基于滑模变结构的农机路径跟踪控制算法研究

为提高农机路径跟踪时的精确性,提出了一种基于滑模变结构的路径跟踪控制算法,并运用滑模变结构算法设计了自动驾驶控制器,通过简化农机车辆模型与线性化二自由度模型,求解出滑模变结构控制器的控制规律。通过在Simulink与CarSim中建立联合仿真模型验证控制器的可行性,结果表明:基于滑模变结构的农机路径跟踪控制算法的车辆作业转弯时横向偏差可控制在0.45m之内,实际行走路径与预设路径基本吻合,较加入预瞄模块的PID控制算法控制精度得到提高,满足自动驾驶农机路径跟踪精度及实时性的需求,可为农机路径跟踪控制的研究提供参考。

微流星体碰撞对日地L_(2)点Halo轨道的影响

空间中存在大量高速运动的微流星体,与在轨运行的航天器发生碰撞后将导致轨道偏离、性能下降、结构破坏甚至航天器失效.由于Halo轨道具有不稳定的特性,本文主要探究微流星体碰撞对日地L_(2)点Halo轨道动力学演化规律的影响.首先,建立日地L_(2)点附近轨道的动力学模型,通过微分修正法构造Halo轨道的初始条件,基于Grün微流星体通量模型计算微流星体与航天器碰撞的数量和碰撞引起的速度改变量.然后,采用Runge-Kutta算法求解Halo轨道的动力学方程,研究碰撞速度改变量引起的轨道偏差随时间的演化规律.此外,采用状态转移矩阵方法分析初始状态偏差的演化规律,并与数值积分方法对比.最后基于状态转移矩阵方法分析了不同碰撞速度改变量的大小和方向引起的动力学响应.研究发现,状态转移矩阵在短时间内得到的结果与数值积分方法基本一致,而且只需一次矩阵乘法即可通过初始状态偏差计算得到末时刻状态偏差,具有非常高的效率.研究结果表明,由于Halo轨道固有的不稳定特性,所以初始时刻微流星体碰撞引起的微小状态偏差会快速增长,导致消耗更多控制燃料,最终将影响航天器的寿命.此外,微流星体碰撞的速度改变量的方向对偏差传递的规律有重要的影响.

山东省交通运输-区域经济-生态环境耦合协调时空演变研究

为了研究山东省交通运输、区域经济和生态环境3个子系统发展水平及其耦合协调发展状态时空分异特征,基于2011—2020年山东省交通运输、区域经济和生态环境的面板数据,运用熵值法、耦合协调度模型和核密度估计方法,研究山东省交通运输-区域经济-生态环境的耦合协调度的时空分异特征及其演化规律。结果表明:山东省交通运输、区域经济、生态环境系统的耦合协调度处于稳步上升趋势,生态环境的综合评价水平始终领先于交通运输综合发展水平和区域经济综合发展水平;全省各地市的交通运输、区域经济以及生态环境发展不均衡,在空间上形成双核心和“中心-外围”空间分布特征,青岛、济南在交通运输-区域经济-生态环境系统的耦合协调度上一直保持高位,其他城市耦合协调度发展水平呈现逐渐上升的趋势;全省耦合协调度高低分布格局较为稳定,虽然各地市发展存在分级,但地区发展差异有减小的趋势。

航天结构空间组装动力学与控制研究进展

空间组装是建造空间站、大型卫星天线、大口径空间望远镜、空间太阳能电站等大型和超大型航天结构的重要手段.然而,航天结构组装过程将面临构型增长、参数变化、轨道-姿态-结构耦合、接触碰撞等复杂的动力学与控制问题,给精准、高效、稳定完成组装任务带来挑战.本文介绍了大型航天结构的动力学建模方法、超大型航天结构特殊的动力学现象、航天结构空间组装过程的动力学建模研究现状;综述了航天结构在轨运行阶段的控制方法、空间组装过程的组装序列规划方法、姿态控制与振动抑制方法研究进展;总结了航天结构组装过程动力学与控制地面模拟试验中的重力卸载、缩比模型设计与试验、非线性与不确定性试验等关键技术.最后,面向未来千米量级超大型航天结构空间组装需求,针对组装过程中结构尺寸、质量和力学参数跃变等特性提出了当前研究工作中亟须解决的几类动力学与控制问题.

