钴结壳螺旋切削采矿头截齿最大载荷的分布特性

考虑海水力的作用,建立深海钴结壳微地形的数学模型和采矿头截齿切削过程的数学模型,应用Matlab软件GUI工具编制相应的仿真程序,并通过实验验证仿真模型的正确性和仿真软件的工程有效性。在此基础上,随机生成200个典型海底地形,对采矿头截齿最大载荷的分布特性进行研究;应用置信度为0.95的柯尔莫哥洛夫-斯米尔诺夫(Kolmogorov-Smirnov)检验验证参数估计所得的正态总体与样本数据的一致性。仿真结果表明:截齿最大载荷的分布偏于正态分布;通过置信度为0.95的参数估计,得出最大载荷正态分布概率密度函数的参数μ和σ2及其置信区间;由3σ规则确定了截齿最大载荷以99.73%的概率落于区间[2.027 0 11.110 0],截齿最大载荷基本不超过11.11 kN。     

盾构机换刀机器人抓取机构夹持力建模分析

针对锁钩-销轴式的滚刀抓取机构,基于目前一种适用度较广的间隙接触力模型,考虑接触面摩擦力,建立由滚刀及拆装机构的重力传递至油缸夹持力的数学模型。分析水平工况和竖直工况这2种特殊工况的夹持力模型,进而推导其他工况的抓取机构夹持力模型,并采用ADAMS进行仿真验证。基于换刀机器人试验台开展不同工况下的滚刀夹持状态分析,最后进行对比分析。研究结果表明：夹持力模型计算结果与仿真以及试验结果基本吻合,验证了夹持力模型的正确性,为盾构换刀抓取机构的夹持力输出提供了理论支撑。     

大学本科创新教育初探

分析了大学生创新能力的重要性,指出了高校现有教学体系在创新能力培养方面存在的不足,结合发达国家高校在创新人才培养方面的经验,提出了在我国实施大学本科创新教育的几点策略。     

一种高精度超声波测距方法的研究

介绍了超声波在空气中的传播原理,分析了超声波测距产生测量误差的主要原因,即环境温度变化引起速度的变化,回波前沿的确定偏差引起测量时间的误差是引起测距误差的主要原因.提出通过温度测量修正传播速度,应用双比较器整形结合软件查找回波前沿以提高空气中测量精度的方法.在此基础上,设计了相应的超声波测距系统并与单比较器测量系统进行了对比实验,研究表明,双比较器整形方法能够有效的提高测量精度,而且相对其他高精度超声波测距方法,该方法电路简单.图4,表2,参8.     

采矿混响环境下超声波探测信号设计

针对深海采矿环境中混响干扰对水下微地形探测的影响,设计了一种可以抑制水下混响并提高探测精度的超声波发射信号。通过分析探测目标的接收信号模型,根据Neyman-Pearson准则得到目标回波探测模型的检测性能评价指标。基于高斯点目标最优检测理论,提出采矿混响环境下发射波形的能量谱设计方法,进而得到混响环境下超声探测信号的幅度谱。保持幅度谱分量恒定,利用信号相位谱与信号长度的关系设计了可以满足不同探测系统和探测环境需要的超声波探测信号。利用设计的超声波探测信号及常用声呐信号在模拟深海采矿环境下进行探测实验,结果表明所设计的超声波探测信号在探测精度及抗混响能力方面均优于常用声呐信号。     

支持向量机及其在机械故障诊断中的应用

针对目前机械故障诊断中难以获得大量故障数据样本以及特征提取和诊断知识获取困难等不足，提出了应用支持向量机进行机械故障诊断的方法，研究了将小波包分析与信号能量分解用于机械故障的特征提取。该方法将振动信号小波包分析后的信号频带能量作为特征向量，输入到由多个支持向量机构成的多故障分类器中进行故障识别和分类。该分类器只需少量训练样本，而且不必预先知道故障分类的经验知识就能实现正确分类。研究结果表明：选用不同核函数及其参数的多故障分类器对分类精度有影响；在样本不带噪声和带15％噪声情况下，支持向量机的分类精度均高于BP神经网络的分类精度，具有更好的分类性能。     

摆动式单波束超声波水下微地形探测

在分析各种水下地形测量方法及其特点的基础上,提出应用互相关超声波测距方法进行水下微地形高程数据测量。通过发射信号与回波信号进行互相关运算精确捕捉回波信号的到达时刻以实现高程数据的测量。设计一种以单探头单波束超声波测距为基础的水下微地形测量系统,并分析信号处理电路和数字信号处理方法。对不同地形和不同底质的地形进行高程数据测量,对海底模拟地形进行探测与重构。研究结果表明:经过时间增益控制和滤波处理后的信号所含有的噪声和混响信号得到了抑制;应用互相关超声波测距方法得到的高程数据误差在-1~1 cm以内;生成的微地形图真实地反映了被测地形的地貌特征。     

基于信号稀疏分解的水下回波分类

针对表面起伏不平的水下底质回波分类效果差的问题,提出一种新颖的基于信号稀疏分解理论的水下底质回波特征提取方法。本方法并不使用通用时频字典,而是针对回波分类这一中心任务直接采用回波训练样本集作为字典,将水下回波信号在该字典上进行稀疏分解,然后提取出回波信号的类别能量特征。对水下钴结壳等三类底质回波分类实验表明,基于信号稀疏分解的类别能量特征的fisher分布明显优于小波域模极大值边缘特征和奇异值特征,从而显著提高了水下回波的分类效果。研究结论:在回波特征提取阶段,采用回波样本作为信号表达字典是可行的,同时由回波样本字典引入的回波类别信息将有助于获取更优的回波特征。