桥式起重机分布式质量吊重系统双摆滑模控制

随着吊装作业的多元化发展,起重机吊装对象也从传统的质点式吊重向分布式质量吊重方向发展。针对桥式起重机在吊装分布式质量吊重时吊重的大摆角抑制和小车定位控制问题,提出了两种基于滑模控制理论的、用于吊重消摆和小车快速定位的方法。首先,综合考虑了桥式起重机吊装对象的结构特征、小车电机的驱动特性、摩擦阻力以及环境中的随机扰动对吊装作业的影响,建立了桥式起重机分布式质量吊重系统的非线性双摆动力学模型;然后,设计了桥式起重机分布式质量吊重系统的非线性双摆动力学普通滑模控制器(OSMC)和分层滑模控制器(HSMC),采用Lyapunov函数和Barbalat引理证明了闭环系统的稳定性;最后,利用数值仿真研究了OSMC和HSMC在分布式质量吊重减摆控制方面的性能差异。仿真及研究结果表明:与OSMC相比,采用HSMC不仅可以在12 s内实现小车精确定位目的,而且可以实现对分布式质量吊重在5°~9°摆动范围下的快速抑制目的,完成了对系统状态变量的有效控制;同时,对比结果表明HSMC对起重机系统内部和外部扰动变化有很强的鲁棒性和抗干扰性。

基于柔索并联的细长杆件吊装减摇系统动力学分析与试验研究

针对高海况下细长杆件类结构物吊装效率低、风险大、难以实现精确吊装的问题,提出了基于柔索并联的细长杆件吊装减摇系统,并将其简化为有基座激励的受约束二级摆,运用机器人学方法建立细长杆件吊装减摇系统的动力学模型,采用MATLAB/SIMULINK对基于柔索并联的细长杆件吊装减摇系统摆动的低频振动特性进行仿真分析,同时在细长杆件吊装减摇试验台上进行试验验证,仿真和试验结果表明:基于柔索并联的细长杆件吊装减摇系统对一级摆有良好的摆动抑制效果,在设定工况下对二级摆也有一定的减摇效果。研究成果可为细长杆件这类双摆系统的吊装减摇控制提供依据,同时为细长杆件吊装减摇系统的进一步的工程应用提供理论基础。

阜平县北流河流域林地多功能评价及分区研究

由于人类对土地功能的认识单一,造成乡村地区土地利用不充分,导致土地资源的闲置与浪费。而土地单一功能利用模式转变的关键是探究土地多功能的利用。以北流河流域林地为研究区对象,从气候、土壤、地质、地形、植被要素进行综合分析,对林地土地的生产功能、生态功能、景观功能和材料功能进行空间定量化,运用热点分析和地理探测器评价北流河流域林地多功能性及影响因素;并通过K均值聚类分析划分林地土地多功能利用类型区。结果表明:(1)流域内林地多功能热点区域呈集聚分布,冷点区域呈带状分布在北流河流域的山麓。(2)北流河流域林地多功能空间分异的驱动力主要以植被因素为主,其中郁闭度、蓄积量、碳汇为主导因子,植被盖度对林地土地多功能空间分异的影响较小,应加强北流河流域内的植被保护和严禁过度开发林地;交互作用明显,交互作用均为双因子增强或非线性增强,气候、土壤、植被、地形、地质条件共同制约着北流河流域林地多功能水平。(3)通过伪F统计将北流河流域林地划分为3个主导区和1个提升区,分别为生产功能主导区、生态功能主导区、景观功能主导区以及综合功能提升区,其中生态功能主导区面积最大;并针对主导功能提出相应的利用方向。

形状记忆合金驱动的软体仿生手掌

与刚性部件控制的机械手臂或者手指相比,以记忆合金丝作为驱动器的驱动部件,避免了结构复杂的刚性部件以及复杂的运动反馈控制系统,其输出力—重量比高,驱动方式简便,引起各界的关注。以形状记忆合金为基础,设计试验了一种形状记忆合金丝驱动的软体仿生手掌。阐述了驱动记忆合金的原理、手掌的制作原理,建立了软体仿生手掌的运动学模型,采用MATLAB进行了运动学仿真验证分析,通过物理试验证明记忆合金驱动的软体仿生手掌可以达到手指弯曲及实际物体抓取的效果。

一种水下机器人自主布放回收装置水动力分析

基于三维势流理论,结合Ansys-AQWA软件,得出双体船在不同环境载荷下的运动响应特性。建立双体船-水下机器人运动学模型,运用Matlab/Simulink进行运动学分析,计算水下机器人的摇摆情况。结果表明双体船在近岸海况下能够平稳正常的完成水下机器人的布放回收工作,水下机器人的摇晃程度可以接受,可以满足工程设计的要求。

阜平县北流河流域耕地多功能评价及分区研究

耕地在人类的生存发展过程中提供着重要的物质基础,然而由于对耕地功能认识的不充分,过度强调对耕地资源的经济产出,而忽视了耕地的其他功能,造成了耕地资源的严重浪费和质量退化。正确、全面的认识耕地功能,转变耕地功能单一利用模式,开展耕地多功能利用,才能充分发挥耕地资源潜力,使耕地资源创造最大效益。鉴于此,本研究以阜平县北流河流域耕地为研究对象,从构成耕地本质属性气候、水文、土壤、立地条件等方面对耕地的生产功能、生态功能、景观功能和文化功能进行综合评价,评价结果表明:(1)研究区内整体耕地生产功能与生态功能为中等水平;景观功能和文化功能相对偏低。(2)在空间分布上,耕地生产功能主要分布在低海拔区域,面积较大;耕地生态功能主要分布在海拔相对较高区域;耕地景观功能和文化功能主要分布在研究区中西部,分布较为零散。(3)根据单一功能评价内容,通过空间聚类分组划分耕地功能主导区,分别为农业生产主导区、生态农业主导区、景观农业主导区和文化教育主导区,并针对主导区提供相应的利用对策。

船用起重机吊重防摆控制研究进展

梳理了船用起重机机械式防摆装置和电子式防摆装置的研究进展,总结主流设备制造商采用的防摆技术.在此基础上,分析当前船用起重机防摆控制亟待解决的问题,进而提出该领域未来的发展趋势,包括装置结构不断优化、通过综合多种控制方法对船舶多自由度运动进行补偿以及实现智能化控制,以期为相关研发提供参考.