项目简介： 近年， 费凌教授、蔡长韬教授带领其团队，与 成都金大立科技有限公司开展深层次合作成立了“智能装备技术研发中心”。      &nb

针对太阳能集热系统扰动多、大滞后和大惯性等控制难点，建立了适合控制器设计的简化分段非线性模型，并设计了基于预测函数控制策略的集热系统出口导热油温度控制系统。该预测函数控制策略在调节速度、超调量以及稳定性方面的控制效果均明显优于传统PID控制策略；与未简化的多模型预测控制相比，简化后的多模型预测函数控制的最大动态偏差增大了13%,但计算量大大降低，控制器的实时性也得到增强。

成果的背景及主要用途：齿轮作为重要的基础传动元件已成为一个国家现代工业技术水平的标志之一。多轴联动的数控插齿机是对齿轮机床的根本变革。数控插齿机虽然减少了机械传动环节，但其在机械系统精度、加工效率等方面如何提高，特别是定量描述系统的几何误差、建立齿轮误差及传动链误差分析模型，是当前亟待解决的关键技术问题。该项科研成果通过鉴定意味着数控插齿机床在国内研发和生产已具备较完善的技术储备。本项目的理论成果可以向其他数字化机械装备行业推广。 技术原理与工艺流程简介：应用功能化虚拟样机技术，以多体系统为理论核心，建立了数控插齿机床整机虚拟模型和运动学模型，提出了数控插齿机床的几何误差描述方法。从齿轮加工工艺出发，分析研究影响齿轮精度的各种因素。将多体系统运动学理论与齿轮啮合原理相结合，建立齿轮误差及传动链误差分析模型，实现了齿轮的数控加工误差定量计算。以 YK5120 数控插齿机为典型设备，实现了对数控插齿机的主轴回转误差的测量和补偿。 技术水平及专利与获奖情况：国际先进水平。 应用前景分析及效益预测：本项目的理论成果可以向其他机械制造装备行业推广。 应用领域：数控机床，通用数字化装备。 合作方式及条件：合作开发。

复杂修形齿轮是克服高速重载工况下力热耦合形变影响的高端齿轮，直接决定装备传动 系统的振动、噪声、寿命等服役性能及其核心竞争力，广泛应用于航母、潜艇、汽车等。针 对复杂修形齿面精密制造面临全齿面修形加工存在原理误差、传统试错修调法提升加工精度 困难、齿面淬硬层均匀性及级理难以调控等问题，在国家科技重大专项、863计划等支持下， 开展复杂修形齿轮精密数控加工关键技术与装备研究，成果获2018年国家科技进步二等奖。  主要取得突破和创新如下： (1)  提出复杂修形齿轮加工的点矢量族包络计算新理论，不用建立和求解啮合方程， 以数字法替代解析法，突破啮合原理解析法无法求解奇异点、计算复杂的瓶颈；发明齿面扭 曲消减方法，解决刀具廓形精确设计及原理误差消减难题，齿面扭曲减少70%以上，达国 际领先。 (2)  发明复杂修形齿轮加工工艺系统误差调控技术，开辟齿轮修形精度提升新途径。 提出制齿机床热态精度提升技术，发明热致误差补偿方法，保证机床精度稳定；提出基于等 效虚拟轴的齿面误差补偿方法，解决修形精度提升难题，提高传动精度1-2级。获中国专利 优秀奖。 (3)  研制大规格精密数控滚齿机、精密多功能数控磨齿机、高速干切滚齿机等具有齿 面扭曲消减及加工误差补偿的高端制齿机床，填补国内空白；开发集齿轮修形设计、工艺规 划于一体的制齿软件，打破了国外高端机床垄断。滚齿精度达5-6级，磨齿达3级，干切滚 齿提高效率2-3倍，与同类国际先进水平相当，打破高端制齿机床垄断，迫使国外同类机床 降价30%以上，并出口英、法、日等。 (4)  发明复杂修形齿轮滚磨一体化工艺技术，确保修形精度及表面一致性。研制复杂 修形齿轮刀具，实现齿轮刀具的数字化设计制造；研发滚磨余量协同分配、齿面柔性修形、 磨削级理优化等工艺，实现磨后齿面淬硬层均勾分布、齿面纹理可控、修形工艺快速固化， 提高齿面疲劳寿命。满足了军方供货要求，支撑我国主要舰艇齿轮加工；为汽车变速箱的批 量国产化提供了保障。

