平面线圈型直线时栅参数优化方法的研究（英文）

提出了一种基于非线性规划遗传算法的平面线圈型直线时栅位移传感器结构参数的优化方法,与传统枚举法相比该方法在优化效率和效果上都有大幅度的提高。通过建立基于非线性规划遗传算法的数学模型对传感器参数进行优化,根据优化结果建立传感器物理模型进行仿真,并设计传感器样机进行实验。与枚举法优化结果相比较:优化效率提高了65%,谐波畸变率降低了10倍。在240 mm的量程范围内,测量精度达到0. 8μm。结果表明了该优化方法的可行性,优化后的传感器从结构上抑制了原始误差,实现了高精度测量。     

直线时栅位移传感器正交激励信号源设计

时栅激励信号质量直接影响时栅磁场运动匀速性,进而决定时栅位移测量精度,因而研究高精度时栅激励信号源对于提高时栅传感器测量精度具有重要意义。针对直线时栅传感器对正交激励信号高质量的要求,采用直接频率合成技术设计满足要求的正交激励信号源。并且设计了一种有源带通滤波器用来消除干扰,提高信号质量。设计的正交激励信号具有幅值和频率可任意调节,并且具有精度较高,设计简单方便的特点。通过FPGA芯片将时栅传感器激励信号源与信号处理电路的一体化设计,最大限度地缩小时栅信号处理电路体积,并提高工作可靠性。仿真和实验结果证明了设计的有效性。这种设计方法可广泛应用于许多需要高质量激励信号的应用场合。     

线圈-薄板体系中线圈参数对电磁力的影响

基于电磁力随焊控制焊接应力应变新思想,采用ANSYS软件模拟了平面螺旋线圈一薄板体系的电磁力,分析了线圈几何参数对电磁力的影响。结果表明,电磁力主要作用于线圈在板坯的投影处。随线圈外径的减小,电磁力峰值增大,轴向力峰值位置呈线性内移。随线圈内径的增加,径向电磁力峰值增大,轴向力峰值先增大后减小,轴向力峰值位置先不变后外移。径向力换向位置随内外径的变化规律与轴向力峰值位置相似。随着导线宽度的增加,电磁力增大。在电磁力随焊控制焊接应力应变时,应该选择具有较小外径和合适内径的线圈,并需要引入磁介质,以增大电磁力。     

基于时序驱动的静态光场式时栅传感方法研究

提出了一种用时序驱动光敏元构成匀速扫描坐标系的方法,实现了将被测物体空间位移的测量转换为对时间差的测量。根据时栅相对运动双坐标系的转换原理,将线阵CCD的光敏元视为匀速扫描坐标系,两个空间上并排,时序上互相错开的线阵CCD为静止坐标系,则同一被测对象在两个CCD上输出电信号的时间差的变化量与扫描速度的乘积,即为所测位移的大小,并可以判断位移的方向。用雷尼绍激光干涉仪对所研制的CCD时栅传感器进行校准,在有效测量范围(600.05 mm)内,经过修正后的测量误差控制在±2 μm以内,实现了在光学领域应用时间测量空间的思想。     

基于人工神经网络和遗传算法的平面铣削加工参数自适应优化

机械加工最优自适应控制的关键在于自适应加工模型的建立和实时优化策略的制定。本文提出用人工神经网络方法建立加工过程模型 ,用遗传算法实现在线优化。基于以上算法 ,构造了平面铣削加工参数自适应优化系统 ,可使加工系统在不违反加工约束的前提下 ,总是获得最大材料去除率。     

基于ANSOFT有限元仿真的变耦合系数型时栅结构优化设计(英文)

为了提高变耦合系数型时栅感应信号的强度,选取其转齿和定齿间气隙宽度(A),定子齿宽(B),转子与定子齿宽比(C)和齿厚度(D)4个参数,采用水平正交表L16(45)采集16种不同参数组合的感应信号强度,对电磁仿真求解结果进行极差分析和方差分析。结果表明:最优结构参数组合A～D分别为0.300mm、1.500mm、4∶1、3.000mm,优化后感应信号强度提高16.1%;各参数影响信号顺序为:A>C>B>D,且A、C显著影响信号.该方法具有较强的工程实用价值。     

