不同运动姿态个体的步态参数性别对比实验研究

为研究步态参数影响个体滑倒风险的内在机理,对男女个体分别在行走、跑步2种运动姿态时的步态参数进行对比分析。利用三维测力跑台获取并分析不同速度、坡度工况下的个体步长、步宽和最大足底正压力数据。研究结果表明:消除身高影响后,跑步姿态的男性个体步长比同速度的女性个体步长小4 cm左右;行走姿态的男性个体最大足底正压力和重力的比值约为女性个体比值的1.1倍;跑步姿态时,随着个体步长的增大,男女个体的步频基本保持在2.6~2.8步/s;在跑步姿态时,个体会通过维持步频、增大步长(增大足底与地面作用力或跨步夹角)的方式来提高运动速度。研究结果可为后续个体滑倒风险研究提供参考。

不等齿宽可变磁通磁阻电机齿槽转矩抑制

为了降低可变磁通磁阻电机(variable flux reluctance machines,VFRM)额定励磁电流下的齿槽转矩,对其产生原因进行分析,在通过磁场的傅里叶分析推导出VFRM齿槽转矩与电机结构参数关系的基础上,提出使用转子不等齿宽结合转子斜极的方法降低齿槽转矩。研究了转子不等齿宽降低齿槽转矩的原理,提供了不等齿宽选取的原则。通过对12槽10极VFRM有限元的研究表明,转子使用不等齿宽结合分段斜极后,齿槽转矩幅值由17.53 mN·m降低至0.78 mN·m,转矩脉动由10.79%降低至2.59%。最后,通过实验对不等齿宽方法进行了验证。

一种低电压尖峰的高增益Y源-LLC变换器

为推动新能源接入直流配电网,减少变换环节和损耗,隔离型高增益DC/DC变换器是关键接口设备。因此,提出一种低电压尖峰的高增益Y源-LLC变换器,结合Y源阻抗网络和LLC谐振腔的增益特性,实现更高的升压能力,降低电压尖峰。进一步提出脉冲宽度调制和脉冲频率调制相结合的运行方式,在缩小开关频率调整范围的同时,实现全功率下宽输入输出电压工作范围,提高变换器在新能源直流并网中的适用性。最后,对所提变换器性能进行分析,搭建实验样机验证其可行性和理论分析的正确性。

一种新的超声刀能量发生器的设计与验证

目的目前国内超声刀的品牌越来越多,但关于超声刀能量发生器的研制和参数优化的相关文献非常少。该文旨在研发一种新的超声刀能量发生器,用于进行不同控制模式、不同参数调节的研究工作。方法自主设计超声刀能量发生器硬件,使用FPGA+DAC构成直接数字合成器(DDS)实现频率调整,采用开关型E类功率放大器来降低系统发热;在算法设计上,采用小步长频率跟踪策略,使系统工作于谐振状态,同时采用PID算法实现恒电流和恒功率输出;最后开展性能测试实验。结果DDS调整频率的最小步长为0.0116Hz,频率跟踪在切割过程中始终保持锁相稳定;恒电流输出使超声刀在空载和带载状态下均具备良好的切割性能,工作过程中电流波动小于1mA,切割速度随着电流的增大明显加快。在带载状态下,300mA恒电流模式切断小肠时间为(8.01±0.35)s,热损伤宽度为(3.57±0.23)mm。结论该方案下的超声刀能量发生器可以实现高精度的频率跟踪和稳定的恒流输出,该套设备为超声刀能量发生器的设计提供了可行的方案。

基于元胞自动机的人群疏散出口设置研究

为研究公共场所出口条件对人群疏散效率的制约程度,通过MATLAB软件建立元胞自动机模型来实现人群疏散仿真模拟。出口客观条件对人群疏散的限制程度可通过完成疏散所需时间步长体现出来,仿真结果可以反映不同人群安全风险指标对疏散效率的影响程度。仿真结果表明,待疏散场所出口宽度对人群疏散效率有明显影响,大型公共场所总门宽小于2 m时会大幅限制疏散效率,随着出口宽度的增加,人群所需疏散时间步长减少;在保证单出口宽度不过窄情形下,场所出口总宽度为一定值,双出口设置比单出口设置更利于提高人群疏散效率。

