金属柱状体工件内缺陷超声检测的特征分析

超声技术是检测金属柱状体工件内部缺陷的常用方法,但是在缺陷的重构和类型识别方面还缺乏有效的方法。针对超声检测金属柱状体工件内部缺陷的情况,研究单个圆周截面上360°检测得到回波信号特征的分布规律。为了深入全面地分析规律普遍性,采用ansys仿真软件得出不同情况下仿真回波信号,并经证实仿真回波有效;结合实际的缺陷类型和缺陷回波特点,分析了不同位置圆形、椭圆形、矩形缺陷的仿真回波信号幅值和时间延时的规律,为进一步的缺陷识别和重构奠定基础。     

金属材料表面缺陷的激光超声检测技术

为了完成对金属材料表面缺陷深度的检测,提出了透射法检测与估计表面缺陷深度的方法。基于热弹机制和干涉接收方式,搭建了激光超声检测实验平台,实现了工件表面缺陷的非接触检测,完成了缺陷处的B-scan信号采集和成像,建立了透射系数与表面缺陷深度之间的关系。实验结果表明:由B-scan信号可见缺陷处透射声信号的幅值与表面缺陷深度有关;由透射系数-表面缺陷深度拟合曲线估计了深度0.3 mm表面缺陷,估计误差为16%,实现了表面缺陷深度的测量。     

基于圆柱体缺陷构件的超声探伤重构研究

圆柱体构件中非轴对称人造缺陷偏心圆孔的超声探伤一直是无损检测的难点。基于脉冲反射原理设计超声实验平台,根据检测回波信号判定偏心圆孔缺陷所呈现的特征。在实验研究基础上,针对声场在圆柱体工件内部的传播情况,根据惠更斯原理以圆柱体为发射声源,基于k-wave仿真工具箱建立仿真平台,并利用声学传感器接收声波信号,设计的仿真平台能够实现360°同时刻采集工件的发射信号,同时利用传播过程中声压强弱的变化构建声场模型。根据采集的信号采用逆时反演重构模型,直观可视化地重构了内部缺陷的位置形状信息。     

超高精度车床直线运动误差检测与补偿系统的理论与实验研究

本文介绍了用三传感器误差分离法在线检测超高精度车床拖板直线运动误差和加工工件的素线直度误差。检测系统的精度高达±0.078μm。在此基础上,通过微计算机对误差数据进行数学处理,并驱动伺服机构对工件素线直度误差进行补偿加工。结果使工件素线直度精度提高到0.5μn/160mm,比补偿前的精度提高了50%以上。     

精密加工中顶尖、中心孔形状误差对工件圆度的影响及其作用机理

对于轴类零件精密、超精密车削和磨削加工,顶尖夹持是最常见的夹持方式。本文分析了精密加工中顶尖夹持误差对工件圆度的影响,通过分析工件回转轴线的轨迹变化及夹持的径向接触刚度与顶尖、中心孔圆度误差的各阶谱成份之间的关系,论述了顶尖、中心孔形状误差对工件圆度的影响及其作用机理。探讨了顶尖夹持方式下提高工件圆度的有效途径。     

基于改进野草算法的导波信号匹配追踪识别方法研究

针对导波信号匹配追踪识别方法求解效率和匹配精度不足的问题,提出了基于改进野草算法的匹配追踪识别方法(MIWOMP)。利用L(0,2)模式导波对含缺陷钢管进行检测,以chirplet时频原子作为匹配原子,分别使用MIWOMP方法、微分进化匹配追踪方法(DEAMP)和基于野草算法的匹配追踪方法(IWOMP)对导波检测信号进行重构,并对不同方法的匹配残差能量和频率匹配误差进行对比。研究结果表明:MIWOMP方法匹配精度最高,能够有效地对导波检测信号进行识别和重构,有利于促进导波无损检测技术的推广应用。     

基于体绘制的圆柱体构件缺陷三维重构方法

针对圆柱体构件内部缺陷问题,以超声检测技术为手段,采用体绘制三维重构技术,对构件内部缺陷进行三维重构。首先对圆柱体进行超声检测,并根据采集到的数据提取出其每一个截面的完整信息。然后进行B扫描成像,对成像图像像素点重组。最后利用体绘制技术对缺陷进行三维重构。结果证明,该方法重构出圆柱体构件中心孔、偏心孔缺陷效果良好,与实际构件相吻合,且大小误差在允许范围内。     

