基于Halbach阵列的爬壁机器人磁轮特性研究

针对磁吸附式爬壁机器人存在负载能力差、稳定性不高等缺点,课题组提出了一种基于Halbach阵列的磁轮吸附式爬壁清洁机器人,用于壁面清扫。采用修正的傅立叶级数形式推导出Halbach 永磁阵列磁场解析模型;通过ANSYS仿真得出了磁轮磁通分布模型。随后进行了磁吸附力试验,结果表明：Halbach阵列与普通对向极磁环对比,Halbach阵列的吸附距离对其吸附力的影响较弱;同时,其吸附力是普通对向极磁环吸附力的2倍多。Halbach阵列的磁轮吸附方法可提升机器人爬行负载能力及稳定性。     

3300 m3大型气升式环流反应器数值研究

针对目前机械搅拌餐厨垃圾厌氧发酵罐存在搅拌能耗高、流场混合效果差等问题,课题组提出了气升式环流反应器。采用FLUENT软件对大型气升式环流反应器内气液两相流流场进行数值模拟,研究导流筒直径的变化对反应器内流场、气相体积分数和循环液速的影响。模拟结果表明：反应器内介质形成循环流动时,导流筒内侧沿壁处出现区域小面积环流。改变导流筒的直径及高度对反应器内气相体积分数影响较小,当导流筒直径为2.5～2.9 m或导流筒高度为15.2～15.8 m时,反应器内液体速率较大,环流效果较好。增大表观气速,反应器内气相体积分数和液体速率均有所增大。文中研究为大型环流反应器的结构优化提供参考。     

产品正逆向混合建模的方法研究

为了解决常规逆向过程中由点云生成实体模型的低效和不易建模的问题,课题组采用正逆向混合建模方法完成模型重构。 课题组借助Handyscan获取模型的点云数据后,利用逆向工具完成点云数据的处理,之后在Geomagic Design X环境下完成模型的重建。经精度分析,重建的模型能 够达到预期建模目标,验证了由点云数据重构出实体模型的可行性,该模型可用于进一步的创新设计。正逆向混合建模的可靠性和高效性使其成为缩短产品研发 周期、进行产品创新设计的有利途径。     

方管中颗粒随黏弹性流体迁移的力学特性

为研究黏弹性流体中颗粒迁移的力学成因,对方管Poiseuille流动中悬浮颗粒的迁移进行数值研究。选用Giesekus模型的黏弹性流体和球形刚性颗粒作为研究对象,忽略流体的惯性效应以研究流体弹性效应和剪切变稀效应对颗粒受力的影响。控制方程采用有限元法和伽辽金 最小二乘法(GLS)方法进行求解,并取得了较好的收敛性。颗粒运动模型采用基于“相对运动模型的准定常算法”,对通道中颗粒的横向升力的分布特征进行研究。研究结果表明：颗粒在不同横向位置上所受的横向升力决定了颗粒在实际流动中的迁移方向,且受到流体弹性和剪切变稀的影响。     

基于直方图均衡化的PCA SIFT图像特征提取与匹配改进算法

为了克服SIFT算法运算量大、运算耗时长和实时性不强的缺点,课题组提出了基于直方图均衡化PCA SIFT算法,以增强 灰度图像的明暗对比度,增加匹配成功率,改进描述子生成方式,沿用主成分分析法（PCA）降低特征检测维度,减少耗时。仿真实验表明该算法有效地减少了 运算时间,并且一定程度上减少了不必要的特征点的匹配数量。新算法能有效减少运算量。     

基于EtherCAT分布时钟的伺服控制系统研究

为解决运动控制领域多轴伺服系统同步问题,提出了基于EtherCAT分布时钟的控制策略。研究了EtherCAT分布时钟同步机制及实现过程,分析了从站在SM模式和DC模式下的中断信号误差,在DC模式下获得误差小于10 ns的高精度同步信号。搭建了基于LAN9252 和ARM的具有同步功能的伺服控制平台;利用EtherCAT从站在DC模式下产生的的同步信号对位置环、速度环和电流PWM环的定时器进行同步,实现了伺服系统的同步算法架构。在一个二轴的系统上进行了实验,实验结果表明系统具有较好的可靠性和实时性,能够实现从站间的精确同步。     

工业机器人非线性PID偏差耦合同步控制策略

为了提升工业机器人系统的多轴同步控制精度,课题组将一种近似势能函数引入到设计的新型控制律中,提出一种新型的 非线性PID偏差耦合同步控制策略,并基于Lyapunov稳定性理论和LaSalle不变性原理证明了所提出的控制算法可以保证闭环系统的全局渐近稳定。实验结果表明： 新型的非线性PID偏差耦合同步控制策略与传统的线性PID控制策略和非线性PID控制策略相比较,系统的位置误差和同步误差收敛速度均明显加快,并且同步误 差减小了70%,达到同步要求的时间缩短了80%,超调量降低,同步控制性能得到显著提高,有效的改善了工业机器人同步控制系统的协调性及动态品质。     

清代“吹腔”源流及其与周边声腔的关系

清中叶吹腔的兴起，给剧坛带来深刻的影响。考索吹腔的源流，发现我国南北存在两种吹腔：一为秦吹腔，一为安庆吹腔，二者在南方有融合的趋势。安徽伶人以吹腔为主，融合梆子腔创立高拨子，形成二簧腔；江西伶人以西秦腔为主，融合吹腔创立二凡调，形成宜黄腔。二簧腔、宜黄腔皆是吹腔向板腔体二黄腔演进的过渡声腔形态。考察吹腔源流及其与周边声腔的关系，对于全面把握清代戏曲声腔演进的轨迹，尤其是探明二黄腔的形成史具有重要的意义。      

我国水资源用途管制的问题及其应对

现行水资源管理法律规范中虽然存在用途管制的相关内容,但可操作性较弱,尤其是无法应对新形势下水资源用途管制制度发展的需要。围绕最严格水资源管理制度的建设,首先应明确我国水资源用途管制的发展路径。在此基础上,逐步建立起以规划为核心的水资源用途确认机制、水资源分类用途管制机制、水资源用途变更监管机制、河湖水域及岸线的空间保护机制、水资源用途监测与监督机制等制度体系,实现水资源的高效、可持续利用。     

新型Cr12Mo1V1剪切刀具的破坏分析与结构优化

针对目前新型Cr12Mo1V1剪切刀具在使用中频繁发生破坏行为,采用三维有限元方法系统研究了该刀具在切割工况下的力学行为。先得到了该刀具的详细应力场,确定其危险部位,并基于经典强度理论对其破坏进行了分析与校核;详细研究了刀具在出现不同几何尺寸的三维角裂纹时,其裂纹前缘应力强度因子的分布结果。基于这些结果对该刀具的几何结构与尺寸进行了优化,降低了应力水平,提高了抗断裂强度。