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关键词： 光场调控   矢量涡旋光场   多自由度耦合  

摘要： 对光场各自由度的单一或协同调控获得的结构光场由于具有新颖的物理性质,展现了重要的研究意义和应用价值。例如,轨道角动量作为一种全新的调控自由度直接影响光场相位与空间分布,常通过单独作用或共同作用构造高维空间,调控生成的涡旋光场及矢量光场已广泛应用于超大容量光通信、遥感探测、量子通信等领域。在此基础上,针对日益发展的前沿应用需求,引入新的光场调控自由度与传统自由度结合,进一步拓展高维和多维的结构光场研究成为了亟待解决的问题。本文首先从双自由度调控技术出发,以矢量涡旋光场为重点介绍了两种典型内癝自由度的耦合以及作用方式;在此基础上,结合本课题组的相关工作,系统综述了超越传统自由度并打破双自由度数目限制的复杂结构光场调控技术。

关键词： 非自治系统   多尺度法   投影法   Hopf分岔  

摘要： 建立了一类以空气弹簧拟合的具有高阶非线性项的二自由度车辆垂向振动系统模型,采用非自治系统的多尺度法得到系统的平均化方程,应用数值模拟方法获得分岔点邻域的分岔图及相图,研究了系统在正弦激励下的Hopf分岔。再通过投影法计算分岔点处的第一李雅普诺夫系数并根据其正负判断分岔类型,通过数值模拟方法得到系统的相轨迹图,采用解析法和数值法对Hopf分岔点邻域内的动力学现象进行分析。结果表明:当外激励频率ω和固有频率ω2的接近程度在0.0114附近时系统发生亚临界Hopf分岔,在分岔点的邻域内稳定焦点失稳形成不稳定焦点;当外激励频率ω和固有频率ω2的接近程度在0.0621附近时,系统将发生超临界Hopf分岔,在分岔点邻域内稳定极限环变为稳定焦点。

关键词： 垃圾分类   演化博弈   环境治理   模拟仿真  

摘要： 垃圾分类是推进绿色发展的重要举措,地方政府和居民是主要的参与者。基于地方政府资源有限和任务多的双重困境,结合地方政府参与程度差异和环境治理责任,借助演化博弈理论和模拟仿真方法对地方政府和居民在垃圾分类治理中的互动路径进行讨论。结果表明:在不同的初始条件下,居民和地方政府均衡各自的策略收益后,双方行为呈现不同的演化路径;居民策略受垃圾分类成本、货币奖惩、声誉奖惩和环境收益等因素影响;地方政府策略受强参与投入比例、对辖区民众评价的重视程度和治理成本等因素影响。据此提出以下建议:聚焦垃圾产生环节,降低居民分类成本;营造诚信沟通氛围,为地方政府和居民共同应对垃圾围城困境构建信任基础;兼顾个体差异,引导地方政府实施柔性垃圾分类治理。

关键词： 静/热误差   误差测量   卷积长短期记忆神经网络   旋转轴   球杆仪  

摘要： 针对现有的数控机床旋转轴误差测量与建模方法仅考虑多自由度静态几何误差或单自由度热误差单独作用的影响,未考虑几何误差和热误差耦合影响的问题,提出了一种基于球杆仪的数控机床旋转轴多自由度静/热误差同步测量与建模方法。首先基于齐次坐标变换建立球杆仪杆长变化模型,再基于该模型使用非齐次线性方程组建立静/热误差辨识模型;其次设计了适应多自由度静/热误差同步测量的球杆仪安装模式以缩短测量时间,减少热逸散对测量结果的影响;再次基于卷积长短期记忆神经网络(CNN-LSTM)建立旋转轴多自由度静/热误差预测模型;最后在数控蜗杆砂轮磨齿机的C轴上进行误差测量实验,对多种转速下的旋转轴多自由度误差进行快速辨识,并通过CNN-LSTM静/热误差预测模型对多自由度误差和球杆仪杆长变化进行预测,以验证所建模型的准确性。

关键词： 三自由度载人离心机   弹性边界   模态测试   力锤测试法  

摘要： 目的:针对三自由度载人离心机系统结构复杂、转动惯量高等特点,探讨其在弹性边界下的模态测试方法。方法:以三自由度载人离心机为测试对象,参照GJB 2706A—2008《航天器模态试验方法》和GB/T 11349.3—1992《机械导纳的试验确定冲击激励法》在离心机弹性边界下使用力锤作为激励源开展模态测试。每个激励位置锤击4次,对4次锤击数据进行线性平均计算后得出结果。利用三自由度加速度传感器、64通道数据采集仪收集数据,基于***模态测试分析软件,采用频率响应函数对模态数据进行分析。结果:激励信号在30 Hz频段内相干系数不低于0.8;系统前3阶固有频率分别为9.15、15.66、19.22 Hz,均为扭转振型;在Z18和Z21激励位置下,系统一阶频率均为9.15 Hz左右,二阶和三阶频率也一致。结论:力锤测试法可用于三自由度载人离心机的模态测试,能够保障设备运行的安全性、提高受试者的舒适性,对指导后续的结构优化设计具有借鉴意义。

