基于数控加工中运动参数可视化的零件表面质量预估方法

数控加工采用柔性速度规划控制方法,使得速度、加速度及捷度等运动量连续,减少刀具在变速过程中对零件冲击从而提高加工质量。但是速度等运动参数在加工中作为过程量很少保存,很难与具体零件表面质量相对应,而运动参数的连续性和平滑性对表面质量的改善有重要因果关系。因此,将运动参数保存起来,通过运动参数可视化来预估表面质量情况。该方法通过采集数控系统实时运动参数,建立参数与零件表面空间点对应关系,根据运动参数的不同大小和强度,通过渐变色方法,在与之对应的空间点匹配着色,通过颜色是否均匀变化来判断表面质量情况。通过实例证明了该方法简洁高效,能很好地预估加工表面质量。

利用CNC多维约束的S型速度规划

经典控制模型中存在时间过耦合,而速度规划与实时轨迹控制都与时间关联,导致实时计算量、规划与控制协调性等不足的问题,提出利用CNC多维约束的S型速度规划方法.首先建立双重反馈的控制模型,内反馈继承经典控制模型将时间反馈到控制器,外反馈将非时间反馈到规划器;然后将影响速度规划的因素分为时间相关与时间无关,与时间相关因素在控制器中实时控制,与时间无关因素在规划器中进行非时间速度规划;在规划器中建立基于轨迹路径长度、轨迹几何特性、运动参数以及程序行号等信息的多维约束模型;最后以路径长度代替时间作为运动参考量,结合多维约束模型,考虑轨迹的几何特性与路径长度映射关系,使轨迹特性与非时间建立具有空间性关联.通过MATLAB仿真对控制模型的抗干扰能力进行验证,并通过CODESYS软件编程和实验的结果表明,所提方法是可行和有效的.

1470年以来中国东部季风区降水变化规律及趋势预估

超长系列的降水资料是分析气候变化和预估未来区域水安全形势的重要支撑,但目前观测资料只有几十年时间尺度,利用相关历史文献资料进行系列重建是延长现有观测资料的主要手段。基于《中国近五百年旱涝分布图集》和1959年以来实测降水资料,重建1470—2019年中国东部季风区的长序列降水数据,分析近550 a以来区域降水变化规律,剖析气候自然变异规律和人为气候变化对历史降水的影响,并通过CMIP6中等分辨率气候系统模式下的4种情景降水数据预估未来降水变化趋势。研究表明:①东部季风区降水年际分布不均,有明显的丰枯变化,1470—1691年整体处于枯水期,1692—1924年处于丰水期,1925年至今处于枯水期,存在准181 a周期;②1991年后人为气候变化的影响已经显现,海河、黄河下游和长江流域部分降水倾向率发生显著变化,东部季风区总体降水增加趋势加快;③在未来气候变化情景下多年平均降水量较基准期(1961—1990年)显著增加,季节性变化加大,区域旱涝风险加剧。由于未来气候情景的不确定性,未来降水趋势预测的可信度尚未可知,需要进一步增强风险分析。

松辽流域水资源综合调控研究进展与四大难题探究

松辽流域是我国重要商品粮基地和重工业基地,也是湿地集中分布区。随着经济社会发展加快和气候变化影响加剧,松辽流域水资源、水环境问题凸显,已危及粮食安全、生态健康和经济增长。面向“保障国家粮食安全,促进生态文明建设,振兴东北老工业基地”等国家重大需求,本文剖析了松辽流域面临的大面积农业灌溉、湿地修复与保护、河流-河口污染治理以及城市多水源供水等四大难题,综述了松辽流域水资源综合调控研究进展,并遵循“节水优先、空间均衡、系统治理、两手发力”新时期治水思路,从基础研究、调控技术、保障措施三方面入手,探究了四大难题的解决途径,旨在充分发挥松辽流域江河湖库连通条件下水资源综合调控作用,提高对城市和农业供水安全的保障能力,促进湿地生态系统的修复与改善,有效治理河流-河口污染,以满足经济社会和生态环境的可持续发展,实现人与自然和谐共生。