超大型多模块结构组装过程动力学与姿态控制

机器人在轨自主组装是未来建造超大型航天结构最具潜力的方式.超大型结构通常包含多个模块,需要机器人在柔性结构上反复进行抓捕、安装和爬行等操作.此外,组装过程中结构还受到空间环境干扰力的影响,需要经历构型的增长和参数的变化,导致其动力学行为非常复杂.为了研究机器人空间组装超大型多模块结构的过程,提出了一套轨道-姿态-结构耦合动力学、规划与控制的仿真框架.首先,采用自然坐标法和绝对节点坐标法建立主结构、空间机器人和组装模块的轨道-姿态-结构耦合动力学模型,采用Kelvin-Voigt线性弹簧阻尼模型描述机器人末端夹持机构和模块对接机构的接触碰撞.然后,对机器人进行运动规划、轨迹规划和关节轨迹跟踪控制研究.最后,采用不同的组装姿态和不同的姿态控制方案对组装过程进行动力学仿真.仿真结果表明,由于质心位置的改变和组装模块的轨道差异,主结构在组装过程中可能会出现显著的轨道漂移(取决于组装姿态).如果模块沿轨道半径方向组装到主结构,将导致组装过程长半轴和离心率出现快速增长;反之,如果模块沿轨道切向组装,长半轴和离心率基本保持不变.此外,即使采用了万有引力梯度稳定的组装姿态,仍需进行姿态控制和结构振动控制,以减小结构振动幅值,降低机器人与结构的碰撞风险,提高组装精度和组装效率.

多微型逆变器微电网频率暂态稳定综合控制研究

研究多微型逆变器微电网频率暂态稳定综合控制,有效控制微电网频率暂态稳定性,提升控制准确性,缩短调节时间。通过励磁控制与功频控制构建虚拟同步发电机控制方法,实现负荷小扰动下微电网频率暂态稳定控制;利用改进下垂控制方法,实现负荷大扰动下微电网频率暂态稳定控制;通过设计同步电压控制器与双环控制器,完成虚拟同步发电机控制方法与改进下垂控制方法的自由切换,综合控制不同情况下微电网频率的暂态稳定。实验证明,所研究方法在不同负荷扰动下,可有效实现微电网频率暂态稳定控制;在切换离网模式与并网模式时,能够有效切换控制方法,准确控制微电网频率暂态稳定性,缩短调节时间。

基于雨课堂的混合式教学在中医骨伤科学的应用

互联网时代同突发的全球新型冠状病毒感染疫情相互撞击,加快了高等教育由线下向线上的进程,多学科线上教学既迎来了机遇也迎来了相应的挑战。目前研究证明,基于雨课堂的混合式教学已经受到了师生的一致好评,但是关于其在中医临床教学中的研究却少之又少。对此文章选取甘肃中医药大学2018级运动康复专业和康复治疗专业学生各28人,研究基于雨课堂的混合式教学模式对中医骨伤科学的教学质量和学生满意度、接受度的影响。

Attitude Control of a Flexible Solar Power Satellite Using Self-tuning Iterative Learning Control

This paper proposes a self-tuning iterative learning control method for the attitude control of a flexible solar power satellite,which is simplified as an Euler-Bernoulli beam moving in space.An orbit-attitude-structure coupled dynamic model is established using absolute nodal coordinate formulation,and the attitude control is performed using two control moment gyros.In order to improve control accuracy of the classic proportional-derivative control method,a switched iterative learning control method is presented using the control moments of the previous periods as feedforward control moments.Although the iterative learning control is a model-free method,the parameters of the controller must be selected manually.This would be undesirable for complicated systems with multiple control parameters.Thus,a self-tuning method is proposed using fuzzy logic.The control frequency of the controller is adjusted according to the averaged control error in one control period.Simulation results show that the proposed controller increases the control accuracy greatly and reduces the influence of measurement noise.Moreover,the control frequency is automatically adjusted to a suitable value.

