注视逼近的视觉反馈控制策略，实现机械臂对传送带上移动目标的抓取操作。结果表明：所提策略识别成功率达到99.6%，逼近抓取成功率达到98.33%，验证了机器视觉主导的反馈抓取算法基本满足工程实际应用，有较高的可行性和准确性。

摘要:基于方位特征方程的并联机构拓扑设计理论和方法，设计一种零耦合度且具有符号式位置正解的两平移一转动并联机器人机构，分析计算机构的方位特征集、自由度以及耦合度等拓扑特性。利用机构支链运动副布置的特点建立运动学方程，计算出正运动学和逆运动学的位置解析式，通过一组算例验证计算结果可靠性。研究机构的奇异性并给出正解奇异和逆解奇异的产生条件。分析机构的工作空间，以给定的工作空间作为约束条件，建立实际工作空间最小化的优化目标，选择天牛群优化算法优化得到满足给定的工作空间且使实际工作空间最小的设计结构参数最优解。结果表明：机构具有符号式的位置正解，且工作空间形状规则，呈对称分布、边界光滑。

摘要:针对机器人工作效率以及运行平稳性问题，提出一种基于改进混合粒子群算法的轨迹规划方法。建立新的模拟退火机制，并结合粒子群算法进行多目标优化；使用非线性惯性权重递减策略以及动态学习因子平衡局部和全局搜索能力。以某六自由度机器人(SFR-TA)为研究对象，使用5-7-5插值多项式构造轨迹曲线；利用权重系数法，将基于时间-脉动冲击的目标函数归一化处理以求得最优值。结果表明：相比于传统粒子群算法,该算法的运行时间更短，同时可有效减少机械臂脉动冲击，具有更好的稳定性。

摘要:针对人工检测排水管道存在的管道直径小及易燃、易爆等问题，设计一种基于集成阀控制的管道机器人。集成阀具有密封防爆、扩展性强等优点。该机器人采用气动动力系统、蠕动行走方式，能在一定范围内的变径管道中行走并转弯，完成管道清洗、检测等工作。控制系统采用下位机操作，通过缆绳到上位PC机集中控制。所设计的机器人具有安全防爆、动力保障性强、故障机器人回收维修方便、性价比高等优点。

摘要:随着经济和社会的发展，对破拆机器人工程作业的位置精度和能耗提出了更为严苛的需求。为了提高作业定位精度、降低系统能耗，通过反馈油缸杆位移建立基于PID的闭环控制系统提升位置精度，通过大臂驱动缸和平衡缸的双液压缸设计，建立大臂运动过程的重力势能回收系统。通过平衡缸连接蓄能器储存大臂下降过程势能并在下一个抬升工况再利用，降低负载敏感泵跟踪最大负载的输出压力，实现节能控制。通过ADAMS-AMESim软件联合，对基于PID的闭环系统动态特性和双液压缸大臂势能回收系统的动态特性和节能效果进行仿真。结果表明，闭环系统可精确控制油缸位移，误差小于1 mm，有效补偿了泄漏等造成的误差；双液压缸大臂能量回收系统针对大臂升降工况泵输出功率降低60%以上，实现了能量回收再利用。

摘要:将终端滑模控制（TSMC）策略应用于永磁同步电机(PMSM)位置控制，以提高系统输出响应性能。基于终端滑动模式技术，设计一种新的有限时间收敛的干扰观测器以估计PMSM的集体不确定性，包括系统参数不确定性和未知的外部负载。与渐近收敛控制器不同，TSMC 保证系统状态误差和观测器估计误差在有限时间内能收敛到0。结果表明：与PID控制和传统反步法控制相比，所提出的控制器控制效果更好。

摘要:管翅式换热器气压胀接技术中，内螺纹铜管和聚氨酯密封圈的拉脱力问题研究是十分关键的一环。通过自主设计改进的试验平台进行拉脱力试验验证，与ANSYS有限元仿真分析数据相比，经MATLAB处理的试验数据与仿真结果基本吻合，为气胀相关铜管与密封拉脱力提供参考。说明设计的试验模型及搭建的试验平台是可行的，可为气压式胀管机的工程应用和拉脱力试验提供了一个解决方案。

