全柔性空间机器人运动振动一体化输入受限重复学习控制

探究基座、臂、关节全柔性影响下空间机器人动力学模拟、运动控制及基座、臂、关节三重柔性振动主动抑制的问题,设计了不基于系统模型信息的运动振动一体化输入受限重复学习控制算法.将柔性基座与关节等效为线性弹簧与扭转弹簧,柔性臂视为欧拉-伯努利梁模型,利用拉格朗日方程与假设模态法建立动力学模型,然后,用奇异摄动理论将模型分解为包含刚性变量与臂柔性振动的慢变子系统,包含基座、关节柔性振动的快变子系统,并分别设计相应的子控制器,构成了带关节柔性补偿的一体化控制算法.针对慢变子系统,提出输入受限重复学习控制算法,由双曲正切函数,饱和函数与重复学习项构成,双曲正切函数与饱和函数实现输入力矩受限要求,重复学习项补偿周期性系统误差,以完成对基座姿态、关节铰周期轨迹的渐进稳定追踪.然而,为了同时抑制慢变子系统臂的柔性振动,运用虚拟力的概念,构造同时反映臂柔性振动与系统刚性运动的混合轨迹,提出了基于虚拟力概念的输入受限重复学习控制器,保证基座、关节轨迹精确追踪的同时,对臂的柔性振动主动抑制.针对快变子系统,采用线性二次最优控制算法抑制基座与关节的柔性振动.仿真结果表明:控制器适用于一般柔性非线性系统,满足输入力矩受限要求,实现对周期信号的高精度追踪,有效抑制基座、臂、关节的柔性振动,证实算法的可行性.     

单纤维细丝微力学性能实验研究

使用数字标记点识别方法分别对T300碳纤维和Kevlar29芳纶纤维单丝进行了拉伸实验测试,给出了单纤维细丝的拉伸性能参数。其中T300碳纤维单丝的直径在 7μm左右,比Kev lar29芳纶纤维的直径 (约 12μm左右 )要小;T300碳纤维的拉伸模量为 230GPa左右,远大于Kevlar29芳纶纤维的拉伸模量(约 80GPa);它们的拉伸强度相当,都在 2. 5GPa左右;而T300碳纤维的断裂伸长率在 1. 0%左右,小于Kevlar29芳纶纤维的 3. 0%。使用扫描电子显微镜(SEM)对纤维单丝断裂前后的结构进行了观察,这些不同的微观结构决定了纤维单丝拉伸性能的差异。     

Numerical analysis of quantitative measurement of hydroxyl radical concentration using laser-induced fluorescence in flame

The aim of the present work is to quantitatively measure the hydroxyl radical concentration by using LIF(laserinduced fluorescence) in flame.The detailed physical models of spectral absorption lineshape broadening,collisional transition and quenching at elevated pressure are built.The fine energy level structure of the OH molecule is illustrated to understand the process with laser-induced fluorescence emission and others in the case without radiation,which include collisional quenching,rotational energy transfer(RET),and vibrational energy transfer(VET).Based on these,some numerical results are achieved by simulations in order to evaluate the fluorescence yield at elevated pressure.These results are useful for understanding the real physical processes in OH-LIF technique and finding a way to calibrate the signal for quantitative measurement of OH concentration in a practical combustor.     

Ti-PbO2-La电极处理硝基苯废水

利用电沉积法制备Ti-PbO2-La电极,考察了不同掺镧电极对电化学氧化反应中?OH生成的影响,结合SEM、XRD发现,电镀液中掺镧可使电极活性层发生结构改变,增大电极稳定性的同时生成更多的羟基自由基参与降解反应。实验表明当掺杂量为0.015mol/L时电极对模拟水处理效率最高。硝基苯、化学需氧量的浓度变化和电流强度、溶液pH、初始浓度有关。实际水的最佳处理条件是：I=0.9A,pH=5,d=1cm。当NB(ρ)=322.7mg\L,CODcr=1730mg/L时,反应2.5h后, NB(ρ)<0.2mg/L;反应4.5h后,CODcr<40mg/L。     

微尺度空泡溃灭驱使微球运动的机理研究

受限空泡的溃灭是气泡动力学的核心问题,研究表明毫米尺度的空泡溃灭可以拉动附近同尺度的悬浮颗粒运动.本文针对受限空泡溃灭在微尺度下的行为开展研究,通过气泡驱动的球形微马达实验,给出了微气泡溃灭形成射流从而显著推动马达前进的现象,但由于溃灭时间很短,Micro PIV系统不能给出足够的流动细节.进而采用基于流体体积的数值手段模拟了这一过程,获得了流场的时空分布,并通过积分估算了微球获得的冲量,给出了微球所能达到的速度.结果表明这一问题与尺度密切相关,微尺度下空泡溃灭足以推动微球显著运动,在气泡尺寸固定的情况下,微球半径越小,微球与气泡间距离越近,推动的效果越明显.冲量定理则定性地解释了宏观尺度与微尺度下存在差异的原因.这一特殊的微流动问题不但扩展了空化研究的尺度范围,揭示了微尺度下空泡与颗粒作用的特性,而且对提高微马达的驱动效率也具有重要意义.     

