机械工程学报

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吴任东;颜永年;卢伟;卢清萍

. 2004, 40(12): 1-4.

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采用信号处理的方法来考察快速成形技术，将其分层制造所产生的特有的结果——阶梯效应理解为把输入的原型表面轮廓曲线函数改造成为阶梯函数，因此可以将快速成形设备理解为滤波器组。分别采用傅里叶变换、窗口傅里叶变换和小波变换描述了快速成形的轮廓信息变化过程，认为只有小波变换可以兼具处理非平稳信号和构建出阶梯波的特点，因此最适合用于建立表征快速成形过程的数学模型。针对分层制造的特点，以单位方波作为尺度函数构建出能够反映阶梯波特性的小波基函数，即Haar小波函数，并利用其间断性的特点，建立了快速成形过程的数学模型，其作用就是将输入的零件轮廓波形通过基于Haar基函数的小波变换改造成为阶梯波。

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感应电动机间接磁场定向控制系统振荡的功率谱分析

陆益民;毛宗源;张波

. 2004, 40(12): 5-9.

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在感应电动机间接磁场定向控制(IFOC)系统中，若转子电阻不能正确估计并且PI速度调节器的参数设置不当，可能因出现Hopf分岔而导致系统振荡，由转子时间常数估计误差和阻尼比、无阻尼自振频率的关系导出了发生Hopf分岔的参数条件，对IFOC系统发生振荡时的时间响应进行了功率谱分析。结果表明， IFOC系统蕴涵丰富的动力学特性，在不同参数条件下，可以是稳定的，也可以产生周期振荡或混沌振荡，这一方面为避免振荡，设计一个常规的稳定电动机传动系统提供了理论依据；另一方面，对感应电动机这一工程中广泛应用的驱动源的不规则运动和混沌运动特性的研究，将为利用其振荡特性提高感应电动机动态响应和运行效率打下基础。

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摩擦学系统的混沌特性

朱华;葛世荣

. 2004, 40(12): 10-13.

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为了充分认识摩擦学系统的复杂性质，对摩擦学行为的混沌性进行了定量研究。在销—盘试验机上试验提取摩擦力和摩擦振动的时序信号，以此为研究对象，运用功率谱、分形维数和Lyapunov指数三种方法联合证明了这两种摩擦信号的混沌特性。研究表明，摩擦力和摩擦振动信号具有连续宽带的功率谱、分数维数和正的Lyapunov指数，即具有混沌行为的基本特征，从而证明了摩擦学系统的混沌性质。

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波数域滤波迭代近场声全息

李卫兵;陈剑;毕传兴;陈心昭

. 2004, 40(12): 14-19.

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介绍了波数域滤波迭代近场声全息算法，并对其对常规波数域滤波近场声全息的补偿作用进行了研究。从控制论的角度在理论上验证了这种算法的可行性和正确性，并且数值仿真的结果和理论分析的结论具有很好的一致性。波数域滤波迭代近场声全息能有效地弥补常规波数域滤波近场声全息由于加窗而带来的能量泄露，能准确地实现噪声源的定位。

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用AOM研究强非线性齿轮系统动力学问题

张锁怀;沈允文;董海军;刘梦军

. 2004, 40(12): 20-24,3.

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在考虑齿轮时变啮合刚度、阻尼、啮合误差及齿侧间隙的情况下，建立了具有5自由度的二级齿轮传动系统的动力学模型。为了便于用AOM法求解，用多项式拟合齿侧间隙，而将啮合刚度、啮合误差、输入转矩波动及输出转矩波动用Fourier级数表示。利用Adomian分解算法的思想，用AOM法得到了齿轮系统的近似解析解。根据计算结果，AOM法克服了谐波平衡法的滤波缺陷，能够保留所有的频率成分，其中包含有基频、倍频及组合频率等成分，因此，可以方便、可靠地用AOM法研究齿轮系统的动力学问题。

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含有C-C二副杆的空间机构自适应运动综合方法

王德伦;王淑芬

. 2004, 40(12): 25-30.

