精選工程碩士專業論文十篇

來源: www.50296021.com 作者:lgg 發布時間:2018-10-27 論文字數:32385字
論文編號: sb2018101621305623581 論文語言:中文 論文類型:碩士畢業論文
本文是一篇工程碩士論文,工程碩士專業學位是一種適合我國國情的學位類型和人才培養規格。從發展的勢頭看,工程碩士教育充滿著活力。在當今貫徹科教興國、可持續發展和人才強國三大戰
本文是一篇工程碩士論文,工程碩士專業學位是一種適合我國國情的學位類型和人才培養規格。從發展的勢頭看,工程碩士教育充滿著活力。在當今貫徹科教興國、可持續發展和人才強國三大戰略,全面建設小康社會的時期,學位與研究生教育如何發揮更好的作用,值得我們認真地研究和規劃。(以上內容來自百度百科)今天為大家推薦一篇工程碩士論文,供大家參考。
 

精選工程碩士專業論文篇一

 
第1章緒論
 
1.1問題背景
隨著國家對長壽命應用衛星需求的逐漸增加,衛星的功能日益復雜,逐漸由單一功能單一載荷向多種功能多載荷發展以。旋轉部件在衛星平臺和有效載荷上的應用越來越普遍,數量越來越多。受結構或整星質量限制,許多旋轉部件都無法各份,是單點失效環節,其一旦失效,輕則影響整星的可靠化重則導致衛星主要功能喪失,由于旋轉部件失效導致衛星主要功能喪失的問題在我國航天史上己多次發生。旋轉部件的質量己成為制約衛星功能的關鍵因素。旋轉機械的故障診斷方面,近些年來己經取得了穩定而快速的發展。上世紀八千年代時,振動頻譜分析技術己經比較成熟應用在故障診斷,且在石化、礦山、電為、輕工、紡織機械制造、汽車、造船、冶金、等行業得到了較廣泛的應用。而且隨著各類前沿科學的引入,大大突破了原有的傳統思維方式和技術手段的局限,傳統的譜分析技術基礎上又相繼發展了小波分析、自適應分析、時頻分析、全息譜、神經網絡預報等多種技術。但目前,在星用旋轉部件的檢測、篩選、質量評估方面,總體上仍表現為手段少、方法單一。主要通過檢測旋轉部件的轉速、外殼振幅等參數判斷產品的質量狀況,這種做法無法針對旋轉部件特定故障模式的內在機理作出比較準確的評價,更缺乏系統級和整星級的檢測及評估。在已經發射應用的衛星中曾發生由于旋轉部件故障導致衛星功能失效的問題,而旋轉部件在交付驗收時的常規測量無法對其壽命期內的運行可靠性進行預估,要保證星用旋轉部件的高可靠與長壽命,就必須把握入所驗收和裝星前的每一個環節。總體所作為衛星上天前最后一道質量關卡,必須從檢測手段和方法上具備短期內判斷星載旋轉部件的產品質量,并且推測其運行可靠性的能力以。所如何在其研制過程中結合少量試驗和特定的檢驗方法,并衛星旋轉部件性能狀態進行檢測,對其性能變化趨勢和壽命極限進行預測和評估等已經提到了日程.
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1.2旋轉組件研究方法
在工程結構與機械運行過程中,由于存在故障而發生事故的現象屢見不鮮。特別是運行環境(受力、承熱及磨損等)的作用,使其工作狀態不斷在發生變化所以需要在它們王作運行中提取典型故障癥狀的信息,并作出診斷。星上活動件除了一定角度運動的部件外,大多以旋轉部件為主,大致在50-100rpm和3000-6000rpm范圍內。衛星在軌運行時,旋轉機械部件最容易發生故障,而這些單點失效部件又是影響衛星成敗的關鍵。而對于這些部件不允許隨便拆裝檢查,這就要求必須對其進行不解體的狀態監測和故障診斷,識別現狀并能預測未來。隨著國家對衛星的壽命和可靠性要求的曰益嚴格,旋轉機械部件的壽命和可靠性問題也就凸顯了出來。旋轉部件的狀態監測和故障診斷有多種方法,包括電流分析法、振動音響法、速壓力脈動法度變化法、聲發射法、溫度法等。其中的振動診斷技術在被診斷系統的信號采集、數據處理、故障識別和診斷中顯示出簡便可靠的優越性,尤其適用于連續在線監測和診斷報警PL所以振動分析技術成為應用最普遍診斷方法,可從測試活動部件在規定動作過程的自身振動信息中分析出正常、異常或缺陷等。早在毛十年代初美國就運用此方法對衛星消旋組件進行了振動分析。八十年代國外己經形成一門新的、融合多項技術的學科,即機械故障診斷學。我國在九千年代就將這項技術用于禍輪發動機、煉油設備、大型電機等分析,航天潤滑中也將這種技術用于軸承的分析,由此,國內外相應地繁衍出各類診斷設備及其分析軟件。
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第2章振動檢測系統開發與集成
 
2.1振動信息監測系統傳感器集成
已建立的一套旋轉部件振動信息檢測系統是一套R〇tVIE以6.0。該系統由數據采集器、數據處理計算機和RotV距以6.0數據分析軟件姐成,見圖2.2。由上可知,對于一個大小確定的實際振動,在低頻段,其振動位移幅值比較大,而振動加速度幅值比較小,采用位移傳感器測量比較合適;對高頻振動,其振動位移幅值比較小,而振動加速度幅值比較大,采用加速度傳感器測量比較合適。星用旋轉部件的工頻大多數小于lOOHz,工頻及其倍頻或分頻最能反映星用旋轉部件的固有質量特征,因此星用旋轉部件的振動測量比較適合選用位移傳感器。但由于位移傳感器的安裝和測量存在諸多局限。如:需要根據被測產品具體情況設計專門工裝;飛輪等部件的轉子裝在密封的殼體內,無法采用非接觸式的位移傳感器進行測量;同時對于高頻振動的測量,加速度傳感器的測量精度較高,而位移傳感器不太適應等等。因而,配備高精度高靈敏度加速度傳感器也是必需的。
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2.2數據分析系統軟件改進
原有的RotV圧以6.0數據分析軟件主要注重于圖形的判斷,所記錄的數據是將放大器放大倍數、傳感器靈敏度等信息融在一起,輸出的結果是電壓量(mv),不能給出相應的物理量(加速度、速度、位移)。為完善軟件的功能,補充研制了 RotV距以系統數據采集預處理器軟件。軟件的功能是根據前端不同傳感器的靈敏度信息,將數據單位由mv改為應的物理量單位。同時,根據采樣放大倍數(需要用戶自己設定),將采集過程中放大了的數據進行還原。程序處理原理如下圖所示。處理的原理是將原來保存文件中的數據乘上程序中設定的靈敏度值,然后再除以設定的放大倍數值,最終得到實際測得的物理量(位移、速度、加速度)等結果保存到新的數據文件中。經過二次開發后形成的完整的衛星活動部件檢測系統由四套高精度高靈敏度位移傳感器(含傳感器導線、前置器、二次電源)、16通道數據采集器、數據處理計算機和RotV以6.0數據分軟件組成。經過集成后,每次測量時各設備之間的連接操作大大簡化只需安裝測量傳感器,提高了工作效率,也減少了因操作帶來的不可靠因素。
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第3章旋轉部件在典型環境應力下的振動特性..........21
3.1實驗材料與實驗系統........21
3.2實驗結果分析........23
3.3本章小結........41
第4章振動信息檢測技術在衛星研制中的應用........42
4.105星消旋組件振動檢測實驗........42
4.205星組件級檢測結果........44
4.305星整星狀態振動檢測結果........47
4.3.1振動烈度測試結果分析........47
4.3.2加速度頻譜分析........48
4.4運行效果及結論........50
4.5本章小結........51
第5章總結與展望........52
 
第4章振動信息檢測技術在衛星硏制中的應用
 
通過運用振動頻譜分析技術和全息譜分析技術,短時間動態檢測星用旋轉部件運行過程產生的振動信息,對產品的裝配質量及運行可靠性進行評價,對產品潛在的故障隱患進行診斷,最終達到星上旋轉產品整體裝配可靠的目的。本文對05星消旋組件在系統溫度適應性試驗前后、整星狀態各大型試驗前后的振動特征信息進行了動態跟蹤檢測wwsi。檢測方法包括振動加速度信息檢測(用于振動總量分析和頻譜分析)和位移信息檢測(用于全息譜分析)兩種。考慮到工程研制的繼承化以及研制進度的限制,以加速度檢測為主,因此正樣產品的振動檢測仍然沿用加速度傳感器檢測和判斷方法,只在05星消旋組件溫度適應性試驗后進行了一次使用位移傳感器的振動檢測。充分調研國內外機械振動標準,并考慮到星用旋轉部件高可靠要求和特點的基礎上,確定的測試結果合格判據如下:經過試驗(指溫度適應性試驗、振動試驗、熱真空試猶等環境應力試驗)后產品在同樣的狀態和測試條件下測取的振動總量與試驗前的振動總量之比值不大于1.4為合格。當比值大于1.25但小于1.4時,需進行頻譜細化分析與處理。
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結論
 
本文立足于衛星總體,利用新建立的全息譜檢測分析系統并進行二次開發,運用信息譜分析技術,通過短時間動態檢測星上旋轉部件運行過程產生的振動信息,對產品的裝配質量及運行可靠性進行評價,對產品潛在的故障隱患進行診斷,最終達到確保星上旋轉產品整體裝配可靠的目標。本文主要所做內容如下:
1、對現有的RotVW6.0振動信息檢測系統進行二次開發,建立適用于星用旋轉部件的振動檢測系統。
2、通過對典型星用旋轉部件進行不同應力環境(高溫、低溫、真空)和不同非穩態運動狀態(啟動、停止)的振動信息檢測,分析產品的非穩態運動持征,摸索星用旋轉部件在不同應力環境和不同非穩態運動狀態下的共性規律和潛在故障特征。
3、進行故障模抵試驗,通過人為設置故障,獲取故障特征信息,建立旋轉產品驗收振動信息數據庫。
4、檢測各類衛星有關旋轉部件在溫度適應性試驗前后、整星狀態各大型試驗前后的振動特征信息,積累實踐經驗。
通過傳統的頻譜分析可以識別旋轉件不對中、交流干擾、失衡、氣封磨損、動靜碰磨等故障將征,但很多情況下容易將交流干擾誤診為失衡或不對中,將氣封磨損診斷為動靜碰磨。而對于非平穩振動,傳統的頻譜分析方法則顯得力不從也。而目前已在各民用行業得到廣泛應用的全息譜分析方法由于融合了轉子多個截面的振動幅值、頻率信息,較好地彌補了傳統的頻譜分析方法的不足,是一種更有效地診斷產品裝配過程中潛在的故障因素的手段。
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參考文獻(略)

 

精選工程碩士專業論文篇二

 
第 1 章 緒 論
 
1.1 課題來源及研究背景
我國鋼鐵企業從 1970 年起開始陸續興建,但受到當時條件的限制,我國鋼鐵行業的運輸以鐵路運輸為主,相關技術與運輸裝備等都與其他國家有很大的差距,我國鋼鐵企業根據實際情況,學習國外先進技術,經過幾十年的不斷摸索,正在不斷減小與國外相關技術領域的差距[1]。上個世紀,鋼廠的鐵水運輸主要依靠軌道運輸,如圖 1-1 所示,由于鐵路運輸轉彎半徑大,占用土地較多,運輸過程中容易與其他車輛發生沖突,軌道鋪設復雜,無法滿足各車輛的通行能力,靈活性較差等缺點,軌道運輸鐵水的運輸方式已經不能滿足鋼廠行業的需求,因此國外不斷推進無軌道運輸方式,無軌道鐵水運輸的主要特點為路面輪胎式運輸[2]。由于無軌道運輸具有占地小、整體運行成本低、靈活性好、便于管理等優點,無軌道運輸得到了廣泛的應用[3]。目前,各大鋼廠主要使用牽引式鐵水運輸車,如圖 1-2 所示,這類運輸車雖然避免了軌道運輸的問題,但是這類鐵水車存在轉彎半徑大、轉彎不靈活的問題,嚴重硬性了鋼鐵行業的正常發展。以液壓動力鐵水運輸車的出現,解決了軌道運輸以及牽引式鐵水運輸車的問題,如圖 1-3 所示。它采用靜液壓驅動技術,此技術具有無級變速、穩定性高、動力強勁、轉向靈活等優點,實現了高溫鐵水的快速運輸、機動靈活高效,保障了鐵水運輸的安全性,從而促進了鋼鐵行業健康快速的的發展.
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1.2 鐵水車重要組成及相關技術
著名的生產廠家如德國的 SCHEUERLE、GOLDHOFER 以及意大利的NICOLAS 等公司在 20 世紀 30 年代已經開始研制重型運輸車輛,而轉向機構也經歷了從液壓缸驅動四連桿機構到液壓馬達驅動蝸輪蝸桿的過程。國內從 1980年才開始對重型車輛展開研究,目前國內重型車輛主要生產廠家有天業通聯、鄭州大方、三江萬山等公司,重型車輛主要采用獨立轉向模式,鐵水車屬于重型車輛衍生產品,由于運輸高溫罐體,整車被分成兩部分,這就決定了鐵水車采用基于桿系的液壓助力轉向機構。鐵水車的轉向液壓系統概括的講可以分成三大部分:主轉向液壓系統、轉向調整液壓系統以及應急轉向液壓系統[7],每個系統都具有各自的功能,三者相輔相成,相互協調,從而保證了鐵水車在復雜環境中的順利轉向。鐵水車轉向調整系統又稱轉向調直系統,主要起到兩方面的作用,一種是調整前后轉向拉桿,因為鐵水車被鐵水罐體分成前后兩部分,鐵水車轉向系統采用拉桿轉向,在整車轉向機構安裝完畢之后,需要借助轉向調整系統來保證前后兩部分輪胎在一條直線上;另一種就是解決車輛跑偏現象,所謂的跑偏就是鐵水運輸車在實際使用工況中,由于某些原因導致鐵水運輸車在轉向完畢之后出現先后輪胎不在同一條直線上,即前后轉向油缸的伸出和收縮量不等的情況,由于前后輪胎轉向的不同步,往往會導致鐵水運輸車轉向之后,加速輪胎磨損等后果,嚴重時會導致鐵水運輸車無法正常工作,這對于高溫鐵水的運輸帶來了極大的安全隱患。此時就需要人為的對轉向進行調整,保證鐵水運輸車的正常工作。目前,國外內采用的轉向調整系統主要沿用框架車的技術,即采用手動調整系統,主要由手動換向閥、轉向液壓缸、截止閥、安全閥等組成,通過開啟或關閉三個截止閥、調節換向閥手柄,并且以人眼為評判標準對車輛的進行校直,這種轉向調整系統進行調節時,需要停車操作,操作步驟繁瑣,調節精度不高,對于高溫鐵水的運輸,運輸時間有一定的限定,如果鐵水運輸出現中途停車等情況時,會增加鐵水的溫降、降低鐵水的性能,嚴重時會出現此次運送鐵水不能使用,造成極大的經濟損失;轉向調直時,操作人員需要站在鐵水車一側進行操作,這對操作人員的安全帶來一定的安全隱患。這種轉向調整方法廣泛應用于非高溫高危產品運輸或者對調節精度要求不高的運輸車輛上。因此研究一種新的轉向調整方法顯得尤為重要,本文針對傳統轉向調整方法的繁瑣以及調節之后還會出現跑偏的問題,提出了一種以連桿轉向為特點的鐵水車等工程車輛的轉向調整方法,文中第二章將會詳細介紹。
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第 2 章 鐵水車關鍵結構分析及安全性設計
 
