2010年, 第46卷, 第20期　
刊出日期：2010-10-20

  

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  主动电磁轴承电流型开关功率放大器的调制技术

  周丹;祝长生

  . 2010, 46(20): 1-8.

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  功率放大器作为主动电磁轴承中的重要环节，其性能的好坏对主动电磁轴承系统有着较大的影响。目前主动电磁轴承系统大多采用电流型开关功率放大器，电流型开关功率放大器的性能除了与电流控制器的参数有关外，与调制技术也有非常大的关系。对目前使用最多的三角波比较法、滞环比较法及采样保持法等3种调制技术进行比较研究。在介绍每种调制技术运行原理的基础上，对其静态性能、动态性能和谐波含量等特性进行重点的分析。利用Simulink建立仿真模型并制作试验样板，仿真与试验的结果表明：与滞环比较法、采样保持法相比，三角波比较法的开关频率恒定、谐波含量少、可靠性高，其综合性能比较好，对主动电磁轴承用功率放大器的设计制作有一定的指导意义。
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  磁悬浮轴承数字功率放大器

  常肖;徐龙祥;董继勇

  . 2010, 46(20): 9-14.

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  研制基于数字信号处理器(Digital signal processor，DSP)和现场可编程逻辑阵列(Filed programmable gate array，FPGA)的三电平脉冲宽度调制(Pulse width modulation，PWM)型磁悬浮轴承数字功率放大器。用DSP芯片取代模拟电路进行比例积分(Proportion-integration，PI)调节、三角载波产生以及负载线圈驱动信号PWM波的产生，通过DSP内部程序实现PWM占空比在线调节，实时控制磁悬浮轴承负载线圈中的电流大小，从而控制转子稳定悬浮在平衡位置，并给出采用FPGA对驱动信号PWM波进行移相180°的方法，实现三电平的数字功率放大器。将此数字功率放大器应用于5自由度磁悬浮轴承试验台，实现了转子的静态稳定悬浮，静态悬浮时转子振动的峰峰值小于5 μm。采用数字化的设计方法，能够优化磁悬浮轴承功率放大器的性能，且具有体积小、程序可移植性强、可靠性高等优点。
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  5自由度磁悬浮轴承—转子系统非线性动力学研究

  张钢;殷庆振;蒋德得;梁世颇

  . 2010, 46(20): 15-21.

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  为了探讨磁悬浮轴承—转子系统的稳定性，从非线性多自由度的角度对5自由度主动磁悬浮轴承—转子系统的非线性动力学特性进行研究。在考虑电磁力、重力和不平衡力周期性影响的情况下，建立5自由度磁浮轴承—转子系统的动力学模型，通过泰勒公式对其进行非线性展开，运用多尺度法的基本原理对5自由度非线性微分方程进行复数处理。通过Matlab软件编程，借助庞加莱映射图和相图对系统的运动形态进行分析，得到在复数领域中的倍周期运动、拟周期运动和混沌运动的相图及庞加莱映射截面图。在试验过程中也发现，随着转速的增加，磁悬浮轴承—转子系统的轴心轨迹由有规律的稳定运动状态进入无规律的失稳运动状态。数值模拟和试验结果都表明：磁悬浮轴承—转子系统中存在丰富的非线性动力学现象，在不同参数条件下，系统存在稳定的倍周期运动、临界的拟周期运动和失稳的混沌运动现象。
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  提高双框架磁悬浮CMG动态响应能力的磁轴承补偿控制方法与试验研究

  郑世强;房建成;韩邦成

  . 2010, 46(20): 22-28.

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  针对高动态响应双框架磁悬浮控制力矩陀螺对高速转子悬浮精度的影响，分析磁悬浮高速转子与内、外框架非线性耦合特性，建立内外框架转动时的高速转子动力学模型。该模型在原有陀螺力矩的基础上兼顾转动惯性力矩，考虑到转动惯性力矩中框架角加速度变量在测量过程中存在的不确定干扰和噪声，采用鲁棒H滤波对内外框架角加速度进行滤波估计；在此基础上，根据力矩补偿控制策略，利用磁轴承控制系统驱动线圈产生相应的电磁力，对转动惯性力矩和陀螺力矩进行补偿控制。试验结果表明，H滤波对于噪声的不确定性具有良好的鲁棒性，磁悬浮高速转子跳动量减至补偿前的30%以内，提高了磁悬浮系统的稳定性和悬浮精度，改善了控制力矩陀螺的力矩输出特性。
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  磁悬浮磨削主轴热态特性

  吴华春;胡业发

  . 2010, 46(20): 29-33.

