履带行驶结构的内置式无线应变采集卡设计研究

针对煤矿履带掘进机器人在行驶过程中难以获取履带载荷的问题,基于电阻应变片的应变效应和测量电路,设计了一套适用于采集履带行驶结构动态特性的四通道无线应变采集卡。首先,分析了应变采集卡的电路和工作原理。然后,将2对应变片对称布置在试样板中,以DH5902N坚固型数据采集分析系统所采集的应变数据作为标准,通过仿真与试验相结合的方法对应变采集卡4个通道的灵敏度分别进行了标定。最后,将应变采集卡集成封装后内置于履带行驶结构中,并探讨了应变采集卡在封装环境下连续工作时的温度变化规律。结果表明,所设计的应变采集卡可同时采集4个通道的应变信号,其最高采样频率为1000 Hz,发射功率为4.5 dBm,应变采集误差不超过5×10^(-6)。该应变采集卡在封装环境下连续工作34.7 h后的温度稳定在34.58℃左右,可实现履带行驶结构的多自由度应变信号检测。研究结果为履带行驶结构动态载荷的实时采集以及掘进机器人的可靠性分析和故障预测提供了技术支撑。

基于MPC延时补偿器的农机多机器人编队行驶轨迹跟踪方法

[目的/意义]农机装备尺寸大、行驶慢等特点,在路面归库作业过程中容易造成严重道路拥堵。因此,在多机协同过程中,编队行驶被认为是未来道路上行驶的主要方式。然而,目前农机自动驾驶技术停留在单机阶段,多农机之间的协同仍是制约中国农业规模化自主生产的主要瓶颈。为解决多车编队协同控制中通信延时的问题及其补偿策略,本研究基于一种模型预测控制器(Model Predictive Control,MPC)延时补偿器的农机多机编队行驶的轨迹跟踪方法。[方法]以车联网技术为基础,聚焦多农机编队协同控制领域,针对控制器局域网总线(Controller Area Network,CAN)通信存在的延时问题而产生的横向控制精度差,基于线性二次调节器(Linear Quadratic Regulator,LQR)与MPC算法,设计了一种带有延时补偿的模型预测控制器,用于对通信延时进行补偿控制。最后对所提算法利用Carsim和Simulink软件进行联合仿真。[结果和讨论]Carsim与MATLAB/Simulink可以有效兼容,实现软件与外部求解器的联合仿真。当延时步长d=5时,应用延时补偿,MPC反应速度更快,表现更为平滑;速度误差曲线响应更快,且能够逐渐稳定至零误差,没有出现振荡现象;1号车在较短时间内有效地变更车道,与头车保持在同一车道上。在更长的延时步长d=10情况下,未应用延时补偿的控制器表现出更显著的性能下降。即使在较高的延时条件下,应用延时补偿的MPC速度误差和纵向加速度仍然能够快速响应并逐渐稳定至零误差,避免了振荡现象。1号车的轨迹表明,延时补偿机制效果在极端延时条件下有所下降。[结论]本研究所设计的编队算法能够使得多车完成多车变道形成队列并保持一定距离和一定速度。通信延时补偿控制算法使得带有加入延时的车辆能较好完成编队任务,实现稳定的横纵向控制,验证了本研究带有延时补偿的模型预测控制器的可行性。

履带式抓抛机器人系统的设计与研究

以全国大学生机器人大赛ROBOTAC的速胜赛为需求,设计了一种以STM32为控制核心、体积小、质量轻的履带式抓抛机器人,采用M3508电机独立驱动与M-QNB塑料贴胶履带提高驱动能力和抓地力。从履带底盘的稳定性和上部抓取、抛掷机构两方面对机器人的设计方案进行详细阐述,并通过实验进行验证。该设计符合比赛要求,底盘能满足爬坡和越障需求,上部机构具备稳定的抓取与抛掷能力,在速胜赛中具有良好的表现。

轨道接头激励下的桥式起重机大车振动特性分析

起重机在轨道上运行时的冲击程度和起重机的结构形式、车轮直径、运行速度和轨道接头的状态等有关。建立了2自由度起重机大车系统的垂向振动动力学模型及微分方程,考虑了大车运行轨道接头处的高低错位和间隙激励,基于Matlab/Simulink构建了仿真模型,分别研究了高低错位激励和间隙激励以及叠加激励下的大车振动特性。结果表明,轨道接头处高低错位激励对大车系统的垂向振动影响较大,而间隙激励对系统的影响可以忽略不计,大车运行速度对系统的振动加速度峰值影响不大,车体所受的振动冲击与车轮半径大致呈反比关系。