双转台五轴数控机床的非线性误差补偿

针对双转台五轴数控机床因旋转轴与平移轴联动而产生的非线性误差,提出一种解析模型对非线性误差进行实时预测和补偿。选取刀位文件中的相邻点作为建立模型的刀位点,然后根据经典后置处理中的误差分布建立谐波函数解析的非线性误差模型;用该模型的解析表达式快速预测两刀位点之间的非线性误差,实现了对中间插补点的实时误差补偿。最后对一叶轮零件加工的刀位文件进行MALTLAB仿真分析,验证了所提算法的有效性。

数控加工刀位点精简及相邻轨迹一致拟合方法研究

针对刀位点从CAM离散后有大量冗余点,直接拟合会带来计算负荷等不足。为此采用刀位点精简方法,对刀位点根据误差阈值选取特征点。设定距离阈值,搜索这一段的最小距离,如果最小距离小于阈值,两个端点压缩成一个中点,以此得到的特征点采用离线的样条拟合得到数控加工轨迹,使之能保证拟合的相邻刀位轨迹一致。以一个鼠标模型一行刀位轨迹为例,采用不同方向精简刀位点方法,和所提出的相邻刀位轨迹拟合方法对比,采用不同方向精简刀位点拟合方法,拟合的刀位轨迹不平行,提出的方法能保证相邻轨迹的一致,验证了方法的有效性。

以弧长为参数的快速NURBS插补研究

针对复杂零件的高速高精加工需要,提出了基于弧长为参数的快速NURBS插补。由于NURBS曲线参数u没有几何意义,与弧长是非线性映射关系。弧长难以直接用解析表达式计算,没有弧长信息难以对曲线进行速度规划。基于此,利用高斯积分计算曲线弧长,同时对参数u和弧长S进行五次多项式u-S建模,建立它们之间映射关系,在插补时既可以进行速度规划,又可以实时快速计算下一个插补点,保持小的速度波动。仿真与实验结果验证了该算法的有效性。

高寒草甸退化对祁连山土壤微生物生物量和氮矿化速率的影响

为深入了解高寒草甸退化对草原生态系统中土壤微生物碳氮量、土壤氮矿化及土壤微生物相关酶的变化特征,以祁连山东缘4个不同退化程度(未退化、轻度退化、中度退化和极度退化)的高寒草甸为研究对象,采集了深度为0-10 cm的土壤样品,并对不同退化程度高寒草甸中植物因子、土壤理化性质、土壤氨化速率、土壤硝化速率、土壤净氮矿化速率以及转化氮素的相关酶和微生物进行了相关研究。结果表明:(1)随退化程度的加剧,高寒草甸土壤中氨化速率和净氮矿化速率逐渐降低,硝化速率逐渐升高;(2)高寒草甸的退化降低了有关氮素转化相关酶,如土壤蛋白酶、脲酶、亮氨酸氨基肽酶的活性,而β-乙酰葡糖胺糖苷酶的活性呈先下降后上升趋势,且在极度退化草地活性最高;(3)随退化程度的加剧,高寒草甸土壤中微生物生物量碳和氮的含量逐渐降低,同时土壤基础呼吸、土壤微生物熵和代谢熵的指数也呈下降趋势。RDA分析表明,高寒草甸中氨化速率和净氮矿化速率与微生物生物量碳、微生物生物量氮、土壤基础呼吸、植物高度、植被盖度、地上生物量、蛋白酶、脲酶以及亮氨酸氨基肽酶呈显著正相关,而硝化速率则表现为负相关性。因此,高寒草甸退化对土壤微生物特性以及氮素转化和循环具有重要影响。

优选雨量站权重改进降雨输入的洪水预报方法

降雨是驱动水文模型进行洪水预报的重要输入数据,降雨资料短缺给洪水预报工作带来极大挑战.引入边缘雨量站降雨数据,基于随机优选方法,构建优选雨量站权重改进降雨输入的新安江模型,对资料短缺流域进行洪水预测,并在石灰窑以上流域进行试验研究.与泰森多边形权重相比,优选权重改进降雨输入的产流预报精度有显著提高,率定期、验证期产流合格率分别从60%、40%提高至100%、60%,汇流预报精度略有提升;改进降雨输入后的新安江模型的优选参数更符合流域产汇流特征,提升了模型参数的合理性.所提优选雨量站权重改进降雨输入的洪水预报方法,对类似降雨资料短缺流域洪水预报具有重要的参考价值.