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  磁悬浮磨削主轴在散热条件差、系统温度过高时，会导致转子部件热膨胀，产生热应力或改变磁力轴承以及电动机的间隙，从而降低系统的可靠性。研究采用试验测量和有限元分析相结合的方法，在考虑传导和辐射的传热方式下，建立磁悬浮磨削主轴热态分析有限元模型，利用有限元软件ANSYS对磁悬浮磨削主轴进行温度场分析，得到主轴组件的温度场分布。利用HY-2988G红外热像仪测量磁悬浮磨削主轴的温度场分布。研究表明，提高冷却效率可有效控制磁悬浮磨削主轴的温升，另外尽可能将温度监测点的位置选择在电动机处。通过对试验和理论结果的对比分析，得出磁悬浮磨削主轴的热设计及结构设计对系统工作时温度分布有着重要影响，同时可为其温度的在线监测和控制提供理论依据。
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  一种永磁偏置磁轴承容错方法的试验研究

  韩辅君;房建成

  . 2010, 46(20): 34-40.

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  磁轴承控制系统的结构复杂，单个磁轴承控制通道的损坏都会导致磁轴承系统整体失效，其可靠性问题成为制约其应用于要求严格场合的瓶颈问题。为提高磁轴承系统的可靠性，提出一种采用电流分配阵的容错控制方法。该方法针对一种采用Homopolar磁极结构的永磁偏置径向磁轴承的磁悬浮飞轮，通过磁路分析和力不变原理，求解一路线圈或相应功放系统故障情况与正常工作情况下的控制电流关系，进而得到故障情况下的电流分配矩阵。该方法具有原理简单、易于工程实现的特点。试验结果表明：该方法能够在磁轴承线圈(功放)损坏的情况下实现磁悬浮飞轮的静态悬浮和升速，实现了磁轴承线圈(功放)系统的容错控制，提高了磁悬浮飞轮磁轴承系统的可靠性。
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  基于现场可编程门阵列的飞轮磁轴承功放三电平脉冲宽度调制策略

  张立;刘昆;陈小飞;王博

  . 2010, 46(20): 41-47.

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  介绍一种低纹波、高线性度飞轮磁轴承脉冲宽度调制(Pulse-width modulation, PWM)功率放大器带死区补偿的三电平脉宽调制策略在现场可编程门阵列(Field programmable gate array, FPGA)上的实现方法，采用浮点IP核组合实现功放电流环PD控制算法，在Simulink中借助System Generator工具构建三电平PWM模型并自动生成VHDL代码。分析三电平脉宽调制原理及其在全桥功放结构下的两种实现形式，一种使用功率开关管中的反并联二极管续流，另一种不使用二极管续流。基于功放电流响应试验结果及其傅里叶分析研究死区时间对功放输出线性度的影响。提出两种死区补偿方法，一种对开关信号的等效占空比进行补偿，另一种在功放输入端引入偏移量，偏移量由输入信号的极性决定。在实际FPGA功放板上试验验证了三电平PWM两种实现形式及两种死区补偿方法的可行性和有效性。
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  电磁轴承刚度阻尼自动测试

  赵晶晶;周燕;时振刚;徐旸

  . 2010, 46(20): 48-52.

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  针对电磁轴承刚度阻尼难以测量的问题，设计一套电磁轴承刚度阻尼测试系统，实现电磁轴承刚度、阻尼的自动测量。该系统激振器由自行研制的LabVIEW测试系统产生，电磁轴承传感器作为拾振器，自行研制的测量分析系统作为测量分析工具。给出电磁轴承的刚度和阻尼测量结果。根据本系统获得的电磁轴承支承转子的刚度、阻尼特性，对控制器的优化设计以及转子模型的优化设计有一定的指导意义。由于电磁轴承具有可控刚度和阻尼特性，因此可利用等效刚度和等效阻尼概念选择控制系统参数，简化设计过程。对实验室的样机台架进行具体分析，证实这种方法可行。分析结果还表明，若控制参数选择合理，将获得令人满意的减振效果。
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  基于时延相关及小波包系数熵阈值的增强型共振解调方法

  崔玲丽;康晨晖;张建宇;李文斌;高立新

  . 2010, 46(20): 53-57.