STOCHASTIC SIMULATION OF TROPICAL CYCLONE TRACKS IN THE NORTHWEST PACIFIC REGION WITH CLASSIFICATION MODEL

Accurate simulation of tropical cyclone tracks is a prerequisite for tropical cyclone risk assessment.Against the spatial characteristics of tropical cyclone tracks in the Northwest Pacific region,stochastic simulation method based on classification model is used to simulate tropical cyclone tracks in this region.Such simulation includes the classification method,the genesis model,the traveling model,and the lysis model.Tropical cyclone tracks in the Northwest Pacific region are classified into five categories on the basis of its movement characteristics and steering positions.In the genesis model,Gaussian kernel probability density functions with the biased cross validation method are used to simulate the annual occurrence number and genesis positions.The traveling model is established on the basis of the mean and mean square error of the historical 6 h latitude and longitude displacements.The termination probability is used as the discrimination standard in the lysis model.Then,this stochastic simulation method of tropical cyclone tracks is applied and qualitatively evaluated with different diagnostics.Results show that the tropical cyclone tracks in Northwest Pacific can be satisfactorily simulated with this classification model.

高速铁路中间站股道规模配置与列车时刻表的综合优化

高速铁路中间站的股道规模是影响线路通过能力和运输效率的重要因素;由于在高速铁路的规划阶段,很难对线路的远期客流情况进行预估,因此在运营一段时间后,往往需要通过修建侧轨或站台的方式,对线路沿线的中间站的轨道规模进行更新配置。对于高速铁路来说,其线路上运行的列车均为动车组列车,列车的追踪间隔短,发车密度大,在中间站的停站时间不能过长,一般都以快进快出的运营模式进行运营;同时高铁修建和运营具有高成本属性。文中以改建施工成本和总旅行时间作为评价目标,以列车时刻表与中间站股道数量的耦合关系为约束,构建了综合优化模型。在将约束线性化的基础上,借助商业优化软件GAMS和其集成的CPLEX求解器对模型进行了求解。算例结果表明:将中间站的股道规模配置情况和列车时刻表进行综合优化,一方面能够在时刻表中较好地确定列车越行和折返的站点,另一方面能够在最低施工成本的情况下最大限度地满足未来客流的需求。

考虑轨迹数据的公交运行状态识别

运用公交GPS数据并采取地图匹配算法对公交实际运行状况进行刻画,统计车辆的单程耗时、到站时间间隔,量化分析公交行程时间可靠性,评价公交线路的运行效果,提出了基于行程时间增加率识别线路拥堵高发路段的方法。以哈尔滨市公交车轨迹数据为例分析了84路公交运行情况,结果表明:该线路单程准时度为88.33%,单程准时稳定度为61.55%,基于行程时间增加率的拥堵模型能够有效识别线路常发性拥堵路段,在热力图可视拥堵高发路段的空间分布情况。通过轨迹数据分析发掘公交运行变化特征,可为解决城市交通拥堵问题、提高公交服务水平及可靠性提供参考依据。

竖弯涡振作用下桥上列车行车安全舒适性研究

为研究高速铁路桥梁竖弯涡振对桥上列车行车安全舒适性的影响,以某大跨公铁两用斜拉桥和CRH2型动车组为背景,进行风-车-轨-桥耦合系统振动分析。基于ANSYS与SIMPACK联合仿真平台,引入桥梁涡激力数值模型,建立风-车-轨-桥耦合系统振动模型,对比10 m/s平均风速下主梁发生与未发生竖弯涡振时桥梁和列车的动力响应,并分析不同列车速度的影响。结果表明:竖弯涡振会加剧桥梁和列车的竖向响应,而列车的存在会使发生竖弯涡振时的桥梁竖向位移和加速度分别降低31.8%和42.4%,对主梁竖弯涡振具有一定的抑制作用;主梁发生竖弯涡振时列车行车安全性指标峰值和竖向舒适性指标(竖向加速度和竖向Sperling指标)峰值明显大于未发生竖弯涡振时,并均随着车速的增大而增大;当车速超过230 km/h时,列车轮重减载率超过安全限值0.6,当车速超过200 km/h时,桥上列车竖向加速度超过安全限值1.3 m/s^(2)。