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提出了用球面像曲线和空间腰曲线来描述空间直纹面的几何性质，进而将含有C-C二副杆的空间机构近似运动综合转化为球面像曲线和空间腰曲线的自适应拟合问题，给出了近似球面像圆点、近似圆柱面腰点等定义，构造了球面像曲线的自适应圆锥拟合和空间腰曲线的自适应圆柱面拟合的统一数学模型，建立了含有C-C二副杆的空间机构近似运动综合的自适应方法，并给出了通用的鞍点规划求解方法，算例表明该优化方法是收敛的、有效的。

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基于人工材料密度的新型拓扑优化理论和算法研究

左孔天;陈立平;钟毅芳;王书亭;张云清

. 2004, 40(12): 31-37.

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对基于人工材料密度的拓扑优化理论作了深入分析；推导出了一种基于人工材料密度的拓扑优化准则算法，将该算法应用于拓扑优化的计算中，并给出了基于人工材料密度的拓扑优化迭代分析流程；提出了一种卷积因子方法，用于消除拓扑优化计算结果中易出现的棋盘格式和多孔材料现象；通过数值计算验证了理论和算法的有效性；分析讨论了不同优化参数对拓扑优化计算结果的影响。

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蛇形机器人行波运动的研究

陈丽;王越超;马书根;李斌

. 2004, 40(12): 38-43.

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对蛇形机器人的行波运动机理进行了研究，基于Serpenoid曲线建立了蛇形机器人行波运动的形状控制模型、运动学模型、机构动力学模型及环境动力学模型，给出了求解过程。仿真结果表明：在行波运动中，各关节输入力矩大小呈周期变化，且随其与蛇体重心距离的增加而减小。蛇体中心关节的最大输入力矩为蛇形机器人所需最大输入力矩。对称关节输入力矩幅值变化规律相同，但相差不同；运动初始弯角保持不变，关节输入力矩随着环境摩擦因数的增加而增加。环境摩擦因数保持不变，关节输入力矩随着初始弯角的增加而减小。

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轮式足球机器人动态性能研究

赵臣;程福;韩晓军;彭商贤

. 2004, 40(12): 44-47.

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轮式足球机器人在比赛过程中要频繁启、停和加、减速，经常以较高速度完成直行或曲线运动，每秒钟至少要调整30次位姿，因此应该具有良好的动态性能。从分析足球机器人受力出发，建立了足球机器人动态性能分析模型，分析了影响足球机器人动态特性的各种因素，得出了一系列有价值的结论，为设计高性能足球机器人提供了理论依据，对足球机器人的合理使用也具有指导价值。

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Stewart平台机构标定的鸡尾酒法

刘文涛;唐德威;王知行

. 2004, 40(12): 48-52.

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针对Stewart平台机构的标定提出了一种方便、实用的方法——鸡尾酒法，该方法采用正解方式自动构造结构误差雅可比矩阵，并采用了与测量方式相一致的广义坐标。通过该方法可以利用各种普通的测量工具或者各种测量工具的组合使用对Stewart机构进行标定，避免了利用专门工具进行空间多维坐标测量的复杂性。同时还对标定过程中所涉及的误差雅可比矩阵的建立及求解方法、结构误差耦合情况、不同误差项的加权以及新增测量项的处理等问题进行了详细介绍。

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杯拉深承载极限研究

熊志卿

. 2004, 40(12): 53-55.

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应用塑性流动理论和拉伸塑性失稳准则，导出基于三种常用材料硬化曲线的拉深临界失稳载荷通解，反映了板材厚向异性、加工硬化和凸模几何尺寸的影响。四种板材的拉深试验表明，理论解与试验结果的相对误差在5%以内。分析了对应不同硬化曲线的特解适合的板材种类。指出忽略板材的厚向异性或用不匹配的方程拟合试验硬化曲线会对解的精度产生明显影响。提出的通解适用于绝大部分板材的拉深性分析。

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AlN/VN纳米多层膜的共格生长与超硬效应

李戈扬;劳技军;田家万;韩增虎

. 2004, 40(12): 56-59.