关键词： 二惯量系统   PI控制   二自由度   极点配置法  

摘要： 针对二惯量弹性驱动系统,为了提高系统的稳定性,文章基于极点配置法对IP和PI速度控制系统进行参数设计,分析系统的阻尼特性。为改善系统快速性和稳定性,导入二自由度控制技术提高系统的设计自由度并增加一个前馈调节因子,分析其调节规律并给出一种设计方案。仿真分析表明,极点配置法结合二自由度控制可以保证速度控制系统快速性和稳定性的平衡,并且通过实验论证了设计的有效性。

关键词： 六自由度   手术方舱   舰艇   模拟仿真训练平台  

摘要： 目的为提升驻舰卫勤人员在不同海况下开展手术的能力,基于六自由度模式研制一种舰艇手术室模拟仿真训练平台。方法通过现实需求分析、功能分析和勤务定位,设计研制一种舰艇手术室仿真训练平台。结果该平台包括多功能手术方舱、六自由度运动平台、人机交互系统、音像交互传输模块四部分。手术方舱按照某舰艇手术室建造,可开展多类手术操作;六自由度运动平台可实现多自由度的复合运动;人机交互系统可模拟不同海况分级;音像传输模块可实现手术音视频信号实时传输。结论该平台可实现陆上模拟海上手术操作的设计要求,创新了训练模式,贴近了实战化,能有效提升驻舰卫勤人员的海上医疗救治能力。

关键词： 工业机器人   运动可靠性   包络法   正态分布  

摘要： 为评估六自由度工业机器人末端执行器在任务空间中作业的可靠性与精确性,提出了一种基于包络法的机器人运动可靠性分析策略。首先,通过运动学获得机器人系统的误差函数及可靠性模型。其次,采用包络法求解可靠性模型获得末端执行器的失效概率,并通过泰勒公式对误差函数进行线性化处理,同时,在计算过程中排除协方差矩阵中的冗余点,使其符合正定条件,提高包络线的准确性。最后,对所提方法进行了仿真分析,结果表明,包络法相对于蒙特卡洛法的误差为0.5%~19.8%,验证了该方法的有效性。

关键词： 柔性连续体机械臂   单模块   滚动接触   多模态运动  

摘要： 为实现连续体机械臂的多模态运动,解决现有机械臂只能实现单一弯曲或旋转的问题,设计了一种基于滚动接触的单模块多自由度柔性连续体机械臂。将滚动接触模块作为连续体机械臂弯曲模块的骨架结构,并在弯曲模块内安装旋转模块,以形成具备独立弯曲和旋转运动的多自由度机械臂。采用分段常曲率法建立连续体机械臂的运动学模型,对其刚度性能、弯曲性能和旋转性能进行了分析。制备了连续体机械臂样机,并开展机械臂拧松瓶盖、开启风扇以及在三维空间内避开障碍物抓取目标物体等实验。实验结果表明,利用连续体机械臂的弯曲与旋转组合运动可完成复杂空间环境下的不同任务,体现了复合运动模式的优势。所设计的连续体机械臂具备多模态运动,可为多自由度连续体机械臂的设计提供新思路,拓展了连续体机械臂的应用场景。

关键词： 互质阵列   均匀自由度   波达方向   多重信号分类  

摘要： 针对压缩阵元间距的互质阵列差分共阵存在孔洞、均匀自由度低导致欠定波达方向估计性能受限的问题,提出了一种改进的稀疏阵列设计。首先,通过分析阵列结构对差分共阵冗余性与孔洞位置的影响,得出调整压缩阵元间距的互质阵列的子阵列位置,能够有效地减少差分共阵的冗余,增加连续延迟,提高均匀自由度;其次,调整子阵列阵元位置,给出设计稀疏阵列物理阵元位置的闭式表达式;然后,根据阵元位置推导得到提出的稀疏阵列自由度、均匀自由度以及差分共阵孔洞位置的闭式表达式。理论分析表明,相同阵元数目时,相较于压缩阵元间距的互质阵列及其改进稀疏阵列,该稀疏阵列具有更高的自由度、均匀自由度。最后,利用基于空间平滑的多重信号分类算法,在多种场景下展开波达方向估计仿真实验。结果表明,提出的稀疏阵列在多种实验条件下均具有更优的波达方向估计性能,验证了该设计的有效性。