以机械创新设计大赛为导向的大学生创新实践能力培养

机械创新设计大赛是机械类专业培养学生创新能力、工程实践能力和团队协作能力的学科竞赛。针对当前应用型高校学生创新实践能力较差的问题,论文分析了当前大学生实践能力培养中存在的问题,通过理论教学、实践教学改革和制度保障,提出构建以机械创新设计大赛为导向的教学体系,调动了学生主动学习的兴趣,通过参赛作品的制作,一定程度上培养和提高了机械专业大学生的创新能力和实践能力,对培养工科类学生的创新实践能力有一定的借鉴意义。     

某越野车顶盖密封性能特征分析与优化

解决整车的淋雨密封性问题是整车研发、制造过程中的一个系统性、复杂性的工程,然而目前密封的机理与解决方法尚不完善。基于此,文章介绍了一种越野车型漏水问题的研究方法与解决思路,提出了动态水流路径分析法与DOE实验设计结合的策略。对车身结构、相关零部件的密封性能进行分析评估,确定异常水流路径及影响因子,通过正交实验以及均值分析得到最优化的密封条唇边降低高度、硬度、长度参数,并在批量生产过程中进行充分的验证,改善了顶盖间密封系统,将整车的淋雨一次通过率从62.5%提高至99.3%。     

能见度仪在激光测距能力检测中的应用研究

介绍了能见度仪对检测激光测距能力的影响,分析了能见度与测距能力之间关系。用常用的方法计算测距能力与实际检测的测距能力相差较大,原因可能是大气衰减系数造成。大气衰减系数与能见度密切相关,它的确定有多种方法,通过比较得出,用经验值法和能见度仪原理法得到的大气衰减系数偏大,测距能力偏高,与实际检测结果相差较大。用能见度仪检测能见度,用经验公式计算大气衰减系数,得到的测距能力与实际检测较为接近。     

交互式水域环卫机器人的避障路径规划算法

为使交互式水域环卫机器人（Interactive Water Sanitation Vehicle，IWSV）在进行垃圾收集时成功捕获水中浮动垃圾并顺利规避水域障碍物，提出一种将基于采样的快速搜索随机树（Rapidly-exploring Random Tree，RRT）算法与速度障碍模型相结合的路径规划算法。利用双目摄像头基于视差定位法获取水域动态障碍物的位置坐标，利用IWSV搭载的感应元件获取其自身与障碍物的相对方位角，基于速度障碍法计算可成功避开障碍物的移动角度调整范围，对更优的RRT*算法中的随机采样过程进行进一步优化，得到改进的避障路径规划算法。考虑实际应用场景，引入抗积分饱和比例积分微分控制（Proportional Integral Differential Control，PID Control）法使航向控制器的控制效果更为精准有效。在实景测试时避障路径规划算法存在稳健性，基于到达时间（Time of Arrival，TOA）定位法进行仿真分析。仿真试验结果表明，该路径规划算法比RRT算法和改进前的RRT*算法路径规划效果更优，可靠性更好，可在较短时间内避障并得到较优移动路径。在实景测试时基于TOA的Chan算法更加符合定位估计需求，且IWSV本体感应装置的噪声测算宜在10 m以内。     

Robust adaptive course-keeping control of under-actuated ships with the rudder failure北大核心CSCD

[目的]针对舵机故障、控制增益未知和海洋环境干扰情况下的欠驱动船舶航向保持问题,设计一种考虑舵机故障的船舶鲁棒自适应航向保持控制算法。[方法]通过结合鲁棒神经阻尼技术和自适应方法,对繁重的神经网络权值进行横向压缩,仅需设计2个自适应学习参数对未知增益和舵机故障参数在线补偿,以确保船舶在舵机故障的情况下能够有效执行航向保持任务。通过李雅普诺夫理论,证明所提出的控制器半全局最终一致稳定有界(semi-global uniform and ultimately bounded,SGUUB)。最后以“育鲲”轮为仿真对象,建立非线性Nomoto数学模型,在海洋干扰下进行对比仿真试验验证。[结果]结果表明,在此策略下,“育鲲”轮在舵机故障情况下平均舵角输出比仿真试验中所对比的传统方法降低了51%,可改善航向保持控制效果。[结论]研究结果可为欠驱动船舶的航向保持控制问题提供借鉴。     

Fatigue tests on grouted connection segment specimens in offshore wind turbine structures considering water ingression

Grouted connections (GCs) are widely used to connect superstructures and driven piles in offshore wind turbine structures. They resist fatigue loading in marine splash zones and even submerged environments. In this paper, six GC segment specimens were designed and tested under fatigue loading in both the air and water ingression conditions. The results in the air condition showed that for the specimens with lower loading ranges, the strain distributions and residual displacements stabilized after 20 thousand load cycles. These conditions persisted until the end of the test with two million cycles, with only a few tiny cracks appearing on the grout material surface. Meanwhile, wide cracks and grout material exfoliation were found in specimens with higher loading ranges. The residual displacement accumulated gradually, which eventually caused the termination of the test when it reached 5 mm after 1.3 million cycles. The results in the water ingression condition showed that the water had entered into the micro-cracks of the grout material, which severely degraded the fatigue behavior of the GC specimens. Even in lower loading ranges, specimens W-1 and W-2 only endured 0.264 million and 64 thousand load cycles before the displacement of the top clamp reached −10 mm. Compared with two specimens tested in the air, with a total displacement of less than −0.7 mm after two million load cycles, the severe deteriorating effect of water ingression on the fatigue behavior of GCs was apparent.