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研究了亚稳相立方AlN(c-AlN)在AlN/VN纳米多层膜中的形成条件以及c-AlN对纳米多层膜力学性能的影响。一系列不同调制周期的AlN/VN多层膜采用反应磁控溅射法制备，多层膜的微结构采用小角度X射线衍射和高分辨电子显微镜表征，利用微力学探针测量了多层膜的力学性能。结果表明：亚稳的c-AlN因VN的“模板”作用生成于小调制周期的纳米多层膜中，并与VN形成共格外延生长的超晶格柱状晶，从而使多层膜产生硬度和弹性模量升高的超硬效应。随调制周期的增大，c-AlN转变为稳定的六方结构(h-AlN)，使多层膜形成纳米晶的“砖墙”型结构。此时多层膜的硬度和弹性模量与混合法则所得值相当。AlN/VN纳米多层膜在小调制周期下产生的超硬效应与c-AlN形成带来的性质变化以及c-AlN与VN形成共格结构所产生的界面交变应变场有关。

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薄壁锥形件拉深成形条件研究

任运来;聂绍珉;李硕本

. 2004, 40(12): 60-64.

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在考虑了薄壁锥形件拉深过程中侧壁压缩失稳和小端拉裂两种破坏方式后，利用薄板在板平面内难以承受压应力，锥壁纬向收缩靠经向拉伸的变形特点，根据薄壁锥形件小端危险面所能提供的最大经向拉应力，求得了锥壁纬向无压缩失稳的最大相对拉深高度；根据薄壁锥形件的最大拉深载荷与毛坯外径的关系，求得了薄壁锥形件小端无破裂的最大相对拉深高度；从而建立了薄壁锥形件拉深的成形条件。针对板材性能的影响，提出了相对锥顶半径特征方程和特征值的概念。以Spcc深拉深钢板和S754铝合金板的试验表明，理论计算与实测结果相近。

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改进的生物生长法及其在离心叶轮三维形状优化设计中的应用

张明辉;黄田;王尚锦

. 2004, 40(12): 65-70.

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考虑到传统生物生长法只能对简单形状进行优化的局限性，结合复杂结构的三维形状优化设计，对生物生长法提出三点改进：①不直接采用修正后节点坐标来调整网格，利用B样条函数描述修改后结构的外边界。②构造出在满足应力和几何条件下可使结构重量最轻的目标函数，进而大大增强了生物生长法在处理复杂结构形状优化设计方面的能力。③在生物生长法形状优化过程中，采用罚方法对违反约束条件的个体给予惩罚。作为工程实例，该方法被用于某三维离心叶轮的结构形状优化设计。计算结果表明，该方法可在较短时间内得到满足各种应力和几何约束的重量最轻解。

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求解任意梁的普遍化方法

陈连

. 2004, 40(12): 71-74.

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介绍了一种求解任意弹性梁的新方法。该方法利用奇异函数与拉普拉斯变换相结合的方法导出弹性梁弯曲变形的普遍表达式，并利用边界条件和约束处的变形协调条件确定约束反力和变形常数(左端面的挠度和转角)，对由固定和活动铰链支座、径向和角度弹性支承以及固定端等支承形式任意组合而成的，具有任意支承沉降的，承受任意载荷(集中力、集中力偶和均布力)的，具有任意阶梯形状的静定或超静定弹性梁具有普遍的适用性。该方法可以方便、准确地确定任意梁在支座处的约束反力以及任一截面的挠度和转角等参数，可用于复杂梁的计算机分析、优化设计和计算机辅助设计。

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面向虚拟装配与遥操作的新型数据臂设计

孟偲;林华;王田苗;丑武胜

. 2004, 40(12): 75-80.

