PCA与KPCA在并联机构综合性能评价中的应用比较

并联机构性能评价是对结构参数的选取和控制策略的拟定具有决定性作用。由于并联机构单一性能指标的相关性和多样性,依据线性降维与非线性降维原则,分别选择主成分分析法(principal component analysis,PCA)和核主成分分析法(kernel principal component analysis,KPCA),基于不同工作任务对典型结构的并联机构的综合性能进行评价。通过比较不同降维方法的降维效果,确定KPCA方法能有效地处理多个单一的机构性指标间的非线性关系,计算结果能够提供更多的综合评价信息,评价结果较为合理。进一步通过计算核主成分得分为并联机构工作任务优序关系研究提供科学的参考依据,从而提出一种基于多种性能指标优选机构任务的新方法。     

基于AHP和BP神经网络的锭子性能综合评价

目前我国部颁纺纱锭子测试标准,只有单一速度,单一振幅,单一功耗三个指标。为了科学反映锭子的工作性能与状况,研制了纺纱锭子性能综合测试平台,对锭子性能进行综合评价。确定纺纱锭子性能常用要素:振幅、温度、噪音、功耗作为评价指标,提出一种基于AHP和BP神经网络的锭子性能综合评价方法。运用层次分析法(Analytic Hierarchy Process,AHP)确定各项指标的权重,建立锭子性能综合评价的BP神经网络(Back Propagation Neural Network)模型,进行训练和测试。分析结果表明了基于AHP和BP神经网络的锭子性能综合评价的有效性与正确性。     

2-UPR-SPR并联机构尺度综合

五自由度Exechon机器人被广泛应用于高端制造业,其由具有两转一移三自由度的2-UPR-SPR并联机构和RR串联机构组成(U代表虎克铰,P代表移动副,R代表转动副,S代表球副)。目前对Exechon中并联机构的尺度综合鲜见报道。运用基于螺旋理论的运动/力传递性能指标对Exechon中并联机构2-UPR-SPR进行尺度综合。建立机构运动学反解模型,并对机构进行螺旋分析,得到2-UPR-SPR并联机构的局部传递性能指标和全域性能指标,作为机构运动/力传递性能评价准则。结合空间模型法,获得2-UPR-SPR并联机构的相关指标性能图谱,且根据工程实际需要确定最优区域,在该区域内选取多组数值实例并进行最优筛选。     

基于主成分分析方法的并联机构参数优化

以DELTA并联机构为研究对象,求解该机构的全域条件数、全域各向同性系数、全域最小奇异值指标数据,建立多维全域性能指标数据。基于主成分分析(PCA)法,对上述多维全域性能指标数据进行降维、有效融合,去除指标间的冗余信息,减小目标函数对权重系数的人为依赖性,从而确定目标函数。通过对不同结构参数样本进行PCA分析,选出基于综合全域性能最优的结构尺寸。将PCA优化结果与各性能指标值分布图进行比较分析,最优和最差样本均与各性能指标分布图的最优和最差性能区域相对应,从而验证PCA方法在并联机构参数优化时的有效性。研究结果为多目标下并联机构的优化提供了一种新思路。     

4-RR(RR)R并联机构的动力学性能指标分析

利用位置反解分析4-RR(RR)R并联机构的空间位形,并采用虚设机构法和影响系数矩阵法建立Jacobian和Hessian矩阵,将Hessian矩阵引入全域性能指标中,不同于以往仅采用Jacobian矩阵作为评价机构性能的指标,使得对机构的动力学性能评价更加全面.对全新的4-RR(RR)R4自由度并联机构进行速度、加速度和惯性力性能指标分析,给出三项指标的性能图谱.改变机构尺寸,搜索4-RR(RR)R并联机构在不同机构尺寸下的工作空间,在可达工作空间内讨论机构尺寸变化对机构性能的影响,重点讨论Jacobian矩阵和Hessian矩阵对机构加速度性能的影响程度.对比加速度偏差的具体数值,发现Hessian矩阵对机构的加速度性能有着更重要的影响.最后利用Matlab软件对机构进行模型仿真.     