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  针对滚动轴承等旋转机械早期微弱损伤性故障，提出一种基于时延相关及小波包系数熵阈值的增强型共振解调方法，以解决传统共振解调技术中共振带难以确定的问题。该方法对原始故障信号做时延相关预处理，然后进行小波包分解，求出各叶结点系数香农熵，依据熵值谱图，设定有效阈值来取舍叶结点系数，重构信号并做频谱分析，有效确定并提取故障信号共振带，对共振带进行包络解调分析，有效提取出机械设备早期微弱损伤性故障的冲击特征。滚动轴承试验数据分析结果表明该方法的可行性和有效性。
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  工字截面梁轨结构裂纹损伤的小波有限元定量诊断

  李兵;陈雪峰;何正嘉

  . 2010, 46(20): 58-63.

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  研究工字截面梁轨结构裂纹定量识别中的正反问题，即通过裂纹位置和深度求解结构的固有频率以及利用结构的固有频率，识别裂纹位置和深度。裂纹被看作为一扭转线弹簧，利用工字梁裂纹应力强度因子推导出线弹簧刚度，构造出结构的小波有限元刚度矩阵和质量矩阵，从而获得裂纹结构的前3阶固有频率。通过行列式变换，将反问题求解简化为只含线弹簧刚度一个未知数的一元二次方程求根问题，分别做出以不同固有频率作为输入值时裂纹位置与裂纹深度之间的解曲线，曲线交点预测出裂纹的位置与深度，试验结果验证算法的有效性。
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  多分辨奇异值分解理论及其在信号处理和故障诊断中的应用

  赵学智;叶邦彦;陈统坚

  . 2010, 46(20): 64-75.

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  提出多分辨奇异值分解(Multi-resolution singular value decomposition, MRSVD)的概念，基于矩阵二分递推构造原理，利用奇异值分解(Singular value decomposition, SVD)获得具有不同分辨率的近似和细节信号，以多分辨率来展现信号不同层次的概貌和细部特征。给出MRSVD的分解和重构算法，并从理论上证明这种分解方式的多分辨分析特性。研究结果表明，MRSVD可以精确地检测出信号中的奇异点位置，克服小波检测时的奇异点偏移缺陷，并具有优良的消噪能力，可实现零相移消噪，此外还具有微弱故障特征提取能力，在对一个轴承振动信号的处理中，提取到其中隐藏的周期性冲击特征，实现对轴承损伤的准确诊断。相应地与小波变换结果进行比较，证明MRSVD在信号处理和故障诊断领域是一种很有应用前景的方法。
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  双旁路耦合电弧铝合金MIG焊熔滴过渡形态研究

  石玗;陈作雁;薛诚;刘效沛;张裕明

  . 2010, 46(20): 76-79.

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  提出双旁路耦合电弧熔化极惰性气体保护(Dual bypass metal inert-gas，DB-MIG)电弧焊方法并建立试验系统。该方法以传统熔化极惰性气体保护焊接电弧为主弧，引入两路对称的电流可控的非熔化极旁路电弧并与主弧形成耦合电弧进行焊接。由于旁路电弧的分流作用，在保持较高焊丝熔化电流的同时可有效降低母材输入电流，并且旁路电弧力的作用对熔滴过渡也有显著的影响。设计专用的窄带滤光系统，实现无激光背光的焊接熔滴过渡行为的高速摄像，获得不同旁路电流参数条件下的铝合金DB-MIG焊熔滴过渡的高速摄影图像并进行分析。试验结果表明总电流恒定的情况下，熔滴过渡形态随旁路电弧电流参数改变而改变。对DB-MIG焊条件下作用于熔滴上的电弧力的分布进行理论分析，解释试验现象，理论分析和研究表明双旁路耦合电弧可以促进熔滴过渡并可显著降低喷射过渡的临界电流。
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  Zr55Al10Cu30Ni5非晶合金压痕塑性变形有限元模拟

  拓雷锋;闫志杰;严峻;党淑娥;胡勇

  . 2010, 46(20): 80-85.