Shifting curves based on the detector integration effect for x-ray phase contrast imaging

In theory, we find that the actual function of the analyzer grating in the Talbot–Lau interferometer is segmenting the self-images of the phase grating and choosing integral areas, which make sure that each period of self-images in one detector pixel contributes the same signal to the detector. Furthermore, in the case of the lack of an analyzer grating, the shifting curves are still existent in theory as long as the number of fringes is non-integral in a detector pixel, which is a sufficient condition for creating shifting curve. The sufficient condition is available for not only the Talbot–Lau interferometer and the inverse geometry of Talbot–Lau interferometer, but also the x-ray phase contrast imaging system based on geometrical optics. In practical applications, we propose a method to improve the performances of the existing systems by employing the sufficient condition. This method can shorten the system length, is applicable to large period gratings, and can use the detectors with large pixels and large field of view. In addition, the experimental arrangement can be simplified due to the lack of an analyzer grating. In order to improve detection sensitivity and resolution, we also give an optimal fringe period.We believe that the theory and method proposed here is a step forward for x-ray phase contrast imaging.     

坡面流及土壤侵蚀动力学(I)——————坡面流

坡面流是坡面土壤侵蚀的根本动力,是研究土壤侵蚀动力学过程的基础.本文简要介绍了坡面流的基本特征和水力学特性,综述了坡面入渗产流过程、坡面流阻力,以及坡面流运动的数学描述和预报模型等方面的研究进展.指出复杂坡面条件下的坡面流运动,以及从小尺度过渡到大尺度将是今后坡面流研究的重要发展方向.      

坡度对坡面土壤侵蚀的影响分析

在运动波理论基础上,就影响土壤侵蚀的主要因素,包括降雨超渗净雨量,坡面流水深、流速和切应力,以及土壤抗冲蚀能力等随坡度的变化关系进行了理论分析。并进一步对坡面土壤侵蚀的坡度界限做了较细致分析,表明坡度界限是一个变量,随颗粒粒径、容重、坡面糙率、径流长度、降雨入渗差值(净雨量),以及土壤摩擦系数等因素的不同而改变,给出了界限坡度的变化规律,并得出一般情况下土壤侵蚀的坡度界限值应在415°～50°范围内的结论。     

漂浮基空间机器人系统基于增广变量思想的改进变结构滑模控制

讨论载体位置与姿态均不受控制的漂浮基空间机器人系统的控制问题.首先导出了空间机器人欠驱动形式的系统动力学方程.之后借助于增广变量法,证明可以将上述系统动力学方程及系统增广广义Jacobi矩阵分别表示为一组适当选择的组合惯性参数的线性函数.以此为基础,根据具有较强鲁棒性的变结构滑模控制理论,设计了一种空间机器人惯性空间期望轨迹跟踪的改进变结构滑模控制方案.与传统变结构滑模控制相比,所提控制方案通过一次离线预估控制律中相关矩阵元素的上下限,从而避免了实时控制过程中重复计算系统动力学方程中科氏力、离心力项的麻烦,因此有效减少了计算量,更适用于机载计算机运算能力有限的空间机器人控制系统实时应用.仿真运算,证实了方法的有效性.     

漂浮基空间机械臂基于双向映射神经元网络的逆运动学控制

基于双向映射神经元网络,讨论了载体位置、姿态均不受控制情况下,漂浮基空间机械臂的运动学控制问题.为此,根据系统几何关系,结合系统动量守恒、动量矩守恒关系.分析、建立了空间机械臂的广义运动雅可比关系.以此为基础,利用双向映射神经元网络及李雅普诺夫直接方法,设计了一种收敛的空间机械臂逆运动学控制方法,以控制空间机械臂的末端位姿朝着惯性空间的期望位姿点运动.提出的控制方法的突出优点在于:既不需要确切知道空间机械臂运动雅可比矩阵的具体结构,也不需要了解系统动力学参数的相关信息.一个作平面运动的自由漂浮两杆空间机械臂系统的数值仿真,证实了方法的有效性.