自动铺带机送带控制技术

在论述自动铺带机的构架和控制系统的基础上,分析了自动铺带成型过程中预浸带位置随机变化的原因.为解决预浸带位置随机变化的问题,提出一种与切带动作相结合的定位控制方案,实现了预浸带的准确定位.为确保位置模式下预浸带的精确输送,还提出一种自适应调节送带角度的控制方案.结合两种控制方案,设计了位置模式下的送带控制系统.实验结果证明,该控制系统完全满足自动铺带成型工艺的技术要求.     

Deviation-Rectifying Control of Carbon Fiber Prepreg Slitting and Winding Machine

With the growing needs of prepreg tapes for the automated fiber placement(AFP),the deviation-rectifying of prepreg in slitting process was investigated on a self-developed 16-tow prepreg slitting and winding machine.The process of slitting and rewinding of prepreg tape was introduced,and the reason of prepreg tape deviation in slitting process was analyzed.In order to ensure the quality of the narrow prepreg slits,the application of the fuzzy PID algorithm in a closed-loop control system was discussed.A fuzzy PID algorithm was designed by combining fuzzy rules and PID controller.By applying it to precise deviation-rectifying control strategy,the automatic control of rectification could be achieved with accuracy of 0.1 mm,which satisfies the requirement of the prepreg tape both in slitting quality and layup quality for AFP.     

基于主从控制模式的铺带机控制技术

针对某型号工程大型复合材料筒段成型需求,以通用缠绕机为平台,提出一种基于主从式控制系统的专用自动铺带机系统方案.在分析铺带机控制功能的基础上,以西门子802C为主控制系统和PMAC为从控制系统构建了数控系统;为实现主从式控制系统间开关量协同控制,研制了主从系统间协同控制的PLC程序模块.经过实验验证,此控制系统完全满足实时性的控制要求.     

一种充分局部化的子结构并行分析方法

机群系统是一种低成本的松散耦合型分布式并行平台,它要求并行算法设计时遵循"分而治之"的原则,尽量降低节点任务之间的相关性。本文在FETI方法和A-FETI方法的基础上,直接从力学概念出发,提出了一种充分局部化的FETI方法。该方法在进行子域界面处理时引入三重变量:界面节点位移、界面节点力、分区框架上耦合节点位移,由此得到一组近似解耦的界面方程,使得各个子域的计算相对于经典的FETI算法更加独立。对得到的界面方程采用预处理共轭投影梯度法(PCPG)并行求解,所采用的预处理算子为局部化的集中型Dirichlet算子。分别在自建的两套4节点PC机群上进行了两组算例的验算,结果表明,本文方法具有很好的计算精度和收敛速度。并行加速比达到3.76。     

钢板数控下料排样的一种优化算法

讨论了毛坯需求需要精确满足的不规则型毛坯数控气割下料排样问题。采用组块剪切排样法,排样时首先形成矩形组块,然后使组块在板材上优化排列。本文对两维约束排样算法进行修改,使之能生成所述排样问题的切割方式。最后应用所述算法给出变压器生产中钢板数控下料实例的优化排样方案,并与手工排样结果进行了对比     

Performance Improvement Method of CFRP with Embedded Optical Fiber

Optical fiber-based sensors are usually applied in structural health monitoring(SHM)as part of smart materials.The weak interface between the optical fiber and the host material will reduce the mechanical performance of the smart materials.Normally,the principal parts of the optical fibers are inorganic,while the matrix of host material is organic.These two kinds of materials can not be combined.Micro-fracture can be found in smart materials.Two methods for improving the interface are proposed.Firstly,the influence of the interface size on the strength is studied.Secondly,interfacial treatment before embedding the optical fiber into the composite is analyzed.Compressive tests of composite laminated specimens are conducted to evaluate the proposed methods.The specimens are produced from T300Carbon/epoxy prepreg,with different treated optical fiber embedded inside.The experimental results indicate that smaller interface size and proper treatment will strengthen the whole structure.     