摘要:齿轮箱作为新能源汽车驱动系统的关键部件之一，如何提高其均载特性、改善NVH性能，成为新能源汽车关注的焦点问题之一。综合考虑齿轮、轴系的弹性变形以及齿轮制造、安装误差等因素，计算齿轮修形参数。建立齿轮箱仿真模型，分析修形前后齿轮接触应力、传递误差以及传动效率的变化规律；制作齿轮箱样机，进行传动效率测试，并与仿真结果进行对比，验证齿轮修形的可靠性。结果表明：修形后的齿轮齿面接触应力显著减小，齿面载荷分布均匀，传递误差峰峰值大幅降低；效率测试结果与仿真结果基本吻合。

摘要:为研究狭缝节流空气静压轴承-转子系统在阶跃载荷作用下的稳定性，结合流体力学和转子动力学方程，利用动网格技术，充分考虑转子在流场作用下的非线性运动，建立轴承-转子动态耦合计算模型。利用流固耦合方法得到系统在瞬态和稳态下的轴心轨迹和流场分布。通过分析计算得到载荷作用下系统的轴心轨迹和轴承内部流场分布云图，并引入时域参数对系统的稳定性进行分析。通过改变空气轴承结构参数，研究特定转速下不同轴承参数对系统瞬态响应阶段快速性和稳定性的影响规律。结果表明：通过控制轴承的狭缝间距、深度和宽度等参数，能够改善系统的动态稳定性。

摘要:为了研究轴颈表面误差对滑动轴承转子系统特性的影响，以及基于SDT理论所建立的SDT误差模型的可行性，引入SDT理论对轴颈表面的随机误差进行表征，进一步推导出一种新的油膜厚度计算广义方程，在此基础上求解了雷诺方程。在SDT误差模型基础下，研究圆度误差对滑动轴承的摩擦功率损耗、临界转速、承载能力以及稳定性的影响。研究结果表明：随着旋量参数的增大，摩擦功率损耗在x方向减小，y方向增大，且随着偏心率的增大摩擦功率损耗减小，特别是偏心率小于0.5时影响最为明显，说明改变不同方向的旋量参数大小，圆度误差对摩擦功率损耗的影响不同；同时随着旋量参数增大，系统临界转速增大，特别是在偏心率大于0.6时增大现象更加明显；而且对系统的稳定性具有促进作用，在偏心率大于0.5时促进作用更加明显。研究结果不仅证明了SDT误差模型的可行性，而且为轴承设计时公差选择提供参考。

摘要:根据某企业车辊机架大轴向铣削深度的实际需求，在满足铣削总深度及加工精度要求下，为实现对轴向铣削深度分配方案的智能决策，建立了刀具失效累计率和铣削总时间为优化目标的分配数学模型。通过对轴向铣削深度分配进行可变长度编码，对遗传算子交叉、变异的重新改写，并采用加权方法处理优化结果。结果表明：与传统平均分配方式相比较，采用变长度编码的遗传算法所获得的目标值最高减少16.5%。该方法可提高企业生产效率，降低企业成本。

摘要:针对压剪试验机进行拉伸试验时，拉伸力检测不准，支座压紧装置在进行试验时易与支座橡胶层发生干涉，进行水平剪切时易造成导卫装置变形失效，支座上样困难以及定位不准易造成数据失真，设计可用于工程橡胶支座力学性能检测以及综合试验的电液伺服大型多功能压剪试验机机械结构以及便于应用的液压系统。所设计的试验机具有反应力架强度高、便于安装、自动化程度高、准确可靠、运行平稳、试验方便等特点，可提高工作效率。