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  采用DEFORM 3D软件对Zr55Al10Cu30Ni5非晶合金的(Vickers)压痕塑性变形进行数值模拟，得到压痕的尖端区域(压头尖端正下方区域)、棱区域(压头棱下方区域)、面区域(压头相邻棱之间面的下方区域)等不同区域的等效应力、应变分布。模拟结果表明，尖端区域的等效应力、等效应变要比棱区域大，而这两个区域的应力、应变比面区域大。对压痕正下方大约30 μm×30 μm范围内尖端区域、棱区域和面区域某些点进行等效应力、应变追踪，分析等效应力、应变的变化规律，发现在棱区域和面区域虽然是等距离取点但是面区域应力、应变降低的幅度要大于棱区域。这些模拟结果有助于理解Vickers压痕不同塑性变形区域存在不同晶化行为的试验事实，以认识非晶合金机械稳定性的本质。
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  超音速喷涂粘结层对热障涂层抗氧化性能的影响

  董允;任志敏;林晓娉;王志平;丁坤英

  . 2010, 46(20): 86-91.

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  采用超音速喷涂工艺在Ni基高温合金GH99上制备NiCoCrAlY粘结层，研究超音速火焰喷涂工艺对热障涂层抗氧化性能的影响。结果表明：等离子喷涂粘结层表面存在着大量的尖角和钩状的突出颗粒，而超音速喷涂粘结层表面较为平整，内部黑色氧化物较少。超音速喷涂涂层在氧化15 min后表面生成一层较为致密的颗粒状氧化物。超音速喷涂试样在前40 min氧化增重速率快于等离子喷涂试样，此后变得缓慢，而等离子喷涂试样氧化速率依然较高。超音速喷涂的涂层在氧化300 h后热生长氧化物(Thermally grown oxide, TGO)出现分层，TGO内层组织致密，TGO外层组织存在大量的孔洞和间隙。超音速喷涂工艺使热生长氧化物瞬态氧化阶段时间缩短，稳态氧化阶段时间延长，减少了氧化缺陷的产生，有效地提高了涂层抗高温氧化性能。
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  点支承对受随从力梁稳定性的影响

  杨峰;王忠民

  . 2010, 46(20): 92-96.

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  利用在梁的不同位置增加一定刚度的点支承，来提高随从力作用下梁的稳定性。建立随从力作用下点弹性支承梁的运动微分方程，利用微分求积法得到复特征方程。通过求解复特征方程，得出点支承梁复频率与随从力的变化关系，以及支承刚度对梁失稳形式的影响。计算结果表明，支承位置靠近自由端时，随着支承刚度的增加，梁的失稳形式由颤振转化为屈曲；支承位置靠近固定端时，随着支承刚度的增加，梁的失稳形式保持颤振；当刚性支承距离固定端大约 处，随从力失稳临界值最大，梁的稳定性最高。
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  基于内耗的振动焊接焊缝力学分析

  卢庆华;陈立功;于治水

  . 2010, 46(20): 97-100.

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  为了研究不同焊接热输入和振动加速度对焊缝内耗影响的规律，基于应变幅度的内耗，应用动态机械分析方法对不同振动焊接条件下焊缝金属进行测量，分析位错形态与密度对焊缝动态力学性能的影响。结果表明，振动加速度为0 m/s2时，通过对比0.001%应变幅度时不同热输入下的平均晶粒尺寸大小，可以看出焊接热输入越大焊缝组织越粗大、内耗越小，该结果显示出由于焊接热输入不同导致晶粒尺寸的差异对内耗的影响；6 m/s2时，随着应变幅度的增加，31.6 kJ/cm焊缝试样的内耗明显增加，显示位错钉扎、应变强化后特征；10 m/s2时，26.6 kJ/cm焊缝试样的位错密度最大，位错缠结最严重，内耗随着应变幅度的增加最先达到峰值，内耗的这种变化与可动位错长度与位错密度增加有关。
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  含镧钇元素的低碳钢焊条配方的设计

  范希营;郭永环

  . 2010, 46(20): 101-105.