基于多特征综合的角点检测算法

角点检测是计算机视觉处理的首要步骤，本提出一种平面曲线角点检测的方法。首先，从人类视觉感知出发．给出角点两个重要性质作为对传统角点性质的补充，基于上述两个性质，模糊集合的概念被引入到检测问题。然后，给出三组包含角点隶属度的特征提取公式，综合三组特征，给出角点检测、定位、优选的判据。中最后给出算例检测结果和感兴趣部分的特征曲线，以及对历史献测试图像的检测结果。结果表明，本算法使用模糊集合理论，在实现上非常简单，检测效果也很理想。     

复合材料自动铺带机专用数控系统

为实现复合材料自动铺带机对数控系统的特殊要求,以可编程多轴控制器作为运动控制核心,采用可编程数字I/O卡控制开关量,提出了基于开放式数控系统的铺带机专用CNC硬件体系结构的设计方案。为提高系统中与加工过程密切相关的实时任务的实时性,采用随动控制方式,实现了数控系统软件中的运动控制及其与开关动作量之间的协调联动的任务。完成了各控制器的驱动程序、用户图形界面和数控代码编译模块的设计。该系统能很好解决铺带机多轴运动控制精度要求较高、运动量与较多动作量联动实时性等设计难点。     

并行多种群自适应遗传算法在COW集群上的实现

为改善标准遗传算法的求解效率,提出一种基于6模糊控制器的并行多种群自适应遗传算法。利用MPI(Messagepassinginterface)技术建立了一个COW(Clusterofworkstation)集群,将算法在该硬件平台上进行了实现。3机COW集群的仿真实验结果在演示算法设计可行性的同时,表明该算法的求解效率明显优于用于对照的单种群算法,具有在解决组合优化问题上广泛应用的可能。本文还对影响并行算法的参数进行了探讨。     

自动铺丝轨迹理论铺放角度偏差算法

铺放角是复合材料铺层设计的重要参数,在对铺层进行轨迹规划时采取不同的规划算法可能会导致轨迹角度偏离设计角度。本文从轨迹的方向性和可铺放性对固定角度法和测地线法进行了对比分析,在此基础上研究了复合材料自动铺丝轨迹的理论铺放角度偏差,提出了计算理论铺放角度偏差的几何算法,并基于Visual Studio 2010平台,应用CATIA二次开发技术实现了理论铺放角度偏差的计算。最后通过计算复合材料截锥壳45°测地线轨迹的铺放角度偏差验证了角度偏差算法的可行性、可靠性、实用性与高效性。     

复杂模型四轴线电火花线切割实体仿真

对线切割系统的运动和性能进行分析,计算了电极丝的最大倾角,给出了切割时电极丝、夹具和工作台之间不发生干涉碰撞的判断条件。在线切割仿真中,基于实体布尔操作实现了实体切割模型的生成。通过电极丝每步扫掠体的布尔并运算,生成切割全过程的电极丝扫掠体。再通过该扫掠体与毛坯体的布尔差运算,得到仿真实体切割模型。该方法同样适用于锥度体切割时可能出现的电极丝路径交叉的情况。文中最后给出了实例,验证了该方法的正确性。     

二维网格局部动态细化的关键技术及其在切削仿真中的应用

为了解决仿真过程中网格畸变导致的计算终止以及计算精度与效率低等问题,本文利用Python对ABAQUS有限元仿真软件进行了二次开发,提出一种二维局部网格动态细化算法。该算法通过研究网格细化准则和细化方法以及物理场的传递过程,完成了整个算法程序的开发,并应用该算法实现了在二维切削仿真中局部网格动态细化。与全局加密网格的模型相比,在保证仿真精度误差为5%以内的情况下,采用局部网格动态细化时计算效率提高了210%。最后,通过试验验证了采用该算法所建立的二维切削仿真模型的准确性,仿真结果与试验结果基本吻合。     

生成矩形毛坯最优两段排样方式的递归算法

提出一种递归算法生成矩形毛坯两维两段排样方式。这种算法将板材分成两段,同一段中所有条带的长度和方向都相同,二段的条带方向相互平行或垂直,不同尺寸的毛坯可以在一根条带中出现。通过递归在段上生成最优条带布局,隐式地讨论所有长度的段,确定所有两段组合的价值,选择价值最大的一个组合作为最优解。计算结果表明,该算法在计算时间和材料利用率两方面都有效。最后,一个实际问题的解表明:使用该算法,材料利用率较高。     

超高分辨率机载SAR成像算法及其GPU实现

雷达成像分辨率的不断提高,给SAR高精度实时成像处理带来了新的挑战。采用高效精确的成像算法以及对算法进行硬件加速是解决该问题的有效途径。本文提出了一种适用于超高分辨率机载SAR成像的精确高效成像处理方案,并利用并行化硬件平台GPU对该成像方案进行了硬件加速。实测数据处理结果充分验证了该处理方案的聚焦精度和处理效率。     