焊缝缺陷三维成像及亚像素定量方法研究

为实现工业设备中焊缝结构内部缺陷准确地定量分析,针对构造缺陷三维重构模型时缺陷图谱的过分割和欠分割导致定量分析不够精确的问题,提出了一种基于图谱颜色分割的新算法。利用该算法处理缺陷切片并进行三维重构获取其长度,应用Canny算子与三次样条插值法结合获取缺陷亚像素边缘,基于缺陷区域连通标记算法和累加法可获取缺陷面积和体积的方法。研究结果表明：与实际数据对比,未焊透、未熔合、夹渣缺陷重构的长度误差分别为8.18%、5%、9.62%,基于此对分割缺陷的亚像素边缘内连通域进行标记以准确地获取其面积及体积。该方法能够在不破坏焊缝结构的情况下即时获取焊缝内部缺陷的形貌并对其进行精准且全面的定量分析。     

目标位置不确定性的图形描述

目标的观测和状态估计涉及目标的各种运动和属性数据,其中位置不确定性是最重要的性能指标.借鉴测绘学科中衡量点元位置不确定性的方法,分别用椭圆和椭球来表示二维目标和三维目标的位置误差散布的不确定性区域.从位置误差的协方差矩阵导出1-σ误差椭圆(球)参数,再由椭圆(球)的概率分布导出相应的95%圆(球)概率误差的半径.位置不确定性的图形描述为评价位置观测数据的质量提供了可视化的方法.     

椭圆拟合在某新型磁定向系统罗差补偿中的应用研究

为了提高基于地磁检测定向的精度,设计了一种新型的平面磁定向系统,该系统仅需要一个传感器的数据就可以确定磁方位。进行载体磁场补偿是磁定向系统实际应用的必要条件。结合新型磁定向系统的结构特点,基于椭圆拟合方法提出了一种新型智能误差补偿方法,推导出误差补偿公式。该方法不需要外界设备提供参考,仅通过定向系统本身的测试数据之间的相互关系就可以完成罗差补偿系数的求解。工程试验表明,该方法有着与传统给定基准法相当的补偿精度,却大大简化了操作,缩短了校准时间。     

EEMD+BiGRU组合模型在短时交通流量预测中的应用

针对城市交通流随机波动性强、数据中含噪声多导致预测精度下降的问题,提出一种基于集合经验模态分解(ensemble empirical mode decomposition,EEMD)和双向门控循环单元(bidirectional gated recurrent unit,BiGRU)的组合交通流量预测模型,有效地提升了短时交通流预测的精度。模型利用EEMD算法对原始数据进行分解,根据分解所得的本征模函数(intrinsic mode function,IMF)分量绘制噪声能量图谱,去除分量中的噪声,并将去噪后的IMF分量作为BiGRU网络的输入进行训练,再将训练所得的结果进行重构加和,得到最终的预测结果。实验结果表明,未舍弃含有噪声的IMF分量进行重构的预测结果,相比于参考文献中提出的EMD+LSTM模型、LSTM模型和EEMD+LSTM模型,其平均绝对百分误差分别优化了42.36%、61.82%和30.95%;舍弃含有噪声的IMF分量后进行重构的预测结果,其平均绝对百分误差相比于将全部IMF分量进行重构优化了56.62%。     

多轴数控机床的通用运动学综合空间误差模型

提出了一种适用任意结构多轴数控机床的新通用运动学综合空间误差模型。该模型包含了由于制造、安装、运动控制不精确和刀具、床身、工件热变形以及其它因素引起的初始位置误差与运动误差 ,反应了机床误差的实际变化规律 ,对机床工作区误差适时全补偿特别有效。为了发展该新型误差模型 ,运用了多体系统运动学理论和齐次变换矩阵。最后 ,利用所述建模理论和方法 ,给出了 3轴立式数控机床的空间误差模型表达式 ,并分析了其 36种误差成分的变化规律     

基于模型转换的异步空间配准算法

在分布式融合系统中,融合中心在对传感器发送过来的航迹数据进行融合处理前,需要采用空间配准算法来消除航迹数据中可能存在的系统误差.已有的空间配准算法未考虑滤波处理中的状态方程对配准过程的影响.对不同传感器具有不同状态方程条件下的异步空间配准实现进行了研究,采用将模型误差和系统误差合并处理的思路,提出了基于模型转换的异步空间配准(AMCBA)算法.仿真结果表明AMCBA算法能够实现对模型误差和系统误差的准确估计.     