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  目前设计碳钢焊条时，采用的经验公式中的抗拉强度碳当量(Ct)或下屈服强度碳当量(Cy)含有碳、锰、硅、钙、铬等元素换算成的碳当量，但没有确切的稀土元素换算成的碳当量，不适用于含稀土元素的焊条设计。因此，在新型焊条药皮配方开发研制中，采取药皮过渡适量的镧钇元素，通过5种典型配方的熔敷金属的力学性能试验，利用Matlab函数辅助计算，曲线拟合得出含镧钇元素的熔敷金属抗拉强度(σb)和下屈服强度(σsL)定量公式，三维强度极限网状图，可预知多元稀土配方熔敷金属的σb和σsL值。结果表明，通过采用定量公式可以解决镧钇元素在现有经验公式中不能被换算成碳当量的问题，可以解决经验公式误差较大的问题，尤其能显示镧钇元素添加量与低碳钢焊条熔敷金属力学性能间的定量影响关系。
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  预瞄时间自适应的最优预瞄驾驶员模型

  李红志;李亮;宋健;于良耀;吴凯辉;张小龙

  . 2010, 46(20): 106-111.

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  驾驶员模型是汽车动力学仿真和控制算法开发中的重要环节。在极限工况下汽车动力学稳定性仿真与控制中，为模拟驾驶员在人-车-路复杂系统中对汽车的操纵特征，要求驾驶员模型能够在复杂道路与整车稳定性约束条件下完成驾驶操作，而不是单纯的路径预瞄跟踪。在最优预瞄驾驶员模型的基础上，提出一种预瞄时间自适应算法。该算法根据不同的预瞄时间，预测将来一段时间内车辆运行情况，并根据所设计的优化函数，选取合适的预瞄时间使得车辆稳定通过测试路径。对所开发的驾驶员模型进行仿真测试，结果表明，预瞄时间自适应的最优预瞄驾驶员模型能够在复杂道路、极限工况、有边界约束条件下完成驾驶操作。
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  基于道路特征的车载相机标定动态补偿算法

  陈军;徐友春;彭永胜;赵玉凡

  . 2010, 46(20): 112-117.

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  车载相机标定是基于机器视觉的车道偏离报警系统关键技术之一，通过相机透视投影原理和针孔成像模型，采用三线标定法获取相机静态外部参数。根据车辆行驶过程中颠簸振动的特点，通过数学模型分析相机标定精度的影响因素。提出一种基于道路特征的动态补偿算法，根据道路中两条车道线互相平行以及宽度不变的固有特征，对车载相机俯仰角及高度进行动态补偿。利用补偿后的俯仰角和高度值计算车辆在车道线中的横向位置及航偏角。设计一种独立于当前车载相机系统的测试平台，对该补偿算法进行动态测试。仿真和实车试验结果表明，该补偿算法可以明显减小因车辆颠簸而造成的标定误差，从而有效减少车辆横向位置和航偏角的测量误差。
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  汽车纵梁数字网络集成化制造

  何春生;柳玉起

  . 2010, 46(20): 118-124.

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  为实现汽车纵梁的数字、网络和集成化的制造，研究纵梁生产的先进制造技术。采用基于公理设计原理和有限元求解的方法，完成纵梁3D数模设计图到2D工艺图的展开，取代传统上只能用2D设计图进行2D工艺图展开的生产方法，为纵梁制造提供先进的用3D数模设计图展开的生产方法。采用基于Agent分布式网络化制造模式完成纵梁制造的设计、3D数模展开、数控编程、数控切割、数控冲孔以及制造数据管理的CAD/CAE/CAM/MDM系统集成，实现比用分布式数控的系统集成方式更先进的系统集成，为制造系统的集成提供了先进的集成方式。这项研究成功地实现了汽车纵梁生产的数字、网络、集成和无纸化的先进制造，制造数据和数控机床生产的先进管理。
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  基于滚动调度的模具热处理车间负荷控制算法

  刘建军;陈庆新;毛宁

  . 2010, 46(20): 125-133.