基于需水不确定性的供水管网优化运行研究

在面临诸多不确定性情景时,传统的供水管网最优运行方案,存在供水安全风险。在优化运行研究中耦合需水不确定性情景,即在随机型优化运行模型中,提出机会约束形式的鲁棒性要求,可强化最优方案的安全供水能力。同时,针对rccGA算法缺陷,引入区间均匀采样方法、改进的个体适应度排序准则、保留较优个体策略、直接遗传概率、存活代数计算规则等改进策略,形成mccGA算法,并通过Anytown案例性能测试,证明了该算法能加快收敛速度,其稳定性和求解精度都明显增强;C-Town工程实例,同样验证了该方法框架对实际应用中考虑不确定性复杂优化运行问题具备良好适用性。

天祝不同退化梯度高寒草甸土壤重金属污染及风险评价

为了研究不同退化梯度高寒草甸土壤重金属污染状况,以祁连山东部天祝县高寒草甸土壤为研究对象,研究高寒草甸4种退化草地(未退化草地(ND)-轻度退化草地(LD)-中度退化草地(MD)-重度退化草地(HD))中土壤理化性质(全氮、全磷、全钾、全碳等)和6种重金属元素(Cu,Cd,Pb,Zn,Ni和Cr)含量的测定,结合甘肃土壤背景值和《国家土壤环境质量标准二级标准》为参比值,应用内尔梅罗综合指数法和潜在危害生态指数法对高寒草甸不同退化梯度土壤重金属污染进行污染评价。结果表明:研究区同一土层随着退化的加剧,土壤养分全氮、全磷、全钾和全碳含量呈下降趋势,同一退化梯度随着土层的加深,全磷、全钾、电导率和pH呈上升趋势。土壤重金属含量Cu,Pb,Zn,Ni,Cr平均值均大于甘肃土壤背景值,小于二级标椎,变异系数小于0.5,土壤重金属含量在同一土层随退化梯度的加剧,Cu、Zn、Ni元素呈下降趋势,Cd,Pb,Cr元素呈递增趋势,具富集趋势。土壤重金属含量与土壤养分之间相关性显著,重金属之间相关性显著,重金属来源相似。0-10 cm土层LD样地、10-20、20-30 cm土层ND样地的内梅罗综合指数小于2,为轻度污染,主要污染物Pb;0-10 cm土层ND样地、10-20、20-30 cm土层LD样地内梅罗指数均小于3,土为中度污染,主要污染物Pb、Cr。土壤中的6种重金属元素潜在危害生态系数(Er^i)均<40,潜在生态危害指数(RI)均<150,属轻微生态危害,Cd元素最高Er^i为12.54-18.65,Cu元素次之。研究地区重金属含量已具有富集趋势,应采取有效措施进行缓解和治理。该文为天祝县不同退化草地环境风险评价提供基础,旨在为草地退化恢复提供数据支持。

退化高寒草甸优势植物及其根际土壤微量元素变化特征

为明确高寒草甸退化过程中优势植物及其根际土壤微量元素变化特征,探明微量元素在土-草体系内的循环及其分布状况,以期了解高寒草甸退化对草地优势植物及其根际土壤微量元素营养的影响,从而为治理草地退化提供理论依据,在天祝县选取4种不同退化程度高寒草甸采集48份土壤样品与草样,测定5种微量元素Fe、Mn、Zn、Cu和Mo含量。研究结果表明:随着退化程度的加剧,Fe、Mn、Cu、Mo含量在优势植物及其土壤体系内总体增加,Zn总含量变化呈“U”形,在LD、MD样地的土-草体系内明显下降;随着退化程度的加剧,优势植物根际土壤Fe含量呈下降趋势,在土-草体系内的占比下降,优势植物Fe含量呈升高趋势,在土-草体系内的占比升高。优势植物地下部分及其根际土壤Mn含量在SD样地达到最大值,优势植物地上部分Mn、Mo含量在MD、SD样地的土-草体系内均占比明显升高;优势植物Zn含量随着退化程度的加剧呈“U”形变化,在LD、MD样地含量明显下降;优势植物地上部分Cu含量随着退化程度的加剧呈增加趋势,在SD样地的土-草体系内占比达到最大值;研究地区优势植物及其根际土壤微量元素均充足。