主要性能及特点： 公称力25吨，加工板材尺寸为 2500×1250mm ， 采用科力达公司与山东科技大学共同开发的KLDSK-3.2数控冲床专用系统数控系统，控制X、Y、Z轴； CAD二维图形方式编程，可实现CAD图形直接转换加工程序，具有加工图形摸拟显示加工轨迹，具有模具库管理自动选模加工、自动优化加工路径、断点加 工计件显示等功能，操作方便快捷，更加人性化； 全方位碰撞检测功能，防止误操作，杜绝废品；采用了开式钢板焊接机身，经壁炉回火处理去除内应力，稳定性好，外形设计动感美观，维修方便，采用高精 度电机，传动精度高，转动惯量同比其他伺服电机提 高1倍，发热低、提高电机参数，抑制损失，减少温度，具有自动检测反馈功能； 镶套机构转塔，导向好精度高，直线导轨、滚珠丝杠－台湾上银，避免板材划伤。

MX220桌面五轴联动数控机床   MX220桌面五轴联动数控机床是一款桌面式微型五轴联动数控机床，适用于小型精密五轴零件及各种各样的复杂零件加工；具有体积小、重量轻、搬运方便、操作灵活等优点；使用220伏电压，配置工业级五轴联动控制系统面板，带5轴三档电子手脉；机床具有X、Y、Z三个直线轴和两个旋转轴（B轴+C轴）五个坐标轴，X、Y、Z直线轴采用直线导轨，BC两个旋转轴采用谐波减速机，保证高精度和高稳定性；具有一次装夹、任意曲面加工、复合工艺加工等优势、操作便利；具有性价比高、性能稳定、故障率低、维护成本低等优点； 主要用途 MX220桌面五轴联动数控机床主要用于数控教学与培训，该机床主要加工铝合金、铜、塑料及铁、模具钢轻加工，主要用于职业院校、高校创客创新实验室等，进行五轴联动数控编程教学和实操培训等。   产品特性： 工业级五轴联动控制系统面板；带5轴三档电子手脉； 高精度带预紧滚珠丝杆及螺母，具有运动灵活性、热变形量小； XYZ轴采用直线导轨，BC旋转轴采用高精度诣波减速机； 采用铸件床身，机床稳定性好，刚性好，精度稳定； 使用220电压、全封闭钣金结构； 展现当代先进制造业的高速高效高精尖加工的理念； 应用于职业院校、高校创客创新实验室等，进行五轴联动数控编程教学和实操培训等； 执行国际标准G代码和多种CAM软件（MasterCAM、UG、Fusion360等）； 便于课程开发，满足老师教学，强化学生技能； 工作环境干净整洁，无油污，异味；改善环境，低碳环保； 价格实惠，教学成本低，解决了大型工业级多轴数控机床的价格昂贵，增加学生实践上手的机会； 序号 项目内容 技术参数 1 床身及回转台 结构：铸铁立式结构，XYZ轴直线导轨，主轴立柱带动刀具移动 回转轴：BC轴摇篮式转台，高精度诣波减速机 2 全封闭防护罩，抬起式单门（气动门） 3 工件冷却装置 冷却装置为内置风冷，使用0.6帕气压，M指令控制 4 线性轴精度 定位精度：0.02mm 重复定位精度：0.015mm 5 旋转轴精度 定位精度：16" 重复定位精度：12" 6 轴移动行程 X/Y/Z行程：220×120×200mm 7 B轴行程：+30～-120° 8 C轴行程：+/- N×360° 9 最大加工范围：Φ100×180mm 10 机床主轴 主轴锥柄：MT3 11 主轴最大功率：550w 12 主轴最高转速：3500rpm 13 最大夹持刀具直径：Φ16mm 14 工作台参数 工作台尺寸: 100/460×130mm 15 工作台承重：15kg 16 T型槽：12 mm/3 17 线性轴移动速度 X/Y/Z轴：2000mm/min 18 回转轴移动速度 B/C轴：≥50r/min 19 数控系统 YORNEW M5工业级五轴联动控制系统面板 20 电子手脉 5轴三档电子手脉 21 使用电压 AC220V/50H 22 外形尺寸 930×750×920mm 23 净重/毛重 180kg/220kg  