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数据臂是可佩戴的人机交互设备。首先综述了国内外数据臂的研究，其次基于平面四杆机构和空间机构运动的确定性原理，设计了一种机构测量式的新型7自由度外骨架数据臂，给出了机构简图和数据臂测量人手臂运动信息的机构原理、建立了传感器与测量关节之间数学关系模型，探讨了一般异构机器人的控制方法，然后加工出样机数据臂并进行了走直线轨迹和圆轨迹试验、遥操作控制试验，给出了数据臂的试验曲线，证明了数据臂应用于遥操作控制等领域的有效性。

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基于压电驱动器的微动平台开环精密定位控制研究

魏燕定;吕永桂;陈子辰

. 2004, 40(12): 81-85.

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针对压电驱动器的非线性和迟滞特性，首先介绍了一种基于迭代学习控制的压电驱动器的快速电压/位移线性化方法，利用此方法所得的线性化数据对二维微动平台进行了开环精密定位控制；然后介绍了采用改进的Preisach模型对压电驱动器的迟滞特性进行建模的方法，并利用此模型也进行了开环精密定位控制研究。试验结果表明，两种方法均能达到亚微米级的开环定位精度，且前者定位精度稍优于后者，但是当控制序列发生转折时，前者必须先回到零电压或者饱和控制电压，才能进行下一次定位控制，而后者可以实现任意序列的连续控制。

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碳钢奥氏体不锈钢材料在水电工程中应用的局限性

鲍崇高;邢建东;高义民;张国赏;朱金华

. 2004, 40(12): 86-89,9.

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通过对水电站典型应用材料(55钢、1Cr18Ni9Ti、0Cr13Ni5Mo)在冲蚀磨损过程中电化学腐蚀及抗冲蚀磨损性能研究，区分出纯磨损、纯腐蚀、磨损对腐蚀的促进分量及腐蚀对磨损的促进分量等在材料失效过程中各占的比例，考察了试验材料的抗冲蚀磨损特性及其磨损与腐蚀间的交互作用，分析了其失效机制。结果表明：不同的冲蚀速度下，0Cr13Ni5Mo不锈钢的冲蚀磨损失重率最小，55钢最大；纯磨损是材料失去的主要方式；55钢虽然纯磨损量较小，但腐蚀及其磨损与腐蚀的交互作用失去量大，1Cr18Ni9Ti不锈钢虽然纯腐蚀量小，但纯磨损量大，因而都有应用的局限性。

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蜂窝夹芯胞元壳的屈曲特性研究

梁森;陈花玲;梁天锡

. 2004, 40(12): 90-95.

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以正六边形蜂窝夹芯的胞元壳为例，将Euler细长杆的稳定理论与板壳力学中的稳定理论相结合，提出了薄壁胞元壳轴向受压临界载荷的计算公式和屈曲模态的三重级数表达式。根据胞元壳不同的失效形式，将其分成了短胞元壳、长胞元壳和特长胞元壳，确定了不同类型胞元壳的临界载荷控制方程和其对应的一阶屈曲模态，在此基础上提出了胞元壳临界载荷总图。用3D有限元数值模拟技术，通过对铝质正六边形蜂窝胞元壳进行模拟，将其结果与公式的计算结果相比，两者非常接近，证实了理论分析的有效性。其结论对蜂窝夹层结构和薄壁棱柱壳的理论研究有重要的指导意义。

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结构光三维测量中的亚像素级特征提取与边缘检测

梁治国;徐科;徐金梧;宋强

. 2004, 40(12): 96-99.

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提高采样频率和检测精度是目前结构光三维测量研究中的关键问题。传统的结构光测量主要通过提取光条中心线来求取物体表面轮廓特征。以激光线光源为结构光光源，提出了针对单条线型激光光束的双特征线提取方法，从而使采样频率提高一倍。同时在算法中引入亚像素检测思想，实现对激光光束的亚像素级特征提取，提高了测量精度。对激光光束宽度与物体表面倾角的关系进行分析，利用Lambert漫反射模型，给出了物体表面倾斜时的阈值修正算法，试验结果验证了算法对提高测量精度的有效性。

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非线性方程组解集边界求解方法及其在并联机构分析中的应用

叶佩青;李铁民;郑浩峻

. 2004, 40(12): 100-104.