直线式时栅位移传感器的动态测量与频谱分析

针对直线式时栅位移传感器的结构特点,提出了动态测量的主要误差源。采用光栅尺作为母仪,直线式时栅位移传感器空间位置为光栅的测量值,将光栅测量值与直线式时栅位移传感器的预测值进行比较,从而得到动态测量的误差值。对误差值进行数据的截断和采样、异常数据剔除,然后对误差值进行幅值谱和相位谱分析,采用误差分离和谐波修正,研制高精度的直线式时栅位移传感器。     

基于GA的直线伺服系统H∞优化控制的研究

针对永磁直线伺服系统存在的不确定性扰动,提出基于遗传算法(GA)的H∞混合灵敏度控制方法.根据永磁直线伺服系统的数学模型,对电流环采用PI控制,用根轨迹法来确定控制器的参数;以参考输入和扰动作为系统的输入向量,考虑系统对参考输入的跟踪和对扰动输入的抑制,将速度控制器设计归结为H∞混合灵敏度问题;在选择多个加权函数时,以性能指标作为相应的适应度函数,采用遗传算法选取加权函数,设计伺服系统的H∞优化控制器.对系统进行计算机仿真.仿真结果表明,用该方法设计的系统,其抑制扰动和跟踪给定信号的性能得到改善,满足高性能数控机床永磁直线伺服系统控制的要求.     

基于时栅的双回转工作台设计

根据X射线衍射仪中测角仪的原理,设计出一种基于时栅技术的双回转工作台。该转台的两轴分别由两台步进电机驱动,通过控制两台步进电机的转速,使双轴以不同的角速度比进行联动,其中包括衍射仪所需的θ-2θ联动,这不仅能够满足衍射仪中测角仪的基本功能,其结构采用的同心同轴结构设计还能实现双转台各自独立回转的功能。     

齿槽等分性对时栅位移传感器的精度影响分析

时栅位移传感器主要采用线切割加工的工艺手段实现产品定子和转子的齿槽加工.线切割加工的精度受限于机床自身精度、钼丝实时补偿能力和切削液纯净度等诸多因素,齿槽等分性精度在一定程度上影响着传感器的最终精度.提出采用精密插齿工艺制备时栅位移传感器,以克服线切割加工齿槽等分性差的问题,并通过开展齿槽等分性对比试验和精度实验进行了齿槽等分性对时栅位移传感器精度影响的分析.实验表明采用插齿工艺的传感器其误差曲线对极间一致性更好,而且误差较同等参数线切割下的减小20％左右.     

基于两阶段排样方式的卷材下料算法研究

讨论矩形件卷材下料问题,采用切割工艺简单的两阶段排样方式采进行下料。这种排样方式采用一组平行于卷材宽度方向的剪切线将卷材切割成多个条带,然后将每个条带切割成所需要的矩形件。首先,构造一种有界背包算法确定矩形件在条带中的优化布局;然后,采用基于列生成的线性规划算法调用上述有界背包算法生成排样方式;最后,采用顺序启发式算法,用当前矩形件剩余需求量反复调用线性规划算法生成各个排样方式,直至每种矩形件剩余需求量均为零,组合各个排样方式形成下料方案。将本文算法与2种文献算法进行比较,计算结果表明,本文算法下料方案比2种文献算法分别节省1.97%和1.66%的卷材。     

Performance of circular and square coils in electromagnetic–thermal non-destructive inspection

The performance of circular and square coils in electromagnetic–thermal non-destructive inspection of conductive plates is investigated numerically for various configurations. A coil is most effective when placed at an optimum distance from the plate, equal to 1/4 of the diameter for a circular coil or 1/4 of the side for a square coil. At this distance, the coils considered are equally efficient in detection of cracks. Substantial differences exist only when the coils are placed very close to the plate but then become less effective. For that case, the planar coils give better results. A coil with a section comparable in area with the inspected surface cannot inspect the whole surface effectively in a single inspection. The support of a smaller section coil is necessary in order to clarify the shape of the cracks that are not clear.     