不同浓度和分子量腐植酸对玉米幼苗根系和抗氧化系统的影响

为研究不同腐植酸对玉米幼苗根系和抗氧化系统的影响,选择未分级(HA)、低分子量(<1000 Da)和高分子量(>50000 Da)腐植酸进行水培试验,设置低(0.2 g/L)、中(0.4 g/L)和高(0.6 g/L)3个浓度处理,以不添加腐植酸为对照(CK),研究不同腐植酸对玉米根系参数、营养元素含量、可溶性蛋白、GSH、T-SOD、POD的影响。结果表明,0.6 g/L未分级腐植酸刺激根系生长和促进铁的吸收作用最显著,总根长、根系体积、根系表面积和铁含量与CK相比显著提高252.73%、98.04%、540.10%和39.79%;0.2 g/L高分子量腐植酸促进根系对氮、磷、钙和镁等元素的吸收并显著提高其可溶性蛋白含量,0.6 g/L低分子量腐植酸促进根系吸收锰和锌的效果最好;与CK相比,0.2 g/L和0.6 g/L腐植酸处理的根系可溶性蛋白含量显著增加54.97%~157.76%,0.2 g/L低分子量和未分级腐植酸在显著增加根系可溶性蛋白含量的同时更有利于保持T-SOD、POD活性,腐植酸显著降低根系GSH含量,低分子量腐植酸随浓度增加GSH含量升高。综合分析,适宜浓度下,未分级(HA)和高分子量腐植酸(>50000 Da)更有利于促进根系生长及其对大中量元素的吸收,低分子量腐植酸(<1000 Da)在促进微量元素吸收、保持抗氧化性酶活性等方面更具有优势,腐植酸增加根系可溶性蛋白含量,降低GSH含量。

丹参酮ⅡA与隐丹参酮混合物基于TGF-β1抑制人皮肤成纤维细胞的研究

目的:研究丹参酮ⅡA与隐丹参酮混合物对转化生长因子-β1(Transforming growth factor-β1,TGF-β1)诱导人皮肤成纤维细胞(Human skin fibroblasts,HSF)抑制瘢痕形成的影响及分子机制。方法:配制丹参酮ⅡA与隐丹参酮混合物(丹参酮ⅡA与隐丹参酮标准品按照1∶1的比例配置)溶液,采用TGF-β1诱导HSF细胞增殖构建增生性瘢痕体外细胞模型;采用MTT法测定丹参酮ⅡA与隐丹参酮对HSF细胞增殖的影响;采用Western Blot法检测HSF细胞中TGF-β1/Smad信号通路下游信号分子p-Smad2、Smad3蛋白以及Survivin蛋白表达水平变化。结果:丹参酮ⅡA与隐丹参酮能剂量依赖地抑制HSF细胞的增殖,降低p-Smad2、Smad3蛋白和Survivin蛋白表达水平。结论:丹参酮ⅡA与隐丹参酮混合物可能通过下调p-Smad2、3和Survivin蛋白的水平,抑制HSF细胞的增殖,发挥抑制瘢痕的作用。