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并联机构的结构使其输入和输出运动之间具有复杂的非线性关系，在该类机构的运动学、动力学、作业空间、误差分析及运动控制中均涉及大量的非线性方程组求解。介绍一种含参数的非线性方程组的解集边界求解方法，基于流形理论和数值化连续算法，可直接搜索出一个非线性系统的解集边界，计算速度快、效率高。利用上述算法，对一台实际的4自由度并联机床进行了作业空间边界的求解和分析，验证了算法的实用性和有效性。

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高分辨率差线栅位移传感器研究

彭东林;谭为民;刘小康;张兴红

. 2004, 40(12): 105-109.

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对提出的差线栅位移传感器进行了介绍，其发明思想来源于游标卡尺的细分原理。它利用相对运动的两套标尺刻线数之差，在相同刻线条件下，在栅线之间形成了更多的物理量变化特点，得到更多的原始脉冲信号，等效于脉冲倍频或插值，达到提高分辨率的目的。介绍了这种传感器的设计思想、工作原理、波形分析、精度分析和样机试验效果等。传统的栅线刻制时只要求均匀，而研究结果证明，差线栅刻线的粗细、稀密，差线数大小将直接影响信号的多少、大小、波形和精度，因此将对传统的栅式位移传感器技术产生重要影响。

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滚滑复合被动关节的研究与开发

黄玉美;程祥;高峰;彭中波;王世军

. 2004, 40(12): 110-114.

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研究开发了滚滑复合的新型被动关节，它兼有滚动运动副和贴塑滑动运动副的特点，可以提高并联机构被动关节的抗力矩能力和运动精度的稳定性。建立了滚滑复合被动关节结合部的变形解析求解方法，为其设计提供了依据，并对所研制的一种滚滑复合被动关节进行了解析计算和试验验证。同时给出了滚滑复合被动关节的应用方法，并在所研究开发的六轴混联数控机床6PM2上进行了应用。

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气体静压多孔质球面轴承静态性能分析

卢泽生;杜金名;孙雅洲

. 2004, 40(12): 115-119.

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与传统的小孔节流气体静压轴承相比，气体静压多孔质轴承具有高承载能力、高阻尼和很好的稳定性等。气体静压多孔质球面轴承具有合力始终对准球心，轴承运转平稳等优点，既具有轴向限制同时具有径向限制，在工业当中应用相当普遍。给出了球面轴承的理论分析、有限元推导过程，基于有限元推导过程给出了球面轴承的理论计算静态性能。在自行研制的试验台上进行气体静压试验，由此得到轴承的静态性能。试验结果和理论计算结果之间的吻合良好，从而说明理论计算的正确性和可行性。

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微热光电系统燃烧的若干影响因素的试验研究

潘剑锋;李德桃;邓军;张孝友;卫尧;唐维新

. 2004, 40(12): 120-123.

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微热光电(MPTV)系统是一种新型微动力机电系统。通过试验研究，分析阐述了不同氢氧混合气流量、氢氧混合比等因素对MTPV燃烧器内的燃烧状况、管壁以及出口端面的温度分布的影响。试验证明，氢氧混合气在微型燃烧器内易实现稳定燃烧。当流量为2.167×10–5 m3/s、混合比为2∶1时，微型燃烧器的壁面温度可以达到1 300 K左右。

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纳米晶粒精密电铸层力学性能的试验研究

雷卫宁;朱荻;曲宁松

. 2004, 40(12): 124-127.

