静压式平面空气轴承压力场的有限元分析

采用有限元理论分析了静压式平面空气轴承的压力场，并讨论了空气轴承压力场边界条件的处理。分析结果表明，空气轴承的压力场呈现尖峰状分布。分析结果已应用于三坐标测量机的空气轴承设计中，取得了令人满意的效果。     

基于距离反比法的土壤盐分三维空间插值研究

以新疆兵团一块面积约70 hm2的盐碱地为研究对象,采用EM38与土钻取样相结合的方法得到了126个点不同土层(0~200 cm)的1 386个土壤盐分数据,应用三维距离反比法(3D-IDW)对土壤盐分进行了空间插值,探讨了垂向坐标扩大倍数和搜索点数对插值结果精度的影响。结果表明,研究区0~140 cm土层盐分平均含量较高,为1.84~2.11 g/kg,盐分变异较大,而140~200 cm土层盐分平均含量较低,为1.74~1.79 g/kg。所有土层盐分含量的统计特征值(平均值、标准差和变异系数等)均随土层加深而呈现递减的趋势。土壤盐分实测值和估计值的均方根误差随垂向坐标扩大倍数的增大而减小,随搜索点数的增加而增大,其值在0.1~0.4 g/kg范围内变化,当垂向坐标扩大300倍、搜索点数为6个时,插值效果较优。采用确定的参数对研究区的土壤盐分进行了三维空间插值,结果表明土壤盐分空间分布特征与实测值比较吻合,大部分区域土壤盐分含量小于2.5 g/kg,靠近北部和南部边界区土壤含盐量较低,属于非盐化土区,而大于4 g/kg盐化土主要分布在中间和南部局部区域。研究区80%土壤为非盐化土和轻度盐化土,20%为中度和重度盐化土。影响该区盐化土分布的主要因素有灌溉、局部地形、粘土层位置、地下水埋深和矿化度。当不同方向的取样间距相差很大时,选取合适的垂向坐标扩大倍数和搜索点数对保障3D-IDW法的插值结果精度至关重要。     

基于运动信息引导的高原鼠兔目标跟踪方法

针对自然生境环境下高原鼠兔平滑运动和突变运动共存时,基于平滑性运动假设的跟踪方法稳定性和准确性低的问题,提出了一种运动信息引导的高原鼠兔跟踪方法。通过提取鼠兔相邻帧的运动信息,利用运动信息来判断鼠兔的运动模式,从而采取相应的采样跟踪策略。当运动模式判定为平滑运动时,采用马尔可夫链蒙特卡罗采样跟踪方法;当运动模式判定为突变运动时,采用Wang-Landau蒙特卡罗采样跟踪方法。实验结果表明:基于运动信息引导的目标跟踪方法的成功率达到95.49%,而Wang-Landau蒙特卡罗方法的成功率为93.68%;所提方法的中心点误差均值和方差为13.46和67.89,分别是Wang-Landau蒙特卡罗方法的84.18%和40.67%,减小了15.82%和59.33%。     

基于图形识别的数控机床误差溯因方法

针对数控机床误差溯因方法复杂且适应性差的问题,提出了基于数控系统圆检测图形的特征角点分布规律,并与神经网络相结合实现对机床运动误差的快速溯因方法。首先,提取所生成圆图形的特征角点,构造反向间隙、周期误差等特征矩阵;然后结合神经网络将低维特征矩阵映射至高维特征空间,实现对数控机床误差的快速溯因。实验表明,该方法简单有效,误差识别准确率较高,且具有较强的通用性。     

面向柔软物体抓取的遥操作工程机器人位置反力控制

为改善工程机器人系统的操作性,并提高在抓取和搬运柔软物体过程中的安全性,对主从遥操作系统的控制进行了研究,提出了位置速度/位置反力混合控制的方法。工程机器人在自由移动时,采用位置速度控制,工程机器人与环境间产生反馈力时,切换到位置反力控制。利用反馈力作为反馈信号,实现对力的间接控制。设计并开展了抓取与搬运柔软物体的实验,并对抓取和搬运过程中的物体最大变形量以及活塞杆平均位移进行了统计分析及配对t检测。结果表明:相比传统的位置速度控制方法,位置反力控制方法能够改善主从遥操作系统的操作性,确保在抓取和搬运过程中柔软物体的安全性。     

