双目视觉下钻杆接口定位的实现

智能机器人技术的快速发展推动了石油钻机装备自动化和智能化的提升。针对目前石油钻机上卸扣作业中,传统的钻杆接口定位存在困难,无法实现完全自动化的问题,提出了一种基于改进YOLOv5x算法的智能钻杆接口检测方法,并在双目视觉下建立了钻杆接口定位模型。模型基于卷积神经网络提取钻杆接口的图像特征,从而实现自动识别;融合CBAM(Convolution Block Attention Module)注意力机制以提高模型的特征提取与表达能力,引入更大尺度特征图作为小目标检测层,减少了钻杆接口图像中小目标的误检和漏检情况;结合SGBM(Semi-Global Block Matching)算法,实现双目视觉下钻杆接口的精准定位;通过网络训练检验改进算法的性能,并在模拟试验环境下开展了钻杆接口的定位试验。试验结果表明:改进YOLOv5x算法平均精度达到98.6%,比原始YOLOv5x算法提高了3.0%;上下接口平均定位误差分别为7.64和6.56 mm,符合工程误差要求,具有一定的工程应用价值。所得结论可为钻杆接口的准确检测和精准定位提供技术参考。

内置式永磁同步电机无感复合控制策略研究

为了解决内置式永磁同步电机无位置传感器控制系统中采用单一控制算法无法实现全速度范围内理想控制效果的问题,提出了一种改进型复合控制策略。在低速运行时,采用脉振高频注入法,解决了转子初始位置检测问题。通过二阶广义积分器代替带通滤波器,提高了系统的速度响应。在高速运行时,采用龙伯格观测器。同时,为了解决两种控制算法的切换问题,提出了基于改进粒子群算法的线性加权平均切换方法。仿真结果表明:在初始角度θ=2.5 rad的情况下,该策略能使电机运行在全速度范围内、转速误差范围控制在[-8 r/min,+5 r/min],且转子角度波动较小。该研究对机械制造与航天、航空领域具有实际指导意义。

螺旋CT在盆腔静脉曲张诊断中的应用

目的探讨多层螺旋CT在盆腔静脉曲张诊断中的临床应用价值。方法 15例患者均经CT平扫及CT增强扫描,所有CT增强扫描图像经薄层重建后传输至图像后处理工作站进行三维图像重建。结果检出盆底异常静脉血管丛15例,卵巢静脉扩张7例,宫旁静脉丛提前显影1例,子宫体积增大15例,盆腔静脉造影剂清除缓慢7例,盆腔底部少量积液3例。结论螺旋CT对盆腔静脉曲张显示效果直观、诊断明确。螺旋CT及CT血管成像技术在盆腔静脉曲张临床诊断中有较高的应用价值。

基于ISSA-SVM的钻井卡钻事故预测

为预防钻井过程中卡钻事故的发生,通过提出了一种改进麻雀搜索算法(improved sparrow search algorithm,ISSA)优化支持向量机(support vector machines,SVM)的预测模型方法(ISSA-SVM),在发现者位置更新公式中引入一种改进的自适应非线性惯性递减权重;在警戒者位置更新公式中引入莱维飞行策略。利用主成分分析法(principal component analysis,PCA)对外国某大型油田的实测钻井数据进行降维处理,并利用惩罚参数和核参数进行卡钻事故的预测。实验结果表明:ISSA-SVM的预测准确率高达85.1852%,且收敛速度更快,可见ISSA-SVM可有效预测钻井卡钻事故。

疑似扩张型心肌病的遗传性出血性毛细血管扩张症

目的探讨遗传性出血性毛细血管扩张症(hereditary hemorrhagic telangiectasis,HHT)的临床特点,以提高诊断率。方法回顾分析1例疑似扩张型心肌病的HHT临床资料。结果本例因阵发性胸闷、气短5年,加重9 d入院。当地医院曾诊断为心力衰竭予利尿剂治疗,症状可暂时缓解。患者有长期自发性鼻出血史及贫血史,皮肤、黏膜有毛细血管扩张表现,结合实验室、心电图、超声及肺动脉血管造影检查结果,确诊为HHT并心功能不全。予相应治疗后病情明显好转出院。结论对临床表现类似扩张型心肌病,且有慢性出血、皮肤黏膜毛细血管扩张及内脏损害者,应警惕HHT可能,及时行相关检查。

