Mathematical modeling and analysis of gas torque in twin-rotor piston engine

The gas torque in a twin-rotor piston engine （TRPE） was modeled using adiabatic approximation with instantaneous combustion. The first prototype of TRPE was manufactured. This prototype is intended for high power density engines and can produce 36 power strokes per shaft revolution. Compared with the conventional engines, the vector sum of combustion gas forces acting on each rotor piston in TRPE is a pure torque, and the combustion gas rotates the rotors while compresses the gas in the compression chamber at the same time. Mathematical modeling of gas force transmission was built. Expression for gas torque on each rotor was derived. Different variation patterns of the volume change of working chamber were introduced. The analytical and numerical results is presented to demonstrate the main characteristics of gas torque. The results show that the value of gas torque in TRPE falls to be less than zero before the combustion phase is finished; the time for one stroke is 30° in terms of the rotating angle of the output shaft; gas torque in one complete revolution of the output shaft has a period which is equal to 60° and it is necessary to put off the moment when gas torque becomes zero in order to export the maximum energy.     

一种用于可形变对象操作的动力学模型隐式求解方法

机器人操作可形变对象在多类场景中具有重要的应用需求。然而,对象复杂的高维动力学模型导致难以准确、快速地计算其形变。本文建立了一种基于交替方向乘子法的对象形变动力学模型快速、准确、隐式优化求解方法。该方法以通用对象几何模型为输入创建有限元模型,并分别构建材料本构势能函数和操作及碰撞交互单元的位置约束能量函数。随后,采用动力学投影方法构建基于交替方向乘子法的两项优化求解问题,最终快速、准确地计算对象在机器人操作下的形变。数值实验表明,所提出的方法能够在保证相对形变计算误差低于5%的条件下,实现高于24帧/秒的物理形态更新。针对实际应用场景,对所提出的方法开展了从形变仿真预测到在线操作执行的量化评估以及全局约束环境下的离线规划和仿真应用验证。     

三维点云分割的交联聚乙烯电缆接头参数测量

针对现有参数测量方法难以对交联聚乙烯电缆接头各参数进行有效测量的问题,提出了一种基于三维点云分割的电 缆接头参数测量方法。 该方法先用半径滤波及随机采样一致性(random sample consensus, RANSAC)算法对复合式三维扫描仪 获取的电缆接头点云进行噪声点去除及坐标摆正预处理。 其次,使用 RANSAC 算法对电缆接头点云进行圆拟合,并根据区域 交界处相邻拟合圆半径方差之比的突变特性实现粗分割,得到多个包含区域交界点的局部点云。 然后,使用主成分分析法对局 部点云进行法向量估计,并根据小片点云轴线夹角在区域交界点处的跳变特性及自适应阈值算法,得出各条状点云上的区域交 界值。 接着,对多个条状点云所得同一区域交界值进行统计分析实现电缆接头点云的精分割,完成参数测量。 对多根电缆接头 进行的测量实验结果表明,所提方法的绝对误差小于 1. 0 mm,相对误差小于 4%,说明了该方法用于交联聚乙烯电缆接头参数 测量的有效性与准确性。     

基于离群特征的γ辐射图像去噪方法

针对Co60辐射环境中γ光子穿透CMOS图像传感器时致使场景图像存在斑块噪声的问题,提出了一种基于离群特征的γ辐射图像去噪方法。首先在序列图像中逐点获取对应的像素序列,并将该像素序列进行光照归一化以消除图像帧之间光照差异影响;然后在光照归一化后像素序列中利用噪声像素值的离群特性判断当前像素点是否为噪点;最后利用序列中各点的一、二阶离群特征筛选有效像素序列,并将其均值进行逆光照归一化以作为噪点修复的像素值。所提方法与多种典型去噪方法分别在高剂量率区和低剂量率区的真实γ辐射图像上进行了对比实验,该方法均取得了最佳去噪效果。     

口腔正畸弓丝矫治器自动制备成形中的 回弹补偿方法

在传统的口腔正畸临床治疗中,弓丝矫治器主要依赖于正畸医师手工弯制来完成,这不仅要求医师有长时间的训练过程,同时难以达到理想的个性化及精度要求,也增加了患者复诊次数及椅旁等待时间。据此,我们研发机器人系统来实现自动化的正畸弓丝矫治器制备。其中的一个难点问题是,弓丝材料的高弹性引起的回弹现象严重影响了弓丝矫治器的成形精度。因此,提出一种基于过弯预补偿模型和回弹力在线检测的过弯补偿方法,来消除弯制过程中的弓丝回弹现象。该方法首先通过一个自行设计的弯制回弹装置测量回弹前后的角度差,并将回弹后的角度作为目标成形角,以此建立成形角过弯量预补偿模型;然后通过力传感器进行弓丝回弹力在线检测,建立基于零力状态判断的自动弯制控制方法。上述方法在所研发的弓丝弯制机器人系统中进行弯制实验测试。结果表明,它能够最大限度地减小回弹效应,实现满足临床精度要求的正畸弓丝自动弯制成形。     