目前鋼鐵企業的高溫鐵水的運輸存在許多問題,如運輸速度低、運輸線路不靈活、承載噸位小等情況,嚴重影響了鋼鐵企業的正常作業,以鐵水運輸的液壓動力運輸車的出現,改變了傳統的運輸模式。鐵水運輸車的主要結構包括機械結構、轉向系統、懸掛系統等,其主要關鍵結構包括車架的優化設計、轉向結構、懸掛結構等的可靠性設計,是實現高溫鐵水的安全及靈活快速運輸的保證。鐵水運輸車相較于以往的運輸車輛在機械結構等方面存在一定的區別,機械結構方面的分析有助于提升產品的可靠性,為整車的優化改進的工作做一個鋪墊,因此本章以鐵水車為例分析整車結構。
 
2.1 鐵水車整車結構分析
在冶煉工藝中,大量的鐵水、鋼水等需要在廠區運輸,主要的運輸工具可以分成機車和掛車兩類。鐵路有軌運輸是機車運輸的主要代表,運輸單位當量大,但存在裝料時間長、軌道轉彎半徑大、運輸效率低的缺點;掛車運輸屬于公路無軌運輸,其運輸機動靈活,不受軌道限制,占地面積小,但運輸單位當量小,難以滿足現代鋼廠運輸要求,液壓鐵水運輸車的出現改變了這種狀況,有效彌補了兩種傳統運輸方式的缺點。
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2.2 鐵水車整車車體結構分析
目前重型運輸車在我國各項工程建設中得到廣泛的應用,在基礎建設及推動經濟發展等方面起著關鍵的作用。在追求品質的今天,如何快速生產出結構輕、性能好、功能全、可靠性高的產品,對于企業的市場份額起著至關重要的作用。傳統的設計方法已經跟不上產品研發速度,因此有限元技術已成為新產品設計主要研究方法,使產品的設計更加的方便快捷[24]。鐵水運輸車運輸的鐵水屬于液態高溫高危物體,這對于車架的安全性有著極大的影響,因此如何在對車架輕量化提高鐵水運輸車的運載能力的基礎上,保證車體的安全可靠是產品設計中面臨的挑戰,因此采用現代的分析方法,將有限元分析法與優化設計進行結合,保證機構設計的安全可靠。有限元法的基本思路是將一個連續的整體通過離散的方法,分成一定數量的微小體,通過每個單元體上的節點將每個單元體連接在一起,組成單元的組合體,通過引入邊界條件、結構力學方程組,獲得位移、應力等分布等[25]。
.......
 
第 3 章 鐵水車轉向調整系統研究與仿真........39 
3.1 轉向調整系統分析.......39 
3.2 轉向調整系統模型建立......44
3.3 轉向調整系統聯合仿真......49
3.5 本章小結.........54 
第 4 章 鐵水車懸掛升降系統研究......55 
4.1 鐵水車懸掛系統組成..........55 
4.3 升降系統分析及改進..........61 
4.4 鐵水車升降系統仿真分析.........64
4.5 本章小結.........72 
第 5 章 鐵水車實驗研究與工程實踐.........73 
5.1 鐵水車實驗組成....73
5.2 現場試驗數據采集及分析.........77 
5.3 工程實踐問題及解決方案.........81
5.4 本章小結.........83
 
第 5 章 鐵水車實驗研究與工程實踐
 
針對鐵水車轉向調整系統及升降系統存在的問題,提出了改進意見,并對其建立仿真模型進行分析,為了驗證系統的實用性,本章將對鐵水車進行實驗研究及整車調試過程中遇到的問題進行分析。
 
5.1 鐵水車實驗組成
鐵水車采用基于 CAN 總線的電液控制系統,控制系統主要由控制器、傳感器、電磁閥、蝴蝶板、液壓泵、液壓馬達及液壓缸組成[48],控制系統結構圖如圖 5-1 所示。通過傳感器檢測的反饋信號,通過控制器內部程序實現對執行機構的控制,達到設計的目的[49]。國外著名的控制器生產廠家主要包含芬蘭 EPEC、奧地利 TTC、德國INTERCONTROL 、力士樂、美國薩奧丹弗斯等[ 50 ]。通過對 EPEC、TTC 與INTERCONTROL 三種控制器進行比較和分析,發現 EPEC 控制器雖然可以滿足實際使用要求,但其價格比其他廠家控制器較高,經濟性較差;TTC50 控制器可編程的容量有點小,并且 I/O 點數比較少;從經濟性能、功能等角度方面進行考慮,選擇INTERCONTROL 公司的 DigsyCompact 系列控制器,圖 5-2 為 DigsyCompact 系列控制器內部結構。DigsyCompact 系列控制器內部由開關量、模擬量輸入輸出模塊、CAN 接口、存儲器等組成。DigsyCompact 具有強大的 CAN 通訊功能,通過 CAN 總線,控制器可以實現與傳感器、檢測儀表等設備或元件之間的通訊。該控制器專門針對室外移動車輛設計,可應用在惡劣環境的應用場合,可不需要附加保護裝置直接安裝在車體外部,控制器具有掉電數據及程序保護功能,集邏輯判斷、運算和控制功能于一體,擁有眾多的高性能輸入、輸出端口,能夠采集壓力、速度、溫度等物理量,同時驅動電磁閥、液壓泵等元件,善于實現對電液系統的可靠性控制。
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結 論
 
本文對企業合作開發的鐵水車項目進行了深入的分析研究,對于車架等部位進行有限元分析,計算路面及發動機等外界激勵頻率,改進結構設計,避開共振頻率,保證車輛的安全可靠,本課題的主要研究內容有以下幾個方面:
(1)通過采用矢量法對轉向機構建模分析,結合理論最優轉角,借助 ADAMS模塊對鐵水車轉向機構的改進,使得轉向角度差值由初始差值 6.3°改成現在的 2.36°,基本上滿足轉向精度的要求,這種借助理論計算及仿真的方法可以推廣到相似結構的改進,有助于提高設計效率,節約生產成本,提高產品可靠性。
(2)設計一種自動跑偏糾正系統,利用 AMESim 與 ADAMS 仿真,通過仿真結果可知改進后的系統相較于原來手動糾偏系統,提升了調節精度,降低調整時間,可實現單人自動控制。
(3)基于升降系統存在的問題設計了一種基于壓力跟蹤補償的控制回路,實現在升降過程中,蓄能器與升降液壓缸斷開,升降結束之后與升降液壓缸連接的控制回路,通過 AMESim 與實驗結果,驗證了壓力跟蹤補償系統的可行性,消除蓄能器在升降過程中的充放液對升降系統同步精度的影響,同步精度由原先的 20~30mm,提高到現在的 15~22mm,基本上滿足了使用要求,也實現蓄能器與液壓缸的剛柔無沖擊轉換,提高同步精度。
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參考文獻(略)
 

精選工程碩士專業論文篇三

 
第1章 緒 論
 
1.1 聚酰亞胺概述
20 世紀中葉,隨著宇航、導彈、電器和交通運輸等高精尖產業的飛速發展,迫切需求能在溫差劇烈變動、有大劑量貫穿輻射和腐蝕介質作用以及燃燒等條件下仍能保持工程結構強度的新型高分子材料,此時,一類分子結構主要以芳環和雜環為組成單元的高聚物材料應運而生,優異的耐高溫性能是這類高聚物突出特點之一,它們的出現大大提高了高分子復合材料的使用溫度。那一時期涌現出的十幾種此類型高聚物中,只有聚苯硫醚、聚醚砜和聚酰亞胺等以其較高的性價比被廣泛關注和研究[1]。其中聚酰亞胺(PI)是被美國化學文摘主題期刊單獨列題研究的六種高分子聚合物之一,可見聚酰亞胺具有較高的開發利用價值和不可替代性[2]。聚酰亞胺是指主鏈上含有聚亞胺環的一類聚合物,分子中具有十分穩定的芳雜環結構,突出的化學穩定性和耐輻射性能是其他高聚物材料無法比擬的,在汽車發動機、油泵、耐高溫電子儀表、電路板印刷等領域得到廣泛應用[3-5]。1908 年 Bogert等人在試驗室條件下,成功實現了 4-基鄰苯二甲酸酐在熔融狀態下的自縮聚反應,首次合成了聚酰亞胺[6]。直到 1955 年,美國科學家 Robison 和 Edwards 申請了世界上首個關于聚酰亞胺應用于材料方面的專利,聚酰亞胺的研究從此拉開了新的序幕[7]。1969 年法國科學家首次成功開發出雙馬來酰亞胺預聚體,該聚合物在固化時無副產物氣體產生,易成型,良好的加工性能,制品密實無氣孔,是高性能復合材料的理想基體樹脂[8]。70 年代,美國航空航天局為了改善聚酰亞胺的加工性能以更好的應用于飛行器開發制造,成功研制了PMR熱固性聚酰亞胺樹脂,PMR-15是當前具有代表性的PMR型聚酰亞胺樹脂[9]。
……….
 
1.2 聚酰亞胺的成型工藝
聚酰亞胺是耐熱性最高的高分子聚合物,熱固性聚酰亞胺高溫下無明顯的軟化現象,流動性能很差,很多熱固性線形聚酰亞胺即使加熱到分解也不會出現明顯的軟化,這是由聚酰亞胺分子結構的特點決定的,對成型工藝提出的更高的要求,主要成型方法為模壓成型。此成型工藝的主要特點是對物料的流動性要求很低,能夠克服熱固性聚酰亞胺流動性差等缺點,但模壓成型工藝生產周期長,模壓毛坯一般要進行二次加工去除毛邊,生產效率低,成本高。但聚酰亞胺模壓制品以其優異的綜合性能受到人們的重視,主要用于高溫無潤滑軸承的制造[21]。文獻[22]針對共聚聯苯型聚酰亞胺模塑料的模壓成型開展研究,主要研究了成型工藝條件對其拉伸性能的影響,結果表明:模壓溫度、模壓壓力和模壓時間均對聚酰亞胺試樣的拉伸性能產生影響。熱固性聚酰亞胺由于其大分子間作用力較強,韌性差,熱成型溫度高,不易被機加工成型,目前提高其可加工性的方法主要有:開發熱塑性聚酰亞胺、可溶聚酰亞胺和 PMR 型聚酰亞胺[23-27]。宋艷江[29]等人研究了注射和熱模壓成型工藝對碳纖維增強型PI復合材料力學性能和摩擦學性能的影響,結果表明注射成型的 PI 復合材料的各項力學性能都要優于熱模壓成型工藝,具有較高的斷裂強度和斷裂伸長率,但熱模壓成型試樣具有更加優異的摩擦學性能。
……….
 
