创新引领 文化传承——记河南省美术设计与制作专业孟建军工作室

2016年年初，河南省美术设计与制作专业孟建军工作室通过层层选拔，正式成立。这是郑州市属职业学校唯一一个艺术类省级技能名师工作室。工作室成立以来，我们从外出考察学习、创新实训模式、编撰实用教材、参与课标制订等方面充实工作室内容，带领工作室成员进行全方位提升。

基于Sarsa算法的城轨列车节能控制策略研究

针对城市轨道交通节能运行问题,提出一种基于Sarsa强化学习算法的城轨列车节能控制策略,实现了城轨列车在自动驾驶状态下,面对不同路况,执行减少能源消耗驾驶策略的同时兼顾准时性和舒适性。根据线路条件将列车状态进行离散化处理,将连续的驾驶过程分为若干个子区间进行分段求解。结合区间限速、初始状态、终末状态等限制条件,基于能耗及运行时间分别构造适当的奖励函数。同时,用当前状态下可达的最大速度与最小速度对可选速度集合进行限制,缩小探索空间,加快算法收敛。最后,通过对北京铁路亦庄线小红门站至肖村站的实例进行仿真。实验结果表明,与传统的动态规划方法相比,Sarsa算法在满足舒适性和准时性要求的情况下节能9.32%。相比于强化学习中的Q学习算法,在速度的选取过程中,超速次数也有明显下降。仿真结果证明Sarsa算法具有更好的节能效果和安全性。在算法参数不变的情况下,调整限速条件,与传统动态规划算法进行二次对比,依旧节能4.21%,验证了算法的鲁棒性。

基于IBES-XGBoost的高速铁路沿线风速预测模型

为保证高速铁路沿线风灾预警信息具有较高时效性,需要进行高速铁路沿线超短期风速的提前多步预测。针对众多预测模型在预测中可能存在较大误差的问题,采用Tent混沌映射和BFGS拟牛顿法对秃鹰搜索算法进行改进,并用改进的秃鹰搜索算法(IBES)对XGBoost的初始参数进行优化。在构建IBES-XGBoost模型时,加入风速以外的其他气象特征,以提高预测精度。实验结果表明:(1)改进的秃鹰算法相比其他智能优化算法有更好的寻优能力,与其他模型相比IBES-XGBoost在超短期风速的提前多步预测上有着较高的精度和较好的拟合效果。(2)Tent混沌映射和BFGS拟牛顿法对秃鹰算法有着较好的改进效果。(3)IBES-XGBoost能为高速铁路规范下的大风预警提供可靠的提前多步预测结果。

基于客户满意度的低碳冷链多式联运路径优化

目的实现生鲜产品的高效配送,尽可能提高客户满意度。方法分析多式联运和冷链物流的特点,选择最优物流路径。在路径选择模型的建立中,结合客户对生鲜产品的质量及到货时间的满意程度,引入顾客满意度参数。同时响应国家“碳中和”政策的号召,在模型构建中考虑了低碳策略,以总成本最小、客户满意度最大为目标函数。以15个枢纽城市及公路、铁路、水路3种方式的冷链运输为例,将目前较新的帝企鹅算法与传统的启发式算法(遗传算法、粒子群算法)进行对比,并针对转运时间进行灵敏度分析。结果最优联运路线对应的客户满意度为0.96,转运时间的增加导致总成本上升、客户满意度下降和最优路径发生变化。结论帝企鹅算法在求解多式联运问题上具有较好的收敛速度和收敛精度,为多式联运承运人的决策提供了依据。转运时间的波动导致适应度函数发生变化,因此在兼顾客户满意度的前提下,选择合适的运输方式和路径,减少非必要的转运。

旱地丰产冬小麦新品种陇育12号选育报告

甘陕宁毗邻地区寒旱气候频发,又是冬小麦适种区,亟须培育出高产、多抗、广适小麦新品种。冬小麦新品种陇育12号以陇育5号为母本、太13907为父本进行杂交,采用系谱法选育而成。2017—2019年参加甘肃省陇东片冬小麦区域试验,2 a 14点(次)平均折合产量5170.50 kg/hm^(2),比对照品种陇育4号增产12.20%。2019—2020年度参加甘肃省陇东片冬小麦生产试验,平均折合产量4300.35 kg/hm^(2),比对照品种陇育4号增产6.30%。该品种冬性,生育期274 d,株高97.5 cm。穗型近纺锤形,长直芒、白壳,红粒、角质。穗数528.00万穗/hm^(2),穗粒数35粒,千粒重35.15 g。苗期对条锈混合菌表现免疫(0),成株期对供试小种及混合菌均表现中感,但严重度和普遍率比较低,具有慢条锈特性。籽粒含粗蛋白质(干基)148.9 g/kg、湿面筋(14%湿基)347 g/kg,吸水率587 mL/kg,容重823 g/L,面团稳定时间2.0 min。适宜在甘肃省陇东庆阳、平凉及宁夏固原等地山塬旱地及同类生态区种植。