卫星遥感降雨数据在嫩江石灰窑以上流域洪水预报中的可利用性

依据洪水预报对降雨数据时效性要求较高的特点,选取GSMaP_NRT和GSMaP_Gauge_NRT准实时卫星遥感全球降雨产品对嫩江上游石灰窑以上流域进行补充,旨在解决该流域内降雨资料不足的问题。基于流域内及边缘降雨数据评估2种产品在雨量站所在网格上的精度,并输入新安江模型进行洪水预报,验证其可利用性。在汛期的月和日尺度上,GSMaP_NRT和GSMaP_Gauge_NRT产品表现出较高的精度,GSMaP_Gauge_NRT产品的精度总体优于GSMaP_NRT产品,但均存在高估现象。同时设计3种洪水预报输入方案进行应用检验,分别为方案Ⅰ(流域内及边缘雨量站泰森多边形权重降雨)、方案Ⅱ(流域内GSMaP_NRT栅格降雨均值)、方案Ⅲ(流域内GS-MaP_Gauge_NRT栅格降雨均值)。洪水预报结果表明,方案Ⅲ的预报效果最好,产汇流合格率较高,表明GSMaP_Gauge_NRT准实时降雨产品在洪水预报中具有较高的可利用性。

水库汛限水位实时动态控制方案优选研究

水库汛限水位动态控制方案优选属多阶段多目标群决策过程,在水库调度中具有重要作用。针对水库汛限水位动态控制多目标的矛盾性,本文将基于协商对策的多目标群决策模型,应用于水库汛限水位实时动态控制方案优选,选取洪水资源利用率、保证率可靠度、调洪最高水位和最大下泄流量作为优选指标,并采用基于博弈论的组合赋权法将经验权重与数学权重融合,确定各指标权重。以大伙房水库为例,分析其汛限水位实时动态控制时,决策者不同偏好时的最优值。结果表明,采用该模型优选出的方案可以为决策者提供较为直观和合理的决策依据。

一种基于指令域示波器的数控加工工艺参数优化方法

针对当前国内外数控加工工艺参数优化只能离线操作的问题,进行了基于华中数控8型高档数控系统二次开发,完成了一套实时采集的指令域示波器模块,实现机床数据挖掘、分析、工艺参数优化等功能与数控系统的集成,完成机床加工状态心电图实时监测。通过指令域分析加工负载电流优化进给速率,可以大大提高加工效率。该方法操作方便,已经在航空航天复杂零件加工等领域得到了验证应用,加工效率提高了30%~40%。

Assessment on Agricultural Drought Risk Based on Variable Fuzzy Sets Model

Drought is one of the major natural disasters causing huge agricultural losses annually. Regional agricultural drought risk assessment has great significance for reducing regional disaster and agricultural drought losses. Based on the fuzzy characteristics of agricultural drought risk, variable fuzzy sets model was used for comprehensively assessing agricultural drought risk of Liaoning Province in China. A multi-layers and multi-indices assessment model was estab-lished according to variable fuzzy sets theory, and agricultural drought risk of all 14 prefecture-level cities was respec-tively estimated in terms of dangerousness, vulnerability, exposure and drought-resistibility. By calculating the combi-nation weights of four drought risk factors, agricultural drought risk grade of each city was obtained. Based on the as-sessment results, the spatial distribution maps of agricultural drought risk were drawn. The results shows that eastern cities have lower drought dangerousness than western cities in Liaoning Province totally. Most cities are located in low drought vulnerability region and high drought exposure region. Because of frequent and severe drought since 2000, most cities are located in lower drought-resistibility region. Comprehensive agricultural drought risk presents apparent spatial characteristics, escalating from the east to the west. Drought dangerousness is the most important factor influencing comprehensive agricultural drought risk. Through the spatial distribution maps of drought risk, decision makers could find out drought situation and make decisions on drought resistance conveniently.

