钟掘院士-复杂机电系统基础研究新 (PPTMINIMIZER)

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1、复杂机电系统基础研究发展的思考研究小组钟掘熊诗波王益群虞烈赵淳生杨华勇秦大同孟光翟婉明王艾伦二00四年十一月二十日复杂机电系统生产过程的载体科学工程的工具重要的社会性机械制造的产品机械制造的工具机械工程发展的目标工业社会、知识社会赖以生存、发展的核心生产力装备制造业是国家战略目标的重心之一复杂机电系统基础研究的思考多种技术集成的多功能机电装备系统载有多物理过程，形成基本功能各子系统微观层次的非线性相互作用，导致宏观行为演变——功能精度、稳定性、确定性50余个物理过程、融合百万余参数一、复杂机电系统的一般性认识1、复杂机电系

2、统——现代机械装备复杂机电系统基础研究的思考800—1000个子系统、300多万个零件2、复杂机电系统行为规律的重要特征一、复杂机电系统的一般性认识复杂机电系统基础研究的思考一个复杂机电系统的整体行为不能通过独立分析其各部分的行为来确定，需要建立系统研究方法；一个复杂机电系统的整体行为在大时间尺度上是不能预先唯一性确定，不宜使用一般意义的寻优方法。CM04平整机功率拓扑键图一、复杂机电系统的一般性认识复杂机电系统基础研究的思考例：轧制板材厚度由压力、张力、速度、润滑综合确定厚差、板型的变化——时变系统发散、自激、复合强迫振

3、动现象——非线性复杂耦合复杂机电系统是一个非线性耦合系统二、复杂机电系统发展的总体走向——前沿集成、极端化1、功能多样、连续高效[主体工艺行为+行为精度控制]ㆍn系统功能2、作业极端制造极端3、高丰度前沿技术集成机载电、光、机、液、声多类技术系统4、信息流与物质流并行，拟人智能化……………………………….复杂机电系统的极端化，其非解耦性和不确定性特征强化复杂机电系统基础研究的思考硅片→器件液态→零件负载、尺度、速度、精度、材料基础研究的核心——多物理过程交互中的机械学宏、微确定性规律与非确定性机制例1、系统动力学的“灰色”

4、现象与命题三、突破复杂机电系统中“灰色”机械学现象的约束——发展高性能装备的基础复杂机电系统基础研究的思考电机驱动系统中的非线性驱动力1）非线性驱动力在系统响应中的多级非线性效应，工作精度的扰动PZT微驱动中的非线性驱动力非线性驱动力在系统中的传递——对系统行为的扰动2）多动力源能量分流、融合中的竞争机制与工况畸变M0i=1M1复杂机电系统基础研究的思考集中驱动的能量变态传递与工况宏观劣变多驱动源融合分流的小扰动与精密制造受损1、系统动力学的“灰色”现象与命题三、突破复杂机电系统中“灰色”机械学现象的约束——发展高性能装备

5、的基础复杂机电系统基础研究的思考1、系统动力学的“灰色”现象与命题三、突破复杂机电系统中“灰色”机械学现象的约束——发展高性能装备的基础3)高能效的多动力源能域互补、能量需求时变性与传动系统动力及运动传递的不确定性电池电动机发电机变速器发动机清洁节能汽车的混合动力传动系统复杂传动系统4）复杂系统的非线性动力学效应与宏观功能精度复杂机电系统基础研究的思考例1、系统动力学的“灰色”现象与命题三、突破复杂机电系统中“灰色”机械学现象的约束——发展高性能装备的基础轧辊多维动态响应轧件表面不规则印痕例1、系统动力学的“灰色”现象与命

6、题三、突破复杂机电系统中“灰色”机械学现象的约束——发展高性能装备的基础5）轮轨波磨的复杂[动力学-摩擦学]耦合与高速有轨运载安全波磨现象与高速安全窗口现象与启示高速有轨运载持续发展的挑战——基于轮轨大系统复杂非线性动力学的系统动态设计理论复杂机电系统基础研究的思考例2、摩擦状态的时变性与运行过程的不确定性新辊振动旧辊振动复杂机电系统基础研究的思考三、突破复杂机电系统中“灰色”机械学现象的约束——发展高性能装备的基础时变振动频谱新旧辊粗糙度的1微米、硬度的10HR的差别改变界面动力学状态、产品表面状态激光毛化表面粗糙度Ra

7、=4µm1）复杂结构力流传递的多通道和衍生的附加力系、强度设计的不确定性活动横梁中载和纵偏载下横向受力活动横梁纵偏载下纵向受力例3、复杂结构力流传递与强度设计的不确定性复杂机电系统基础研究的思考活动横梁中载和纵偏载下横向受力活动横梁横偏载下横向受力三、突破复杂机电系统中“灰色”机械学现象的约束——发展高性能装备的基础2）多输入、强时变输出的复杂传动系统能流传递分配和动力学特性的不确定性例3、复杂结构力流传递与强度设计的不确定性复杂机电系统基础研究的思考三、突破复杂机电系统中“灰色”机械学现象的约束——发展高性能装备的基础能

8、流传递分配系统简图能流传递动力转换时的冲击能流传递系统模型不确定性附加力系例3、复杂结构力流传递与强度设计的不确定性复杂机电系统基础研究的思考三、突破复杂机电系统中“灰色”机械学现象的约束——发展高性能装备的基础超大载荷复杂工艺多维高精度复杂组合结构设计强、刚度设计难题例4、复杂机电耦合——弱过程对强过