城轨列车深度强化学习节能优化控制方法

为提高城轨列车自动驾驶(Automatic Train Operation,ATO)的控制性能,针对城轨ATO目标速度曲线追踪控制方法中工况切换频繁、牵引能耗高等问题,以列车准点、精准停车和能耗为优化目标,设计了一种以时间冗余(Time Redundancy,TR)规划参考系统为主动约束的列车深度强化学习DQN控制方法。建立了城轨列车动力学模型和多目标优化适应度函数;定义了TR规划参考系统约束下的DQN列车控制器,并对控制器中的动作空间和奖励函数进行设置;最后规定了列车控制器神经网络更新方法,利用随机梯度下降算法更新Q网络参数。结果表明:加入以TR时间规划参考系统为约束的TR-DQN算法提高了DQN迭代收敛速度以及迭代训练过程中的稳定性;TR-DQN动态调整列车运行策略的控制方法相比传统目标速度曲线追踪PID算法能耗降低12.32%,列车站间工况切换频率较低;针对设置的3种不同站间规划时间,列车牵引能耗依次降低7.5%和6.4%,列车站间工况动态切换频率和牵引能耗随行程规划时间增大而降低。

基于虚拟激励法的轨道车辆垂向振动响应分析

针对传统的随机振动分析方法计算复杂、计算量大的问题,提出采用虚拟激励法求解轨道车辆的垂向振动响应,建立某型车辆的垂向动力学模型,求解车辆的垂向振动响应并验证模型的正确性。与传统求解方法的计算结果比较表明,虚拟激励法适合于求解车辆的垂向振动响应,并且计算简单。在频域内对车辆垂向振动响应的分析表明:随着车辆运行速度的提高,车体、前后转向架以及一位轮对的垂向加速度的功率谱密度和振动主频均增大,轮对的垂向振动经一系悬挂传到转向架,再经二系悬挂传到车体,其振动频率f降低,振动幅值迅速减小,传到车体上时振动已变得很弱;f>5Hz时,车体、前后转向架和一位轮对垂向加速度的功率谱密度均随着一系阻尼器两端橡胶节点刚度与一系弹簧刚度比值的增大而增加,尤其是车体和前后转向架的垂向加速度的功率谱密度变化更为明显,因此降低橡胶节点的刚度有利于提高车辆运行的平稳性。

基于WinCC的整备作业安全监控系统

为实现电力机车整备作业安全监控自动化,结合整备作业现场控制要求,提出基于视窗控制中心(WinCC)组态软件的电力机车整备作业安全监控系统。采用组态软件的模块化设计方法,利用网络通信、监控和现场总线技术,实现以WinCC为平台的人机界面和以S7-300PLC为主站、S7-200PLC为从站的PROFIBUS-DP总线网络控制系统。测试结果表明,该系统可实现多股道同时作业,并实时实现三级分层间的数据交换。

基于遗传算法的高速列车ATO追溯目标曲线优化

对于高速列车在运行过程中因为运行环境造成能耗、舒适、准时和准确停车等指标的不同,运用遗传算法对列车运行的节能性曲线和多目标运行曲线优化,结合列车牵引计算方程和选定的线路约束条件仿真得到列车ATO所要追溯的目标曲线。结果表明:通过遗传算法优化工况转换点使得列车运行中的惰行比例增加,可以实现列车节能运行,与节能性目标相比,多目标可以较好地保证列车运行中的舒适性,准时性和准确停车等关键性指标。

基于多质点的城轨列车牵引计算分析与仿真

为了优化城市轨道列车牵引运行过程,使其运行更为准确、切近实际,通过建立列车多质点模型,以列车运动学方程为基础,采用混合优化牵引策略,对列车运行过程进行仿真。在牵引和制动受力分析过程中采用线性插值法,制动点选取通过反向试凑法获得。根据所设定的列车参数和线路参数,用Matlab进行编程与仿真。仿真结果表明,多质点模型与单质点模型相比可以有效提高列车经过变曲率段和变坡道段的附加阻力精度;线性插值法和混合优化牵引策略的应用,使牵引仿真过程更为接近实际运行过程,符合城轨列车准确、快速的运行要求,为城轨列车自动驾驶研究提供必要的理论依据。

城轨列车多目标优化控制算法研究与仿真

针对城轨列车运行多目标的特点,以能耗、准时性、精确停车以及舒适度为指标建立城轨列车运行多目标模型,利用遗传算法对其进行优化,根据列车牵引计算以及计算机仿真得到列车运行目标曲线。将模糊控制和PID控制算法应用到城轨列车运行系统中,建立自适应模糊PID控制器和PID控制器,对目标曲线进行跟踪。仿真结果表明自适应模糊PID控制与PID控制相比,其能更好的使列车跟随目标曲线,从而保证列车安全、平稳、准时地运行,确保列车进站停车的精确性。