摘要:针对模糊规则层节点数量较多导致分数阶控制器控制精度和控制灵敏度较低的问题，设计基于改进模糊控制算法的分数阶控制器。采用区间二型模糊逻辑系统，利用该系统的降阶流程对集合实施解模糊化，计算适合的切换点，减少迭代次数。在此基础上，利用改进径向基函数模糊神经网络算法结构，将原有的3层前件网络增加至4层，并逐层修正它与后件网络的参数，提升权值作用，实现最优控制。结果表明：该控制器阶跃响应曲线平滑，控制温度稳定，与目标温度相差仅0.01 ℃；超调量仅为1.3%，超调量与调节时间均较小，控制能力强；鲁棒性、灵敏度、互补灵敏度、参数跟踪能力较高，时域响应能力较好，可实现所控目标有效控制。

摘要:设计并搭建基于球形单元的相变储热装置。储热水箱作为太阳能供暖系统中的核心设备，水箱的放热性能直接决定储能系统整体的运行效率。通过单一控制变量法对球形单元储热装置进行放热试验，得到并分析温度变化曲线。结果表明：在水箱空间一定且相变材料基本一致时，球形相变单元个数对装置的放热效率影响较大；改变单元之间层间距对装置的放热效率影响较小；入口温度和入口流量的变化对整个装置换热效率影响较大。

摘要:目前逆向工程主要采用逆向设计软件和CAD系统（如Geomagic，UG等）对点云进行拟合，并以此来评估几何型面拟合误差，而对设计模型的配合型面位置约束检测方法的研究则相对缺乏。为了在设计早期就能提前发现逆向设计模型的缺陷并进行改进，提出用精密三坐标测量软件离线检测逆向设计模型配合型面间空间约束的方法，讨论了逆向设计B-Rep模型的几何封闭性问题和制造工艺性（特别是装配要求）问题场景，给出装配约束型面间位置约束检测与缺陷改进的方法，最后用实例进行了说明，为现有的逆向设计模型质量检验和改进方法提供了一种有益补充。

摘要:采用模糊神经网络，对液压可调减振器的调节机制进行建模并将此模型应用到1/4车辆悬架试验。利用该模型可以依据所需阻尼力和实时的活塞位移、活塞速度、油液温度预测液压可调减振器的阻尼等级，从而实现通过调整步进电机角度得到所需的阻尼力。结果表明：利用模糊神经网络可以较准确地预测液压可调减振器实时阻尼等级。为实现此模型的工程应用，将液压可调减振器安装在1/4车辆悬架试验台上进行试验测试，实现了车辆的垂向性能整体提升，验证了所建立的液压可调减振器调节机制模型的工程实用性。

摘要:导轨在水平面内的直线度误差不仅影响工件的加工精度，还可能导致切削力发生变化。针对目前导轨直线度误差主要通过手动计算或者依靠测量仪器出现的测量精度低、计算复杂问题，以数控车床导轨为研究对象，利用图形化编程软件LabVIEW，设计了车床导轨直线度误差分析系统。该系统具有读取测量数据、分析直线度误差、保存计算结果等功能。经验证，该系统运行良好，数据分析速度快、计算结果直观、精度高，实现了导轨直线度误差分析的自动化和可视化。

摘要:为解决轻量化凸转子容积利用最大化的问题，提出一种由内共轭轮廓段收缩为一定点的极限构造方法。由此极限轮廓的共轭几何关系，计算出两类相应转子的极限形状系数与极限容积利用系数；采用双对称方法，推导出待求轮廓段的构造方程。结果表明：定点共轭轮廓具有各类共轭曲线类型下的极限形状系数和极限容积利用系数；高形化构造能进一步获得更佳的轻量化效果及形成降低气体介质共轭泄漏的多密封点位；节圆内替代圆弧能有效消除液体介质的困油现象，且轮廓更为简单，加工更容易。