TDA（芯片热设计自动化）软件是清华航院曹炳阳教授团队全自主研发的国际首个芯片跨尺度热仿真与设计系统。TDA软件可实现芯片从纳米至宏观尺寸的热设计与仿真，支持芯片微纳结构内部热输运过程的模拟研究，直接提高芯片热仿真精度与结温预测准确度，进而提高芯片性能、寿命和可靠性。

YR/H3100高智能数字化ICU（综合）护理技能训练系统是工程技术和仿生学技术的完美结合，将有现在的医学模拟技术赋予一身，其可自主表现生命体征，并可对所给予的治疗措施自主进行生理体征变化。该系统根据新护理大纲设计，针对临床护理培训，系统由全身男性模拟病人、生命体征模拟器、多参数模拟监控仪、计算机等组成，具有基础护理与高级护理功能。本系统同时适用于医院、医学院、卫校等医疗单位。并面向乡村医师技能培训，提供心肺复苏术、体外除颤等急救操作技能。通过虚拟安全的模拟及护理技能的培训、图文、声像、视频相结合，有操作日志、存贮、考核评估、成绩打印、网络交互式功能。标志着公司的护理教学系统开始与国外发达国家接轨。适用学科：ICU护理、急救医学护理、呼吸内科护理、心内科护理、泌尿内科护理、外科护理、急救医学、危重症医学、战地医学等。系统主要功能★ 标志表示需要与选配件配套使用才能实现的功能■ ICU技能：· 气道管理技术：标准口、鼻插管，气管切开术，支持仰头举颏法、推举下颌法开放气道。模拟牙关紧闭、舌水肿、咽部水肿、喉痉挛、单双侧肺阻塞、主气道堵塞等体征。· CPR操作训练：可进行口对口、口对鼻、简易呼吸器对口等多种通气方式；电子监控气道开放、吹气次数、吹气频率、吹气量、按压次数、按压频率、按压位置和按压法深度；自动判断人工呼吸及胸外按压的比例；实时数据显示，全程中文语音提示；抢救成功后，模拟人瞳孔由散大变为正常，动脉恢复搏动，出现自主呼吸。★ 真实除颤、起搏：可与不同厂家、不同型号的除颤起搏器配套使用，实现真实除颤起搏。★ 模拟除颤起搏：多媒体动画展示医用除颤起搏器的使用，与YR/J880模拟除颤起搏器配套使用，可实现除颤起搏。可选择除颤能量，最大除颤能量达到360J。★ 真实AED：可与不同厂家、不同型号的AED配套使用，实现真实AED训练。★ 模拟AED：多媒体动画展示AED操作过程，与YR/AED自动体外模拟除颤仪配套使用，可实现AED训练。全程中文语音提示，提供贴片电极和纽扣电极，自动检测心率并分析是否需要除颤。★ 真实心电监护：可与不同厂家、不同型号的心电监护仪配套使用，实现真实心电监护。★ 模拟心电监护：与YR/J115多参数模拟心电监护仪配套使用，可实现模拟心电监护。使用指夹式血氧探头检测血氧，内部储存上千种种心电图。多参数模拟监护仪（LCD）屏幕提供12导联心电图、血氧饱和度、呼吸、二氧化碳、血压（动脉血压、中心静脉压、肺动脉压、无创血压）、心输出量等。 ■ 生命体征模拟：· 瞳孔观察：瞳孔液晶显示为CSTN伪彩、65K色、RGB；能在1-9mm之间，随意模拟瞳孔的正常、散大、缩小等状态。· 颈动脉、股动脉、桡动脉搏动，生动再现病人呻吟、咳嗽、呕吐声音。· 呼吸模式：模拟正常呼吸、叹气样呼吸、陈-施氏呼吸、库什摩尔呼吸、毕奥呼吸。· 真实的自主呼吸，呼吸时胸廓有起伏，可调节呼吸频率及呼吸深度。· 听诊：可听诊几十种声音，包括正常心音、异常心音、正常呼吸音、异常呼吸音、正常肠鸣音、异常肠鸣音。■ 临床护理训练：· 穿刺术：胸腔穿刺、骨髓穿刺。· 血压测量训练、三角肌皮下注射、股外侧肌内注射、手臂静脉穿刺、注射、输血、臀部肌内注射。· 清洗梳理头发、洗脸、耳清洗滴药、口腔护理、假牙护理、吸痰法、氧气吸入法、口鼻饲法、洗胃法、胃肠减压、灌肠法、造瘘引流术、男/女性导尿术、男/女性膀胱冲洗术。· 整体护理：四肢关节左右弯曲、旋转、上下活动、擦浴、穿换衣服、冷热疗法。■ 软件系统应用：· 提供单机版（一点一套）、网络版(一点多套）软件，用户可根据自己的实际需要进行选择。· 脚本/病例编辑：支持用户自编辑模拟护理病例，软件自动记录病情的变化和学员操作过程。· 模拟注射泵/输液泵的使用：多媒体动画展示注射泵/输液泵的操作流程，可选择药物进行操作。· 训练与考核：软件内存有几百道考题。支持心电图、急救知识理论、护理场景、病例、CPR训练与考核。· 心电图监护：使用指夹式血氧探头，实现模拟心电监护和真实心电监护，内部储存上千种心电图。· 护理场景脚本训练/考核：系统自带数十个场景，涵盖内科、外科、急诊、ICU等科室病人的护理，并通过交互性多媒体课件检验护理操作关键知识点的掌握程度。软件提供多种药物治疗和典型的辅助检查，如胸片、超声心动图，12导联心电图等。· 局域网络教学：可选配摄像头，具有彩色视屏监控功能，可对每个在线的学生的操作手法和过程进行实时视屏监控。综合计算机同步统计数据，便于教学掌握每个学生的训练考核情况。