无另置困油缓冲槽的轴向两段式齿轮泵

为解决齿轮泵现有另置困油缓冲槽所存在的问题,提出了一种具有两种重合度的轴向两段式齿轮泵,重合度大于1的齿轮段的困油负荷流量,由重合度为1的齿轮段的困油缓冲流量来平衡,从而实现困油现象的充分缓解。重点给出了重合度为1的齿轮段脱开缝隙的3D特征测量方法;由困油负荷流量等于困油缓冲流量,建立了困油压力式。最后,进行了实例演示和PumpLinx软件验证。结果表明,两段式齿宽比的灵活调整,弥补了现有另置缓冲槽不可调缓冲能力的不足,工况适用性强;考虑气穴压力的困油压力式,修正了困油膨胀时的负压情况,适用于任何结构下的困油压力计算。得出了该泵能有效缓解困油现象,而无需另置缓冲槽,且结构简单、加工方便的重要结论。

级联多电平逆变器研究

介绍了带独立直流电源的级联多电平逆变器的拓扑结构 ,讲述了优化阶梯波宽度技术的基本原理 ,并对级联七电平逆变器进行了仿真分析和实验研究。

基于地震力的边坡优化设计

在毕肖普法中考虑地震过程产生的竖向力和水平作用力,建立边坡的地震破坏模型。对于设计台阶和不设计台阶边坡进行抗震分析,探讨台阶宽度对边坡抗震的影响。通过编写vb工程计算软件,进行迭代计算得出,在地震荷载作用下,边坡从失稳状态达到临界状态时,都将对应一个临界台阶宽度的结论及其变化规律。这为边坡抗震设计提供重要的参考依据。

渗流作用的深基坑两级边坡稳定性分析

通过渗流与应力的耦合作用分析了两级边坡的三维应力场特点,随后运用有限元强度折减法探讨了渗流作用下的边坡稳定性及影响因素。结果表明耦合法的数值要高于不耦合法,与边坡实际变形更为接近,证明了耦合模式的效果是明显的。随着平台宽度,倾角的增加,两级边坡的滑动面由单一面向双滑面发展,滑动区域也将随倾角的增加而逐渐减小。渗流的耦合作用造成底部坡体变形要小于上部坡体,水体约束了土体的横向变形,抑制坡体的下滑,研究的成果可为多级边坡的渗透破坏模式提供理论指导。

台阶式溢洪道滑行水流消能特性研究

台阶式溢洪道消能率无法详细反映其消能特性,为了突出反映台阶消能作用,从总消能水头中扣除光滑溢洪道原有消能水头得到纯台阶消能部分,计算了单位高度纯台阶消能率,以及台阶消能所占总消能的比重。结果表明:滑行水流的单位高度纯台阶消能率约为0.80%/m^0.83%/m,与单宽流量和台阶数目均无关,随台阶高度增大增幅为4.5%;纯台阶消能所占总消能比重随单宽流量增大而增加,随台阶数目增多而减小;此外,还对单宽流量增加时消能率下降的原因进行了探讨。结果分析表明:大单宽流量消能率下降是由于光滑溢洪道能作用降低而纯台阶消能不变导致的。

步进电动机的最佳细分控制

提出按照线性加正弦规律波形对步进电动机绕组电流进行细分 ,以解决在实际应用中存在的低频振荡、高频出力不足、频率特性差等问题。设计制作了同频脉宽调制细分驱动电路。

一种抑制步进电机振荡的新方法

分析了步进电机产生低频振荡的原因,提出了一种新控制方法—脉宽调整法。通过用脉宽调整的办法改变步进电机电磁合力的大小、方向和作用时间,等效地扩大了动稳定区及增加阻尼,解决了低频振荡的难题。该方法非常实用,简单。

基于PSM技术的高压开关电源研究

脉冲阶梯调制(PSM)技术是将脉宽调制(PWM)技术与阶梯调制(SM)技术相结合,是高电压、大功率电源系统中的一种重要的调制技术。本文在阐述了SM(阶梯调制)技术和PWM技术的工作原理和特点的基础上,详细论述了PSM技术的基本原理及其控制方法,并通过实验验证了应用此技术的电源系统的可行性和优越性。