第2章 試驗方案及試驗結果分析方法
 
2.1 試驗方案設計
本論文主要針對成型工藝參數對 PI 力學性能和摩擦學性能的影響進行研究,為PI 軸瓦成型提供工藝參考。首先以工藝參數為變化因素,開展正交實驗,運用極差分析和非線性曲面擬合分析正交實驗數據,探索成型工藝參數對 PI 制樣力學性能的影響,得出最佳工藝參數組合。利用摩擦學試驗機評價 PI 的摩擦學性能,研究熱模壓工藝參數、滑動速度和載荷對 PI 摩擦系數和磨損率的影響,觀察 PI 磨損形貌分析磨損機理。然后參考以上實驗成果設計 PI 軸瓦成型模具,制備 PI 軸瓦,并研究配副表面粗糙度對 PI 軸瓦摩擦學性能的影響規律。本試驗主要包括以下四大部分:
(1)熱模壓成型 PI 試樣。PI 模塑粉通過采購獲取,然后參考相關文獻選取合適的成型工藝參數,主要包括成型溫度、成型壓力和保壓時間,利用真空熱模壓機對其制備成型。
(2)PI 力學性能評價試驗。開展正交試驗,利用萬能試驗機評價不同工藝參數下制備的 PI 制樣的拉伸強度和彎曲強度,根據極差分析法及數據擬合運算結果確定一組使 PI 具備最佳力學性能的工藝參數。
(3)PI 摩擦學試驗。運用 CETR 摩擦磨損試驗機,評價不同工藝參數下制備 PI試樣及其在不同摩擦載荷、速度下的摩擦磨損性能,使用 OLSM 和 SEM 觀察其模塑形貌,分析磨損機理,探索其作用規律。
(4)設計 PI 軸瓦成型模具,根據軸瓦成型效果探索工藝參數與制件結構之間的關聯,優化熱模壓工藝參數,并研究配副表面粗糙度對 PI 摩擦學性能的影響,觀察配副磨損表面,探討磨損機理。
……..
 
2.2 主要試驗材料
PI 板材在高溫高壓的環境中制備成型,高溫下具有一定的流動性,且成型壓力較大,PI 制樣和模具型腔表面的界面壓力很大,成型過程中容易粘結在型腔表面,造成脫模困難;另一方面 PI 制樣在冷卻過程中會有一定的體積收縮,表面積減小,而石墨模具的熱膨脹系數很小,表面尺寸很穩定,導致冷卻過程中相互粘結部分會產生較大的應力,影響 PI 制樣表面質量,甚至會出現裂縫,所以選擇合適的脫模劑很重要。六方氮化硼是常用的固體潤滑劑[37],在高溫下具有更加優異的潤滑性能,常用于高溫脫模劑,本試驗中選擇由東莞市佳丹潤滑油有限公司山產的氮化硼離型噴霧劑,型號為 JD-3028,試驗中噴涂在模具表面,能夠有效防止 PI 和模具表面粘結,更易脫模。
……..
 
第 3 章 熱模壓成型工藝參數對 PI 力學性能的影響..........18
3.1 引言 ....... 18
3.2 正交試驗方案 ....... 18
3.3 試驗結果與討論 ........... 18
3.3.1 各工藝參數對 PI 力學性能的影響 ....... 19
3.3.2 熱模壓最佳工藝參數..... 21
3.3.3 本章小結......... 23
第 4 章 熱模壓成型 PI 摩擦學性能研究......24
4.1 引言 ....... 24
4.2 熱模壓工藝參數對 PI 摩擦學性能的影響 ......... 24
4.3 摩擦工況對 PI 摩擦學性能的影響 ..... 39
4.4 本章小結 ....... 47
第 5 章 PI 半環軸瓦成型工藝研究.......49
5.1 引言 ....... 49
5.2 成型模具設計 ....... 49
5.3 軸瓦成型效果分析 ....... 51
5.4 本章小結 ....... 58
 
第5章 PI 半環軸瓦成型工藝研究
 
5.1 引言
軸瓦是滑動軸承與軸接觸的部分,形狀為瓦狀的半圓柱面,聚合物軸瓦具有質輕、絕緣、耐腐蝕、免維護等優點,得到廣泛應用。PI 軸瓦相對板材類零件結構更加復雜,對成型工藝和成型模具提出了更高的要求。在第三章、第四章中已經研究了成型工藝對 PI 力學性能和摩擦學性能的影響,得出一組使 PI 具有最佳力學性能的工藝參數,清楚了工藝條件對 PI 摩擦磨損性能的影響規律。本章擬在前期工作的基礎上,設計一種軸瓦熱模壓成型模具,制備 PI 軸瓦,進一步優化成型工藝。同時通過摩擦學實驗探索配副粗糙度對 PI 軸瓦摩擦學性能的影響。考慮到 PI 軸套是在高溫高壓的條件下制備成型,模具不僅要能耐高溫,且在高溫下能夠保持較高的強度和尺寸穩定性,才能保證成型軸瓦的尺寸精度。在第三章中 PI 板材制備成型工藝中使用的為石墨模具,石墨雖然在高溫環境下不僅能夠保持較高的強度和尺寸穩定性,但熱模壓成型過程中不加墊石墨紙的情況下,PI 容易和石墨模具內腔表面粘接在一起,脫模過程中會對其內表面造成破壞,同時還會對 PI制件造成污染。由于純 PI 硬度高,韌性差,不易與光滑的金屬表面發生粘結現象,所以本章試驗中采用金屬模具對 PI 軸瓦進行熱壓成型。
……..
 
結 論
 
本文利用真空熱壓設備實現了 PI 模塑粉的燒結成型,在大量探索試驗的基礎上對其成型工藝進行了優化。以熱模壓工藝參數為研究對象,開展正交試驗,確定了工藝參數對 PI 力學性能的影響;通過評價不同工藝參數下成型 PI 試樣的摩擦磨損性能,以及觀察其磨損表面微觀形貌,研究了成型工藝條件對 PI 摩擦學性能的影響;系統對比了不同載荷、滑動速度下 PI 的摩擦學性能,通過擬合運算研究了摩擦工況對 PI 摩擦學性能的影響規律;設計了 PI 軸瓦成型模具,成功制備出 PI 軸瓦,研究了配副表面粗糙度對其摩擦學性能的影響。主要得出的結論如下:
(1)正交試驗結果顯示成型溫度、成型壓力、保壓時間對 PI 力學性能均有影響,其中成型溫度為對力學性能的影響最為顯著。通過對試驗數據的非線性曲面擬合運算得出在 360~365℃、20MPa 和 30~35min 條件下成型的 PI 具有最佳拉伸性能;360~370℃、23~25MPa 和 30~35min 工藝條件下 PI 彎曲性能最佳。PI 最佳力學性能的成型工藝條件為:360~365℃,20~22MPa,30~35min。
(2)在 340~380℃溫度范圍內,較高的成型溫度有利于提高 PI 的摩擦學性能,摩擦過程中能夠形成穩定的粘流層,降低摩擦系數和磨損率。30~90min 時間范圍內,延長保壓時間能夠提高大分子的取向度,顯著提高耐磨性,但摩擦系數會隨之增大。20MPa 成型壓力成型 PI 制樣摩擦性能較好,但磨損率較大,成型壓力為 15 或 25MPa下 PI 則磨損率較小,摩擦系數較大。
(3)載荷 P 為 1.6MPa 時,隨著滑動速度的增大摩擦系數呈線性減小,磨損率線性增大。高速和低速滑動下,PI 摩擦系數均隨 P 的增大呈線性增大趨勢。
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參考文獻(略)
 

精選工程碩士專業論文篇四

 
1 緒論
 
1.1 課題研究背景及意義
近年來,隨著汽車工業迅速發展,汽車新技術的開發和運用取得了很大的進步,汽車規模和汽車行駛車速也在不斷提高。在高附著路面高速狀態下或低附著狀態下行駛的汽車,在緊急轉向、制動轉向或緊急變更車道時,側向力通常會接近附著極限,導致汽車有發生側滑和側翻的危險情況,這將嚴重影響汽車的行駛穩定性及安全性,進而引起使汽車偏離駕駛期望軌道的交通事故[1]。根據美國公路交通安全管理局(NHTSA)的統計數據,每年由操縱失控所造成的追尾、側滑及側翻等事故在交通事故中位列前幾位,并占所有交通事故原因中的 90%以上,其中,汽車側滑約占交通事故的 35%,汽車側翻約占交通事故的 8%,盡管側翻在交通事故中所占的總體比例不大,但能引起重大的財產損失和人員傷亡[2]。因此,如何提高汽車在高附著路面上一些極限工況下行駛的安全性成為了汽車開發的熱點。 汽車就安全技術而言大致可以分為兩類:一類是主動安全技術(即防止汽車發生事故的相關技術),另一類是被動安全技術(即事故發生時減小事故造成的后果的技術)。主動安全技術包括一些行駛途中前后車的監控技術,這個是比較直觀的主動安全技術,就傳統汽車本身而言,汽車的操縱穩定性技術和制動技術等都是屬于汽車主動安全技術,即汽車上使用的防止汽車發生碰撞事故的技術都屬于汽車主動安全技術范疇。而被動安全技術跟主動安全技術根本性的區別就是,已發生碰撞事故的情況下對乘員和行人進行保護的一些技術,此技術包括吸能式車身技術以及一些在車內、外的固定安全設備,通過這些技術手段和設備能夠實現對乘員和行人的一定的保護。
……….
1.2 汽車橫擺與側翻穩定性控制的發展與研究現狀
汽車的穩定性與輪胎及底盤的各個系統有關,過去人們對汽車穩定性的研究往往只限于對底盤某個單系統進行結構和布局的改進來提高汽車的穩定性,90年代初以來,隨著電子計算機和傳感器技術在控制領域的迅速發展,國內外的學者相繼提出了基于不同控制策略的汽車穩定性控制方法,在汽車領域,許多知名研發單位已開發了多種電子控制產品,并將這些產品廣泛的應用于汽車中,提高了車輛的穩定性。 針對汽車橫擺穩定性控制問題,國內外學者涉足了該領域的相關性研究,研究成果主要包括提出了差動制動控制[5-6]、主動轉向控制[7]、主動懸架控制[8]等典型的控制手段。差動制動控制的作用原理在于預控車輛車輪不同制動力,迫使車輛受力(縱向力和側向力)改變,從而生成相應的橫擺力矩,防止汽車的轉向不足或過多,行之有效地實現車輛橫擺穩定性控制。 主動轉向控制旨在通過控制前輪(當主動前輪轉向時)或前后輪(當主動四輪轉向時)轉角,實現輪胎側偏角的修正控制,最終滿足車輛操縱穩定性的控制要求。該控制手段能在某些條件下成功地滿足轉向線性區的車輛橫擺穩定性能要求,然而當車輛在極限工況下轉向時,屆時車輛側向加速度、質心側偏角和橫擺角速度通常趨于較大值,車輛輪胎側向受力易處于飽和狀態,因而預控輪胎側偏角尚無法有效地提高輪胎側偏力,也難以滿足車輛在轉向時所需的側向力[9]。因此若簡單地采用主動轉向控制手段,無法突破車輛的操縱穩定性的限制問題,促使主動轉向控制方法適用范圍較窄。
………..
 
2 汽車動力學模型和液壓模型的建立
 
2.1 引言
動力學模型的準確建立是控制系統設計的前提,所以模型建立的準確與否對后面控制系統的設計好壞有著至關重要的作用。本章根據課題研究的需要,在課題組已有基于制動控制的應用模型的基礎上,加上懸架模型,并對汽車橫擺、側傾耦合動力學模型進行分析,研究汽車懸架的側傾運動特性,建立了能夠反映汽八自由度整車穩定性分析模型,為了模擬實際液壓制動系統硬件,建立了穩定性控制液壓制動系統模型。
………..
 
2.2 汽車動力學模型的建立
汽車穩定性主要包括兩個方面:橫擺穩定性和側傾穩定性,喪失橫擺和側傾穩定性,這將嚴重影響汽車的行駛穩定性及安全性,進而引起使汽車偏離駕駛員期望的道路交通事故。模型的建立是進行汽車穩定性研究的前提,所以,在分析汽車行駛穩定性問題之前,必須建立準確的車輛穩定性動力學模型。由于實際汽車動力學及機構過于復雜,所以在進行理論建模分析時,在保證滿足課題研究的情況下,對相應的汽車底盤子系統進行了簡化。對于輪胎建模,本章選用“魔術公式”輪胎模型,并基于“魔術公式”輪胎動力學模型,建立了橫擺、側傾耦合動力學八自由度整車模型,并在 Matlab/simulink 建立了其仿真模型。 對于不同的應用模型,采取的建模方法也一樣,通常情況下,人們主要采用人工、圖形、計算機等方法來建立汽車動力學模型[49]。每種建模方法根據不同的應用需要,都有自己的特點。針對穩定性控制研究,本章使用圖形建模的方法,采用 Matlab/Simulink 模塊,可以直觀的進行圖形建模,而不用編寫復雜的代碼程序,Simulink 模塊擁有豐富的控制工具箱,方便控制系統設計和建模,且 Matlab軟件可以與 dSPACE 實現無縫連接,便于后面進行硬件在環實時仿真試驗。
……….
 
