机械工程学报

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冯培恩;陈泳;张帅;潘双夏

. 2002, 38(10): 1-6.

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提出了一种基于特征的、通用的功能表达模型。通过对生物基因工程与产品原理方案设计的系统类比，引出产品原理方案设计中的信息遗传基础“产品基因”的概念，提出了“产品基因”的“转录”、“翻译”、“复制”以及“逆转录”机理，揭示了产品基因在功能设计与原理方案设计之间的桥梁作用。建立了基于产品基因遗传和重组的概念设计框架，并以一种新型硬币分离装置的原理方案设计为例进行验证。结果表明，该框架显然有助于产品概念设计阶段的原理创新。

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水力机械内压力变化梯度对鱼类损伤的模拟试验

邵奇;李海锋;吴玉林;陈嘉范

. 2002, 38(10): 7-11.

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近几年来随着人们对环保问题的重视，水力机械应用中对自然界鱼类损伤的问题逐渐引起了人们的关注。采用由压力容器、真空泵和空气压缩机组成的管路系统模拟水力机械内压力变化过程，采用由压力传感器、放大电路、A/D数模转换卡和计算机组成的数据采集系统测量压力时间变化，观察并解剖分析压力梯度对鱼造成损伤的情况。通过研究发现负压状态下的压力梯度会对鱼的生存构成威胁，并得到了水力机械内对鱼类通过安全的压力梯度极限值，为新型环保的水力机械的设计提供了参考数据。

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固体物料管道水力输送的阻力特性

胡寿根;秦宏波;白晓宁;张道方

. 2002, 38(10): 12-16.

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针对管道水力输送的特点，设计建造了固液两相流管道输送试验台，在此基础上进行了管道阻力特性的试验研究，对管道特性、固体物料特性、浆体特性和输送方式等影响管道水头损失的因素进行了深入的探讨，为实际管道输送的工程设计提供了依据。

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叶片振动的非概率可靠性研究

徐可君;江龙平;陈景亮;隋育松

. 2002, 38(10): 17-19.

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在分析影响叶片振动可靠性的不确定性因素的基础上，用非概率的凸集模型表述叶片振动参数的不确定性和共振频率区域的不确定性，将叶片振动的不确定性参数表述为区间变量，定义了叶片振动的非概率可靠性，建立了叶片振动非概率可靠性评估体系、方法及模型，并将其应用于航空发动机压气机、涡轮叶片的振动可靠性计算。研究结果表明，应用非概率可靠性评估叶片振动可靠性是合理可行的，且所需数据较少，特别适用于航空发动机等可靠性数据较少的贵重部件。

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颗粒填充平行平板间流动与换热的边壁效应试验研究

吴伟;杜建华;卢太金;马斌;王补宣

. 2002, 38(10): 20-23.

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考察了平行平板间流动与换热的边壁效应影响，测量了颗粒填充通道壁面温度分布，从而明确了板面开槽对流动和传热的作用机制。相同雷诺数的槽板平均表面换热系数是平板的2~3倍，同时减小了流动阻力。试验结果说明，开槽宽度与颗粒直径之间存在最佳组合。这为开发新型高效填充结构换热器提供了基础性的试验数据。

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非平衡态湿蒸气流动的过渡函数数值模拟方法

张冬阳;刘建军;蒋洪德

. 2002, 38(10): 24-27.

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发展了一种非平衡态湿蒸气流动的快速准确数值模拟方法，该方法以解析化Wilson点参数及过渡函数算法为基础。以此方法模拟了喷管和二维叶栅的多个非平衡态凝结流动，计算和试验测量的压力分布较好地吻合。该方法可用于快速湿蒸气流动分析和湿蒸气汽轮机级设计。

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虚拟企业伙伴选择的建模研究

王润孝;罗琦;朱名铨

. 2002, 38(10): 28-30.

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通过分析虚拟企业资源的共享类型和协作动机，描述了企业生产系统兼容性问题。在此基础上，建立了“水平共享”和“垂直共享”型的企业伙伴选择模型。经初步应用，证明该模型合理、有效、正确。

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任意结构数控机床机构运动学建模与求解

何耀雄;徐起贺;周艳红

. 2002, 38(10): 31-36.

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建立了一种适合于任意结构数控机床的机构模型与运动模型及机床运动求解的通用方法。对于具有任意轴数、轴运动方向为空间任意方向的数控机床，均可通过机床机构的型和结构参数来描述其机构模型，并据此建立其运动模型和进行机床运动求解。

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基于加速度反馈的柔性关节机械臂接触力控制

邱志成;谈大龙

. 2002, 38(10): 37-41.