超磁致伸缩激振器的优化设计及应用分析

为优化超磁致伸缩激振器的工作特性,对激振器的磁路结构进行研究和设计,得到了相应的结构参数。结合麦克斯韦电磁学理论建立激振器磁路的有限元模型与动态数学模型,分析导磁体和等效质量对激振器磁路结构和输出特性的影响,得出该激振器相应的设计方案。应用数据分析表明,用此激振器搭建的振动时效平台能够满足时效工件对激振源的要求。

基于FPS200的指纹门锁控制系统设计与实现

依据指纹唯一性和终身不变的特征,设计了一种基于指纹技术的电子门锁控制系统。该控制系统采用三级网络结构:底层由FPS200指纹传感器芯片采集指纹图像,经中间层网络交换机传送到监控主机对指纹图像进行增强、匹配等处理,然后输出控制信号经PLC来驱动电控锁具执行开关门动作,可以实现一台主机多个锁具的集散自动控制。在此控制系统开发过程中,结合市场前景及需求,重点对指纹采集方案、系统功能、指纹识别算法进行了详细的探讨。该控制系统适合于酒店客房、综合办公、证券、库房等场所。

丰产、优质冬小麦新品种-陇育10号

陇育10号是陇东学院农林科技学院2009年以宁县农技中心选育抗旱、抗寒性强的宁麦9号为母本,山西省农业科学院作物科学研究所选育的矮秆、大穗太13907中间品系材料为父本,进行有性杂交,通过系谱法选育而成的丰产、优质冬小麦新品种,2019年3月通过国家审定,审定编号为国审麦20190048。

基于虚拟仪器的振动时效控制系统设计

提出了一种由虚拟仪器实现振动时效控制系统的方法,系统采用LabVIEW作为开发平台,在PC机上实现对时效参数的设置和对工作流程的控制,通过USB-6221数据采集卡实现电压与频率脉冲信号的输出及对工件加速度信号的实时变采样频率的采集。同时,用振动学理论推导了判定振动时效效果的理论依据,并对试验结果进行判定。与传统的单片机开发方式相比,该系统具有开发周期短、面向对象和使用灵活等优点。

超磁致伸缩作动器结构设计与分析

以设计一款能长期工作且最大工作位移为50μm、最大输出力为2 kN的新型超磁致伸缩作动器为目的。在分析超磁致伸缩作动器结构及工作原理的基础上,对关键参数进行设计。选取超磁致伸缩材料的最佳预压应力,通过计算确定超磁致伸缩棒的几何参数;同时,为提高作动器的工作效率,对电磁线圈进行优化设计以及关键参数进行分析。利用MATLAB、ANSYS对其进行仿真分析。实验表明,所设计的作动器满足设计要求。其研究结果对超磁致伸缩作动器的结构设计及相关理论计算具有参考价值。

轨道螺栓扳手CAD/CAE一体化设计

对轨道自主式螺栓机用螺栓扳手进行结构设计和有限元分析。首先通过计算对螺栓扳手的传动系统做出设计和计算,确定了轨道螺栓扳手的传动方式为二级行星齿轮传动;其次利用SolidWorks软件建立了螺栓扳手齿轮传动和扳手套筒头三维模型,基于建立的模型在SolidWorks Simulation插件中对螺栓扳手套筒头展开有限元计算仿真,分别求解了拧紧螺栓和旋松螺栓两种工况下的静应力和螺栓扳手套筒头的疲劳情况;最后对螺栓扳手套筒头进行动力学模态分析,研究了扳手套筒头和设备内部激励源的共振情况。通过有限元静应力分析,验证了结构设计的合理性,所设计螺栓扳手满足材料强度要求;通过对自主式螺栓机内部激励源频率的计算,对比有限元模态分析得到的螺栓扳手套筒头前6阶固有频率,验证得到所设计结构的动态性能也满足设计要求。

基于模糊双反馈的高速列车主动控制策略

为提高高速列车主动悬挂控制系统的精度,提出了一种基于差分进化(DE)改进的灰狼算法(GWO)的高速列车主动悬挂模糊双反馈主动控制策略。该策略基于高速列车主动悬挂系统垂向六自由度模型,采用了具有双反馈机制的模糊PID控制器,并用DE-GWO算法调整PID参数,该算法通过采用差分进化机制防止算法过早收敛。将采用改进灰狼算法优化后的模糊双反馈PID控制器与被动悬挂系统、PID控制器和优化前的模糊PID控制器进行比较,结果显示该控制策略使主动悬挂的加速度均方根值优化了45.80%,垂向平稳性指标降低至1.515,平稳性提高了25.07%。所提主动控制策略应用在高速列车主动悬挂系统时的垂向振动控制效果显著,可有效改善高速列车运行均衡性。