3 汽車穩定性控制系統設計 ...... 19 
3.1 引言 .... 19 
3.2 汽車穩定性控制分析 .... 19 
3.3 汽車穩定性差動制動橫擺控制 .......... 20
3.4 側傾穩定性控制 ..... 27 
3.4.1 差動制動側傾控制策略 ........... 27 
3.4.2 懸架側傾控制策略 ........... 28 
3.5 綜合穩定性集成控制 .... 30 
3.6 本章小結 ........... 32 
4 控制系統聯合仿真分析 ........... 35 
4.1 引言 .... 35
4.2 聯合仿真接口設置......... 35 
4.3 聯合仿真分析 .......... 36 
4.4 本章小結 ........... 46 
5 基于 dSPACE 的系統在線實時仿真 ........... 47 
5.1 引言 .... 47 
5.2 dSPACE 實時仿真系統簡介 .......... 47 
5.3 實時仿真試驗 .......... 48
5.4 實時仿真試驗結果及分析 ........... 52 
5.5 本章小結 ........... 56
 
5 基于 dSPACE 的系統在線實時仿真
 
5.1 引言
本文在前幾章中建立了汽車綜合穩定性應用模型和穩定性控制系統,在傳統汽車穩定性控制系統差動制動直接橫擺控制的基礎上設計了基于制動與懸架系統的汽車穩定性集成控制策略,并對所建立的整車模型和控制系統進行了離線仿真分析,通過分析驗證了所建模型的正確性和控制策略的有效性。但單純的離線仿真并不能達到穩定性控制系統實時性的控制要求,所以有必要進行相應的實時仿真試驗臺的搭建,進而對控制系統進行實時測試。本章采用基于 dSPACE 搭建的實時仿真試驗平臺,在多種不同的工況下實時仿真試驗,并與離線仿真結果進行對比分析。過去汽車控制系統穩定性和有效性的測試工作往往是通過大量的道路試驗來進行的,由于道路條件的不確定性,往往會對控制規律的研究造成很大的影響,大量的重復性道路試驗,會加大人力、物力的投入,所以早期汽車電子控制系統的開發周期一般都比較長。為了縮短控制系統的研發周期,提高控制系統的研發效率,近年來,國內外許多汽車控制系統研發單位聯合一些高校開始嘗試一種基于混合仿真的控制系統開發模式,隨著電子計算機及仿真技術的快速發展,這種新的控制系統開發模式在汽車控制系統研發領域逐漸得到廣泛的應用。根據混合仿真的理念,德國 dSPACE 公司開發了基于 dSPACE 硬件在環實時仿真系統。應用此系統,可以將所需硬件設備通過高性能計算機接口設備嵌入到軟件環境中,模擬真實車輛在各種工況下運行時電子控制系統的實時控制過程。
………
 
總結
 
汽車穩定性控制系統是一種新型主動安全系統,可以增強汽車在制動和轉向工況下的安全穩定性。為了提高汽車在高附著路面極限工況下的側傾穩定性,本文建立了汽車綜合穩定性應用分析模型,在汽車穩定性控制系統差動制動橫擺控制的基礎上,提出了基于制動與懸架系統的集成控制策略,并對控制系統進行了離線仿真和實時在線仿真試驗,證了控制策略及算法的可行性,并且所建立的集成控制系統能有效的改善汽車的綜合穩定性。主要工作與結論總結如下:   
(1)在課題組已有基于制動控制的整車應用模型的基礎上,通過對懸架側傾運動特性進行分析,并綜合分析橫擺與側傾耦合動力學關系,在 simulink 中建立了汽車綜合穩定性整車仿真建模,并驗證了所建模型的正確性。 
(2)分析了汽車綜合穩定性控制的方法,對橫擺穩定性,采用差動制動直接橫擺控制策略并結合相應的模糊控制算法,來保證汽車按照預期的軌跡行駛;對于側翻穩定性,在汽車傳統穩定性控制系統差動制定直接橫擺控制的基礎上,建立了制動與懸架系統的集成控制策略并結合相應的控制算法,采用靜態門限值的方法,實現了對汽車綜合穩定性控制。
(3)對所建立的整車模型和集成控制策略進行了典型工況、側翻危險工況下的離線仿真分析。對典型工況,側翻控制策略沒有被激活,通過差動制動直接橫擺控制,驗證了傳統汽車穩定性控制系統對橫擺穩定性的控制效果;對側翻危險工況,側翻控制策略被激活,驗證了實現良好的橫擺、側傾穩定性控制效果,增強了汽車穩定性控制系統的側翻控制功能,而且集成控制效果優于懸架系統和差動制動單獨控制效果。
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參考文獻(略)
 

精選工程碩士專業論文篇五

 
第 1 章 緒論
 
1.1 計算機視覺的論述
人類主要通過視覺感知世界,人類感知外界信息的 80%來自視覺。視覺不僅接收光信號,而且要實現對視覺信息的獲取,傳送,處理,存儲和理解。機器視覺就是借助成像設備(如照相機,攝像機等),獲取二維數字圖像信號,利用數字圖像信號和計算機技術實現人類視覺信息處理的全過程,而實現理解三維環境的能力,代替人類的視覺器官。早在二十世紀 60 年代,人們就開始了計算機視覺的研究,但是研究的內容都是針對二維圖像應用模式識別的方法(如邊緣檢測、目標識別等)實現圖像的理解。直到 1982 年,Marr[1]提出了一個迄今為止都是最系統的視覺理論,其作用是能將二維圖像中的物體恢復到三維。Marr 理論將視覺框架分為三個階段,分別是初級階段,中級階段和高級階段。初級階段實現的是對原始圖像的處理,從圖像中提取點、線、頂點、邊界等幾何要素和特征,這些特征的集合構成了圖像的基元圖。中級視覺的坐標中心是觀測者,該層次實現的是對原始圖像和基元圖像的推導,獲得物體可見表面的深度、朝向和輪廓等信息,該層建立的不是物體真正的三維表示,是二維到三維的過渡過程,可稱為 2.5 維圖。高級視覺建立的是以物體為中心的坐標系,用原始圖像、基元圖像和 2.5 維圖像推導物體真正的三維表示的過程。基于 Marr 的視覺框架理論,世界各國學者在視覺系統的各個層次上進行大量研究,提出了很多“Shape from X”方法[2-4]構建物體的三維信息,但是都無法達到Marr 理論提出的定量重構三維世界這一目標。因為 Marr 視覺理論有自身的詬病:一是框架的結構是至下而上,中間沒有反饋的過程,是純粹數據驅動的視覺機理;二是視覺處理的早期階段是被動的接受信號,不具備主動性,更不具備目的性,不符合人類視覺處理信息的過程;三是 Marr 為了確保該框架的通用性,建立了大量的假設前提,使得模型過于理想。
………..
 
1.2 課題研究的背景和意義
電力系統是由發電機、升壓變電所、輸電線路、降壓變電所、配電系統和用戶五部分所組成,而輸電線路是電力網的重要組成部分,它的作用是完成電能的傳輸。目前,我國輸電線路分布的電壓等級[6]主要有 6 種即:35、60、110、220、330、500、750kV。在我國,通常高壓輸電線路為 35~220kV 的線路,超高壓輸電線路為 330~750kV 的線路,特高壓輸電線路為 1000kV 及以上電壓等級的線路。中國輸電線路的增長速度是世界上少見的。1949 年到 1996 年期間共建線路總長為 65 萬多千米。60 年代,很多地區已經建立了 220kV 的電力網。1972 年,劉峽水電站建立了第一條電壓等級 330kV 超高壓輸電線路,全長 534 千米。1981 年平頂山至武漢的輸電線路的運行標志著我國建設 550 千伏超高壓輸電線路的能力。輸電電壓等級在不斷提升,先后建成了 750 和 1000kV 的特高壓輸電線路。而我國電網的規模在 2009 年底時成功超越美國,登上了世界的第一位。我國電網目前覆蓋的面積是 850 萬平方千米,占國土面積的 88%,為超過 10 億人口(全國人口的80%)實現供電服務,其中 220 千伏線路長度達到 39.97 萬千米。隨著高壓輸電線路不斷的建設,線路經過的地理環境會越來越復雜,它們多分布在山谷、沼澤、湖泊等郊外的特殊地理位置。而且輸電線路是暴露在自然環境中,經歷著自然的狂風暴雨、烈日雷擊、雪災冰凍、地陷等各種考驗。這些自然的考驗會給輸電線帶來不同程度上的破壞,侵蝕、老化甚至是斷裂。若能及時發現輸電線路中的隱患并消除隱患,保證國家電網的安全運行,則可以避免災害的發生,推動國家經濟穩定發展。
………
 
第 2 章 輸電線檢測算法研究
 
2.1 引言
輸電線是電力系統的重要組成部分,它實現電能傳輸的功能,而它的運行狀態將直接影響到國家經濟的穩定和人生命的安全。由于我國國土遼闊,地形復雜,平原少、丘陵及山區較多的特點,因此輸電線路巡檢這項基礎工作變得很困難。目前,輸電線路巡檢的常用的方法主要有地面目測法、直升飛機巡線法,機器人巡線法,無人機巡線法。輸電線具有如下特點[12]:
(1)輸電線是特殊金屬材質制成,有特定的光譜屬性,航空采集的圖像中,輸電線的亮度比背景的亮度高。
(2)輸電線在圖像中,近似為直線,通常貫穿整幅圖像。
(3)輸電線之間近似平行,在圖像內不會有交叉,但由于輸電線的高低位置,在圖像中會表現為電力線的重合。
(4)輸電線的寬度在圖像中表現為大致1-2個像素。
(5)輸電線背景復雜,受森林建筑的干擾,更受道路河流這樣類直線景物的干擾。
………
 
2.2 復雜背景下輸電線濾波算法
邊緣檢測是屬于低級的視覺處理范疇,它既古老又年輕,古老是因為它早在1959 被提出,年輕是因為它一直是計算機視覺領域的研究熱點,不斷有新理論新方法的更新。圖像邊緣表現了物體的外觀和輪廓的特點,為圖像灰度發生劇烈變化的地方,邊緣檢測就是定位圖像灰度巨變的位置。傳統的邊緣檢測方法是實現增強圖像高頻分量的過程,因此,微分是處理邊緣檢測的有效方法,存在一階微分和二階微分的邊緣檢測算子。一階微分算子,根據圖像的梯度判斷圖像灰度變化的程度,進而定位圖像的邊緣。經典的一階微分算子有 Robert[18]算子和對 Robert算子改進而得到的 Sobel[18]算子、Prewitt[18]算子等。一階微分算子簡單,容易,但是存在缺陷,檢測出的邊緣較實際邊緣粗化,需要細化的處理,而且定位精度也不高。二階邊緣算子與圖像邊緣的方向不相關,利用二階導數零交叉確定圖像的邊緣,邊緣寬度為一個像素。雖然二階微分已經擁有無需細化的優點,但是微分運算的弊端在于增加了圖像中的噪聲。為了減少微分計算產生的噪聲的影響,LOG算子被 Marr 和 Hiklreth[19]提出,該方法運用先平滑后求導的思想,平滑是通過高斯函數實現的,對各向同性的拉普拉斯算子進行求導,邊緣點就是導數的零交叉點。Canny 算子被作為另一種經典算子被提出,它與 LOG 的本質相同,但是 Canny 算子是從最優濾波的角度出發,確立高斯函數的一階導數為最優邊緣檢測算子,而尋找算子輸出的局部極值作為圖像的最優邊緣。航空采集的輸電線圖像中背景復雜,受高低灌木,地面物體,建筑物等復雜因素影響,提取輸電線邊緣相當復雜。這些背景噪聲的模型并不是由簡單的加性高斯白噪聲組成。文獻[20]在 2010 年采用 Sobel 和 Canny 邊緣檢測算子檢測輸電線圖像的邊緣,驗證了傳統邊緣檢測算法運算速度快,但抗噪的性能差。所以,傳統的邊緣檢測算子不能有效地應用于具有復雜背景的輸電線線檢測中,需要分析近年來更新的邊緣檢測理論,處理輸電線圖像的邊緣檢測。
………..
 
第 3 章 輸電線線擬合去除干擾和連接方法研究......28 
3.1 直線的表示....... 28 
3.2 輸電線線擬合方法....... 29
3.3 K 均值去除背景干擾方法研究 ...... 36
3.4 基于多特征理論的輸電線連接方法......... 39
3.5 本章小結...... 45 
第 4 章 輸電線跟蹤算法研究........46 
4.1 視頻序列圖像跟蹤的研究現狀..... 46 
4.2 輸電線跟蹤方案的探討..... 47 
4.3 基于卡爾曼濾波的研究..... 48 
4.3.1 離散卡爾曼濾波模型的建立..... 48 
4.3.2 擴展卡爾曼濾波模型的建立..... 50 
4.4 輸電線目標的運動模型及感興趣區的確定......... 52
4.5 實驗結果與分析..... 56
4.5.1 算法描述....... 56 
4.5.2 實驗結果....... 57 
4.6 本章小結..... 58
 
第 4 章 輸電線跟蹤算法研究
 
4.1 視頻序列圖像跟蹤的研究現狀
二十世紀之后,視頻圖像序列目標跟蹤算法大量的涌現。各類跟蹤算法中關鍵的環節是:觀測模型的設計和目標模型的設計,算法的優劣由這兩部分決定。現根據跟蹤目標的特征和跟蹤策略的不同,對視頻跟蹤算法進行分類總結,如下:
(1)基于檢測的跟蹤方法:該方法是通過目標的特征直接在序列圖像中提取目標。運動檢測是目標檢測的最基本方法,該方法要求感興趣的目標與背景要存在較大的相對運動,通常,目標的運動速度要大于背景的運動速度。因此通過運動分析和時空信息,很容易的將目標與背景分離。目前運動檢測的方法有:差分法[41]、背景建模法[42]、運動場估計[43]法。該方法的優點在于跟蹤魯棒性,只要能夠區分出目標與背景,跟蹤就可以進行。而存在的最大的缺點是對整個圖像進行運算,計算量大,而且目標與背景的灰度不能變化。
(2)基于模板匹配的方法:該方法首先需要通過圖像分割或人為設定包含目標的模板,模板要略大于目標,模板形狀一般為矩形或橢圓,也可確定為不規則形狀。然后運用相關算法跟蹤目標區域在序列圖像中的運動,而目標的運動可以是平動、旋轉、仿射中的一種或幾種。該方法的優點是簡單且計算量小。
………..
 