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针对柔性关节机械臂从自由空间运动控制过渡到约束空间力控制的过程中，存在冲击、震荡甚至不稳定等问题，利用加速度传感器反馈控制，为柔性关节机械臂的接触力控制在较宽的带宽内提供阻尼，克服了利用单纯速度反馈控制带宽窄的局限。对柔性关节机械臂的接触力控制进行建模和基于加速度反馈的控制策略分析，并在柔性关节机械臂上进行了接触力控制的试验研究。结果表明，这种方法有效。

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水泵吸水池内流场的PIV试验分析

徐宇;吴玉林;李永

. 2002, 38(10): 42-45.

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对一种新型封闭式吸水池及其改进设计(增加一个T形涡旋阻止器)的内部流场进行了PIV(粒子成像测速技术)试验测量，试验结果表明改进后的吸水池结构能够很好地避免和减少各种涡的发生，优化了吸水池内部的流动状态，从而提高了泵站的效率和性能。

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液压驱动的大惯性负载加减速特性研究

顾临怡;王庆丰;路甬祥

. 2002, 38(10): 46-49.

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大惯性负载加减速过程的平稳性问题严重影响了阀控系统的动态特性。为此，在采用进、出口节流协调控制的阀控单元基础上，提出了对大惯性负载加减速过程采用分段控制，并在执行器转速接近设定值时采用基于参数在线估计的状态反馈控制，以保证执行器转速控制精度和动态过程的平稳性；同时提出了在减速及制动过程中对出油侧压力进行控制的方法。试验表明，采用上述控制方法可兼顾大惯性负载加减速过程的快速平稳性与执行器转速的稳态精度。

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基于三角网格曲面模型的刀位轨迹计算方法

孙玉文;刘伟军;王越超

. 2002, 38(10): 50-53.

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离散三角网格模型在CAD/CAM中应用很广，但针对该模型的刀位轨迹自动生成算法并不多见。在正确重建网格模型的拓扑关系基础上，给出了新的曲面几何特性分析方法，并提出了具有特色的精确的刀位轨迹计算方法，克服了直接由网格模型求交计算刀位方式存在的精度问题。测试结果显示，该方法简捷、可靠，能够达到实用化要求，并显著提高了刀位计算精度和加工效果。

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基于改进Freeman-Newell模型的机械产品概念设计过程研究

宋慧军;林志航

. 2002, 38(10): 54-58.

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在引入行为信息的基础上，对Freeman－Newell模型进行了改进，建立了基于功能和行为的载体认知模型，描述了设计过程中单元求解过程；基于该载体认知模型构造了概念设计过程模型－概念空间；采用布尔矢量/矩阵对概念空间中设计元素之间的关系进行了描述，使之便于计算机的表达和操作，在此基础上，给出了概念设计过程的形式化描述。最后以工业平缝机为例对所述模型和方法进行了说明。

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微型发动机燃烧室的模拟研究

李德桃;邓军;潘剑锋;杨文明;薛宏

. 2002, 38(10): 59-61.

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简要介绍了微型发动机的研究意义和应用前景。采用模拟软件对微型发动机燃烧室中的燃烧现象进行了模拟，并对影响燃烧的主要因素进行了分析，为微型燃烧室的设计提供了依据。

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热连轧卷取机踏步系统鲁棒H∞控制研究

王益群;曹栋璞;陈星;吴晓明

. 2002, 38(10): 62-64.

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针对热连轧过程中的带头损失问题，开发带有位置调节和压力调节的步进式电液伺服系统，并应用一种简化的H∞控制混合灵敏度算法对系统进行闭环增益设定，其核心是确定闭环系统传递函数即T的最终希望的形状，直接设计出K，从而避免了权函数的选择。研究结果表明用此法设计的H∞控制器对于步进控制系统是有效的。

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相变应力及其改善焊接接头的疲劳强度

王文先;霍立兴;张玉凤;王东坡

. 2002, 38(10): 65-68.

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基于钢铁材料相变体积膨胀的原理，自行研制成功专用低相变点焊条，在自然冷却条件下焊缝金属依靠相变应力可以获得残余压缩应力。利用所研制的低相变点焊条和普通E5015焊条分别对几种典型的接头进行焊接，疲劳试验证明：在2×106循环次数下，前者的焊接接头疲劳强度比后者提高11%～58%。同时还证明焊接接头的应力集中和拘束度越大，疲劳强度的改善效果越加明显。本方法为改善焊接接头的疲劳强度提供了一条新的途径。

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Si对铸铁激光熔敷层抗裂性的影响

栾景飞;严密

. 2002, 38(10): 69-73.