本发明公开了一种兼顾近场和远场性能的三维摄像声纳系统换能器阵列的稀疏优化方法，包括以下步骤：根据三维摄像声纳系统中近场数字波束形成算法的类型，确定三维摄像声纳系统的聚焦距离误差参数；利用聚焦距离误差参数确定近场稀疏优化能量函数；采用全局寻优算法，求解使近场稀疏优化能量函数达到最小的稀疏换能器阵列Q1；对Q1中开启的换能器进行二次稀疏优化，求解使远场稀疏优化能量函数达到最小的稀疏换能器阵列Q2；当声纳系统工作在近场状态时，使用Q1进行聚焦波束形成；当声纳系统工作在远场状态时，使用Q2进行远场波束形成。本发明能够在有效降低系统硬件复杂度的同时，保证系统在不同探测距离下都具备稳定的探测性能。

面向工程机械机电液一体化系统的动态性能匹配方法与分析软件（以下简称为软件）， 能够根据用户对工程机械整机动力配件的选型，自动组成整机系统模型，并预测工程机 械整机运行时的性能以及各配件的功率输出和发热情况。该软件可应用于工程机械产品 开发的各个阶段如参数选型，性能匹配、故障诊断、实验辅助等，并已成功应用于山推 工程机械股份有限公司的新产品开发中。 技术特点： (1) 机电液热融合建模，理论定位高级。软件以预制的机电液零部件模块模型为基 础，可快速地、精细化地实现极端工况条件下机电液融合模型。 (2) 一体化的系统分析，问题覆盖面广。软件综合多种软件资源，对特定工程机械 机型的核心动力系统，可实现任意节点输出的、图解化的、基于机械系统实验结 果的系统分析。 (3) 机型软件快速开发，面向用户需求。软件可针对牵引底盘和非牵引底盘，快速 开发出面向特定工程机械机型的机电液一体化性能分析软件。 (4) 功能契合实际需要，适用范围广泛。适用于工程机械各个技术阶段的参数选型、 性能匹配、故障诊断、以及实验辅助。