結論
 
近年來,我國電力事業迅猛發展,作為電力系統主要部分的輸電線路的特點是覆蓋面廣,線路長,而且它的安全運行對于國家經濟的發展有著重要的作用。所以對于輸電線路的巡檢凸顯重要。隨著,攝影技術無線通信技術等的發展,直升機巡檢和無人機的自動跟蹤巡檢逐漸登上了輸電線巡檢的舞臺,圖像處理技術在基于視覺的輸電線的檢測與跟蹤中得到了應用。作為本文的主要工作是圍繞基于視覺的輸電線巡檢工作展開的,主要進行了輸電線檢測、擬合、去除干擾、連接和跟蹤的研究,并用 MATLAB 語言進行算法的實現仿真,驗證算法的性能。本文研究的主要內容有以下幾個方面:
(1)輸電線檢測的研究。輸電線邊緣檢測中本文深入研究了三種復雜背景下的線邊緣檢測算法,并對優缺點進行了比較,最終采用的是均值比例線檢測算子做邊緣檢測的處理。而輸電線線基元的提取工作中,本文分析了經典算法后,針對算法的不足,本文首先對相位編組法進行了改進,使得梯度定位準確,進而降低直線支持區的過度分割的現象。然后,本文實現了相位編組與Hough變換算法的融合,該方法同時具有相位編組與Hough變換的優點,并且提高了算法的運行速度。
(2)輸電線擬合、去除干擾和連接的研究。對于線基元的后期處理,首先實現線基元的直線擬合,本文分析了兩種方法,最小二乘和RANSAC的方法,并對兩種方法進行了實驗對比,RANSAC直線擬合能夠排除噪聲點的干擾,獲得的直線參數準確。然后,在直線參數的基礎上,研究了K均值聚類的方法去除線性特征的背景噪聲,最后對于檢測出的斷裂輸電線實現線的連接,使得輸電線最終呈現得完整。
…………
參考文獻(略)
 

精選工程碩士專業論文篇六

 
第 1 章 緒論
 
1.1 火炬研究背景
火炬系統是煉油廠和石油化工廠中重要的安全設施和節能環保設施[1],主要采取燃燒的方法處理生產裝置在日常運行、開停工、非正常生產及緊急狀態下無法進行有效回收的可燃氣體,也用于燃燒生產過程中排放出的有毒氣體,避免造成環境污染與危害[2]。因此,火炬的正常點火和點火后的正常燃燒成為火炬系統的主要研究方向。分子封作為火炬系統防止回火的主要設備,一般采用氮氣型分子封。分子封的主要作用是在中斷火炬氣排放或小流量燃燒發生異常的時候,防止空氣回流進入火炬筒體而發生回火或者產生爆炸。氮氣是惰性氣體難以燃燒,并且分子量比空氣小,可將氮氣作為密封氣體充入分子封內。利用氣體的浮力,氮氣將充滿分子封的上部空間并產生一個高于大氣壓的區域,有效地阻止了空氣進入分子封內部,解除了火炬燃燒器頭部火焰會產生回火爆炸的安全隱患。因此,在火炬系統下一次點火前和小流量工作時,分子封內部都將連續充入氮氣。傳統火炬系統的長明燈位于火炬頭的上方,內部含有燃氣可將長明燈進行點燃。長明燈內設有鎧裝熱電偶,可作為檢測單元將火炬燃燒時溫度信號傳輸至控制單元,從而對火炬點火和燃燒狀況進行監控[5]。
………
 
1.2 火炬裝置及組成
目前常見火炬裝置有封閉式地面火炬、開放式地面火炬、高架火炬等。封閉式地面火炬具備無煙、噪音較小、熱輻射低、無光污染等突出的環保特性。開放式地面火炬與封閉式地面火炬相比,由于處理量不會受到限制,因此能滿足大型石油化工裝置的需求[3]。高架火炬相比前兩者具有造價便宜、使用范圍廣、操作起來方便等優點,這就使其成為當今石油化工、煤氣天然氣等行業使用最廣泛的火炬系統。按照支撐方式的不同,高架火炬支撐方式可分為塔架、拉索和自立三種。高架火炬按照助燃方式的不同,可以分為蒸汽、鼓風、合成氣、音速、蓄熱、伴燒等多種形式[4]。如圖 1.1 所示,一個典型的高架火炬系統由火炬頭、長明燈、點火器、氣體密封器、火炬筒、水封罐、分液罐等工藝設備組成。
 
……..
 
第 2 章 圖像處理基礎
 
2.1 彩色圖像的顏色模型
為了對定義的顏色域中對顏色進行定量說明,通過一定規則和定義所建立的數學模型,稱為顏色模型或者色彩空間模型。顏色模型實質上是某個三維顏色坐標系統中的一個可見光子集,只能表示某個顏色域中的顏色,但是不能對可見光信息進行完整的表達。在此簡要介紹 RGB 顏色模型和 HIS 色彩空間模型。RGB 色彩空間模型是個正方體,如圖 2.1 所示,色彩空間中每個三維向量都與數字圖像中的像素點相對應,該三維向量的分量則對應相應色彩的亮度值。由上圖可以看出,原點與黑色相對應,與原點距離最遠的點和白色相對應,體對角線上分布著由黑到白的像素點并且該像素點 R 分量、G 分量、B 分量比例相同。HSI 顏色模型,是在視覺系統對色彩的感知基礎上,提出的一種對色彩進行定量描述的顏色系統,也稱為視覺顏色模型系統。HIS 顏色模型是通過 H、S、I三種性質參數共同對顏色特性進行描述。H-Hue(色調)通過 0°到 360°的角度值來表示,反映出了不同顏色所對應不同的光譜波長,通常將色調值按照紅、橙、黃、綠、青、藍、紫的順序進行排列,并設定 0°表示紅色色調值, 120°表示綠色色調值, 240°表示藍色色調值等。從 0°到 360°的色調值范圍內,覆蓋了全部可見光譜的顏色。S-Saturation(飽和度)采用 0%-100%的百分數進行表示,反映出了不同顏色的深淺度和飽和度。彩色光中參入的白色越多,則飽和度越低,顏色越淺。彩色光中參入的白色越少,則飽和度越高,顏色越深。在飽和度參數可以通過色凋值的原點(圓心)到彩色點的半徑的距離表示,在中心點的飽和度為 0%,在環邊界上的顏色飽和度達到最高值為 100%。I-Intensity(強度)可以通過感受器的反射系數來決定,得到的系數越大,彩色光亮度愈大,反之愈小。
……….
 
2.2 圖像預處理
圖像預處理是在圖像分析中,對采集圖像進行圖像分析、圖像判斷前所必備的處理工作。其目的主要是通過一定的調整變換以達到恢復或增強圖片中有用信息,消除或減弱與后續分析工作無關的信息。圖像預處理主要方式有圖像增強、圖像濾波處理、圖像細化等幾個方面,本文主要通過圖像灰度化處理、直方圖均衡化和平滑濾波等相關操作,增強圖中有用信息量,突出探測圖像的對比性,提高所提取的圖像質量,為之后的圖像處理工作打下基礎[21]。在圖像處理時,需要對 R 分量、G 分量、B 分量分別進行處理,實際上圖像的形態特征并不能由 RGB 顏色模式完整地反應出來,只是基于光學機理上對顏色的一種比例調配。為了減少圖像中信息的處理量和復雜程度,需要對彩色圖像進行灰度化處理。灰度化實質就是當彩色圖像每個像素點的 R、G、B 分量值相等時,這個值就是該像素點的灰度值,此時彩色像素點就可以表示為一種灰度顏色。灰度化的主要方法有提取分量法、取最大值法、平均值法以及加權平均值法[22]。灰度直方圖是有關灰度級的函數,是圖像基于統計原理得到的重要特征。通過表示不同灰度級的像素的個數,明確地反映出該灰度級出現的頻率大小。圖像的整體灰度分布通過灰度直方圖得到較好體現,圖像中較暗的部分集中分布在灰度級較低的一側,相反較亮的部分則集中分布在灰度級較高的部分。基于統計原理特性,可以從灰度直方圖中直觀地了解到圖像的明亮程度、多方面的對比度以及判斷是否有利于目標的提取分離。
………..
 
第 3 章 基于圖像處理的火炬燃燒狀態識別.....19
3.1 火焰圖像去噪.... 19
3.2 火焰區域的提取 ..... 20
3.3 煙霧區域的提取 ..... 28
3.4 本章小結...... 32
第 4 章 反饋系統的設計........34
4.1 基于圖像處理的火炬自動點火系統 ......... 34
4.2 火炬燃燒時的自動反饋調節系統 ....... 35
4.2.1 蒸汽對燃燒狀態的調節 .... 35
4.2.2 氮氣對燃燒安全的控制 .... 35
4.2.3 自動反饋調節系統 ...... 35
4.3 火炬燃燒自動控制策略 ..... 37
4.4 改進后的火炬火焰監控系統的主要優點 ....... 39
4.5 本章小結...... 40
第 5 章 結論與展望....41
5.1 全文總結...... 41
5.2 全文展望...... 41
 
第 4 章 反饋系統的設計
 
4.1 基于圖像處理的火炬自動點火系統
當壓力變送器或流量感應計監測到有燃氣持續向火炬排放時,基于圖像處理的火炬自動點火系統開始點火控制。系統將對點火次數計數器 Cf清零,并向高空電點火器輸送高壓電,打開高壓燃氣電磁閥對高空點火器進行點火。點火操作完成后,遠程攝像頭對火炬頭部分的圖像進行攝取并傳輸到視屏檢測系統,通過對圖像中火焰區域的提取來判斷是否含有火焰及火焰的大小,并反饋給控制系統(DCS)。若得到火炬點火正常,關閉高壓燃氣電磁閥并且停止向高空電點火器輸送高壓電,此時點火過程完成,系統將進入監控狀態。當監測到圖像中不存在火或者火焰較小,則繼續對火炬進行點火操作。若在進行多次(在此設為1N )點火程序后,仍未檢測到火焰信息反饋,則系統將進行報警,并由操作人員手動控制地面內傳焰點火器對火炬進行點燃,直到監測到正常燃燒的火焰。自動點火系統如圖 4.1 所示:
……….
 
總結
 
隨著我國工業的迅猛發展,火炬裝置在工業生產中得到廣泛的應用與長足的發展。傳統的火炬點火系統在點火時的反饋控制存在著自動化程度較低的缺點,并且在火炬燃燒時忽略了對燃燒狀態的自動化監控。本文針對傳統火炬系統存在的缺點,依托于火炬自動電點火系統,提出了一種基于數字圖像處理的火炬監控改進方案。利用攝像頭攝取的圖像,應用圖像處理知識,針對火炬點火系統進行改進設計,從而對火炬進行實時監控,保證火炬安全、環保地正常燃燒,并且有降低能耗、節約成本等重要經濟效益。課題研究過程中主要工作及結論如下:
1.對傳統的火焰探測技術進行研究分析,根據其靈敏度較低、信息不夠直觀、受環境影響較大等缺點,提出了基于數字圖像處理的火焰探測技術。
2.在數字圖像處理基礎上,分析了火炬燃燒時產生的火焰與黑煙的顏色特性與靜態特征。通過多種不同的方法對火焰與黑煙進行提取,對實驗結果比較分析,得到適用于工業火炬圖像的提取方法。
3.針對火炬燃燒時傳統火炬控制系統的開環性,在數字圖像處理的基礎上設計完整的閉環反饋系統,通過自動控制原理對監測到的燃燒狀態進行控制,節省大量人力物力同時,確保了火炬安全、環保地燃燒。
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參考文獻(略)
 