基于SRUKF仅测角导航的空间交会闭环控制协方差分析

针对基于仅测角导航的空间交会问题,开展了采用线性协方差进行闭环控制误差快速分析方法的研究。建立了基于SRUKF (Square Root Unscented Kalman Filter) 的仅测角导航算法并推导了观测敏感矩阵,构建了基于多脉冲Hill制导的闭环控制线性协方差分析模型。经算例验证,本文提出的闭环控制协方差分析结果与Monte Carlo打靶结果能够很好吻合;该方法适用于采用传统Extended Kalman Filter (EKF)的仅测角导航问题,但其迹向位置的估计存一个与该方向控制误差方差相当的偏心,其误差椭圆的长轴和短轴分别比基于SRUKF的估计结果大了24.68%和20.56%。此外,由于采用了QR分解和Cholesky 因子更新两种高效的代数运算,基于SRUKF的协方差分析模型要比基于EKF的协方差分析模型在计算速度上快了10%。     

超空泡航行体深度跟踪串级控制策略

针对空泡与航行体之间非线性滑行力导致的超空泡航行体稳定性问题,提出了基于圆判据理论和Nelder-Mead算法的超空泡航行体深度跟踪串级控制方法。介绍了超空泡航行体数学模型以及圆判据定理基础知识。结合模型特性推导了超空泡航行体串级误差状态方程,利用圆判据定理研究了内环绝对稳定性。通过Nelder-Mead算法对内环反馈参数进一步优化。仿真分析结果表明：所提控制方法便于反馈参数整定,可以充分利用超空泡航行体的控制量实现深度跟踪。     

平面 NURBS 曲线的椭圆弧自适应逼近

给出了用椭圆弧及双椭圆弧自适应逼近平面NURBS曲线的算法。算法所得到的椭圆样条能够G1连续 ,双椭圆样条还能够保形。与现行的圆弧逼近算法相比 ,本算法不需要求解非线性方程组 ,而是由给定的插补误差自动计算参数增量 ,得到椭圆曲线的特征点 ,还可以将误差控制在预期的范围之内 ;与现行的直线插补方法相比 ,不需要额外的时间和空间 ,也适用于CNC环境。本算法在腔体加工、二维轮廓加工等方面有特别的实用价值。     

一种水下高速小目标回波频率估计方法

针对拦截水下高速小目标时近场区体目标效应对多普勒频率估计的影响,本文设计了一种选择区间加权频率估计方法,该算法将近场区时高速小目标看成体目标进行处理,通过对频率估计分量进行选择性幅度加权平均,降低了频率估计误差,减少了由于目标姿态变化对频率估计稳定性产生的不良影响。经仿真研究,与直接进行频率估计相比较,该方法能够较好的抑制体目标效应对多普勒频率估计造成的影响。在最不利情况下,频率估计误差数值低于300Hz,较好地满足了声引信利用多普勒频率进行后续参数估计的要求。     

Adaptive sliding mode control of modular self-reconfigurable spacecraft with time-delay estimation

The reconstruction control of modular self-reconfigurable spacecraft (MSRS) is addressed using an adaptive sliding mode control (ASMC) scheme based on time-delay estimation (TDE) technology. In contrast to the ground, the base of the MSRS is floating when assembled in orbit, resulting in a strong dynamic coupling effect. A TED-based ASMC technique with exponential reaching law is designed to achieve high-precision coordinated control between the spacecraft base and the robotic arm. TDE technology is used by the controller to compensate for coupling terms and uncertainties, while ASMC can augment and improve TDE’s robustness. To suppress TDE errors and eliminate chattering, a new adaptive law is created to modify gain parameters online, ensuring quick dynamic response and high tracking accuracy. The Lyapunov approach shows that the tracking errors are uniformly ultimately bounded (UUB). Finally, the on-orbit assembly process of MSRS is simulated to validate the efficacy of the proposed control scheme. The simulation results show that the proposed control method can accurately complete the target module’s on-orbit assembly, with minimal perturbations to the spacecraft’s attitude. Meanwhile, it has a high level of robustness and can effectively eliminate chattering.     

小样本采样数据的预处理

一般情况下数据处理大多采用数理统计方法,该方法对于数据较少情况下处理和判别粗大误差不适用。提出了运用线性均方估计法和熵值判别法来处理和判别粗大误差,线性均方估计消除粗大误差是一种采用软化的方法处理粗大误差;熵值判别法是根据熵的上界对应最大的不确定度,利用所得数据的熵信息量判别数据是否含有粗大误差。这两种方法经过多个实例计算,结果表明,它们在处理小样本采样数据时更有效。