组合弹性无缘轮半被动行走的混沌和同步分析

本文提出了组合弹性无缘轮模型,通过加入周期振荡的间接控制,实现了组合弹性无缘轮的半被动行走.通过观察组合弹性无缘轮半被动行走的步态,分析了混沌和同步化的非线性行为.首先,建立组合弹性无缘轮半被动行走的动力学模型,使其能够实现稳定的周期行走;其次,通过对组合弹性无缘轮半被动行走的典型步态分析,表明极限环的稳定性对初始条件敏感;最后,通过观察组合弹性无缘轮半被动行走的步态,分析振荡频率与系统行走频率关系,以及振荡频率与系统行走频率的相位差与行走步数之间是否存在同步化和混沌等非线性行为.仿真结果表明,对于振荡频率与系统行走频率之间的关系,较轻的摆动质量和较小的摆动振幅呈现出同步化现象,较重的摆动质量和较大的摆动振幅呈现出混沌现象;对于振荡频率与系统行走频率的相位差与行走步数的关系,较轻的摆动质量和较小的摆动振幅呈现出混沌现象.

超声波辅助离子液体提取花生粕多糖工艺优化

以离子液体为提取剂,采用超声波辅助法提取花生粕多糖。在单因素试验的基础上,以花生粕多糖得率为指标,采用正交试验对多糖提取工艺进行优化。同时,采用傅里叶红外光谱分析仪对制备的多糖进行特征分析。结果表明:最佳提取条件为1-辛基-3-甲基咪唑溴盐的浓度0.10 mol/L、料液比1∶20(g/mL)、提取温度60℃、提取时间30 min,在此条件下花生粕多糖得率为18.76%。所提取到的花生粕多糖符合多糖的官能团特征。

混合多策略改进的樽海鞘群算法及其应用

针对标准的樽海鞘群算法(salp swarm algorithm, SSA)在寻优过程中易出现局部最优和收敛速度慢等问题,提出一种混合多策略改进的樽海鞘群算法(ISSA)。利用佳点集策略生成初始种群,使个体均匀分布于搜索空间;将反向学习的思想融入到领导者位置更新中,提高算法的搜索精度;加入自适应t分布,利用迭代次数iter作为其自由度参数,改善算法的全局探索能力;引入精英反向学习,筛选更好的种群,避免陷入局部最优。通过一组基准函数和Wilcoxin秩和检验来检测改进算法的性能,实验结果表明,改进算法的探索能力和优化精度都得到明显改善且算法之间存在显著差异,通过实际机械设计案例进一步验证ISSA算法的有效性。

基于欠驱动滑模控制的非线性无人自行车自平衡控制及抗扰分析

通过把无人驾驶自行车看作4个刚体,根据各个刚体的运动特性,采用拉格朗日方程法建立了欠驱动、非线性的动力学模型,研究了无人自行车自平衡运动的控制问题。针对系统的欠驱动特点,采用矩阵变换设计了一种欠驱动滑模控制器(underactuated sliding mode controller,USMC),通过车把转角和车体倾角的反馈信息来控制车把转角以实现无人驾驶自行车的平衡控制。根据李雅普诺夫稳定性理论和Hurwitz稳定判据确定欠驱动滑模控制器参数并进行仿真实验研究。仿真实验表明,欠驱动滑模控制算法能实现无人驾驶自行车在平面内的自平衡运动,在动态性能上优于比例微分(proportional-derivative,PD)控制算法,并具有较好的抗扰性能。

柔性腿无缘轮黏滞-滑动过程的被动动态行走运动特性分析

为了分析存在摩擦力情况下柔性腿无缘轮的运动步态,分析了柔性腿无缘轮黏滞与滑动两种运动状态相互转换的条件,通过拉格朗日第一类方程建立了系统的动力学模型,在建模时解除了单支撑阶段的切向约束条件,增加了摩擦力项以实现当摩擦力不足时的滑动状态建模.分析了不同摩擦因数下柔性腿无缘轮的运动步态情况,发现了最多可能产生4种运动行为.研究了不同步态对于系统能量的影响,并发现滑动的产生增加了系统在单支撑阶段的动能.利用Newton-Raphson迭代法和庞加莱映射发现了4种运动行为均存在不动点并且轨迹稳定,同时发现柔性腿无缘轮具有滑动的步态有着良好的鲁棒性.通过研究不同初始动能对系统滑动步态的影响,发现了系统动能或者角速度在一定的范围内存在一个极小的停滞区间,使得系统单支撑阶段在通过直立平衡面附近时会产生长时间的滑动,导致系统的不稳定.