城市居民出行碳排放模型构建及其应用

根据便携式通讯设备在不同的基站上逐时记录的数据,可推算居民的出行时间、距离和速度,在核算居民出行碳排放方面有突出优势。本研究对我国某城市便携式通讯设备的轨迹序列进行30天连续采样,以此提取出行距离、出行时长以及出行方式数据并形成142877条匿名的有效出行轨迹序列,然后分别构建了基于小汽车动力类型的碳排放核算模型和基于特征时间区间的公共交通碳排放核算模型,最终与步行和骑行出行对比,得到城市居民出行碳排放模型与特征。结果表明,公交车、小汽车和地铁累计产生了出行碳排放33264494.0 g,分别贡献了97.63%、2.09%和0.28%,且单月累计碳排放的最大平均人数区间分别为13.0 g至12715.0 g、40.0 g至579.0 g和20.0 g至38.0 g。本研究还模拟了不同的碳减排场景,其中小汽车出行和公交车出行碳排放削减量分别可以达到51.94%和70.83%。本模型能够快速精准地监测和模拟城市居民出行碳排放,具有实时性、完整性、出行时空全覆盖性的特征,体现了积极的社会意义与生态效应。

履带行走车辆行走轨迹纠偏方法研究

为实现履带行走车辆精确行驶,依据履带行走车辆的转向原理,构建履带车辆行驶转向姿态方程,提出基于虚拟前轮反馈控制算法的轨迹跟踪控制器,建立履带车的输入量求解模型,采用Matlab软件对模型进行仿真,并与纯跟踪算法比较。结果表明:模型履带车的横向误差xe与纵向误差ye最大值不超过0.15 m,直线误差值e最大值不超过0.12 m,纯跟踪法下的模型履带车横向误差x_(e)最大值为0.31 m,纵向误差y_(e)最大值为0.53 m,直线误差e最大值为0.64 m,在低速工况下,轨迹跟踪精度较纯跟踪法相比,具有更高的精度值。

非均质底板下掘锚机履带系统散-动耦合行驶性能分析

为研究掘锚机在巷道底板平整度发生改变时的行驶性能,以MB670-1型掘锚机为对象,以张家峁煤矿5-2煤层为背景,建立了掘锚机的运动分析模型,并运用多体动力学理论和离散元理论,对掘锚机履带系统和巷道底板进行了精细化描述,最后采用DEM-MBD耦合方法分析了掘进机在巷道底板行驶过程中的运动状态及其履带系统的力学特性。研究结果表明:掘锚机在巷道底板改变时的行驶状态良好,其中纵向平均滑移率为19%,竖直方向的最大沉陷量为20.2 mm,横向最大偏移量为3.8 mm;位于承重轮下方的履带板张紧力随驱动轮转矩增大而变大,其余位置履带板的张紧力基本不变;在履带系统中驱动轮受到的载荷最大,平均值为129.6 kN;位于机头下方位置的承重轮受到的载荷最大,平均值为78 kN;位于机身中后部的拖带轮受到的载荷最大,为5.7 kN。研究结果为提高掘锚机可靠性以及稳定性控制提供一定参考。

新型四轨式大车运行机构设计研究

随着造船工业的发展,造船模式朝着模块化建造方向发展,船体分段越来越趋向于大型化,产品类型也不再单一,在原有四轨的基础上对大型起重设备能力提升的需求逐步凸显。文中以新型四轨式大车运行机构为研究对象,从结构型式和同步控制2个方面入手,通过2个方向可调的平衡梁系统和多重纠偏控制方法共同确保大车运行机构安全可靠,同时提出了四轨式大车运行机构设计过程中的一些注意要点。

车辆出行轨迹调查分析中的丢点轨迹还原

针对利用车牌照生成车辆出行轨迹过程中由于车牌遗漏而产生的丢点轨迹问题,提出一种丢点轨迹还原方法。首先建立一次可达网络模型来描述调查点之间直接可达关系,并构建轨迹还原解集;考虑时距相符程度、路径模式匹配程度、路径曲折度指标,构造轨迹的效用函数,利用逼近理想解排序的TOPSIS法进行轨迹还原解集决策,得到最优的还原解。通过一个丢点轨迹示例进行了实验分析,结果表明,该方法可以得到满意的丢点还原解。

基于图像处理的交通信息采集

笔者在文中简要介绍了图像识别的基础上,提出了网格转换方法,在图像坐标和道路平面投影坐标之间建立关系,获取运动车辆的行驶轨迹,从而得到车辆的实时车速和位置,达到交通信息采集的目的.