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采用高频窄脉宽脉冲电流、高速冲液等方法获得金属镍纳米晶粒精密电铸层。分析、研究了晶粒大小对沉积层力学性能的影响。结果表明，随着晶粒尺寸的减小，沉积层微观硬度和强度性能得到了明显提高。常温条件下，沉积层晶粒从1 000 nm细化至70 nm时，其抗拉强度可提高至1 160 Mpa，但随着沉积层晶粒进一步细化，其抗拉强度呈下降趋势，出现与传统的Hall-Patch理论相背离现象。200 ℃时，得到和常温条件下类似结果，而400 ℃时，其抗拉强度随着晶粒的细化基本保持不变。

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基于自运动控制的冗余度机器人运动学优化

叶平;孙汉旭;张秋豪

. 2004, 40(12): 128-132.

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基于自运动变量与雅可比矩阵零空间矢量的关系，提出了冗余度机器人自运动变量选取的新方法。基于线性化思想，建立了冗余度机器人运动学性能指标统一的表达式，并推导了性能指标的自运动变量解析式。利用非线性反馈，建立了基于自运动变量的优化控制系统，从而提出了冗余度机器人优化控制的新算法。该算法减少了系统的状态变量，从而简化了优化控制系统，比起以往的优化算法，如梯度投影法等，具有运算量小、优化能力强等优点，特别是在多冗余度机器人控制系统中具有很高的应用价值。利用计算机仿真证实了所提优化方法的可行性。

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现代产品几何量技术规范(GPS)国际标准体系

蒋向前

. 2004, 40(12): 133-138.

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现代产品几何量技术规范(GPS)是国际标准化组织“尺寸与几何技术委员会(ISO/TC213)”基于新一代GPS语言提出的新的国际标准体系，它以计量数学为基础，给出产品功能、技术规范、制造与计量之间的量值传递的数学方法，为产品设计、制造及计量测试人员提供了一个无歧义的信息交流平台。详细研究了新体系的框架、概念及运作方法，给出它的科学基础，提出实际应用的方法。

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红外热像技术在线评估高温炉管剩余寿命

李明;林翠;李晓刚;肖佐华;黄梓友

. 2004, 40(12): 139-144.

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在红外热像技术检测、剩余寿命预测理论和自行研制的炉管在线剩余寿命评估系统的基础上，通过对常压加热炉管表面温度场的连续红外热像检测，快速、准确地在线测量了炉管工作温度。结合炉管运行史数据，利用拉森一米勒和腐蚀损伤的剩余寿命估算模型，对加热炉炉管的工作状态进行了在线评估和诊断，提供了判断炉管检修与更换的科学依据，具有广泛的工程实用性。

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碳纤维复合材料钻孔出口椭圆形分层缺陷的研究

张厚江;陈五一;陈鼎昌

. 2004, 40(12): 145-149.

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碳纤维复合材料钻削孔出口附近孔壁周围材料的分层是整个孔分层缺陷的最严重部位，它主要是由于钻削轴向力引起的Ⅰ型(张开型)裂纹破坏造成的。将钻头前端未切削的工件材料部分定义为叠合层，指出叠合层的刚度分布情况是决定各个层间分层形状的关键因素。通过对叠合层刚度取向及其与分层尺寸间关系理论分析发现，以钻头轴线为中心的分层尺寸与周向角度之间存在着椭圆或近似椭圆函数关系，从而阐明了多向碳纤维复合材料孔出口椭圆形分层产生的基本原因。叠合层上刚度最大的方向也是产生最大分层缺陷的方向，叠合层主刚度方向弯曲刚度与椭圆分层长轴角间的函数关系式可以通过一系列分析和相应的力学公式推导求得，在对该函数关系式微分后即可求得椭圆形分层长轴角的数值。

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含雕塑曲面和岛的模具型腔粗加工刀具组合优化方法

王玉;徐和国;高崇辉;黄建中

. 2004, 40(12): 150-154.