石油化工领域自动化专业过程控制课程群交叉融合教学体系设计

设计一种适合于石油化工类学校自动化专业的过程控制方向课程教学体系。该体系以石油炼化实验平台为依托,将石油炼化这一过程复杂、工艺灵活、形态多样的工程实际问题作为案例贯穿于本科生全阶段学习过程中,使学生循序渐进地掌握系统的专业知识,并具备初步的工程分析与设计等实践能力。教学实践证明该体系效果提升明显,学生的学习能力、团队协作能力、实践能力等均得到显著提升。

联用小剂量硝酸甘油、多巴胺、多巴酚丁胺治疗老年扩张型心肌病

目的 :探讨不同药物对老年扩张型心肌病 (DCM)的短期疗效。方法 :43例老年 DCM患者中 ,对照组 2 0例给予地高辛、利尿剂、ACE抑制剂 ,口服硝酸酯治疗 ;治疗组 2 3例 ,在对照组用药基础上加用硝酸甘油 1 0 mg、多巴胺 60 mg、多巴酚丁胺 60 mg溶于 5%葡萄糖 50 0 ml中静滴 ,30 ml/h,每日 1次 ,疗程 1周。结果 :治疗组总有效率高于对照组 (P<0 .0 5) ,治疗组治疗后左室射血分数改善较对照组明显 (P<0 .0 5) ,两组治疗前后心率、收缩压无差异 (P>0 .0 5)。结果 :联用小剂量硝酸甘油、多巴胺、多巴酚丁胺治疗老年 DCM,短期观察安全、有效。

特征信号图像测速法在超声速多组分等离子体射流中的应用

高速稀薄等离子体流场在航空航天领域有重要的应用.等离子体射流不同于常规的气体或液体的流动,其内部的电离状态、丰富的反应活性、多样的特征尺度、热平衡与非平衡共存等特点导致传统测速方法难以应用.特征信号图像测速法(SSIV)通过将羽流光强波动作为示踪信号来测量流体速度,从而拥有更好的流体跟随性和测量精度.利用低气压(约为100 Pa)直流电弧等离子体实验平台,文章基于特征信号图像测速方法,通过跟踪发生器输入功率周期变化引起的光强波动来测量纯氩以及氩-氦多组分两种工况下的羽流轴向平均速度分布.将中心波长为696.5 nm的窄带滤光片安装到光学镜头上,进一步获取两种工况下氩原子(ArI)单一谱线所对应的射流速度.结果分析表明,相同工况(电功率、气体质量流量及背景气压)下,氩-氦多组分等离子体的射流平均速度显著高于纯氩等离子体射流的平均速度.并且在氩-氦多组分等离子体的射流中,基于整体光强波动得到的射流速度要明显高于基于Ar I特征谱线获得的速度,表明SSIV方法不仅能够测量可压缩等离子体射流的平均速度,还具有分辨不同组分速度场的能力.研究结果展示了特征信号图像测速方法在复杂流场测量中的适用性和优势.

变长度柔性双足机器人行走控制及稳定性分析

针对传统双足机器人模型缺少脚质量和躯干的问题,提出考虑摆动腿动态及躯干影响的柔性双足机器人模型,并对其行走控制及稳定性进行研究。首先,建立系统的动力学模型并采用欧拉-拉格朗日法推导了系统的动力学方程;同时,在弹簧负载倒立摆(SLIP)模型的基础上添加刚性躯干、脚质量及采用变长度伸缩腿,充分考虑躯干及摆动腿动力学对机器人行走步态的影响;其次,设计基于变长度腿的反馈线性化控制器来跟踪目标轨迹,以及调节摆动腿和躯干的姿态;最后,利用Newton-Raphson迭代法和庞加莱映射分析机器人的不动点及轨道稳定性条件,并在理论分析的基础上进行仿真。仿真结果表明,所提控制器可以实现机器人的周期行走,对外界干扰具有良好的鲁棒性,且雅可比矩阵所有特征值的模均小于1,能形成稳定的极限环,证明系统是轨道稳定的。