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通过控制熔敷层内Si质量分数，进而控制奥氏体相与渗碳体相体积分数来抑制熔敷层裂纹的产生。在抗裂性最佳激光熔敷工艺参数基础上，首次系统地在不预热情况下研究了冶金元素Si对熔敷层奥氏体体积分数及表面裂纹率的影响，揭示了熔敷层开裂的微观机制。最终得到可显著降低熔敷层开裂敏感性的新激光熔敷材料。

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条件参数对拉伸翻管成形力的影响规律

孙志超;杨合;李明奇

. 2002, 38(10): 74-77.

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拉伸翻管精密成形易于实现双层管零件精确、高效、灵活的制造而具有广阔的应用前景，然而拉伸翻管精密成形过程的成功实施受到变形区失稳破裂的制约，而成形力与其密切相关。因此，采用有限元数值模拟对拉伸翻管精密成形过程中成形条件参数对成形力的影响规律进行了研究，结果表明，当芯棒圆角半径大于某一值时，在整个成形过程中管坯形状基本保持不变，从而较好地实现了精确成形；对于给定的芯棒圆角半径与管坯外径之比 r/d0或管坯壁厚与外径之比δ0/d0，r/δ0对成形力影响很大。并且存在着一个临界参数k，当r/δ0k时，F随着r/δ0值的增大而增大；硬化指数对成形力影响较大，硬化指数越小成形力越大，摩擦因数对成形力的影响则相对较小，而接触面良好的润滑有助于改善成形件的表面质量。

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型材挤压过程工艺参数优化模型

闫洪;夏巨谌;胡国安;包忠诩

. 2002, 38(10): 78-81.

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提出了一种集数值仿真、人工神经网络和遗传算法为一体的工艺参数优化模型，用于型材挤压成形过程工艺参数优化，合理配置了非对称角铝型材模模孔位置。通过现场试验，验证了提出的工艺参数优化模型是行之有效和正确的。并在模孔位置优化配置结果基础上对其挤压成形过程进行数值仿真，分析了挤压成形过程中各阶段网格畸变情况，给出了挤压变形时应力和应变分布，对指导型材挤压工艺和模具优化设计具有重要意义。

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电流变液在电场中受挤压时的力学行为

茅海荣;孟永钢;田煜;温诗铸

. 2002, 38(10): 82-85.

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研究了电流变液的准静态挤压过程，测试了在不同外加电场下挤压时电流变液所能承受的压缩应力随压缩量的变化曲线，并利用由Williams等人基于广义双粘度模型推导出的电流变液压缩应力与屈服切应力之间的关系式计算了压缩应力随压缩量的变化，其结果与试验测试的曲线基本吻合，说明电流变液受挤压时的力学行为可以用双粘度流体力学理论作出较准确的描述和预测。

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AMT离合器微小位移的精确调整

高炳钊;葛安林;雷雨龙;牛铭奎;宫赫

. 2002, 38(10): 86-89.

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提出新的实现离合器微小位移调整的方法。对AMT(电控机械式自动变速器)车辆离合器进行定位控制时，需要精确地实现离合器分离或结合某一确定的位移调整量，以满足车辆起步，尤其是坡上起步、起步防滑的要求。AMT车辆离合器的操纵机构广泛采用液压缸，然而液压缸的动作受实际中许多因素的干扰，如：液压油运动粘度的变化、液压缸负载的变化等。这给它的控制带来了难度。给出的新方法能实现对温度的自适应，而且考虑了液压缸负载的变化。试验证明：该方法对离合器位移控制的精度可达到±0.06 mm，并有很强的鲁棒性。

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汽车后延臂液压胀形的数值模拟

雷丽萍;方刚;曾攀;Beom-Soo Kang

. 2002, 38(10): 90-94.

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在基于刚塑性模型的HydroFORM-3D有限元平台上，对汽车后延臂的液压胀形工艺进行数值模拟分析和研究，分别考察了汽车后延臂液压胀形的主要工艺参数，如管内压力、轴向进给量及摩擦条件对成形过程的影响。并与实际试验结果进行验证和比较，结果表明，数值模拟具有较好的计算精度，可以准确地预测出几何变形和厚度变薄量。

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铝合金点焊前期温度场特征的研究

程方杰;单平;廉金瑞;胡绳荪;李宝清

. 2002, 38(10): 95-99.