基于BP神经网络的破碎机主轴系统参数优化

为了优化破碎机主轴系统的主要工作和结构参数,采用离散变量型正交试验法得到部分参数水平组合,并利用有限元分析软件ANSYS进行分析,得到在这些组合下主轴系统各个性能指数,应用层次分析法和综合评价法得到了主轴系统的综合性能指数,用以上数据训练反向传播(BP)神经网络,并利用完成训练的BP神经网络,预测在其余参数水平组合下的主轴综合性能数指数。根据主轴系统性能指标,优选出利于提高破碎机主轴系统的综合性能的结构和工作参数水平组合,实现废金属破碎机主轴系统参数优化。     

Delta机器人的尺度综合方法研究

尺度综合是并联机器人运动学设计的最终目标.为此,本文针对Delta机器人提出了一种最优尺度综合方法.首先对机构进行运动学分析得到局部灵活度的性能评价指标,其次将局部性能评价指标综合为全域性能指标,并将尺度综合问题归结为一类参数优化问题.上述方法对这类高速轻型并联机器人以及其它并联机构的运动学设计理论有一定指导意义.     

基于KPCA和BPNN的模拟加载系统油压信号识别技术研究

为解决模拟加载系统油压信号的识别问题,提出了一种基于核主元分析(KPCA)特征提取和BP神经网络(BPNN)相结合的模式识别方法。该方法首先采用KPCA对原始样本数据进行特征提取,然后采用BPNN构造模式分类器,对工作装置6种不同工作状态信号进行识别。实验结果验证了该方法的有效性,为同类液压系统的信号特征分析及模式识别提供了参考。     

六足步行机器人的并联机械腿设计

将并联机构用于六足步行机器人的腿部结构,以拓展六足步行机器人的应用领域.提出了一种基于(U+UPR)P+ UPS机构的并联机械腿,并对机械腿进行了结构参数设计.首先,对腿部机构进行了运动学分析,推导出了腿部机构的位置反解方程和速度传递方程;分析了腿部机构的工作空间并绘制了工作空间三维图,定义了工作空间性能评价指标,绘制了结构参数与工作空间性能指标的关系曲线.然后,对腿部机构进行了运动灵活性分析并绘制了雅克比矩阵条件数分布图,定义了运动灵活性评价指标,绘制了结构参数与运动灵活性指标的关系曲线.最后,基于工作空间性能指标和运动灵活性指标,采用蒙特卡罗法进行了结构参数分析,选取了一组性能较好的结构参数并考虑加工和装配工艺性,设计了一种新型3自由度并联机械腿的虚拟样机,为六足步行机器人的进一步研究奠定了基础.     

一种新型冗余驱动并联机构位姿正解研究

针对冗余驱动并联机构建立的位姿正解方程组存在冗余,而采用的Newton-Raphson迭代法位姿正解时对迭代初值选取较为敏感且计算速度较慢的问题,提出基于Levenberg-Marquardt(L-M)算法的改进BP神经网络模型与基于改进的Genetic Algorithm优化BP(GA-BP)神经网络模型,前者可在线计算满足实时性要求,后者可离线训练满足较高精度要求;解决了新型冗余驱动并联机构位姿正解问题。并与常用的基于拟牛顿算法(BFGS)和基于量化共轭梯度算法(SCG)的神经网络模型进行对比分析。结果表明,GA-BP模型和L-M算法模型在误差性能分析上明显优于BFGS拟牛顿与SCG算法模型;L-M算法在计算精度稍逊于GA-BP模型,而GA-BP模型迭代时间较长,因此更适用于离线高精度位姿正解。     

动平衡校正系统的研制

对旋转机械进行动平衡测试时,采用目前比较普遍的影响系数法等算法得到不平衡量的大小和相位后,为了使被平衡部件恢复到预定精度的平衡状态,必须对其进行校正.文中介绍了几种应用性很强的动平衡校正方法,包括去重法、配重分量法、附加动平衡盘法.并采用VB程序设计语言,开发出一套基于这几种算法的动平衡校正系统.     