基于实际隶属函数的移动机器人局部路径规划

为优化模糊神经网络的实时性、学习速度、收敛性、稳定性,在移动机器人局部路径规划中构建了基于实际隶属函数T-S(Takagi-Sugeno)模型的改进型模糊神经网络。结合静态、动态障碍物并存环境下机器人路径规划的实际,综合考虑二维直角坐标体系下机器人、障碍物的位置、速度及运动方向等实时信息,推导出一种新的具有实际含义的隶属函数作为避碰隶属函数,采用五层T-S型模糊神经网络及改进型误差反传学习算法。通过计算机仿真,验证了所提方略对动态环境下移动机器人路径规划具有较高的实时性和有效性。     

氯化钙结合水杨酸雾化熏蒸延缓冬枣采后品质及抗氧化性的下降

采用氯化钙(Calcium chloride,CaCl_2)结合水杨酸(salicylic acid,SA)雾化熏蒸技术对新疆冬枣进行处理,研究该雾化熏蒸技术对冬枣采后品质及抗氧化性的影响。探索氯化钙结合水杨酸对冬枣采后品质的协同保鲜作用。结果表明:2%CaCl_2+100 mmol/L SA处理可以减缓冬枣转色进程,抑制冬枣贮藏期硬度、失重率、可滴定酸(TA)、抗坏血酸(V_C)、总酚、类黄酮含量、DPPH自由基清除能力、ABTS阳离子清除能力和FRAP铁离子还原能力的下降。综合来看,2%CaCl_2+100 mmol/L SA处理较2%CaCl_2和2%CaCl_2+200 mmol/L SA处理保鲜效果更好,在第6 d时,a值为0.70、硬度为9.24 N、失重率为1.76%、TA含量为0.37%,表明CaCl_2结合SA雾化熏蒸可以很好的保持冬枣的采后品质和色泽转变,同时,2%CaCl_2+100 mmol/L SA处理后的冬枣Vc含量为2.65 mg/g·FW,总酚的含量为4.83 mg/g·FW,类黄酮的含量为1.38 mg/g·FW,分别是CK的1.35倍、1.21倍、1.31倍,DPPH、ABTS和FRAP的清除能力比CK高了51%、23%和40%,表明CaCl_2结合SA雾化熏蒸技术可以提高果实抗氧化能力,延长货架销售期。因此,CaCl_2结合SA雾化熏蒸技术可作为冬枣采后贮运保鲜新工艺的探索方向。     

按给定传动比要求设计平面四杆机构

提出了一种按给定传动比要求设计平面四杆机构的设计方法。首先分析了四杆机构传动比的变化特征:然后根据给定的传动比要求,进行了图解设计并引入了解析计算;最后绘制了机构的设计线图。     

基于局部关联信息的视频监控图像中γ辐射噪斑的消除方法

为消除γ辐射环境视频监控图像内大量形状不规则、分布无规律、能量不均衡的噪斑,提出一种利用图像局部相邻像素关联信息去除噪斑的方法。首先根据γ辐射环境视频监控图像噪斑像素值的突变特性分割噪斑区域,再利用噪斑与当前帧噪斑相邻干净区域的局部关联性及噪斑与相邻帧相同坐标干净区域像素点的局部关联性,以两个干净区域像素值为基准、像素值差值为关联度,采用步进式方法修复噪斑区域。实验结果表明,与传统的图像噪斑去除算法相比,本方法在量化指标和视觉感知上均有较大提高。该噪斑消除方法可有效去除γ辐射环境视频监控图像的噪斑,保留图像细节纹理信息。     

文丘里管内油水两相流截面持水率变化特性研究

现阶段基于文丘里流量计进行的多相流研究主要集中在气液两相流,针对液液两相流的研究很少,因此研究文丘里流量计内的液液两相流动规律具有重要意义.本文使用ICEM建立合适的物理模型并网格划分,利用Fluent流体仿真软件对不同流量、不同含水率下的流体进行数值模拟,分析比较数值模拟与理论计算之间的差别.结果表明,随着入口含水率的增加,持水率同时增加,但增加的幅度不同.