城市路网车辆出行轨迹调查分析系统

提出一种城市路网环境下面向车辆出行轨迹的调查思路及数据处理方法;采用车牌照作为车辆在路网中的唯一标识得到车辆完整出行轨迹,生成路网内全部车辆的详细出行信息以及丰富、真实、可靠的路网交通运行现状信息;基于ArcGIS构建了车辆出行轨迹调查分析系统确保了车辆出行轨迹调查、处理、分析全过程的可视、可查、可管、可控;最后以西安市曲江新区为例验证了系统在处理车辆出行轨迹调查方法时高效性、准确性和科学性。

一种与行驶速度无关的农机路径跟踪方法

针对智能农机自主作业中的路径跟踪控制问题,提出了一种与行驶速度无关的农机路径跟踪方法,该方法对农机行驶速度的变化具有鲁棒性。首先建立了空间参数驱动的非线性相对运动学模型,并证明了基于该模型进行控制方法设计的合理性和可行性。然后对此模型进行反馈线性化和最优控制设计,得到了一种与速度无关的农机路径跟踪控制律。最后进行了实车的路径跟踪实验,实验结果表明该方法的直线路径跟踪精度为4 cm,曲线路径跟踪精度为7 cm,且跟踪精度不受速度变化的影响,验证了该方法的有效性和对速度变化的鲁棒性。

国外度假旅游的双轨现象及其对我国的启示

本文通过对国外度假旅游实践的考察,剖析了度假旅游的“双轨现象”,即度假旅游在长短线上的分异以及由此产生的在客源、交通、旅游产品、目的地等各方面差异的现象。笔者具体研究了这一现象的产品表现特征和形成原因,分析了这一现象对我国度假旅游发展的启示。

基于Helly跟驰模型标定参数的跟驰行为分析

参数标定在跟驰模型研究中占有重要地位.利用实验车在实际道路交通环境下采集实验数据,通过数据处理得到跟驰车辆对的行驶轨迹.然后对Helly线性跟驰模型进行标定,并使用Bootstrap方法对标定结果进行可靠性估计.根据模型参数分析了不同行驶状态和驾驶经验的影响,研究表明,减速停车过程中驾驶人的反应时间显著小于加速启动过程;减速停车过程中驾驶人对速度和距离变化的反应更加明显,并且非专业驾驶人的敏感性要高于专业驾驶人.

考虑地震行波效应的高铁连续梁桥梁轨互制

为研究行波效应下高速铁路连续梁桥与无缝线路的非线性互制作用,采用带刚臂的梁单元模拟梁体,用非线性杆单元模拟梁轨间的互制作用,建立了考虑纵向和竖向地震动行波效应的梁轨相互作用模型。以我国沪昆线上某(60+100+60)m连续梁桥为算例,分析了轨道结构对梁体和墩台地震响应的影响,研究了纵向和竖向行波效应下钢轨和墩台的受力特点。研究表明:轨道的存在可提高系统基频,降低连续梁桥地震响应;但在地震动的行波效应下,钢轨纵向力最大值可达一致激励下的1.2倍;减小线路纵向阻力,增加桥墩刚度可减小地震作用下的钢轨应力;在检算钢轨时,还应累计竖向行波效应对钢轨受力的影响。

从历史文献论徐霞客游广东

徐霞客游广东作为一个历史悬案,推测成分颇多。根据广东自然和人文地理背景,《徐霞客游记》中的穿插记载,地方史志,以及有关徐霞客遗诗遗文、传记等材料,论证徐霞客游广东无可置疑,重点在罗浮山,并且是走福建"漳浦道",沿粤东沿海上山,继而取道北江出境的。最后提出研究徐霞客游广东应注意的问题。