基于滑模控制的无人驾驶自行车设计与仿真

针对无人驾驶自行车无法实现自平衡的问题,设计一种由滚珠丝杠滑台、滑块、曲柄和连杆组成的曲柄滑块机构,并采用滑模控制方法来控制车体的平衡和运动方向。先对曲柄滑块机构的运动特性及受力进行了分析,分别得到滑块位置与前车把转角的关系以及转向电机输出力矩与前车把所受力矩的关系。通过分析无人驾驶自行车在直立行驶过程中的动力学特性,采用拉格朗日方程法建立了系统的动力学模型。设计了滑模控制器并进行了仿真分析。仿真结果表明,文中所采用的控制方法可以在转向电机输出很小力矩的情况下实现无人驾驶自行车的直立平衡运动。

钻井现场指针式仪表读数自动识别方法研究

钻井数据采集过程中,由于现场安装、拉线等限制,传输稳定性不高,采集效果并不理想。引入了SSD+MoblieNet目标检测算法快速检测表盘位置并将表盘从复杂环境分离。使用Retinex特征增强算法并改进自适应Gamma增强使得复杂光在仪表上表现得更加自然,并在原有的图像去模糊技术上加入了模板匹配技术对表盘图像进行去抖动恢复,稳定有效地获取圆盘信息,进一步获取表盘指针角度信息。实验表明,改进后的方案能够在光照不均以及小幅度抖动下将误差控制在3%内,基本满足钻井现场指针仪表的测量要求,相对于传统方案,有着更强的实用性。

平面被动粘弹性腿无缘轮的动力学建模及步态分析

为研究被动动态行走问题,建立了一种平面被动粘弹性腿无缘轮模型,并进行了动力学建模与稳定性分析。首先,考虑系统约束,通过拉格朗日第一类方程建立了无缘轮的动力学方程。其次,通过调节模型参数进行对比实验,对所生成的被动动态步态的基本特性进行了分析。最后,在相平面上验证了无缘轮周期步态的稳定性。在理论分析的基础上,进行了仿真实验。仿真结果表明:在给定的斜坡角度和初始运动条件下,被动粘弹性腿无缘轮模型可实现稳定持续的周期行走,在相平面上形成极限环。

柔性双足机器人的吸引域计算及行走控制

研究了不同系统参数下的柔性双足机器人的步态周期吸引域的变化,通过设计控制器使系统可以形成稳定的步态周期并具有良好的抗扰性能。采用PLSCM(Poincare-like Simple Cell Mapping, PLSCM)算法获得机器人不动点的吸引域,并通过改变机器人的参数获得较大的吸引域。运用反馈线性化及PI/PD算法设计控制器实现变长度控制。通过加入扰动,研究系统的抗扰性能。仿真结果表明:上述控制算法,能使机器人稳定周期行走。合理选取机器人的步态初值使其位于吸引域范围内,能使机器人更快地进入稳定步态,且具有良好的抗扰性能。

钢锚梁索塔锚固区受力机理分析与约束方式比选

斜拉桥采用内置式钢锚梁索塔锚固区结构时,为选择合理的钢锚梁约束方式,以九江长江公路大桥为背景,利用简化平面模型对该桥索塔锚固区水平传力机理进行分析并采用AN-SYS建立索塔锚固区第27节段模型,对4种钢锚梁与塔柱牛腿约束方式(钢锚梁两端始终固定;中跨端固定、边跨端先滑动后固定;边跨端固定、中跨端先滑动后固定;边跨端固定、中跨端始终滑动)进行比选。分析结果表明:钢锚梁采用两端固定的约束方式时,斜拉索水平分力的分配比例和钢与混凝土变形协调关系相关;综合考虑结构安全性和可靠性,认为钢锚梁采用边跨固定、中跨先滑动后固定的约束方式时结构受力较理想;钢锚梁的应力受约束方式影响不大。

斜拉桥钢-混组合索塔锚固区节段模型试验研究

斜拉桥钢-混组合索塔锚固区构造和受力十分复杂,通过索塔锚固区的足尺模型试验,并进行空间的有限元仿真计算分析,给出仿真计算的主要成果及其与试验实测值的比较,得出一些重要结论。试验成果对杭州湾跨海大桥的建设起到了重要的指导作用。