基于模型迁移学习的滚动轴承智能故障诊断方法

针对滚动轴承故障诊断中可用的故障数据较少,同时基于数据驱动的故障诊断模型在训练过程中需要耗费大量的时间和计算资源的问题,提出一种基于EfficientNet模型迁移学习的滚动轴承智能故障诊断方法。首先,利用信号转化图像的方法,将不同健康类别滚动轴承振动信号生成相应的训练集和测试集;然后,将经过预训练的EfficientNet模型,通过参数共享迁移到训练集上进行训练并微调,以达到模型最佳参数;最后,通过测试集验证模型的故障诊断能力。在双转子高速滚动轴承故障数据集上,对提出的故障诊断方法进行了验证。结果表明：在不同工况下,所提出故障诊断方法的准确率最高能达到99.48%,优于传统的数据驱动故障诊断方法,具有较好的应用前景。     

星载运动附件扰动抑制方法研究

为改善高分七号卫星（GF-7）在附件（特别是双轴定向天线）运动时的姿态稳定度,研究了星载附件指向运动平滑及其扰动抑制方法。首先,针对卫星姿态扰动主要来源于对地数传天线对地面通信目标的快速捕获运动的情况,通过引入具有角速度全局光滑性的路径平滑技术对天线的目标捕获过程进行规划;其次,针对含有双轴运动天线的整星姿态运动,建立了适用于任意星体运动速度下的一般动力学方程,并进行了对比验证。进而根据规划后的天线运动引起的扰动力矩对姿态控制系统引入前馈补偿,从而抑制天线运动对整星姿态的扰动影响。基于提出的扰动抑制方法进行数值仿真,结果表明,运动平滑与力矩补偿结合的协同控制技术可将天线扰动削减90%以上。     

主从式编队航天器连通性保持与碰撞规避

针对主从式航天器编队过程中存在的通信距离约束、航天器之间的碰撞以及空间干扰等问题,提出一种基于非线性干扰观测器和人工势函数的分布性协同控制方法。当初始通信网络连通时,通过在分布式协同控制器中引入吸引势函数,保证整个编队过程中通信网络始终是连通的。针对主航天器速度仅有部分从航天器直接可知的情况,为每一个从航天器设计分布式的速度观测器估计主航天器的速度,从而实现航天器之间的速度协同。此外,通过在控制器中引入非线性干扰观测器对外界干扰进行观测,显著增强了航天器编队的精度。仿真结果表明,本文提出的分布式协同控制方法不但能够实现对主航天器的速度跟踪以及航天器之间的队形保持,而且能够在编队过程中实现通信网络的连通性保持和航天器之间的碰撞规避。     

非定常同向激波边界层干扰的实验和数值模拟

运动激波在波前同向气流中传播时与壁面附近边界层发生的相互作用,既不同于定常的激波边界层干扰,也与普通激波管中端壁反射激波与边界层的作用有很大差异。通过实验和数值模拟对这一问题进行研究表明,激波与边界层作用后,波面在壁面附近发生了明显弯曲,且触及壁面;弯曲的激波与壁面进一步作用后发生反射,由于波前气流速度不同,这种反射存在规则反射和马赫反射两种类型;由于激波反射,波后壁面附近形成了一个高压区;激波与边界层作用后,波后边界层内出现了一系列高低压区相间的流场结构。     

旋转不变的数据驱动稀薄流非线性本构计算方法

DNCR方法基于Navier-Stokes方程和UGKS方法的数值模拟结果作为流场样本训练数据,借助机器学习构建热流/应力与流场特征参数的高维复杂非线性回归关系模型,最终通过耦合数据驱动的非线性本构关系求解宏观量守恒方程得到待预测稀薄非平衡流数值解。但现有DNCR方法的特征参数(速度、压力、密度等)和标记值(热流、应力张量等)不具备旋转不变特征,所得训练模型无法适用于坐标系旋转或平移后的计算网格。针对这一缺陷,本文构建全新且具有旋转不变性的特征参数与标记值,并结合典型算例预测结果与特征参数权重反馈优化所有训练集特征参数;同时瞄准回归模型预示范围与泛化性能提升,针对极端随机树开展选参与调参研究,发展了一种基于旋转不变量的改进DNCR方法。针对不同来流条件、不同几何外形条件下的二维高超声速圆柱绕流与顶盖方腔驱动流,评估了改进DNCR方法对比原始方法的计算精度提升效果。计算结果表明：使用旋转不变量能够显著提升训练模型对坐标系旋转、外形变化的适应能力,使DNCR方法具备更好的泛化性能。     

菱形驱动斯特林制冷机

通过运动学与动力学平衡分析,提出了菱形驱动斯特林制冷机热力计算方法,该方法能够简化多级斯特林制冷机的计算。     

气泡推进型中空Janus微球运动特性的实验研究

本文通过Pt-SiO₂型（铂-二氧化硅型）中空Janus微球在低浓度2%~4% H₂O₂溶液中的气泡驱动实验，观察到在每个气泡生长-溃灭周期内，Janus微球的运动呈现3个特征阶段，分别为自扩散泳、气泡生长和气泡溃灭。其中气泡溃灭阶段微球在射流驱动下的推进速度可达每秒几十毫米，比前2个阶段的平均速度大2~3个数量级。实验观察到气泡生长阶段其半径与时间存在R_b~t1/3和R_b~t1/2两种标度率。由于气泡在Janus微球催化剂表面（Pt侧）的生长点偏离对称轴位置，Janus微球的运动轨迹呈圆周形。随H₂O₂溶液浓度的增加，还可以进一步提高Janus微球的运动速度。此研究不仅定量分析了Janus微球的运动特性，而且为实际应用中提高Janus双面微马达的运动速度和能量利用率提供了参考依据。     

步进电机多级可变微步距驱动技术

步进电机存在着步距不可能太小,响应频率不太高等特点,从而导致脉冲当量与进给速度之间的矛盾。倘若既要提高数控精度(小的脉冲当量)又不降低进给速度,应用传统的步进电机驱动技术是无法实现的。单片机控制步进电机多级可变微步距驱动系统中的功率管工作于放大状态而不是开关状态,通过数模转换把单片机的数字输出量转换成相应的相电流来实现0～512以上的连续细分,从而实现步距角的细分,如此可缩短传动链,使步进电机直接带动进给丝杠实现微步距或大步距快速空程驱动。不仅如此,此项技术还可使多台步进电机按不同速率和步距同步运行,实现多维增量运动的平滑运行。这样,不仅弥补了上述步进电机的弱点,而且在性能和价格两项指标上均远远优于伺服电机数控系统。     

超精密主轴的传动方法

本文论述了超精密主轴的各种传动方法及其优缺点,列举出国内外超精密主轴传动的实例,并提出选择传动方法的原则。     

应用于磁悬挂系统的200V—60A晶体管斩波器

在大功率磁悬挂系统中，电磁铁电流必须采用开关频率较高的大功率斩波器来调节。本文介绍一个用于磁悬挂系统的大功率晶体管斩波器，它的工作电源电压为２００Ｖ，输出电流为６０Ａ，斩波频率为２ＫＨＺ，试验负载从阻性到感性，电感量达２．５Ｈ。该斩波器在一个单自由大功率磁悬浮试验装置中完成了磁悬持控制试验。该斩波器由不对称半桥、开关辅助网络、最优基极驱动电路ＵＡＡ４００２、一次脉冲源ＭＣ３４０６０及电流反馈环等部