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  针对模具热处理车间生产难以有效控制这一实际问题，提出一种基于负荷控制理论的生产计划与控制方法。建立模具制造车间三层负荷控制模型，并针对热处理车间，分析其负荷控制的关键问题，给出一种考虑负荷动态均衡性的热处理任务转序决策方法；构建以交货表现和设备利用率为双目标的优化调度模型；应用离散事件仿真原理和折衷规划理论，建立一类基于周期和事件驱动的混合滚动调度求解算法，并分析该算法的时间复杂度；以所提算法为基础，开发热处理车间生产计划系统，通过该系统计算得到多组目标函数权重下的算法调度结果，进一步分析不同权重对算法的影响，并同时与其他几类算法的调度结果进行对比分析，说明所提算法的实用性和有效性。
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  MTPV系统中热光电能量转换的数值分析

  唐爱坤;潘剑锋;薛宏;杨文明;李晓春;段炼

  . 2010, 46(20): 134-138.

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  为研究微热光电系统中辐射表面和光电池表面间的能量传输特性，构建了能量转换的物理数学模型。模型中辐射表面采用矩形结构的碳化硅片，光电池选择锑化镓，并考虑辐射表面温度分布的不均匀性和空间辐射角系数。通过改变辐射器表面温度分布、光电池温度以及两者之间的距离等参数，计算各种情况下的电池效率和功率密度，分析这些参数对它们的影响规律，得出如下结论：间距增大，可显著降低功率输出，但对电池效率影响不大，距离每增加1 mm，电池效率仅减小0.24％；电池温度升高，电池效率和功率密度均呈现出线性关系逐渐递减；混合气流量从600 mL/min提高至1 800 mL/min，功率密度可提高216.7 mW/cm2。
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  涡旋式高压气体膨胀机做功过程的热力学分析

  童明伟;胡鹏

  . 2010, 46(20): 139-144.

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  随着天然气大量应用及其相关技术的不断发展,天然气管网的输送压力也越来越高,蕴含巨大的压力能。为充分利用天然气出口压力能及解决天然气在开采过程中降压产生的冰堵，设计一种可利用天然气自身压力发电并防堵的天然气井口涡旋式高压气体膨胀机。详细论述涡旋式高压气体膨胀机的结构及工作原理，按工程热力学、气体动力学理论对涡旋式高压气体膨胀机的旋流体进行了受力分析，并对涡旋式高压气体膨胀机工作过程进行热力学分析，在h-s图上定性地表示热力过程，获得了过程中相关参数的计算公式，对涡旋式高压气体膨胀机在不同条件下的做功能力进行实例计算，获得其在不同条件下的做功能力。为建立完整的涡旋式高压气体膨胀机设计理论提供依据。
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  流体静压型机械密封的半解析式流固耦合模型

  廖传军;黄伟峰;索双富;魏琳宗;王玉明

  . 2010, 46(20): 145-151.

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  提出一种适用于流体静压型机械密封的半解析式流固耦合分析模型。根据典型流体静压型机械密封的结构特点和工作原理，在圆环变形理论的基础上发展求解密封环机械变形的解析方法，以有限元法验证其正确性并确定其适用范围。以密封环机械变形和间隙流场计算的解析方法为基础，以密封环变形偏转角作为流体域和固体域的计算传递参数，提出流体静压型机械密封的半解析式流固耦合模型。基于所提出的半解析式流固耦合模型，求得某一工况条件下的压力分布、泄漏率和液膜刚度等参数，并与纯流场计算结果进行对比。并进一步研究密封端面初始锥角和螺钉预紧力等因素对密封性能的影响规律。所研究内容为流体静压型机械密封的流固耦合研究提供一种便捷、高效的方法。
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  盾构机自动控制技术现状与展望

  刘宣宇;邵诚

  . 2010, 46(20): 152-160.

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  盾构机是用于开挖隧道等地下施工的专用工程机械。由于地质条件、工况的不确定性以及掘进装备的高度复杂性，导致其施工安全问题仍然是世界性的重大技术难题。为了防止地表塌陷等灾难性事故发生，实现盾构机安全、高效掘进施工，施工过程的全自动化、智能化是盾构技术发展的必然趋势。简要介绍国内外盾构机的发展状况，重点论述盾构掘进系统及位姿自动控制技术的研究进展与现状，结合工程实际以及未来的发展趋势，分析在掘进系统的控制模型与控制策略、运动轨迹的动态规划与位姿控制、控制系统的集成与优化等方面存在的问题，并提出改进意见，尤其对掘进系统的刀盘、推进、排渣等多子系统的控制问题，提出协调控制策略。
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  轴向柱塞泵滑靴副倾覆现象数值分析

  徐兵;李迎兵;张斌;张军辉

  . 2010, 46(20): 161-168.