机器人在轨组装结构的耦合动力学与步态优化

机器人在轨移动组装空间结构是建造大型航天器最有潜力的方式之一,但机器人在结构表面作业时两者存在严重的动力学耦合效应,给空间结构的建造带来了新挑战.针对三分支机器人行走在空间柔性结构上形成的耦合动力学问题,提出一种机器人-结构耦合动力学建模与步态优化方法.首先,基于拉格朗日方程和欧拉-伯努利梁模型建立机器人-结构耦合动力学模型,该模型可用于预测机器人在结构表面行走时的耦合动力学响应.然后,基于耦合动力学方程推导出机器人运动与结构振动的关系,以降低结构振动响应为目标开展了机器人行走步态的优化研究.最后,对机器人不同蠕动步态运动方式下的空间结构动力学响应进行了数值仿真,重点分析了机器人以不同步频、不同步长以及不同抬起高度行走移动时对空间结构动力学响应的影响规律.仿真结果表明,空间结构的动力学响应与机器人的运动方式密切相关.因此在设计行走移动组装机器人的运动步态步频时应避免为空间结构固有频率的两倍,同时在保障机器人组装安全稳定的前提下应尽可能减小运动步长和抬起高度.并且通过对机器人运动步态进行优化调整可以有效抑制空间结构的振动.

块煤智能干选技术在新疆某选煤厂的应用研究

为解决新疆某选煤厂200 mm以上块煤人工手选工艺中存在的分选效率低、劳动强度大、工人工作环境差等问题,对块煤智能干选工艺的不同智能煤矸识别方法、智能分离方式、智能算法等进行了特点对比和试验研究。采用智能干选工艺代替现有人工手选工艺。智能干选工艺突破了传统智能干选上限,使物料的识别和执行粒度上限由300 mm提高到600 mm及以上,大大提高了分选效率,降低了工人劳动强度,改善了工作环境。阐述了新疆某选煤厂采用智能干选工艺代替现有手选工艺的具体改造方案。改造后方案和原有手选系统相比,多回收块精煤3.36万吨/年,节约了人工成本,提高了选煤厂智能化水平,创造了可观的社会和经济效益。智能干选工艺的成功应用,为选煤行业超大块煤干法分选、代替手选、动筛和浅槽排矸、块煤智能干选直接出产品等工艺需求提供了参考。

安装场地环境对地面大气电场观测的影响研究

为了研究安装场地环境对地面大气电场观测的影响,选取呼和浩特市2018—2020年大气电场观测资料,运用数理统计和有限差分方法开展了建筑物对地面大气电场影响的观测分析和模拟研究。结果表明,呼和浩特地区晴天大气电场日变化呈双峰双谷型,晴天大气电场均值为123.34 V/m;其日变化与全球普遍变化较为一致,一年之中冬春季晴天大气电场强度较高。当大气电场仪安装在不同高度的建筑物屋顶或安装在离建筑物不同距离的地面时,建筑物对大气电场测量值影响的模拟结果表明,大气电场仪测量值修正系数与建筑物高度呈正相关,遮蔽仰角与建筑物高度呈正相关,而地面影响距离随着建筑物高度的不断增加其增大幅度减小;模拟的修正系数比较适合于该站长期观测大气电场的均值的修正。

神经网络在中国“双碳”目标下碳排放量预测中的应用

通过神经网络建模拟合得到了中国能源清单数据与碳排放数据之间的关系,并对国家整体和省级层面的能源数据进行了一个较好的拟合和预测。研究预测结果显示只有通过合理调整现有的能源结构,才能实现“双碳”目标,为中国实现“双碳”目标提供了理论参考。

基于产量反应的棉花推荐施肥效应

【目的】评价棉花养分专家系统在棉花养分管理中的应用效果,比较养分专家推荐施肥对新疆昌吉棉花产量、经济效益、养分吸收和肥料利用率的影响。【方法】通过田间试验,共设置6个处理,分别为棉花养分专家系统推荐施肥(NE)、不施氮肥(NE-N)、不施磷肥(NE-P)、不施钾肥(NE-K)、测土配方施肥(OPTS)和习惯施肥(FP)。【结果】棉花养分专家系统推荐NE处理氮磷钾素偏生产力显著高于OPTS处理和FP处理,较OPTS处理提高11.43、7.17和4.93 kg/kg,较FP处理提高14.19、7.50和25.60 kg/kg;与OPTS处理相比,NE处理的氮磷素回收效率显著提高26.54和4.19个百分点,钾肥回收利用率与OPTS处理相当,与FP处理相比,氮钾素回收效率显著提高23.17和13.56百分点,磷肥回收利用率与FP处理相当,NE处理的氮磷钾农学效率,较OPTS处理显著提高2.64、2.24和4.83 kg/kg,较FP处理显著提高3.27、2.28和5.49 kg/kg。相比于OPTS和FP处理,NE处理在调整氮磷钾投入比例和施用时期情况下,棉花分别增产4.72%和5.63%,分别增收5.64%和7.74%。【结论】棉花养分专家系统优化氮、磷、钾肥的施用量和施用方法,促进了棉花对氮、磷、钾养分的吸收和利用,提高了肥料利用率,有较好的增产增收效果。