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模具型腔粗加工正在从传统的单刀策略向多刀组合策略转变，粗加工刀具组合优化可显著提高模具整体加工效率。现行的CAM编程软件刀具的选择主要基于编程者的经验，易于出错且很难做到最优化。研究提出了模具型腔粗加工中基于CAD实体模型自动进行刀具选择和优化的系统化方法，建立了优化数学模型，设计了相应的算法，包括截交轮廓的生成、内外环的判断以及搜索层的合并。所提方法和算法在UG二次开发环境下进行了编程实现和算例验证，结果表明该方法是可行有效的。

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汽车模具复杂棱脊和沟槽的数字化及激光加工轨迹规划

刘荷辉;虞钢

. 2004, 40(12): 155-159.

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针对大型汽车冲压模具复杂棱脊和沟槽的数字化问题提出了三维自适应测量算法。为适应于激光表面强化加工的特殊要求，在后续测量数据处理过程中建立了复杂棱脊和沟槽的简化数学模型，提出了六维激光加工轨迹规划算法，并进行了测量和加工试验验证。上述算法都已应用到集成化柔性激光加工系统中。

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用自校正模糊滑动控制器解决数控系统中的非线性问题

林浒;蔡光起;于东;盖荣丽

. 2004, 40(12): 160-163.

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随着数控系统向高速、高精度方向发展，伺服轴的非线性特性已成为影响控制器性能的重要因素。针对控制系统中的非线性问题，基于变结构的模糊滑动控制奠定了解决问题的理论基础。然而，在实际的轴控制中，由于多种非线性间的耦合效应，单纯采用模糊滑动控制存在着相应的问题。为了消除非线性特性间影响，探讨了将自校正控制引入模糊滑动控制的方法。通过仿真试验，建立了模糊滑动控制的自适应律；根据轴控制对象，设计了自校正环节的控制函数，建立了一种自校正模糊滑动控制器。该控制器不仅可利用模糊滑动控制的鲁棒特性，而且可在线调节控制器的参数。针对反向间隙与死区的仿真试验表明，自校正模糊滑动控制器执行效率更高，误差更小，可以很好地解决数控系统轴控制器中存在的非线性问题。

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基于离散型扰动观测器的直线电动机控制研究

孙立宁;崔晶;曲东升;楚中毅

. 2004, 40(12): 164-167.

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针对推力波动、摩擦力等因素对直线电动机控制性能的影响，设计了一种基于扰动观测器的高速高精度位置伺服系统。采用离散时间的扰动观测器设计方法，对考虑与忽略时间延迟环节时，扰动观测器的品质进行比较。仿真分析与试验研究表明：在高速高精度的直线电动机运动控制中，引入带有时间延迟的扰动观测器，能够消除直线电动机速度响应曲线中的微小振荡，减小位置响应曲线中的超调和稳定时间。

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椭圆加工作业中的四圆弧切比雪夫逼近

彭云柯

. 2004, 40(12): 168-171.

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采用约束非线性切比雪夫逼近论，给出了一种用四段圆弧逼近椭圆的方法，可使最大逼近误差达到最小，从而提高了数控机床和机器人的椭圆加工作业的精度。并且提供了最佳半径的相当准确的近似计算公式，可作为最后结果使用，从而避免编程迭代。

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两机械臂协调操作的容错运动规划

赵京;荆红梅;张雷

. 2004, 40(12): 172-176.

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针对两机械臂协调操作中发生关节坏死这类故障时的容错运动规划问题进行研究。首先，建立了两机械臂协调操作的运动学方程，给出了容错空间的计算步骤。然后，构造了反映机械臂末端运动与容错空间相对位置关系的中心度指标，并基于这一指标提出了机械臂协调操作的容错运动规划算法。利用该算法可以确定被持物体的最优初始位置，从而同时实现故障时刻和故障后的容错操作。最后，利用两面积3R机械臂的仿真实例证明了其有效性。

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基于力外环的模糊灰色预测力控制器

张广立;付莹;杨汝清

. 2004, 40(12): 177-181,.