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铝合金点焊是一个高度非线性的力、热、电相耦合的复杂过程，其接触电阻同时具有分布上的随机性和变化上的高度非线性双重特征。在深入分析铝合金点焊电接触特点的基础上建立了一种新的接触电阻数学模型，并利用该模型对其点焊加热前期的温度场进行了数值模拟。结果表明，在通电的第一个1/4周波内，温度场分布极不均匀，电极的烧损与飞溅等缺陷主要发生在这一阶段；在第一个半波内，熔核已经基本形成；结果还表明，在铝合金的点焊中，电极的局部烧损与粘连是很难避免的。

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结合模型试验的数值模拟方法在大型结构焊接变形控制中的应用

蔡志鹏;赵海燕;鹿安理;刘点兵;王煜

. 2002, 38(10): 100-104.

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针对长江三峡1 200 t桥式起重机主梁焊接变形进行精确控制的难题，通过选择其中影响变形的部分重要因素，利用分段移动热源模型进行数值分析，并同时依据基于弹性应变能的相似方法进行模型试验。因其结果定量吻合，说明数值模拟具有可靠性。进一步发挥数值模拟系统、灵活的特点，对其他要素进行分析，从而为实际工程问题提出全面工艺参考，并在实际生产中得到应用，创造了重大经济和社会效益。

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轿车轮毂轴承微动磨损试验分析

张雪萍;姚振强

. 2002, 38(10): 105-107.

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利用自行设计的轿车轮毂轴承径向式微动磨损试验系统，对三组轮毂轴承进行试验。试验轴承滚道上出现宏观条状磨损痕迹，轴承次表面约20 ?m处出现了连续微孔，严重微动磨损的轴承次表面出现了近似平行于滚道的微裂纹。同时，模拟径向载荷下轮毂轴承的内部3D应力分布，结果表明，轮毂轴承载荷区出现条状应力/应变峰的幅值波动。在此基础上，结合轿车行驶时轮毂轴承的承载特点，提出了轮毂轴承广义复合微动磨损机理模型。该模型为减缓轮毂轴承微动磨损程度和提高轴承可靠性提供了新的途径。

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数控机床空间误差球杆仪识别和补偿

张虎;周云飞;唐小琦;陈吉红;师汉民

. 2002, 38(10): 108-113.

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提出了多轴机床空间误差的球杆仪识别方法和补偿技术。建立了机床刀尖相对工件的空间误差的误差参数模型；给出了在机床工作空间中三个互相垂直的平面内，用球杆仪测量圆周运动的半径误差结合机床的空间误差模型识别定位、直线度、角度、垂直度和反向间隙等误差参数的方法。补偿试验结果证明该误差识别与补偿方法省时有效。

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机床导轨结合部的动态特性解析方法及其应用

张广鹏;史文浩;黄玉美

. 2002, 38(10): 114-117.

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基于结合面动态基础特性参数，研究了机床导轨结合部动态特性的建模解析方法，并将其应用于机床整机动态特性解析，为机床整机动态特性解析中结合部参数的确定提供了一种方法，使机床图样设计阶段预测整机动态特性成为可能。

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菜籽油基生态淬火油的研制

陈春怀;周敬恩

. 2002, 38(10): 118-121.

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传统的矿物油基淬火油由于很难进行生物降解，对环境造成严重污染。调查表明矿物油是地下水源的最大污染源，各国对有关矿物油的使用和排放都已提出了越来越严格的要求。因此研制新型的环保型淬火油势在必行。论述一种基于菜籽油的植物油基淬火油，它不仅具有突出的环保和生态优势而且具有优良的冷却性能，是很有希望替代矿物油的新型生态淬火油，有着广阔的应用前景。

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磁轴承磨床电主轴全局线性化研究

李新生;杨作兴;赵雷;赵鸿宾

. 2002, 38(10): 122-126.

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由于电磁力与电流和位移关系的非线性，当主轴工作点改变时，建立在局部线性化基础之上的主动磁轴承(AMB)系统的性能会产生很大的变化。AMB用于磨削主轴，特别是用于非圆工件的磨削加工，要求具有不随工作点改变的刚度性能和位移跟踪性能。在理论上给出了AMB系统工作点改变对系统性能的影响，并通过试验得到了验证。考虑到线性补偿方法的简单性，采用了线性补偿方法进行AMB系统的全局线性化。针对功率损耗和动态性能，比较了3种线性补偿方法：最小磁通(MIF)、磁通和不变(CFS)及磁通积不变(CFP)，结果表明，MIF具有最小的功率损耗，而CFS具有最好的动态性能。测量了建立在全局线性化基础上的AMB系统的性能，结果表明，工作点改变时，AMB系统的性能几乎不随之而改变。

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天然牙/纯钛摩擦学特性的研究

郑靖;周仲荣;张杰;黎红

. 2002, 38(10): 127-130.