面向ERP实施的评价方法分析与选择

为了提高企业实施ERP的成功率，针对ERP实施过程中评价方法的选择，按不同类别综述了具有代表性的典型评价方法，分析了各种评价方法的特点，比较了各种方法的优劣和适用性，并归纳了评价方法的发展趋势；给出了相应ERP不同实施阶段评价的适用评价方法，以确保评价的准确性与有效性。     

基于RAMP插值模型结合导重法求解拓扑优化问题

在连续体拓扑优化领域中,寻求更好的建模方法和更快的求解算法一直是研究人员的研究重点。为此,针对拓扑优化设计方法中的变密度法进行深入分析。研究和比较各向同性惩罚微结构法(Solid isotropic microstructure with penalization,SIMP)和材料属性有理近似模型(Rational approximation of material properties,RAMP)的优缺点后,建立基于RAMP法的优化模型,并结合导重法求解算法,用于结构拓扑优化领域。详细推导单、多工况的最小柔度拓扑优化的迭代公式,给出导重法各变量的物理定义,并分别对单工况和多工况两个典型算例进行拓扑优化计算。算例结果令人满意,同时表明RAMP插值模型结合导重法求解结构拓扑优化问题具有设计变量少、迭代次数少、收敛速度快、优化效率高的特点,验证了其可行性和高效性。     

轴流压气机叶片加厚对气动性能影响分析

为了了解转子叶片加厚对压气机气动性能的影响，采用有限体积法离散Navier-Stokes积分形式的控制方程，通过隐式多重网格法加速计算的收敛，粘性应力通过Baldwin-Lomax模型计算。计算结果表明叶片加厚对前缘和尾缘的气动性能影响较大，对叶片表面及通道流场大部分区域影响较小。     

多体动力学的休斯敦方法及其发展

介绍多体动力学休斯敦方法的核心内容（含低序体阵列、变换矩阵、广义坐标及其导数、运动参数计算和动力学方程等）及其发展,即柔性体的有限段方法及综合模态分析方法。将变形表示为二阶小量形式,基于小变形原理,适时进行线性化,以获取动力刚化项和一致线性化动力学方程。     

APF系统谐波电流检测方法的研究

将传统的FBD法和i_p-i_q法有机结合,设计了一种有源电力滤波系统谐波电流检测方法。系统前一部分为了高效获取有功和无功的等效电导,将传统FBD法进行改进,省掉了对零序电流的分离,利用三相电流直接完成计算。基于前一部分的计算,系统后一部分则是将i_p-i_q法进行了改进。将前一部分计算获得的有功和无功的等效电导利用线性转换得到有功和无功电流,再利用改进移动平均值法获得直流电流,同时对零轴电流实行独立控制,以实现对直流侧上下电容电压均衡控制。最后完成了仿真实验,结果表明:改进的谐波检测方法相较于传统的算法,显著提高了APF系统的静态及动态响应特性,从而证实了该算法的有效性。     

基于模糊数学的钻削加工参数优化选择研究

通过建立合理的约束条件,将钻削加工参数的选择转化为优化设计问题。采用模糊数学方法描述具有模糊性的经验参数与经验约束,建立了更符合加工实际的模糊优化模型。运用均值水平截集法将模糊优化问题转化为普通优化问题进行求解,从而确定最佳加工参数。算例表明,模糊优化解更具优越性。     

机械零部件可靠性设计方法研究

机械零部件可靠性设计旨在设计阶段运用可靠性设计方法,分析各参数对零部件可靠性影响的程度,进而估计或预测其在规定工作条件下的状态或寿命。通过机械零部件可靠性设计可以避免传统设计的保守性和不合理性;同时,能够降低零部件的失效频率,提高产品的工作效率,具有显著的社会效益和经济效益。本文介绍了机械零部件可靠性设计方法的发展,并对目前机械零部件可靠性设计方法进行了分类和评述,指出了其特点、局限性以及适用范围,为机械行业提供了可靠性设计的技术参考。     

一种新的机电系统模糊评判方法

给出了一种新的机电系统模糊评判方法。该方法允许系统指标所包含的每一个子项目具有不同的可以用三角模糊数表达的权重 ,综合得出用三角模糊数表达的系统指标的模糊分值 ,再根据α水平截集和乐观指标 λ进行模糊区间运算 ,得出系统的综合模糊评判结果。实例表明 :本文方法科学合理、简单实用 ,具有一定的工程应用价值。     

基于单纯形优化算法的圆度误差检测技术研究

最小二乘法圆度误差评定过程中,采用非线性方程组寻找最优圆心及半径较难。若简化成线性方程组,则对测量点有严格的限制要求,而较多零件又无法满足这些限制要求。针对这些难题,提出采用单纯形优化算法评定圆度误差。该方法可满足快速处理测量数据、精确评定误差的需求,对测量点无任何限制要求。实验证明,该方法简单易操作,误差评定精度较最小二乘法、区域搜索等方法有一定提高。已用于实际工件测量,对后续测量有较强的指导意义。