精選工程碩士專業論文篇七

 
第一章緒論
 
1.1本謀題研究的背景和意義
大型電力設備在運輸過程中會受到各種不良因素的影響,比如路況顛凝、車速突變、充氮設備漏氣等。《電力大件運輸規范》規定,根據路況等級狀況,運輸車輛的車速應嚴格限制在10-40kmyh;因顛簸和牽引在三軸(X, y, z)方向上產生的加速度不能超過3g,避免設備受到沖撞;當設備油箱漏氣時,潮濕空氣會使設備受潮,因此油箱內正壓應保持在0.01-0.03MPa;變壓器從裝車到運輸,雙軸傾斜角不能超過15° ,可有效防止變壓器內部結構形變等等,如果以上質量要求無法滿足,極易造成設備損壞或產生潛在安全隱患。因此電力設備的運輸過程成為一個高風險的過程,應對這一過程進行嚴格的質量管控。在大型電力變壓器運輸的過程中,設備廠商甚至包括業主單位都會派人員跟車。到達現場后,業主、現場安裝單位、運輸單位等各方一起檢查傳感器的數據記錄和設備狀態,以確認設備質量完好。然而,在漫長的運輸過程中,檢測數據只能事后查看,往往會出現檢測數據與實際情況不符的情況,傳感器本身在運輸過程中發生故障無法及時發現,發生意外只能靠人工聯系等等盲點。因此,我們應對相關技術進行研究開發,建立一套大型電力設備在途質量監測系統,對設備的狀態進行實時監控,遇到問題及時報警,為保證設備運輸質量提供有力保障。由此可見,大型電力設備在途監測系統,對電力設備運輸質量安全意義重大,值得研究開發和廣泛應用。
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1.2國內外研究現狀
早在20世紀70年代就有數臺110KV以上的大型變壓器因運輸沖擊,在投用不久后損壞,李啟盛等人就已提出需要安裝運輸振動記錄裝置17]。80年代國家提出了《三相油浸式電力變壓器技術參數和要求》(GB6451.1?5—86) 18]的方案,規定220KV變壓器運輸需安裝封閉式沖擊震動記錄儀。在《電氣裝置安裝工程電力變壓器、油浸電抗器、互感器施工及驗收規范》(GBJ148—90) t9]中,進一步規范了大型變壓器運輸要求,提出了沖擊加速度、壓力(充氮運輸)、傾斜、天氣等運輸安全參數,并指出我國對大型設備運輸中裝設沖擊記錄儀尚屬初始階段。對于沖擊記錄儀的種類、安裝位置,以及大型變壓器允許沖擊值,還需積累數據和經驗。沖擊允閾值的大小,國內尚無標準,國外對于大型變壓器運輸標準也各不相同,如日本東芝公司規定在運輸的前后方向為4g,橫向為Ig,垂直為3g。德國TU公司規定各向均為3g。美國國家標準規定:垂直為1g,前后為4g。經我國有關部門商定,最終將國產大型變壓器運輸沖擊值三個方向均定為3g。在歐美國家,貨物運輸基本由專業的運輸公司(UPS,FEDEX等)負責。貴重物品運輸中的風險則往往由第三方的保險來承擔。在運輸過程開始后,客戶僅可以通過電話或網絡查看當前貨物運輸到哪一站。對運輸過程中的貨物狀態無法隨時掌握。在運輸公司內部,對貨物位置的獲取是通過在完成每一段運輸后錄入貨物的唯一碼完成的。2004年開始,在運輸領域里開始引入RFID技術來代替唯一的掃描碼。然而操作流程沒有變化,RFID標簽需要使用相應的設備進行掃描,對貨物的監控還是無法做到全程實時。同時,系統中的信息也僅僅是運輸進程,目前還沒有設備本身的監控信息。
……..
 
第二章系統總體設計方案
 
2.1系統整體設計
通過對天威保變,西變西電的調研,分析當前監控設備的現狀,結合智能傳感器技術、物聯網技術、Android技術、Web技術等新技術,打破目前封閉式監控現狀,實現大型變壓器運輸參數(沖擊加速度、車體傾斜角度、充氮壓力、地理信息等)遠程監控,分級共享,并通過振動模型結合實際運輸路面情況制定合理報警閾值,為風險實時監控提供了技術支持。業主、變壓器制造廠商、運輸單位和相關部門均可通過WEB分權限了解大型變壓器的相關運輸狀況,明確了責任人,運輸路線,變壓器參數等級,敏感參數閾值范圍等重要信息。為運前風險評估,線路選擇,事故責任認定,提供了可靠依據。對目前大型電力設備運輸安全,有重要意義。下圖2-1為2013年初西變西電發往榆次北的大型變壓器變壓器B相繞組的監測現場,較為形象的展示了整個系統的設計思想和總體架構。作者主要完成監控終端的設計,監控中心和集中控制器主要由北京天成電科技股份有限公司完成,作者為其參與總體方案設計、提供部分電路設計和制定接口協議,在本章只對監控中心和集中控制器進行總體概述。系統組網設計將會在第三章詳細介紹,監測終端軟硬件設計將會在第四、第五章詳細介紹,模型計算和現場數據分析將在第六章介紹。
……….
 
2.2監控中心設計
監控中心由無線網關服務器、Web服務器、數據庫服務器、文件服務器、內容服務器、管理服務器等設備組成,操作系統釆用Redhat Enterprise Linux 5;開發語言使用 java 1.6, Apache Httpd2.2+Tomcat6 作為"Web 服務器;采用 Oracle llg 作為數據庫;用SOA架構進行平臺的搭建,這樣保證系統擴展更容易、更適合信息化管理、更利于系統維護升級;數據交換平臺采用web service異步技術來實現;J2EE體系結構中的中間層集成框架可適用于性價比、性能穩定和可擴性較強的應用場合[16],主要負責在大型變壓器運輸前,審批運輸計劃、考核運輸單位資質、分析路線和評估風險;在運輸過程中,記錄全程數據、線路,對運輸狀態實時評定,并可與傳感網絡通信,調整相關參數閾值;在運輸結束后,分析運輸數據,評定運輸質量。業主、變壓器制造廠商、運輸單位和相關部門均可通過WEB分權限了解大型變壓器的相關運輸狀況。本章主要介紹監控中心的主要界面和功能如圖2-3所示。電網人員、系統管理員、運輸企業和設備廠商用戶可通過各自賬戶用戶登錄,用戶登錄成功后,按不同權限查看或審批相應類目,如歷史運輸計劃,運輸任務編號、工程項目相關信息和設備采購編號等。在運輸方案界面,用戶可以查看運輸方案的詳細信息,包括運輸始發地和目的地、運輸開始和結束時間、運輸車輛類型、車輛車牌號、駕駛員、押運員和運輸路線等信息。在大型變壓器運輸過程中,用戶可以實時查看監測信息,包括運輸位置、速度、每個監測終端的數據和時間等信息。運輸結束后還可以對歷史數據進行查詢,包括各時段行車路線和傳感器數據等信息。
………
 
第三章小型傳感網絡組網設計....... 13
3.1 ZigBee網絡概述....... 13
3.2系統通信協議設計....... 14
3.3本章小結....... 19
第四章監測終端硬件設計....... 21
4.1監測終端硬件設計....... 21
4.2ZigBee射頻模塊....... 22
4.3電源模塊 .......24
4.4傳感器模塊 .......25
4.5存儲模塊電路....... 31
4.6時鐘電路 .......32
4.7 JTAG調試接口電路 .......33
4.8看門狗和復位電路....... 33
4.9防盜和低電壓報警電路....... 34
4.10本章小結....... 35
第五章系統軟件設計....... 37
5.1系統軟件開發環境....... 37
5.2監測終端軟件整體結構 .......38
5.3看門狗事件.......   39
5.4時鐘釆集事件....... 41
5.5數據釆集事件....... 43
5.6數據打包發送事件....... 44
5.7網絡消息處理事件....... 47
5.8短消息處理事件....... 49
5.9本章小結 .......71
 
第六章振動模型建立與現場數據分析
 
6.1大型變壓器運輸振動模型
在大型變壓器運輸過程中,路面不平度是行駛阻力和振動的主要激勵沿行駛方向的路面不平度會引起大型變壓器在豎直方向上的低頻振動,沖擊允許值由振動模型求得。在路面的橫斷面上,不平度則引起車輛的側傾,為保證行駛安全性傾側角以T作為傾角預警值。以運輸大型變壓器的平板車和大型變壓器作為研究對象,建立如圖6-1所示大型變壓器路面運輸振動模型,1?為平板車車身及大型變壓器質量,即簧上質量;K2為整體車身懸架彈性系數;C為整車車身懸架阻尼系數;mi為簧下質量,Ki為所有輪胎剛度,q為路面激勵,Zi,Z2為mi,1?垂直方向位移響應。在實際運輸過程中,變壓器運輸安全分析分為3部分:1、通過對運前線路和路面不平度等級的考察,利用振動模型和沖擊允許值預測來模擬運輸環境,估算運輸沖擊,制定沖擊預警值,確保模擬運輸安全性;2、根據實際運輸數據分析路面等級調整沖擊預警值,發現異常速度、加速度、傾角、氮氣壓力數據時及時提醒相關人員做出相應操作;3、運輸結束后分析運輸數據并判斷運輸質量。
………
 
結論
 
輸變電要求逐步提高,電力設備的單個體積,重量和價格逐年增加,大型電力設備的運輸日趨頻繁,設備具有嚴格的運輸質量要求。在運輸過程中,行車速度,沖擊振動,氣體壓力,傾斜程度等參數必須進行嚴格的監控。本文從電力設備運輸質量監測的實際問題入手,結合沖擊加速度、路面等級、行駛速度等參數,提出一種大型變壓器運輸振動模型,設計一套集智能傳感器技術、物聯網技術、Android技術、Web技術等為一體的大型變壓器運輸監測系統。監測系統主要由終端裝置、集中控制器和監控中心組成。終端裝置模塊將監測參數通過ZigBee網絡經路由器傳輸到集中控制器模塊。集中控制器將終端裝置節點數據通過WCDMA網絡發送到監控中心。監控中心通過Web顯示整個運輸過程,并可以實時觀察傳感器數據和車輛的行駛位置。遇到預警或報警數據時,可通知技術人員作出相應的操作。本課題來源于國家電網公司的科研項目《電力設備運輸質量在線管控技術的研究應用》,與北京天成電科技有限公司合作,該項目已于2014年3月由山西省科技廳驗收,科技成果鑒定為國際先進水平。監測系統已經達到預期目標,但系統還需進一步完善。主要有一下幾點:
(1)設備安裝位置和外形仍需電網部門、變壓器生產和運輸部門協調,確定氣壓表螺紋接口,允許安裝臺數和監控部門職能劃分,實現統一監管,便于推廣。
(2)大型變壓器運輸安全在線監測系統集遠程在線監測、實時預警、路面預測于一體,通過監測路面沖擊加速度、車體傾斜角度和車輛行駛速度,結合監控中心軟件,評估大型變壓器運輸安全等級。根據相關路面參數預測振動強度,及時語音提醒,可有效的減少了大型變壓器運輸損傷。
(3)隨著該系統的運行,將逐漸積累運輸相關的數據,建立有關沖擊如速度、損壞度等級數據庫,有利于進一步修正變壓器振動模型和沖擊允許值預測模型。
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參考文獻(略)
 

精選工程碩士專業論文篇八

 
第 1 章 緒 論
 
1.1 課題背景及研究的目的和意義
科技的發展帶動工業設備的變革,隨著工業的向前發展,機械設備在各行各業中發揮著越來越重要的作用,并且設備精密性、復雜程度和自動化程度也大大增加。在工作過程中,設備的各個部分緊密相連,一旦某處發生故障便會引起整個機械設備發生故障,并很可能帶來較大的經濟損失與社會危害[1-3],所以對設備的檢測與維護非常有必要性。旋轉機械在機械設備中占有重要的地位,很大程度上機械設備發生的故障都是旋轉機械發生的,旋轉機械是冶金、采礦、電力等行業中的關鍵設備,在生產中占有重要地位。它的運轉情況在很大程度上決定著生產的質量、安全與經濟利益,因此,對旋轉機械進行故障診斷避免遭受經濟損失與質量安全具有重要意義。現階段,大型旋轉機械設備的檢測與維修主要有以下兩種方式:故障發生后停機檢修與定期維護[4],這兩種方式都會給生產帶來不便與經濟利益的損失,而前者更有可能引發災難性事故。因此,最合理的方式應該是能夠在故障發生的早期將故障檢測出來,以便能夠合理、準確地對旋轉機械的各種故障原因和故障位置做出預判,來及時的消除故障,并能夠對設備的故障發展趨勢進行預測,提高機械設備運轉的可靠性與穩定性,盡力避免由于機械故障引發的安全事故[5]。為適應這一要求,旋轉機械的故障診斷技術應運而生,其基本任務是檢測設備的運行狀況,判斷設備的狀態與故障發生的原因,便于及時采取相應措施,保障生產的安全。
……….
 
1.2 故障診斷研究現狀
在近幾十年來,伴隨著科技的快速發展,旋轉機械在線監測與診斷技術得到廣泛發展,旋轉機械設備運行狀況的實時監測與故障診斷方法已經在工業中被廣泛采用,為旋轉機械的維護與維修起到了重要的作用。上世紀 70 年代,旋轉機械故障診斷技術在歐洲就作為一門綜合學科進行研究[6,7],其在各個國家與地區也發展迅猛,在 20 世紀 60 年代,美國國家宇航局就已經針對旋轉機械的故障就組織學者進行了專門的研究,并在 70 年代,美國波音公司發明一項“共振解調分析技術”的專利[8],其可以監測到沖擊信號高頻諧振的幅值,診斷出機械故障程度與故障具體位置,其國內的大學在故障診斷方面也取得顯著成果[9]。另外,英國建立了機械保健中心,日本[10]和加拿大[11]也在此方面進行大量的科研,并研制出整套的檢測系統。我國旋轉機械的故障診斷技術發比較晚,直到上世紀 70 年代故障診斷技術才開始得到發展,但是在借鑒國外的基礎上,在 80 年代得到迅速發展,并在一定程度上有了很大的創新,近年來有很多科研工作者在旋轉機械運行時產生的故障類型與相應的診斷方法方面取得可喜成果,研制出滿足工程需要的診斷系統與設備,開發出了專門的設備與軟件,診斷水平已經接近或達到國際先進水平[12,13]。
……….
 
第 2 章 旋轉機械故障診斷理論基礎及總體設計
 
2.1 引言
信號的采集與預處理是旋轉機械故障診斷的重要環節,只有采集到準確的故障信號,才能夠準確的行之有效的提取出故障特征,實現狀態監測和故障診斷。由于旋轉機械工作環境惡劣存在大量干擾噪聲,振動傳傳感器與聲發射技術采集到的信號會伴有各種干擾噪聲,而超聲傳感器結合合適的信號與處理電路可以有效的去取噪聲的干擾。本章分析了旋轉機械故障機理,闡述故障信號的分析方法及利用超聲傳感器進行故障診斷系統的設計理念。
………..
 