An improved genetic algorithm for planar and spatial straightness error evaluation

The measurement data obtained from the Coordinate Measuring Machines (CMMs) have to be further processed and analyzed to evaluate the form errors of manufactured components. An improved genetic algorithm (GA) is proposed to implement the minimum zone evaluation of planar and spatial straightness errors simultaneously. The algorithm employs the generation alternation model based Minimal Generation Gap (MGP) and blend crossover operators (BLX-α). Compared to traditional GAs, it is efficient and robust. Then, the objective function calculation approaches of planar and spatial straightness error are developed, which directly originate from the definition of minimum zone solution and conform to the ISO standard. Finally, the experimental results evaluated by different methods confirm the effectiveness of the proposed GA. Compared to conventional evaluation methods; it has the advantages of algorithm simplicity and good flexibility. Also it is a unified approach for other form error evaluations and is well suited for the form error evaluation on CMMs.     

时栅传感器在铣床数控改造中的应用

为了实现对普通铣床的数控化改造,采用时栅传感器作为位置反馈传感器,通过以ARM为微处理器的嵌入式系统实现对铣床的运动轴进行闭环控制.并为铣床的工作台增加了一个内部安装有圆时栅的数控转台.论文介绍了改造过程以及利用数控转台加工直线、圆弧和椭圆的方法,并对其加工误差进行了分析.实践证明,改造后的铣床数控系统不仅提高了加工精度和效率,而且还提高了加工的灵活性.新型的时栅传感器为企业技术改造和数控加工系统的生产提供了一种高精度、低成本的解决途径.     

基于改进遗传算法的故障电液伺服系统控制方法研究

为减轻故障对控制系统造成的影响,提出一种基于改进遗传算法的系统控制方法。对电液伺服系统的3种常见故障进行建模,利用改进后的遗传算法对PID控制器参数进行优化并与其他算法控制效果进行对比。仿真结果表明：该方法不仅可以提高系统正常运转时的控制性能,而且可以在系统出现一定程度的故障时仍能维持较好的控制性能。在冶金、电力及水利等行业,利用该方法可以减少故障维修的停机次数,降低企业大资产设备维护成本和停产损失。     

基于遗传算法的箱型结构焊接顺序优化

基于遗传算法原理,建立了箱型结构热-机耦合非线性三维优化仿真模型,以焊接变形为目标函数,进行了焊接顺序数值仿真优化.通过仿真计算优化结果与试验数据比较,证明所提出的优化方法与热-机模型结合是可行的,对于给定的焊接条件,通过选择合适的目标函数,采用遗传算法可以确定最优焊接顺序.这为针对工程具体问题设计焊接工艺提供了可靠的依据.     

卷焊空心筒表面淬火变形分析

针对大直径薄壁空心卷焊筒表面淬火后产生较大变形的现象,对现行工艺进行分析,认为减少变形的关键是减少差异,提高机体强度。提出了新的控制卷焊筒变形的工艺方案。     

Experimental investigation of nonlinear acoustic effect at crack

The nonlinear ultrasonic technique using the feature of higher-harmonic generation that is one of nonlinear acoustic behavior at interfaces has been considered as a positive method for the detection of micro-cracks. However, most previous studies were limited to model development and its verification by testing two blocks contacted together. This paper investigates experimentally the nonlinear acoustic effect at a real crack. For this, we constructed a measurement system using contact PZT transducers, which was able to keep all equipments and their set-up conditions consistent and thus enabled a reliable measurement of nonlinear parameter. A CT specimen of Al6061 with a crack initiated by a fatigue test was tested, and the nonlinear parameter was measured by scanning along the crack depth direction. We could see that the nonlinear parameter had good correlation with the crack, which was identical to the theoretical prediction. From these results, we could show the applicability of the proposed methodology to micro-crack detection.     

可减少条带数的矩形件二维下料算法

从板材上切割矩形件的过程通常包含两个阶段:第1阶段用大型刀具将板材切成条带;第2阶段用小型刀具将条带切成所需要的矩形件.第1阶段的切割成本随着下料方案中条带数的增加而增加.针对矩形件二维下料问题,提出一种可减少条带数的下料算法,其优化目标是最小化材料成本和切割成本之和.首先,建立该问题的整数线性规划模型;然后,构造T型...     

喷涂机器人油漆沉积率优化建模与仿真

油漆沉积率模型是自动编程工艺参数选取的重要依据,为了建立符合实际工况的漆膜模型,采用喷涂机器人喷涂时椭圆型雾锥的实验数据,将贝叶斯归一化神经网络法和遗传算法分别用于漆膜模型的拟合。经过对比分析,采用2种算法得出模型都具有较高的精度,但遗传算法收敛速度更快,并可得出油漆沉积率方程的具体表达式,更适合油漆沉积率建模。