基于GIS和AHP的雷电灾害风险区划分析与评估──以内蒙古雷灾为例

基于自然灾害风险理论,利用雷暴日和闪电定位资料、基础地理信息资料、社会经济资料以及雷电灾情资料,选取地形变化、水系、土壤电导率、雷暴日、地闪密度、土地利用、人均GDP、敏感单位防雷能力等11个指标,运用层次分析法构建了雷电灾害风险指数,建立雷电灾害风险评估模型,从雷电灾害的致灾因子、孕灾环境、承灾体和防灾减灾能力4个方面进行了系统的分析,并运用ArcGIS进行了1 km×1 km雷电灾害综合风险区划。区划结果表明内蒙古东部大部和中部南部地区属于高风险区,中部北部地区属于中风险区,低风险区域主要分布在西部地区。通过选取雷灾资料进行雷电灾害的灰色关联评估,以验证区划结果的正确性,评估结果与雷电灾害风险区划分布大体一致。

氮磷减量与液体有机肥配施对膜下滴灌棉田土壤养分的影响

以新疆膜下滴灌棉田为试材,研究氮磷减量与液体有机肥配施对膜下滴灌棉田土壤养分的影响。试验设11个处理:(1)常规施肥(NP);(2)80%常规施肥(80%NP);(3)80%常规施肥+低量氨基酸有机肥(80%NP+LAA);(4)80%常规施肥+中量氨基酸有机肥(80%NP+MAA);(5)80%常规施肥+高量氨基酸有机肥(80%NP+HAA);(6)80%常规施肥+低量黄腐酸有机肥(80%NP+LFA);(7)80%常规施肥+中量黄腐酸有机肥(80%NP+MFA);(8)80%常规施肥+高量黄腐酸有机肥(80%NP+HFA);(9)80%常规施肥+低量沼液有机肥(80%NP+LBS);(10)80%常规施肥+中量沼液有机肥(80%NP+MBS);(11)80%常规施肥+高量沼液有机肥(80%NP+HBS);分别在蕾期、花期、成熟期采集0~20、20~40 cm土层土壤,测定土壤pH值、有机质、氮、磷、钾等有效养分含量。研究结果表明:(1)蕾期时,80%常规施肥配施高量黄腐酸、沼液有机肥显著降低了0~20 cm土层土壤pH值,并对提高土壤速效氮、速效磷含量效果最好。(2)花期时,80%常规施肥配施高量沼液有机肥对提高0~20 cm土层土壤有机质、速效磷含量效果最好。(3)成熟期时,80%常规施肥配施高量沼液有机肥对降低0~20 cm土层土壤pH值、提高土壤有机质含量效果最好。综上所述,新疆滴灌棉田应用80%常规施肥配施高量沼液有机肥效果最好,是新疆滴灌棉田提高土壤肥力和肥料利用率的有效途径。

短固定手柄套多侧向抽芯注塑模具设计

针对短固定手柄套注塑件内部结构复杂,含有加强筋、深槽和侧向凸台等多种细节特征,在模具设计时采用了斜导柱抽芯和液压抽芯组成的联合侧抽芯机构,即对于对称侧面上的凸起和小凹槽部分采用斜导柱抽芯机构,对于深槽和多加强筋部分采用液压抽芯机构,同时设计验证了浇注系统、冷却系统等其它模具部件;在UG8.5 Mold Wizard应用模块下保证了联合侧抽芯机构在开合模过程中互不干涉,且与浇注系统和冷却系统等也互不干涉,实现了注塑模具多侧向同时顺利脱模。设计的模具结构紧凑、工作稳定,在生产过程中满足使用要求。