超大沉井基础设计及下沉方法研究

常泰长江大桥主航道桥为主跨1 176m公铁合建斜拉桥,通过技术经济综合比选,桥塔基础采用沉井方案。针对超大型沉井基础截面尺寸大、自重重、入土深等问题,提出了减自重、减冲刷的新型台阶型沉井基础方案,通过模型试验及数值分析确定了沉井相关设计参数,并基于地基中土体的三维应力状态和摩尔-库伦强度破坏准则,建立了深大基础三维地基承载力计算表达式。沉井基础成功实施的关键是可控的取土下沉措施,研究了超大型沉井下沉机理,探明随着沉井平面尺度的不断增大,端阻力与井壁侧摩阻力相比逐渐成为控制因素,沉井下沉施工必须进行盲区取土。通过对沉井刃脚下土体破坏形态的研究,提出土体破坏的临界宽度控制法和台阶式取土法,可为沉井下沉施工提供指导。

基于Bresenham算法的快速直线脉冲增量插补算法

通过对Bresenham直线生成算法进行改进,提出一种适用于电脑绣花机的快速平面直线脉冲增量插补算法。阐述Bresenham算法的基本原理,以及基本原理在插补中的应用,通过提出两个结论并加以证明对算法进行了改进。新算法在插补应用过程中只进行整数运算,每次插补可以得到多个进给步的两坐标轴进给脉冲增量。通过编写代码对新算法进行实现,并通过试验对比,展现新算法在直线生成中的运算效率明显高于传统插补算法。

二相混合式步进电机驱动控制系统设计

给出了一种使用AT89C2051单片机、集成脉宽调制控制芯片SG3525和GAL20V8等器件实现的二相步进电动机驱动控制系统。阐述并分析了系统的工作原理、构成以及各功能的实现方案。实验结果表明,控制系统运行正常,成本低廉,可靠性较高。

基于PSM技术的一种新颖级联多电平变换器研究

脉冲阶梯调制(PSM)技术是将脉宽调制(PWM)技术和阶梯调制(SM)技术相结合,是级联多电平逆变器中一种广泛应用的调制方式。将PSM技术应用于级联多电平变换器,控制方便简单,能用较少的H桥输出较多的电平数且输出电压连续可调。仿真和实验结果表明,PSM技术能够很好地应用于级联多电平变换器中,输出电压波形总谐波畸变率小。

电子回旋共振加热系统中阳极高压电源研制及其控制技术

电子回旋共振加热系统在磁约束核聚变实验研究中有着很重要的作用。回旋管阳极供电需具备幅值快速可调、高稳定度以及波形前沿可变等条件。使用场效应管与快恢复二极管为主要器件研制出开关模块;在电路结构上将59个SM模块与同电压等级的1个BUCK电路依次串联起来。通过分别使用脉冲步进调制与高频脉冲宽度调制控制技术,实现输出幅值连续可调;并且研究了2种调制的控制方法,让输出波形的前沿时间既可在3 ms之内缓慢步进上升,也可以在60μs内快速输出。所有模块由数字信号处理器(DSP)控制的高频逆变电路实现恒压供电。样机实验结果证明:研制的电路与控制方法可行,整个电源输出的电压最大达到36 k V,电流200 m A,且全量程范围内连续可调,稳定度<1%。最大调制频率可以达到1 k Hz,可以在20μs完成各种关断保护,完全满足回旋管装置要求。

AFM扫描过程的模拟及针尖形状反求

纳米栅格和台阶等结构的线宽准确测量,是国内外计量领域的研究热点与难点。采用原子力显微镜(AFM)能获得上述结构的三维形貌信息,但其扫描图像却是探针针尖的形貌和被测样品表面的形貌共同作用的结果,这种作用往往导致线宽边缘测量失真。为了更加精确地获得样品的表面形貌特征,首先需要重建探针针尖形貌,进而从得到的扫描图像中尽可能地消除由探针形貌带来的失真影响。基于数学形态学的盲重建理论,利用Matlab对不同形状参数的探针针尖扫描台阶样品表面进行了仿真,评价了探针形状对扫描结果的影响,初步实现了基于真实粗糙测量表面的探针针尖形状重建。

某体育馆消防安全疏散设计

介绍某体育馆建筑的平面设计及消防设计。采用STEPS软件,设置火灾发生在比赛场地中央和西侧固定看台附近的场景对体育馆内人员疏散进行模拟,建议工程分析中火灾时比赛大厅内提供给人员的可用疏散时间不小于10.5min。从疏散走道设置、消防系统设置、装修材料燃烧等级方面提出确保体育馆消防安全性的建议。