2.2 超聲傳感器介紹
超聲傳感器主要是利用超聲的波的各種物理特性與晶體壓電效應原理而研制的一種傳感器。超聲傳感器按照其工作原理可以分為:壓電式、電磁式等,而按照探頭的形狀又可以分為直探頭、表面波探頭、雙晶探頭等、可變探頭等[33]。本文采用的即為壓電直探頭式超聲傳感器,壓電直探頭利用壓電晶體的壓電效應,在晶體的兩邊聚集正負電荷,依靠這個原理可將機械工作中產生的超聲振動的波動轉化為電信號,并且產生的頻率非常高,不宜受到外界噪聲影響。超聲探頭的實物圖如圖 2-1所示。旋轉機械主要是指旋轉運動為其主要功能的機械裝置,尤其是機械主要部件做旋轉運動的機械裝置,其故障一般表現為主要功能失效、性能惡化、不能完成要求的技術指標。主要故障原因可以分為:設計原因、制造原因、安裝、操作運行、機器劣化等。上述故障因子都會在機器運行時產生異常振動與噪聲,這些振動與噪聲是狀態檢測與故障診斷的主要依據并能夠被超聲傳感器所采集。由于轉軸裂紋[35]產生的故障并不是太多,但也不是可以忽略的問題,其造成的主要原因是應力集中、復雜受力、惡劣的工作環境等,如果任由其發展很可能會產生斷軸等嚴重事故。轉軸裂紋對裂紋的位置、裂紋深度及其受力狀況有很大關聯,根據所處應力狀態的不同,裂紋可以分為以三種狀態,旋轉期間轉軸的裂紋不張開而始終處于閉合的稱為閉裂紋。閉裂紋可以通過轉軸運轉時與靜態壁摩擦產生的超聲信號來識別判斷,避免事態惡化。裂紋區在運轉時始終處于張開狀態的稱為開裂紋,開裂紋運轉時會伴有高頻成分,并且隨著裂紋的增加,其對應頻率的幅值也會增加。每當軸進行旋轉一次,裂紋區開閉一次稱為開閉裂紋。裂紋故障對故障信號的采集工作有著比較大的影響。經有關理論表明,由于其偏心及其重力等因素的影響,對其進行故障特征分析時候,發現所采集信號的峰值會在兩個不對稱剛度相應的臨界轉速之間出現或在臨界轉速處出現較大峰值[36]。
………..
 
第 3 章 系統的硬件電路設計.........17
3.1 引言.....17
3.2 系統硬件電路的總體設計.....17
3.3 模擬電路處理模塊.....18
3.4 數字電路部分.......25
3.5 電源模塊.........30
3.6 本章小結.........31
第 4 章 系統軟件設計與實現.........33
4.1 引言.....33
4.2 嵌入式集成開發環境簡介 .....33
4.3 軟件功能模塊簡介 .....33
4.4 系統流程圖.....34
4.5 系統初始化.....36
4.6 ADC 模塊功能實現 ........36
4.7 SD 卡數據存儲....38
4.8 LCD 波形顯示 ......41
4.9 五點三次數據平滑算法.........42
4.10 直方圖故障判別方法 .....44
4.11 本章小結 .......46
第 5 章 系統驗證及數據分析處理.......47
5.1 引言.....47
5.2 信號采集系統可行性研究.....48
5.3 上位機數據處理 .........52
5.4 本章小結.........55
 
第 5 章 系統驗證及數據分析處理
 
5.1 引言
在前面四章分析了構成基于超聲的機械故障檢測系統的模擬系統硬件、數字系統硬件和軟件,將相應的各個部分組合,可以構成不同類型的基于超聲的旋轉機械故障檢測系統。圖 5-1 與圖 5-2 分別為故障檢測系統的模擬電路系統實物圖和數字系統實物圖。本章節主要有兩個部分構成,第一部分主要為系統處理方式可行性驗證;第二部分為對采集的數據進行分析處理。利用超聲方式對機械故障檢測時,帶通濾波器的頻率范圍在 20kHz 到 40kHz 之間,時域參數的最能反映故障特性。超聲信號后續經過包絡檢波后可以將其頻率會降為 2kHz 以內,為了使本課題所使用的三極管包絡檢波電路的效果更好,對采集到的超聲原始信號進行了分析。而為了說明采集系統的可行性與準確性,本文選用TDS2022B 示波器,F20A 型數字合成函數信號發生器,阿爾泰 PCI8664 采集卡等儀器,通過信號發生器輸出正弦波與采集實際超聲信號來驗證采集系統,并利用MATLAB 處理采集的數據。本節正是采用以上方式,驗證模擬電路的處理方式可行性,數字系統的波形顯示、直方圖、時域參數和 SD 卡存儲數據的有效性。
………..
 
結 論
 
本文利用旋轉機械的故障特點,設計了利用機械設備運轉時發出的超聲信號來進行故障檢測的系統。旋轉機械設備在故障的早期會出現輕微的摩擦或者氣流紊流現象,此時會產生高頻振蕩波,而超聲傳感器是一種裝有探頭的壓電晶體傳感器,可以接受頻率很高的振動波并將其轉化為電信號,因此可以及時發現機械的故障,避免遭受重大的損失。本文的工作總結如下:
(1)設計了信號調理電路和穩壓電源模塊,本文根據不同類型機械及其在不同的情況下,輸出信號的強度不一,設計放大倍數可調的放大器,而同時為了抑制共模信號干擾,最終選擇放大倍數可調的前置差分放大電路。根據機械的早期故障頻率設計了帶通濾波電路。最后根據信號的特點設計了包絡檢波電路。本文對于前期的故障判斷,是基于設計一款便攜式儀器,所以本設計以可充電的鋰電池為供電電源源,并設計不同的電壓穩壓模塊,為不同的系統芯片提供所需要的供電電壓。
(2)設計了信號強度顯示電路與超聲信號監聽電路。本文根據維修人員的需要將故障信號轉化為音頻信號進行輸出,同時通過條形數碼管來顯示信號的強度。此種方式可以利用耳機與發光數碼管的顯示判斷機械存在問題,取代了工廠依靠聽音棒等傳統方式。
…………
參考文獻(略)
 

精選工程碩士專業論文篇九

 
第一章 緒論
 
1.1 研究背景
截止到 2013 年底,我國城鄉既有建筑面積達 500 多億 m2,有關數據統計顯示,只有 5%能夠達到節能建筑標準。2013 年,我國建筑總能耗超過 8.5 億噸標準煤,到 2020 年,建筑能耗至少增加到 10 億-13 億噸標準煤,預計占全球能源消耗的 8%,建筑用能對全國溫室氣體排放的貢獻率已達 25%。由此可見,建筑節能迫在眉睫[1]。建筑是滿足人類生活、學習和生產的必要場所,建筑的基本功能就是為居住者創造一個健康、舒適、安全的微環境場所。改革開放 30 年來,人民生活水平日益提升,人們對生活質量的要求不斷提高。據有關數據統計,人一天之中超過 85%的時間在室內度過,再加上城市外部大氣環境越來越差,僅 2013 年我國 PM2.5爆表的城市就達幾十座,人們對建筑內的微環境質量變得更加渴望,建筑室內微環境的舒適性逐漸成為關注的焦點,也成為衡量人們日常生活質量最重要的標志之一。為了提升建筑健康綠色發展,國家在“四節一環保”的基礎上提出綠色建筑概念,近幾年國內綠色建筑蓬勃發展。下圖為近幾年我國綠色建筑標識項目不同星級數量統計。在綠色建筑理念中最為核心的建筑節能,空調能耗占建筑總能耗的 55%左右[1,2],辦公建筑空調能耗更甚。人們對空調的期望現在不僅僅是實現夏季降溫和冬季供暖,而是更多的關注生活品質方面。所以對空調節能以及由空調引發的室內熱濕環境研究一直是建筑室內環境的研究熱點。建筑室內的溫度、濕度、風速、污染物等因素是人員舒適性的重要指標。在夏熱冬冷地區,春季和秋季室外溫度較為適宜,人們可以直接利用室外自然通風來改善室內微環境,從而滿足人們的日常生活、學習和生產活動[3,4];但在夏、冬季節,人們只能依靠空調等其他外界條件對室內微環境進行改善,從而滿足人們的舒適需求。
………
 
1.2 人體熱舒適與室內熱濕環境國內外研究
國外對建筑室內環境的研究由來已久,尤其是對室內熱舒適性的主要影響因素研究頗多,主要包括室內熱濕環境、自然通風、機械通風對室內熱濕環境的影響等等。1733 年,迄今為止可以追溯最早研究建筑室內熱舒適性的年份,阿巴斯諾特認為空氣流動對身體周圍熱濕空氣具有降溫作用[8]。1824 年,特雷德戈爾德于研究指出輻射源是影響人體熱舒適的一個重要因素,當人處在輻射源中時,只有降低空氣溫度才能保持人體熱舒適不變。1913 年,希爾首先提出影響人體熱舒適的因素,后經 ASHRAE 整理,把室內溫度、相對濕度、室內風速、平均輻射溫度、衣服熱阻和勞動強度等是影響人體熱舒適的因素。1919 年,美國的 Pittsburgh 實驗室,主要研究室內溫濕度對人體熱舒適的影響,主要是通過受試者對室內溫濕度的主觀感覺繪制等舒適線。1923 年,Houghton 和 Yaglou 在確定等舒適線的基礎上,提出了有效溫度指標 ET(Efective Temperature)[9,10]。1932 年,Warner 對熱輻射進行了修正,主要是通過黑球溫度代替干球溫度實現的,建立了修正有效溫度溫標 CET[11]。1950 年 Yaglou 等提出了當量有效溫度的概念。上世紀 40~50 年代,室內微環境研究人員普遍認識到人體熱舒適研究的必要性,同時認識到熱舒適性與室內通風和空氣調節等有關。從而熱舒適研究從單一溫度評價轉變為室內溫度、相對濕度、室內風速、輻射溫度等其他因素綜合評價[12]。
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第二章 建筑室內熱濕環境及評價理論
 
2.1 人體與室內熱濕環境
人體與建筑室內環境的熱濕交換形式主要有:對流、輻射、蒸發(皮膚、呼吸)。主要可以分為顯熱交換和潛熱交換兩大交換方式,顯熱交換以對流散熱和輻射散熱為主,潛熱交換包括皮膚散濕(出汗蒸發、皮膚濕擴散)和呼吸散濕等。人體能量代謝是指人體與周圍環境之間能量交換以及體內能量轉移的過程。人體的能量代謝率是指單位時間單位人體所消耗的能量。根據能量守恒定律,人體消耗的能量應該等于人體產生的熱能和人所做的外功之和。由于人的體溫是一定的,因此單位時間的產熱量應該等于向外界散發的總熱量,所以測定機體在一定時間內散發的總熱量,便可知道機體的能量代謝率。對流熱交換是人體與周圍環境空氣直接換熱的方式,與人體皮膚表面溫度、環境溫度和風速均有密切關系。人體皮膚表面的溫度會受外界環境的影響而并非一成不變。人體皮膚溫度在 28~34℃時,是人感到舒適的溫度,當皮膚溫度為 35~37℃時,人體會感到溫熱。人體外部服裝對人體與環境之間的對流熱交換也有較大影響。
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2.2 人體熱舒適指標及影響因素
有效溫度是反映人體熱感的一個綜合指標,主要是由人對環境溫度、相對濕度及空氣流速的總體熱感覺評價來體現。該指標是由美國采暖通風工程師協會的Hougtan 研究人體熱舒適提出的。在試驗中人從 A 房間進入 B 房間,如果熱感覺沒有發生明顯變化,則判定兩間房間的有效溫度相同。該指標的提出在 20 世紀上半葉為研究人體熱舒適做出了突出貢獻。1971 年,Gagge,A.P.[77]將皮膚濕潤度的概念結合原有效溫度 ET,提出了新有效溫度 ET*。在有效溫度的基礎上,同時考慮熱對流、熱輻射和蒸發的影響,把環境中的環境溫度、相對濕度以及環境平均輻射溫度通過換算都以溫度參數出現,從而使數值能相互比較,因而受到廣泛應用。但是當時在對該指標確認時,主要是研究夏季著裝較少,沒有過強勞動且環境風速較小的情況,所以也存在它的局限性。標準有效溫度 SET*主要反映人體熱狀態,包含皮膚溫度和皮膚濕潤度。皮膚濕潤度反映的是人體皮膚表面實際蒸發熱損失與在相同環境下人體可能出現的最大熱損失的比值。標準有效溫度 SET*在新有效溫度 ET*的基礎上擴展了人的衣服熱阻和活動量大小,與早期的有效溫度是由主觀評價得到的不同,該指標可以通過熱傳遞物理分析得出。分析標準有效溫度 SET*主要分為 2 步來完成,一是通過實測測量人體皮膚表面的溫度以及皮膚濕潤度,二是根據皮膚溫度和皮膚濕潤度對人體傳熱進行分析求出該環境下的標準環境溫度。由于熱傳遞的物理模型較為復雜,專業人士才能很好的運用,所以通用性較差。
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第三章 空調制熱對室內熱濕環境實驗研究.....21
3.1 合肥地區氣候........... 21
3.2 實驗方案........... 21
3.3 實驗結果及分析....... 28
第四章 空調制熱對室內溫度及氣流組織仿真研究.........53
4.1 仿真軟件........... 53
4.1.1 PHOENICS 介紹 ..... 53
4.1.2 仿真原理......... 53
4.2 模型建立及工況設置....... 54
4.3 模擬結果與分析....... 56
4.3.1 溫度分析......... 56
4.3.2 能量利用系數......... 60
4.3.3 氣流組織......... 62
4.5 本章小結........... 63
第五章 結論.........65
5.1 結論........... 65
 
第四章 空調制熱對室內溫度及氣流組織仿真研究
 
4.1 仿真軟件
FLAIR 的組成部分:1、FLAIR VR(Virtual Reality)-Editor:前處理,主要用來建模、輸入邊界條件和設置模型參數;2、PHOENICS solver:求解器,對已建好的模型進行計算;3、FLAIR VR-Viewer:后處理,顯示和輸出計算結果;4、On-line help:用戶手冊,介紹 FLAIR 的操作、使用和案例。FLAIR 求解經過三個步驟:前處理、求解器、后處理。PHOENICS 的 VR(虛擬現實)彩色圖形界面菜單系統是 CFD 軟件里前處理最方便的一個,建模方便直觀,簡單模型可以在 PHOENICS 軟件里面搭建,復雜模型可以直接讀入 Sketchup、3DMAX、Rhin℃eros、Aut℃ad 等導出的 3ds / stl格式數據,可以同時批量導入多個數據。PHOENICS 軟件提倡采用直角形網格,并配合采用網格局部加密功能及其PASOL 功能處理復雜模型,PHOENICS 以其簡潔快速的網格生成優勢,得到用戶的關注和廣泛使用。
……….
 