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  采用一种新的研究方法对滑靴副油膜动态特性进行研究，首先对滑靴副静压支承固定阻尼加可变阻尼组成的流量压力负反馈调节系统进行建模，然后以此为边界条件对滑靴受力/力矩情况和滑靴副倾覆油膜模型的耦合关系进行研究，最后通过Matlab编程搭建滑靴副油膜耦合关系仿真模型，用Newton迭代法求解油膜模型非线性方程组，动态显示滑靴副油膜特性，以分析滑靴副倾覆现象的本质以及弹簧预压紧力对滑靴副倾覆的影响。利用三点确定一平面的原理，通过三点处油膜厚度值对滑靴副油膜厚度场进行建模。分析结果表明，滑靴偏磨一般发生在柱塞腔吸油区到排油区的过渡区，此时的滑靴倾覆程度最大，在滑靴结构一定时，可以通过增大弹簧预压紧力的方法减弱滑靴的倾覆程度。
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  基于扩展输入空间法的压电执行器迟滞特性动态建模

  赵新龙;谭永红;董建萍

  . 2010, 46(20): 169-174.

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  为辨识压电执行器中的速率相关迟滞特性，基于扩展输入空间法建立迟滞的神经网络动态模型。提出动态迟滞算子来描述速率相关迟滞的变化趋势和动态特性并基于该动态迟滞算子构建扩展输入空间。在这个扩展输入空间上，迟滞的多值映射能够转化成一一映射，同时可以利用动态迟滞算子来提取迟滞的速率相关性。用神经网络来逼近这个一一映射实现速率相关迟滞的动态建模。所提出的神经网络动态模型可以描述迟滞的速率相关性，结构简单，打破了常规迟滞模型基于算子加权叠加的建模框架，并且能够在线调整参数以适应不同条件下的迟滞建模。最后应用该方法对压电执行器中的迟滞特性进行动态建模，试验结果证明了这种建模方法的有效性。
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  基于复合智能控制的非接触式液体定量分配系统

  刘亚欣;陈立国;孙立宁

  . 2010, 46(20): 175-181.

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  为解决生物、化学、医药等领域通量化试验操作中不同种类、体积液体试剂频繁操作过程中精度、灵活性降低等问题，满足微量、精确、快速灵活的试剂定量分配要求，研制集成MEMS微流量传感器的具有分配液体体积自适应调整功能的通量化液体非接触式分配系统。介绍系统的组成原理，提出基于复合智能模糊控制的分配体积闭环控制方法，减小系统延迟、流速波动和剩余试剂体积动态变化等因素对分配精度的影响，实现通量化试剂分配过程中控制参数的自校准和分配体积的精确控制；针对具有不同粘度、期望体积的液体试剂进行分配试验，验证复合智能模糊控制方法的优越性。结果表明采用该控制方法后该系统分配1 μL以上体积试剂时重复精度(用变异系数表示)小于3%；当分配体积100 nL时，分配重复精度小于4%，具有较好的分配重复精度。
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  鲁棒协同优化模型及其求解方法

  李海燕;马明旭;井元伟

  . 2010, 46(20): 182-190.

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  从提高鲁棒协同优化(Robust collaborative optimization, RCO)模型的计算效率和模型求解方法优化性能角度出发，提出简化的基于隐含不确定性传播的鲁棒协同优化(Simplified implicit uncertainty propagation robust collaborative optimization, SIUPRCO)模型和改良的鲁棒协同优化模型求解方法(Improved robust collaborative optimization resolving method, IRCORM)。SIUPRCO是对基于IUP方法所建立的RCO模型进行的改善，它避免对全局灵敏度方程的求解，从而提高了RCO模型的计算效率。在IRCORM模型求解方法中，为解决RCO易陷入局部极值点的问题，利用动态罚函数法得到确定性协同优化的全局极值点，并将该值作为RCO优化的初始点；采用遍历组合的方法，给出Pareto最优解。典型算例的优化结果表明，SIUPRCO模型具有合理性，IRCORM求解方法具有良好的优化性能。