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在基于位置环的显式力控制方案的框架内，提出一种新型模糊灰色预测力控制策略。采用灰色预测器来预测将来的接触力，通过模糊增益调节器将预测的接触力误差和实际测得的当前接触力误差进行合成形成一个综合接触力误差，综合接触力误差作为PID或PI力补偿器的输入变量，力补偿器生成位置控制系统的输入指令。这样该控制器可以利用过去、当前和将来的接触力信息来计算合适的控制校正量来对接触力误差进行预补偿，使控制器可以同时获得超调量小和响应快速的性能。而且，该控制器可以按照当前和将来的接触力状态来调节预测的接触力误差和实际测得的当前接触力误差的权值，使控制器对机器人和环境之间的动态接触过程具有适应性。最后用仿真试验证明所提出的模糊灰色预测力控制器的有效性。

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松拉金成组叶片动应力分析

柴山;余恩荪;孙义冈;姚福生

. 2004, 40(12): 182-186.

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提出了采用瞬态动力分析计算松拉金成组叶片动应力的方法。首先采用瞬态动力分析与最大熵谱分析相结合的方法计算松拉金成组叶片的动频，然后采用频率扫描法，在叶片上加上频率与成组叶片一阶动频相同，以及高于一阶动频1 Hz和低于一阶动频1 Hz的简谐载荷，进行松拉金成组叶片的瞬态动力分析，求得结构在共振载荷作用下的瞬态动力响应后，再在其位移峰值点进行子结构的扩展分析，求得叶片的动应力。这样通过频率扫描，求得叶片的动应力曲线。提出的方法未对松拉金与叶片的连接作任何简化和假定，直接建立松拉金与叶片间的摩擦接触模型，该模型真实地反映了松拉金成组叶片中拉金与叶片相互作用的特性，对此模型进行瞬态动力分析，计算其动应力，其计算结果更为真实、可靠，为松拉金成组叶片动应力计算提供了一种准确、可行的数值计算方法。

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非独立悬架汽车转向轮自激型摆振的分岔特性分析

林逸;李胜

. 2004, 40(12): 187-191.

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采用魔术轮胎公式，考虑侧偏角和侧偏力之间的非线性关系，建立某国产非独立悬架汽车3自由度摆振模型。以常微分方程稳定性理论和非线性动力学理论为基础，阐明了自激型摆振是一种非线性动力学Hopf分岔后出现的稳定极限环振动现象。首先用Kurwitz行列式计算分岔车速和确定极限环的存在性；再借助Lyapunov第一系数判定极限环的稳定性；最后用Matlab软件仿真计算了极限环的幅值。结果表明：当车速达到46.14 km/h，系数发生了超临界Hopf分岔，出现了稳定的极限环，即车轮绕主销开始作稳定的等幅摆动，极限环的幅值最大达到2.982°；当车速到达70.50 km/h，系数又发生了超临界Hopf分岔，极限环消失。分岔车速和极限环的幅值与该车道路试验测取的摆振车速以及摆振幅值一致，从而验证了结论的正确性。

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Rushton桨搅拌槽内平均流场的二维PIV试验研究

高殿荣;王益群;Acharya Sumanta

. 2004, 40(12): 192-198.

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用粒子图像测速技术(Particle image velocimetry，简称PIV)对带有Rushton桨叶的，无挡板搅拌槽内的流场进行研究。在叶轮转速240 r/min下，流动的雷诺数Re = 1 527时，获取了桨叶处以及桨叶转过5个不同角度处的粒子图像。在对粒子图像进行处理和计算后，得到了相平均速度场和系综平均速度场，并给出了速度分布剖面图。结果表明，所研究的Rushton桨搅拌槽内径向喷射流动沿桨叶垂直方向是非对称的，而是向下方倾斜。在桨叶附近，径向流动速度高。随着流动远离桨叶，径向速度在降低。因此径向喷射流动作用就相当于自由射流：叶轮桨叶喷射出的流体进入周围大量低速运动的流体中，卷吸周围流体，并沿轴向和径向扩散，从而使更多的流体参与混合和反应。所作研究对于深入了解搅拌槽内流场结构具有实际意义。

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2004年, 第40卷, 第12期　
刊出日期：2004-12-15

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