呼和浩特市大气颗粒物质量浓度变化对大气电场强度的影响研究

利用2018—2021年呼和浩特郊区站的大气颗粒物质量浓度资料和内蒙古气象局的闪电定位资料及大气电场资料,采用相关性分析方法和时序差分法,研究大气颗粒物质量浓度对大气电场的影响。结果表明:(1)大气颗粒物质量浓度是影响大气电场预警系统空报发生的主要因素之一。(2)雷暴日的差分大气电场强度值较大,而晴天空报日的差分大气电场强度值集中在相对较小的范围内。(3)当大气电场差分绝对值达到0.6 kV·m^(-1)以上,且此刻出现大气电场强度的初次极性反转,则该地区在30 min后发生地闪的可能性较大,经过验证后发现,使用该方法进行预警的准确率较高。

右美托咪定联合瑞芬太尼、丙泊酚对神经外科手术麻醉效果及Nogo-A、低氧诱导因子1α表达的影响

目的:探讨右美托咪定联合瑞芬太尼、丙泊酚对神经外科手术麻醉效果及血清Nogo-A、低氧诱导因子1α(HIF-1α)表达的影响。方法:收集2015年1月至2018年6月在陕西省榆林市第一医院接受神经外科治疗的100例患者,随机分为对照组和观察组,每组50例。对照组采用丙泊酚、瑞芬太尼麻醉,观察组在此基础上联合右美托咪定;比较两组临床指标、不良事件发生情况、术中知晓情况和唤醒应答能力;比较两组入室时(T0)、唤醒前30 min(T1)、唤醒即刻(T2)、唤醒后5 min(T3)、唤醒结束后继续麻醉10 min(T4)的平均动脉压(MAP)、心率(HR)、血氧饱和度(SpO2)、镇静评分(Ramsay评分);比较两组入室时、术毕、术后3 d和术后1周血清Nogo-A mRNA、Nogo-A、HIF-1α、血管内皮生长因子(VEGF)蛋白的表达。结果:两组唤醒前麻醉时间、顺阿曲库铵用量、术中知晓情况、心动过速发生率比较,差异无统计学意义(P>0.05),观察组唤醒时间、自主呼吸恢复时间、丙泊酚用量、瑞芬太尼用量、躁动、呛咳发生率显著低于对照组(P<0.05);观察组应答满意率显著高于对照组(90.00%vs74.00%,P<0.05)。两组HR、MAP、SpO2变化趋势一致:在T0~T1和T3~T4显著下降(P<0.05),T1~T2显著上升(P<0.05),T2~T3无明显改变(P>0.05);组间比较T2、T3时刻比较,差异有统计学意义(P<0.05),T0、T1、T4时刻比较,差异无统计学意义(P>0.05);两组Ramsay评分在T0、T1、T4时刻比较,差异无统计学意义(P>0.05),T2、T3时刻比较,差异有统计学意义(P<0.05);观察组HR、MAP、SpO2、Ramsay评分比对照组更为稳定。两组Nogo-A mRNA、Nogo-A、HIF-1α、VEGF蛋白表达趋势,入室后逐渐升高,在术后3 d达到峰值,在术后1周回落,观察组在术毕和术后3 d时Nogo-A mRNA、Nogo-A、HIF-1α、VEGF表达显著低于对照组(P<0.05)。结论:右美托咪定联合瑞芬太尼、丙泊酚麻醉有利于维持神经外科手术中血流动力学平衡,麻醉和术中唤醒效果较好,能下调Nogo-A、HIF-1α、VEGF的表达,具有一定的神经保护作用。