結論
 
通過對國內外建筑室內熱濕環境及人員舒適度的研究分析,認為室內熱濕環境及空氣組織流動是辦公室人員舒適度的重要影響因素。本文主要研究 2 個尺寸相同及布置類似的辦公室分別安裝落地式和壁掛式空調在制熱模式下對室內熱濕環境變化規律影響,考慮在室內添加加濕器狀態下對室內相對濕度的影響,同時分析了自然通風對室內熱濕環境的影響。在實驗的基礎上,運用 PHOENICS 建立與實驗相同的物理模型,設置空調送風口流量為 0.15m3/s,0.20m3/s 和 0.25m3/s三種流量,同時每個流量工況采用 35.0℃、37.5℃和 40.0℃空調送風口溫度,分析不同送風量大小及送風溫度對室內溫度場以及氣流組織的影響。得出以下結論:
1、在空調 26℃運行下,A 辦公室平均溫度從空調運行到第一次攀升至峰值時的升溫速率為 0.28℃/分鐘,B 辦公室為 0.12℃/分鐘。在只有分體式空調運行下,針對室內相對濕度這點,A 辦公室的舒適性要小于 B 辦公室,可見分體式空調制熱功率越大,除濕越明顯,當添加加濕器后,室內相對濕度能達到人員舒適度要求的最佳相對濕度值。
2、空調設置溫度降低,兩間辦公室溫度降幅度相差不多,空調設置溫度每下降 1℃,室內平均溫度下降 0.6℃;在相同工況情況下,B 辦公室的最大溫度和平均溫度都比 A 辦公室大,可見分體壁掛式空調雖然在前期升溫速率落后于分體落地式空調,但當溫度相對穩定后,分體壁掛式空調制熱效果就較好。從達到相對濕度的最大值角度來說,空調設置溫度越高,并且有加濕器運行模式下,室內能達到的相對濕度也越高。
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參考文獻(略) 
 

精選工程碩士專業論文篇十

 
第1章緒論
 
1.1課題研究的背景與意義
對于中國制造企業來說,應當直面這一挑戰,充分利用金融危機帶來的調整契機,加大研發力度,提升企業研發能力,增強核心競爭力,實現向價值鏈的高端環節延伸[3]。知識是產品研發的基礎,是企業能夠完成產品研發的關鍵。有研宄表明,75%的產品設計是變型設計,即使在新產品設計中,約40%是重用過去的部件,約40%是對已有的部件設計稍作修改,而只有約20%是完全新的設計[4][5]。由此可見,知識的復用對于企業產品設計工作而言具有舉足輕重的作用。然而當前企業旳產品設計知識復用效率卻不容樂觀,有研究表明,當前設計人員在進行新產品設計時,約80%的時間花費在查閱文獻資料上,導致這一困境的原因有以下幾方面。一方面,企業知識形式眾多,知識以數據庫、文檔庫、應用軟件等各種形式存在,缺乏統一的知識獲取途徑;另一方面,傳統的知識管理系統提供的基于關鍵字的知識檢索獲取方式,需要設計人員能夠明確自身的知識需求,才能以合適的查詢語言表示其知識需求并實施知識查詢。然而,這對大多數設計人員來說是一件困難的事情。上述兩方面原因導致了在現有的知識管理系統中知識獲取比較困難。企業知識數量大、種類多,知識庫維護工作量大,特別是對于國內一些剛起步進行知識管理的企業,知識管理系統的初始維護工作量更是難以估計。同時,設計知識屬于專業性非常強的信息,需要有經驗的設計人員才能進行知識維護工作,然而這些人員往往工作繁忙、缺乏時間進行知識維護工作。這就造成了現在國內企業知識管理工作“起步難,起步以后維護難”的困境,進一步增加了知識復用的難度。
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1.2知識服務概述
對于知識,到目前為止還沒有一個公認的定義,不同的人從不同的角度給出了知識的很多定義,王眾托院士則認為不必要刻意追求知識的統一定義,而是從以下幾個方面來理解知識的本質17]。(1)知識是人類在實踐中獲得的有關自然、社會、思維現象與本質認識的總結。(2)知識是具有客觀性的意識現象,是人類最重要的意識成果。一般來說,信息是知識的載體,其中的一部分需要借助于物質載體才能保存與流通。經濟合作與發展組織1996年年度報告《以知識為基礎的經濟》中將知識分為四大類:知道是什么,即知事(Know-What,又稱事實知識);知道為什么,即知因(Know-Why,又稱原理知識);知道怎樣做,即知奇(Know—How,又稱技能知識);知道誰有知識,即知人(Know-Who,又稱人力知識)。Michael Polanyi在《人的研究》一書中提出了隱性知識(Tacit Knowledge)和顯性知識的概念。顯性知識是指通過文字記錄和傳播旳知識,顯性知識能夠以語言、視覺、模型及其他表述方式加以組織,并能夠與他人交流;隱性知識是指難以用文字記錄和傳播的知識,是個人固有的、個性化的、難以與他們交流的知識,包括技術訣窮、能力、判斷力等[8]。對顯性知識的管理主要是編碼化、數據庫化,而對隱性知識的管理則主要是顯性化[9]。到目前為止,關于知識管理也還尚未達成一致性的定義。知識管理是一個涉及面較寬的研宄領域,來自不同領域的學者從多個角度對知識管理進行了探索,研究的著眼點不同,對知識管理的實質的理解也有差異。_在此引用一個國內多數學者比較認同的定義:知識管理就是對一個企業集體的知識與技能的捕獲,然后將這些知識與技能分布到能夠幫助企業實現最大產出的任何地方的過程[10]。知識管理的目標就是力圖將最恰當的知識在最恰當的時間傳遞給最恰當的人,以便使他們能夠做出最好的決策[n]2]。對于企業來說,知識管理可以使知識能夠在企業內部充分利用、獲取和重利用。
………..
 
第2章面向機械產品設計的知識服務體系
 
2.1設計人員知識需求的特征
產品設計過程中,設計人員復用知識的根本目的是利用知識完成業務任務,用戶的知識需求定義為:用戶為完成業務任務所需要的知識的描述在產品設計領域中,設計人員的知識需求具有以下特點。設計人員知識需求的隱含性體現在以下兩方面。一方面,由于設計人員的知識量、知識復用能力是模糊的、難以顯性評測的。另一方面,機械產品設計知識存儲于企業的設計知識庫中,設計人員要想獲取到所需的知識,就需要將知識需求用恰當的、計算機能夠理解的檢索語句表示出來,然而一般設計人員通常無法全面了解到產品設計知識庫中設計知識的組織與存儲模式,因此想要正確地表達自身的知識需求也是比較困難的。機械產品設計涵蓋了眾多類型的設計任務,不同的設計任務所需要的知識是不同的。不僅如此,不同的設計人員具備的知識量、知識復用能力、興趣愛好、受教育程度等是不同的,因此不同的設計人員之間的知識需求也存在差異性。企業的外部環境是在持續改變的,并且設計人員的知識水平、個人能力也是處于持續的提升過程之中,因此,產品設計人員的知識需求是處于持續的動態變化過程之中。
…………
 
2.2企業數據與知識管理的現狀
企業經過長期的設計研發工作,積累了大量的產品設計知識,在對這些知識進行整合之前,這些產品知識呈現出下列特點[84]。企業的大部分知識是在設計人員長期的設計實踐活動中搜集與創造出來的,在企業建立系統化的、規范化的知識搜集與積累方式與制度之前,企業的知識往往分散地存在設計人員個人的頭腦或者計算機中,這種存儲方式不僅不利于設計知識的共享與重用,而且當企業設計人員流失的時候容易造成企業知識財產的流失。在產品設計過程中,通常都是由設計人員個人進行知識描述,存在對于知識描述不準確、術語不統一的問題,在知識進行共享與復用的過程中,容易造成知識的遺漏。特別對于產品三維模型、圖片等非結構化知識來說,在現有絕大多數數據和知識管理系統以關鍵詞檢索作為基本檢索手段的情況下,如果缺乏規范的描述,幾乎不可能被有效地被查詢到。從直觀的角度來說,產品設計知識內容眾多,形式多樣,同樣的知識內容,不同的形式,知識復用的難度、對于設計人員知識復用能力的要求也會有極大的差別。如圖2-1中給出了沖壓模具設計的兩種知識形式:第一種形式是各種類型的、以文本表示的設計知識文檔;第二種形式是NX的model design模塊,其基于KBE技術,將所有設計知識整合到專業化的沖壓模具CAD輔助設計工具之中。
…………
 
第3章基于產品設計向導快速構建方法......... 23 
3.1以產品設計向導為載體的知識集成......... 23
3.2機械產品設計向導快速構建方法......... 26 
3.3設計向導快速開發平臺 .........38
3.4實例分析......... 39
3.5本章小結......... 43
第4章基于語義自動標注方法的裝配體模型整合......... 45 
4.1基于語義標注方法的知識整合框架......... 45 
4.2基于標準語義結構的裝配體模型語義標注方法......... 47 
4.3裝配體模型空間結構相似性評價算法 .........54
 4.3.1裝配體表示方法與相似性評價函數......... 55 
4.3.2裝配體相似性算法.........56
4.4實例分析 .........58
4.5本章小結......... 65 
第5章基于設計人員個性化需求的知識推送......... 67
5.1基于設計人員個性化需求的知識推送過程模型......... 67 
5.2設計人員知識需求分析.........68
5.3設計人員知識需求獲取方法.........72
5.4知識推送引擎.........77
5.5實例分析.........78
5.6本章小結......... 81
 
第6章知識服務系統的設計與實現
 
6.1基于PLM的知識服務系統架構
目前,PLM系統已經成為了制造企業主要的產品數據管理系統,是企業知識服務系統的基礎數據和知識的來源。此外,PLM提供了文檔管理引擎、數據管理引擎、工作流引擎等基礎構件,為知識服務系統實現奠定了良好的技術基礎。InforCenter PLM平臺是由山東山大華天軟件有限公司自主研發的一體化、可定制的PLM系統平臺。該平臺基于.Net,采用了面向服務的體系結構(service-oriented architecture, SOA)、面向切面編程(AspectOriented Programming, AOP)等主流開發技術,提供了完善的業務建模機制、工作流驅動機制、可定制的報表及匯總機制,開放式的二次開發支持平臺層包括基礎模塊和專用模塊。基礎模塊包含了 InforCenter基本定制功能模塊,在此基礎上可以按照業務需求開發出各種業務功能模塊。專用模塊包括知識服務系統專用的知識整合引擎和知識需求獲取引擎。由于這些功能的特殊性,無法通過基礎模塊直接定制實現,因此需要通過代碼幵發實現。
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結論
 
近年來,隨著國際經濟環境的持續低迷與動蕩以及經濟全球化進一步加深,中國制造企業正面臨著制造產業業務流失、制造行業利潤持續走低的困境。對于中國制造企業來說,加大研發力度,提升產品設計創新能力,增強核心競爭力,是擺脫這一困境的唯一出路。產品設計是一個知識積累、復用的螺旋上升過程。由于產品設計過程中知識獲取困難、設計人員知識應用效率低下以及產品設計知識庫維護尚存不足等因素,影響了企業中知識的復用,阻礙了企業設計能力的提升。因此,為了提升企業產品設計創新能力,增強核心競爭力,面向設計過程知-識復用的需求,本文提出了涵蓋知識獲取及其知識應用兩種服務模式的知識服務理論,建立面向產品設計的知識服務體系,為提高知識復用效率提供了科學、可.靠的理論和技術支撐。開發了設計知識服務系統,取得了良好的實施和應用效果,具有重要的應用價值。
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參考文獻(略)

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