针对人工海岛的低影响开发建设方案研究

为了研究人工海岛地区低影响开发(LID)方案设计对削减径流污染的效果和通过设置不同的LID设施增大雨水下渗从而降低土壤盐分的影响,利用暴雨径流管理模型SWMM,设计不同目标导向的LID方案。通过SWMM模型中的水质模块分析研究径流污染削减效果,通过建立SWMM模型模拟后的雨水下渗量与地下水潜水层下层水位之间的函数关系对模型中的压盐效果进行分析。结果表明,应根据LID设施的适建范围充分利用各类用地。绿色屋顶对屋面径流污染具有较好的削减作用,生态草沟对道路径流污染有较好削减作用,透水铺装增加雨水下渗以及压盐效果最优,另外设置具有错峰排水功能的雨水罐可取得较好的下渗效果,旨在为人工海岛雨水资源利用规划提供决策依据。

包皮环切固定器在包皮环切术中的应用研究

目的探究一次性包皮环切固定器在包皮环切术中的应用研究。方法选取2018年5月至2019年12月于本院男科就诊的包皮过长患者100例作为研究对象,根据术式不同分为观察组与对照组,每组50例。观察组采用一次性包皮环切固定器术式,对照组采用一次性包皮切割缝合器术式,比较两组手术指标、疼痛评分、包皮水肿评分、愈合时间及脱线/脱钉时间、满意度评分、术后包皮血肿、术后伤口开裂发生率。结果观察组手术时间长于对照组(P<0.05);两组术中出血量比较差异无统计学意义;术后1、3、7 d,观察组伤口疼痛评分均低于对照组,差异具有统计学意义(P<0.05)。术后7 d,观察组包皮水肿评分明显低于对照组,脱线/脱钉时间明显短于对照组,差异具有统计学意义(P<0.05);两组伤口愈合时间比较差异无统计学意义。两组手术满意度评分比较差异无统计学意义;观察组恢复进程满意度评分、包皮外观满意度评分均高于对照组,差异具有统计学意义(P<0.05)。观察组发生术后包皮血肿1例(2.0%);对照组发生术后包皮血肿2例(4.0%),术后伤口开裂3例(6.0%),两组比较差异无统计学意义。结论一次性包皮环切固定器术式具有操作简便、安全可靠、痛苦小、伤口美观、患者满意度高、价廉等特点,值得临床推广应用。

基于过渡面的同速区间规划与质量预估研究

针对过渡曲面加工表面质量往往比普通曲面更难控制的特殊性,开展与过渡面适应的速度规划、加工轨迹的局部优化等研究来改善过渡面的表面质量,并通过运动参数可视化来预测过渡面的加工质量。在一定变化范围内,使空间曲率、挠率具有连续性的连续程序段属于一个区间,以建立过渡面的刀具轨迹“同速区间”。在同速区间内建立弧长参数化、拟合递推式Akima样条曲线,实现刀具轨迹的局部优化。通过数控模拟软件采集运动参数(速度、加速度及电流等),生成的插补文件导入自主开发的运动参数可视化软件,形成可视化图以此来预估加工表面质量。分别对可乐瓶底与变曲率曲面的过渡面进行同速区间规划与轨迹优化,得到了优化前后的可视化图。进一步,验证预估表面质量的有效性,通过对变曲率过渡面和五指山零件实际加工,验证了加工表面质量提高与否与可视化图好坏的一致性。因此建立过渡面同速区间及运动参数可视化,以实现过渡面的质量预估及提升效果。

阶梯水价的居民节水效益及水费支出的测算

为了合理地制定阶梯水价政策,对阶梯水价的节水效益以及居民水费支出的测算进行了研究,并以大连市为例对测算结果进行分析.首先,提出了用双正态叠加分布拟合居民用水量偏态分布的方法,以及基于价格弹性和居民用水量分布的节水效益和居民水费支出的测算方法.其次,利用收集到的居民月均用水量数据,应用笔者提出的方法,计算了阶梯水价方案实施前后大连市居民的节水比例以及居民水费支出.最后,分析了第1阶梯水价、第1阶梯水量对节水比例和居民水费支出占收入比例的影响方式,并得到不同预期节水比例和不同居民水费支出占收入比例条件下阶梯水价的可行方案集,得出的结论可为阶梯水价政策的制定提供参考.