爬行机器人步进行走系统硬件基础开发

研究机器人体系结构的目的是简化机器人系统的设计和开发。随着机器人控制和功能的日益复杂化,机器人体系已硬件结构的设计越来越受到重视,其中通过步进电机驱动器来控制系统行走机构是重点。所以研究步进电机的控制系统,对提高机器人控制精度和响应速度具有重要意义。     

基于db10小波的电机轴承故障信号分析

滚动轴承故障诊断的关键是对振动信号进行分析和处理,并提取滚动轴承的故障特征。由于大多数滚动轴承故障振动信号是非平稳信号,因此需要选择适合于非平稳信号分析和处理的方法。小波变换具有多分辨率分析的特点,并且在时域、频域都具有表征信号局部特征的能力,本文采用具有良好特征提取能力的db10小波进行分析。通过对实验数据的分析,验证了所提方法的有效性。     

基于样本扩充与IDANN的刀具状态识别方法

针对机床刀具磨损数据稀少与刀具磨损状态识别精度低的问题,提出了一种基于样本扩充与改进领域对抗网络(sample expansion and improved domain adversarial training of neural networks, SE-IDANN)的刀具状态识别方法。首先对机床刀具数据进行两次特征提取,并通过Smote算法进行样本扩充,解决机床刀具磨损数据量稀少的问题;其次在领域对抗网络(domain adversarial training of neural networks, DANN)模型特征提取器中加入残差块,进一步提取有效特征信息,解决刀具磨损特征微弱的难题;最后将Wasserstein距离作为目标域与源域的数据分布相似度标准引入DANN模型,实现对刀具磨损量的精确识别。通过对机床刀具数据的分析与仿真试验验证,证明该方法能够有效地识别刀具磨损量。     

综合培养模式下的地方院校卓越工程师教育改革与实践研究

本文基于综合培养模式,探讨了＂卓越工程师＂教育目前存在的问题,并提出了具体的改革内容和实践方案,为国内卓越工程师项目的顺利开展提供了一定的理论支持。     

基于干扰观测器的AUV深度自适应终端滑模控制

针对欠驱动自治水下机器人（autonomous underwater vehicle,AUV）在外部干扰和系统内部扰动下深度难以控制的问题,提出基于非线性干扰观测器（nonlinear disturbance observer,NDO）的自适应终端滑模控制方法。首先建立欠驱动AUV在垂直面上的状态方程并对其简化,其次根据简化后的系统状态方程构建NDO对外部干扰进行观测,再结合反步法设计出自适应终端滑模控制器;最后通过李雅普诺夫稳定性理论证明控制系统的稳定性。结果表明：欠驱动AUV最大跟踪误差为0.137 5 m,峰值时间为2.1 s,证明了所设计的控制器能够实现深度控制,降低抖振,具有较强的鲁棒性。     

空间滚动轴承MoS2薄膜润滑分子动力学模拟

针对空间滚动轴承往复运动状态下二硫化钼薄膜润滑失效机理不明的难题,提出了采用分子动力学对薄膜润滑过程进行分析的方法。建立了单层二硫化钼薄膜摩擦原子模型,针对载荷和环境温度这2个空间滚动轴承的重要影响因素展开了二硫化钼薄膜的往复摆动模拟,得到了摩擦过程中二硫化钼薄膜的摩擦力、粘附力和磨损情况。模拟结果表明：Fe-Ni-Cr合金探针在单层二硫化钼薄膜上的摩擦为黏滑运动,载荷在20～100 nN范围内探针的摩擦过程不会对薄膜造成磨损,但在往复运动过程中润滑性能有所提高;载荷从200 nN开始探针的摩擦过程会对薄膜造成磨损,往复运动过程中摩擦系数不断提高,润滑性能下降;400 nN为单层薄膜的载荷极限,在该载荷下探针会刺穿薄膜与基底接触此时薄膜迅速磨损失去润滑作用。环境温度在1 773.15 K以下对薄膜的润滑作用影响不明显,但达到该温度后薄膜边界处开始缓慢熔化,当环境温度达到二硫化钼熔点时薄膜的熔化速度加快并失去润滑作用。从这些发现得到如下结论：二硫化钼单层薄膜在接触载荷8 GPa以下拥有优异的耐磨性和润滑性;在薄膜未破损的条件下,反复摩擦过程提升了润滑性能;二维层状结构对单层二硫化钼薄膜润滑性能有重要的影响,高温和重载都会对薄膜层状结构造成破坏。     

机械工程专业卓越工程师教育改革和实践研究

为了提高高校人才培养质量,在提升学生分析问题和解决问题的同时,加强学生的工程实践能力,结合卓越工程师的培养理念和培养目标,对高校机械工程专业人才培养体系进行了研究,重点分析现有的培养环节中存在的问题,进而改革现有的人才培养体系、教师队伍建设、实践基地的建设,为高校机械工程专业卓越工程师项目的顺利实施提供理论支持。     

面向社会需求的卓越工程师创新能力培养模式研究

在分析现阶段大学生创新能力现状与社会需求矛盾关系的基础上,探讨面向社会需求的创新能力培养模式的必要性,结合卓越工程师的培养理念和培养目标,提出多维实践与教学融合模式下的创新能力培养模式,为高校机械工程专业卓越工程师项目的顺利实施提供理论支持。     

改进YOLOv3的桥梁表观病害检测识别

针对基于目标检测方法的桥梁表观病害检测存在检测精度低、误检率和漏检率高的问题,提出一种改进YOLOv3的高准确率桥梁表观病害检测识别方法。为实现局部特征和全局特征有效融合,在YOLOv3的检测层中添加固定分块大小的池化模块,并在YOLOv3的特征提取网络中引入了DenseNet密集型连接网络结构以增强桥梁病害特征在网络中的传播和利用效率,提高检测效率,采用数据增强技术来扩充样本图像以解决现有桥梁病害数据集样本数量不足的问题。实验结果表明,改进后的YOLOv3在桥梁表观病害检测上的平均准确率比原YOLOv3提高了3.0%,且模型训练时间减少了33.2%,同时降低了对桥梁表观病害检测的误检率和漏检率。     

一种改进的永磁同步电机直接转矩控制方法

针对传统的永磁同步电机直接转矩控制在低速运行时磁链和转矩脉动大,以及低速时定子电阻的变化导致磁链估算产生较大误差等影响电机稳定运行的问题,提出了一种改进的永磁同步电机直接转矩控制方法。该方法首先利用饱和函数-sat函数代替二阶滑模算法中的符号函数,实现滑模控制切换的连续性,削弱滑模控制中的抖振;然后再利用改进的二阶滑模算法来设计速度和磁链控制器,替代传统的直接转矩中的滞环比较器,抑制转矩和转速的波动;最后通过在磁链估算中建立基于模糊比例积分（proportional integral,PI）控制的定子电阻补偿器,消除定子电阻变化对磁链估算的影响。仿真结果证明了所提方法的有效性与可行性。