摘要:针对γ-TiAl基合金因室温脆性导致其加工较为困难的问题，提出一种采用正交斜变换技术对γ-TiAl基金属间化合物Ti-48Al-2Cr-2Nb铣削加工切削力进行预测的方法。利用正交车削试验测量切屑厚度、切削力和进给力等，计算出剪切应力、剪切角和摩擦角等基本切削参数。采用正交斜变换技术确定铣削加工的切削系数，并利用端面铣削的切削力解析模型对切削力进行仿真。此外，研究了涂层对摩擦因数、剪切应力、剪切角和切削力的影响。在不同的切削条件下，分别通过端面铣削和球头铣削试验对切削力预测结果进行了验证。结果表明：切削力的预测值与实测值吻合较好，验证了力学模型的有效性；对于AlCrN和AlTiN涂层，端面铣削的切削力估计误差分别在20%和13%内；对于AlCrN涂层，球头铣削的切削力估计误差在15%内。

摘要:通过对铁合金电炉传统生产工艺及加料方式的研究，为解决传统加料过程中存在的安全隐患、劳动强度大、生产效率低、烟气粉尘外溢、环境污染严重等问题，采用SolidWorks三维软件设计一种可用可编程控制器控制的液压驱动全自动加料装置。该装置可远程操作，解决人工加料干预产生的职业健康危害与安全隐患；采用定旋转角、变倾角角速度的方式加料，布料范围基本能够覆盖电极周围冶炼区域，在两电极之间加料效果较好；采用液压缸、连杆、回转支撑来实现加料溜槽回转俯仰，使得加料更加高效、均匀，大大提高了布料的自动化程度。

摘要:为研究齿面微观误差对齿轮动力学特性的影响，基于分形理论对粗糙表面进行分形表征。结合时变啮合刚度、静态传递误差以及齿面摩擦等因素，建立计及粗糙齿面的齿轮非线性动力学模型,研究齿面粗糙度、齿面摩擦及工况对齿轮动力学特性的影响。结果表明：粗糙度增大时，齿轮传动系统的动态传递误差增大，振动稳定性降低，动态性能逐步恶化；齿面摩擦会使齿轮副的动态传递误差和振动位移都增大，且摩擦对垂直啮合线方向的振动特性影响更明显；粗糙度对齿轮动力学特性的影响随工况变化而改变，结合工况合理地进行齿面精度设计，有利于进一步平衡加工成本与传动质量之间的问题。

摘要:针对由流体引发的脱硫搅拌器振动问题，以常规三叶搅拌器为研究对象，采用基于单向流固耦合的模态分析方法，对流体作用下的搅拌器进行模态分析。通过分析搅拌器在流体作用下的应力和变形情况，对搅拌器最大等效应力部位进行谐响应分析。结果表明：铁水罐内最大流速位于搅拌头附近区域流体，最大速度为1.2 m/s；最小流速位于铁水罐内罐壁附近区域流体，最小速度为0.1 m/s；流固耦合作用下搅拌器最大等效应力出现在搅拌轴和搅拌叶片连接处，数值为 2 299.6 Pa；当激励频率为1阶和3阶固有频率时，搅拌头的振动响应分别达到峰值；当激励频率为260 Hz时， y、z方向的位移峰值分别达到0.001 6、0.000 3 mm；当激励频率为1 800 Hz时， y、z方向的位移峰值分别达到0.006 3 、0.002 2 mm。

摘要:直驱力矩电机在运动过程中受到齿槽转矩、力矩脉动等固有特性的影响会产生位置误差，在受到变负载影响时，精度会进一步下降。为减小位置误差，采用分数阶滑模控制方法，建立分数阶滑模-直驱力矩电机和PID-直驱力矩电机模型；采集凸轮加工中的力矩，作为变负载数据输入模型进行仿真。结果表明：相比于PID控制方法，分数阶滑模控制方法位置精度提高约25%，快速性提高约35.48%；分数阶滑模控制方法可以提高直驱力矩电机的控制精度。

摘要:设计一种新型铝合金钻杆。该钻杆可以悬浮在井眼上部，使高速区与岩屑床重合，提升岩屑运移效率。对新型铝合金钻杆进行载荷分析及各零件强度校核，验证新型钻杆的强度。在Fluent中，对环空井眼岩屑运移三维模型进行定性分析，对比不同钻杆转速、岩屑粒径、钻井液排量和钻井液密度下新型铝合金钻杆相对于传统钢钻杆岩屑运移的效率提升。结果表明：新型铝合金钻杆在不同条件下都有更好的携岩能力，特别是对于大粒径的岩屑运移有较大优势。研究结果有助于新型铝合金钻杆的使用和提升井眼清洁度。