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对人体天然牙齿与TA2钛球组成的摩擦副进行了试验研究，结合显微分析，研究了天然牙不同层面的摩擦学行为。结果表明牙冠外层的釉质具有优良的摩擦学特性，牙釉质/牙本质交界面的耐磨性稍逊于外层釉质，但明显高于牙本质。

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基于接触面几何的接触问题解法

徐延海;贾丽萍;张建武

. 2002, 38(10): 131-134.

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给出了一种基于接触面几何的接触问题解法。该方法将变形体与变形体或刚体之间的接触面利用离散的解析曲面来描述。利用曲面的几何特性来给定接触体间的约束条件，并将之直接引入求解方程来求解接触问题。与传统的拉格朗日乘子法及罚函数法相比，该解法没有增加接触问题的自由度数目，且避免了应用罚函数法时的罚数的选择问题。算例表明，该方法准确有效。

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带观测器的最优滑动模态变结构控制在火炮直流伺服系统中的应用研究

韩崇伟;林廷圻;林子琦;代普;李鲜红

. 2002, 38(10): 135-138.

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提出基于观测器设计的大功率PWM伺服系统最优化滑动模态变结构控制方法，消除了变结构控制中存在的颤振问题，通过计算机仿真与台架试验标明了该方法的有效性。该方法结构简单、实时性强，具有一定的工程实用价值。

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基于分层神经网络的微装配全局—局部视觉伺服研究

席文明;朱剑英

. 2002, 38(10): 139-143.

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采用多视觉系统进行全局—局部3D点的跟踪，控制全局跟踪的视觉系统具有低的放大倍数和大的视场，而控制局部跟踪的视觉系统具有高的放大倍数和小的视场。在视觉伺服控制中，利用推导出的视觉雅可比映射矩阵建立任务空间到视觉空间的伺服控制方程，并利用这一方程建立预测器，对物体图像的未来位置进行预测，这样就减小了图像处理的区域，提高了图像处理的速度；同时，利用分层神经网络代替视觉空间到任务空间的映射，避免了复杂的逆矩阵计算。从仿真结果来看，这些方法的使用提高了图像处理的速度和跟踪精度。

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数学形态学在数字滤波中的应用研究

郭景峰;申光宪;郑绳楦;蔺旭东

. 2002, 38(10): 144-147.

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针对传统滤波法因其理论上的局限导致作用效果单一的问题，在数字滤波领域引入形态学方法，提出了构造形态学滤波法的基本原则，改进对限制形态学方法优良特性发挥的缺陷，在实际应用中取得了良好的滤波效果。

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机械系统概念设计自动化方法

王玉新

. 2002, 38(10): 148-153.

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给出了一种基于设计规则的机械系统概念设计自动化方法。该方法体现了发散思维创新设计思想，依赖符号方案推理器来实现。符号推理器主要由设计规则定义、图形载体库、构件相似性判定及符号推理四部分组成。通过定义设计规则，选择图形载体，对图形载体进行并、或、非的逻辑运算，邻接、重叠、拓扑性的关系运算，系统可以自动地获得概念设计符号方案。镶嵌于推理器内部的构件相似性分析组元，对图形载体各构件进行相似性分析，避免了冗余方案的产生，能够得到符合设计规则要求的全部设计方案。通过细化设计规则，使概念设计具有收敛性，并且可以得到优化的设计方案。该方法适用于一般复杂机械系统的概念设计。

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非圆柱形压实轮压实效果有限元分析

卞学良;南传立;肖汾阳;周志革;王志强

. 2002, 38(10): 154-158.

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推导了基于Mohr—Coulomb屈服准则的非线性土力学模型，利用MSC/NASTRAN软件对冲击式压实机非圆柱形压实轮压实效果进行了有限元计算分析。计算结果与试验结果对比表明，计算结果满足工程精度要求，可以替代试验作为衡量压实效果的手段。并模拟计算了两种不同外形压实轮的压实效果，对影响压实效果的因素进行了分析。

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2002年, 第38卷, 第10期　
刊出日期：2002-10-15

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