基于虚功原理的Galfenol悬臂梁建模与带载特性研究

研究了带载条件下Galfenol驱动器的磁机耦合建模方法,利用离散型能量均分模型(Discrete energy-averaged model)对Galfenol的磁滞非线性和饱和非线性进行建模,可以同时描述合金对于磁场和应力的依赖性。采用虚功原理将能量均分模型与驱动器的结构模型进行动力学耦合,研究了带载条件下驱动器的输出特性,并对不同Galfenol覆盖比时驱动器的驱动能力进行了研究,将计算结果与稀土超磁致伸缩材料(Terfenol-D)和压电陶瓷进行了对比。研究结果表明,驱动器的带载能力随着Galfenol悬臂梁材料覆盖比的增加而增加,材料内部承受的张力也随之增大;Galfenol合金良好的机械性能可以克服负载增加时所承受的张力的变化,解决其他智能材料易产生的失效问题。     

基于视觉测量的挖掘机工作装置姿态测量系统

提出了一种基于视觉测量的挖掘机工作装置姿态测量方法。使用工业相机获取工作装置侧视图像,采用鞍点检测方法快速捕捉工作臂上的人工靶标;将靶标间的固定几何尺寸关系作为约束条件筛选出靶标中的鞍点并计算相应工作臂的姿态角;通过预判靶标的运动范围以缩小图像检测区域,提高算法处理速度。试验表明,与挖掘机上原有的拉线传感器测量系统相比较,动臂和斗杆姿态角动态测量偏差分别小于1°和2°,处理每帧工作装置运动图像平均用时在100 ms以内,验证了该方法对挖掘机工作装置姿态测量的可行性。     

考虑滴头堵塞位置分布的灌水均匀度计算方法

为合理评价滴灌工程在运行过程中堵塞滴头对灌水均匀度及作物生长的影响,以克里斯琴森均匀系数为基础,建立了堵塞滴头位置分布均匀性的概念和计算方法,提出了以堵塞滴头位置分布均匀系数和滴头流量均匀系数的算术平均值为指标的灌水均匀度计算方法,并分别对比分析了毛管和灌水小区两个尺度的灌水均匀度计算结果。结果表明:与克里斯琴森均匀系数相同,考虑滴头堵塞位置分布的灌水均匀系数可以合理反映堵塞滴头数量和滴头堵塞程度对灌水均匀度的影响;同时,该评价指标还可以反映堵塞滴头的位置分布和集中程度对灌水均匀度的影响,有效地解决了克里斯琴森均匀系数仅考虑流量差异而无法正确评价集中堵塞滴头对作物供水及生长影响的问题。     

基于方向一致性特征的小麦条锈病与白粉病识别方法

针对小麦条锈病、白粉病这2种病斑颜色特征相近、形状特征不明显,但在方向分布的一致性上却存在较大差别这一特点,提出了一种方向一致性描述方法。通过不同的方向核与图像卷积得到多个方向图和边缘,对每个方向图依据边缘图进行统计得到图像的方向分布直方图;并计算方向分布直方图的标准差,作为图像方向分布的一致性特征。该方法能够较好地抑制噪声影响,得到的结果符合图像的实际分布情况。利用该方法对小麦病斑进行特征提取,并应用于小麦条锈病与白粉病的病斑识别实验中。实验结果表明,所提出的方向一致性特征使条锈病与白粉病的区别度较大,准确识别率达到99%。     

基于余压控制的液压制动系统性能研究

为了提高液压制动系统的性能,分析了制动效能的影响因素和矿用自卸车液压制动系统的原理。建立了液压制动系统简化模型,并对其关键元件制动踏板阀进行了特性分析。应用AMESim建立了液压制动系统的仿真模型,研究了参数变化对系统性能的影响,提出了余压控制减小制动器作用时间的方法,试验结果验证了仿真分析的正确性和余压控制的可行性,减小了制动器作用时间,缩短了制动距离,使制动性能大大提高。