针对光镊系统本身噪声对测量精度的影响, 提出了一种光镊系统随机漂移误差的有效补偿方法。首先, 介绍了时间序列分析法和卡尔曼滤波技术, 基于时间序列分析法建立了光镊的随机漂移误差模型; 然后, 用基于时间序列模型的卡尔曼滤波方法来减小该漂移误差。采用提出的方法对光镊设备实测数据的误差进行了补偿, 结果表明: 数据的误差方差由补偿前的188.90 nm2减小为8.41 nm2。计算补偿前后的艾伦方差可知, 系统在平均时间为1 s时可使最小位移误差从 0.7 nm降低到0.1 nm。得到的结果显示: 提出的滤波方法有效地抑制了光镊系统的漂移误差,将其用于双光镊对准可提高捕获光和探测光的对准精度, 进而提高光镊系统的性能指标。

在分析目前常用的燃烧室计算流体动力学(CFD)几何建模方法的基础上,以美国麻省理工学院(MIT)研制的微型涡轮发动机的六晶片燃烧室为研究对象,利用虚拟装配技术原理,基于三维建模软件SolidWorks平台,构建了该发动机的微燃烧室结构。结果表明,利用机械虚拟装配技术构造该发动机微燃烧室结构的方法可行,优于目前该领域使用的几何建模方法,可降低Power MEMS产品的成本,推动Power MEMS的产业化。

以美国麻省理工学院(MIT)研制的硅基六晶片微燃烧器为研究对象,采用考虑了基元反应动力学机理燃烧程序的二维计算流体动力学(CFD)数值分析方法,研究了在微尺度燃烧器入口处混合气体流量不变的情况下,改变氢气/空气当量比对微尺度燃烧器燃烧特性的影响。整个模拟计算主要包括混合气体的流动路径、微燃烧器的内部区域以及整个燃烧器的墙壁面;计算过程中考虑了氢气/空气的流体动力学特性、传热学特性和详细的基元反应机理。计算结果显示,当氢气/空气当量比为0.4时,燃烧器发生熄火;当量比为0.5、0.6时,燃烧器内部能维持稳定燃烧;当量比为0.7时,燃烧器的微细通道内出现回燃现象。结果表明,利用二维CFD数值模拟的方法研究微尺度燃烧器燃烧特性是可行的。

建立了一种新型圆筒直线电机的有限元模型,并验证了有限元模型的正确性。基于正交和随机方法安排了有限元仿真试验,获得了用于非线性电磁建模的样本空间。进一步采用支持向量机回归建模方法,建立了直线电机的非线性数学模型,而后采用遗传算法进行了直线电机结构参数多目标优化,得出最优结构参数组合。有限元仿真验证表明,基于支持向量机和遗传算法的优化方法用于研究该种新型直线电机电磁结构参数优化是可行的。

以一种新型圆筒直线电机为研究对象,通过建立直线电机的有限元模型及试验验证,获得了直线电机的一种仿真计算方法.在正交试验设计和随机试验设计的基础上,建立了直线电机性能参数的样本空间,采用支持向量机(SVM)回归建模方法,建立了直线电机的非线性数学模型,并将有限元模型和SVM模型进行了比较,证实了SVM模型的可靠性和高效性.

研究了设备噪声监测中主分量特征表示的提取及应用.在设备噪声时域和频域统计模式特征基础上,通过主分量分析探讨了设备噪声模式的主分量特征表示方法,引入相关度的概念分析了主分量特征表示对设备状态的表征能力,提出了选择有效维数的主分量特征表示进行设备噪声监测的方案.通过在EQ6100 型发动机上预先模拟四种连杆轴承磨损故障,测取噪声信号,实例分析显示了低维主分量特征表示可以有效表征设备状态.实验最后对测试集样本进行状态监测得到了100%的准确率,表明了主分量特征表示用于设备噪声监测的有效性.

提出了一种新型圆筒直线电机结构.建立了适合其结构特征的轴对称涡流解析方程,给出了方程的解析解.并采用变分方法建立了该轴对称场的有限元模型.数值分析结果表明:两种方法的计算结果一致,验证了解析模型的正确性和可行性.基于分析结果,经选取合适的电机参数,制作了样机,并测试了该电机启动推力变化情况.实验结果和计算结果相符,表明解析模型满足了新型圆筒直线电机的计算要求,同时也验证该方法的可靠性.结果还表明该电机满足了动感雕塑隐蔽驱动的要求.进一步还研究了电机气隙大小、次级厚度等主要结构参数对电机推力等性能的影响,结果显示:气隙增大,推力减小;次级厚度为10 mm时,推力为198.51 N,达到最大.

为了研究往复式机械非平稳信号的非线性动力学特征,以内燃机主轴承的振动信号对其故障间隙的反映为例,在对主轴承受力分析的基础上,进行了模拟不同间隙的故障实验,获得了不同间隙下的振动信号,进一步应用混沌与分形方法研究了故障信号的混沌性,通过计算信号的两个混沌特征量-关联维数和Kolmogorov熵,找出了主轴承间隙与关联维数及Kolmogorov熵之间的变化关系,印证了对该类型非平稳信号进行混沌与分形研究的可行性.