摘要:为研究全焊接管线球阀在地质灾害下的安全性，参照《建筑抗震设计规范》，从PEER数据库选取两条天然地震波，用Simqke gr软件合成一条人工地震波作为地震载荷，然后利用时程分析法计算阀门的地震响应；针对地陷灾害，查阅相关文献及规范，提出适用于不同管径、不同埋深的地陷载荷计算公式，并计算阀门在该载荷下的安全性。结果表明：阀门在地震及地陷载荷下，危险位置均出现在左、右阀体与管道连接位置，与实际相符。然后利用JB 4732—1995《钢制压力容器分析设计标准》进行评价，阀门安全裕度较大，在地震及地陷载荷下安全。研究方法为同类阀门设计提供了参数依据，同时为天然气管道设备及构件抵抗地质灾害能力提供了参考。

摘要:为更精确地研究刀具磨损，建立刀具磨损模型至关重要。目前刀具磨损的模型主要是经典的刀具磨损模型和刀具磨损预测模型，刀具磨损预测模型主要为人工神经网络、隐马尔可夫模型和支持向量机模型。分析铝合金切削过程中的刀具磨损机制，总结经典的刀具磨损模型，梳理刀具磨损预测模型。铝合金切削过程中刀具主要的磨损机制为黏着磨损、扩散磨损和磨粒磨损。结果表明：在黏着磨损和磨粒磨损的基础上考虑扩散磨损的刀具磨损理论模型最接近实际加工。

摘要:针对滚动轴承信号去噪及故障特征提取问题，提出一种基于SVD-CEEMDAN和KLD的滚动轴承故障诊断方法。该方法通过奇异值分解（SVD）对原始信号进行初步去噪，再利用完备集合经验模态分解（CEEMDAN）对去噪后的非平稳振动信号进行自适应分解，得到若干本征模态函数（IMF）；然后通过KL散度法（KLD）筛选有效本征模态函数（IMF）重构，再对其进行自相关去噪；最后利用包络谱分析处理去噪信号，提取故障特征频率。通过对轴承实测信号进行分析，该方法可有效抑制噪声，并能清晰地得到反映实际故障信息的信号，证实所提出方法的实用性和有效性。

摘要:传统的信号处理方法难以对含噪混叠信号进行分析，给旋转机械的运行状况监测和故障诊断带来困难。为此，结合转子振动信号周期性强的特点，提出互相关稀疏分解方法。对仿真信号进行压缩传感，从而实现信号的降维。 构造离散傅里叶字典，通过正交匹配追踪算法得出信号的稀疏表示。利用皮尔逊系数计算重构信号与原信号的相关性，选择最合适的稀疏度K完成对仿真信号的降噪重构。将稀疏系数与字典中对应的原子相乘，分离出仿真信号中不同的频率成分；对转子振动信号实例进行分析，提取转子的转频及其倍频成分。 结果表明：与传统的信号处理方法相比，所提方法处理的含噪混叠信号更易于分析，有助于旋转机械的运行状况监测和故障诊断。

摘要:经典的矩阵微分多输入多输出随机振动控制算法需要进行矩阵分解或矩阵微分等运算，计算复杂，不利于实时应用。针对一类低相干系数的多轴随机振动试验场景，利用牛顿法推导激励谱迭代方程，提出一种驱动谱迭代修正算法，简化了控制计算量，提高控制实时性。对算法收敛性和增益因子进行理论分析，并利用数值仿真在对算法进行验证。最后，利用三轴向振动台与集成该算法的多输入多输出振动控制器进行三轴向振动试验研究，结果表明：基于牛顿迭代法的驱动谱迭代修正算法在多输入多输出随机振动试验对功率谱控制试验中取得了良好的控制精度，满足工程应用需求。