基于铣削力仿真的离线进给速度优化技术

为提高数控加工效率和改善加工质量,针对数控铣削加工参数优化同题,以球头刀具为研究对象,提出基 于铣削力仿真的离线进给速度优化方法.提出的方法通过建立各个加工工序相应的铣削力优化目标模型,采用 铣削力仿真的手段,预测数控铣削加工中产生的瞬时铣削力,根据各个加工工序建立的铣削力优化目标控制加 工过程中瞬时铣削力的变化,以提出的给定最大铣削力、给定参考铣削力和给定铣削力范围方法对各个工序进 给速度进行优化.给出了各进给速度优化方法的具体实现步骤,进给速度优化后自动修改NC(Numerical Con-tr01)程序反映优化结果.应用实例证明了提出的基于铣削力仿真的进给速度离线优化算法的有效性.     

临近空间平台下地形四叉树优化分割算法

提出一种利用四叉树算法生成临近空间平台下动态地形的新方法,并提出了一种新的四叉树递归分割算法的实时优化算法,利用可见性剔除的简化策略和数据简化的存储方式,解决地形绘制的裂缝问题。通过对该算法的实现和优化,在保证一定地形环境的视觉真实程度前提下,达到提高实时渲染速度的目的。实验结果表明:采用本文提出的四叉树算法可以快速对地形数据进行网格剖分,且可得到较好的剖分效果。     

一种可抑制三次谐波的五相混合式步进电机空间矢量脉宽调制优化控制策略

五相混合式步进电机因其定位精度高、转矩脉动小以及转矩密度高等优点而应用愈加广泛。为进一步减小其运行噪声、提高系统整体效率,本文提出一种可抑制三次谐波的五相混合式步进电机空间矢量脉宽调制(Space vector pulse width modulation,SVPWM)优化控制策略。首先搭建了考虑互感条件下的五相混合式步进电机解耦控制数学模型。在此基础上,采用相邻两大矢量和两中矢量合成混合电压矢量的SVPWM控制策略,并给出了相应的五相混合式步进电机双闭环控制系统。本文所提的混合SVPWM算法通过利用大、中矢量在基波、三次谐波双坐标系对应关系以达到抑制三次谐波的效果,能够有效降低相电流纹波和谐波含量。最后,研制了一套基于FPGA的实验平台,对所提策略与传统滞环算法、大矢量SVPWM算法进行对比研究,重点分析了3种算法对相电流纹波和谐波含量的影响,从而验证了所提算法的正确性和优越性。     

三维图像数据压缩算法与实现研究

三维图像的大数据量对三维可视化的快速交互造成极大的困难，而三维可视化技术已成为生物医学影像、虚拟现实等应用领域研究的重要工具。为了实现三维图像的快速交互，本文提出了一个表面数据压缩算法，并用COM／ATL软件设计技术进行了实现。该算法可以大量减少描述复杂对象的三角形个数，而对象的可视细节并不损失，最终的功能组件可以直接集成到需要图像数据压缩的应用开发中。乳房图像和小兔子图像数据压缩应用例证了所提算法的合理性。     

自由曲面三轴粗加工刀具轨迹的计算方法

在复杂自由曲面类零件的加工过程中，粗加工往往要占去大部分的时间。本文从提高加工稳定性及加工效率的角度出发，提出了一个复杂多曲面数控粗加工的算法，即采用分层切削法，通过平面／曲在求交技术和交线环的等距，自交，集全等基本运算，按“端点 五最短距离优先剖面线算法”规划每一切削层的刀具轨迹。     

Cooperative Search of UAV Swarm Based on Ant Colony Optimization with Artificial Potential Field

An ant colony optimization with artificial potential field(ACOAPF)algorithm is proposed to solve the cooperative search mission planning problem of unmanned aerial vehicle(UAV) swarm. This algorithm adopts a distributed architecture where each UAV is considered as an ant and makes decision autonomously. At each decision step,the ants choose the next gird according to the state transition rule and update its own artificial potential field and pheromone map based on the current search results. Through iterations of this process,the cooperative search of UAV swarm for mission area is realized. The state transition rule is divided into two types. If the artificial potential force is larger than a threshold,the deterministic transition rule is adopted,otherwise a heuristic transition rule is used. The deterministic transition rule can ensure UAVs to avoid the threat or approach the target quickly. And the heuristics transition rule considering the pheromone and heuristic information ensures the continuous search of area with the goal of covering more unknown area and finding more targets. Finally,simulations are carried out to verify the effectiveness of the proposed ACOAPF algorithm for cooperative search mission of UAV swarm.