基于无模型自适应算法的磁流变液水分控制

磁流变抛光是一种去除效率稳定、无亚表面损伤的超精密加工工艺,然而,在抛光过程中,磁流变液的水分损失会改变抛光工具的特性,从而影响去除函数的稳定性。现有的水分控制策略受到磁流变液循环系统大时延、时变扰动的影响,导致水分含量存在周期性波动,使去除函数发生周期时变,进而影响加工质量与精度。本研究建立了磁流变液循环系统的传递函数模型,开展了系统特性分析,并据此设计了基于全格式动态线性化的无模型自适应控制算法,该算法能够实现非线性系统的参数自适应控制,有效抑制因时变扰动和时延引起的水分波动,为抛光过程中水分含量的稳定控制提供了一种简单有效、适用性强的控制策略。实验结果显示,采用FFDL-MFAC控制算法时,磁流变液水分波动的峰谷值(Peak-valley Value,PV)仅为0.06%,相较于使用PID减少了40%,误差绝对值的积分(Integral value of Absolute Er‐ror,IAE)减少了58.1%。有效提升了抛光过程中磁流变液水分含量的稳定性。

不同含水率下煤岩组合体力学特性损伤规律研究

浅埋富水煤层长期受覆岩导水裂隙中地下水渗流侵蚀影响,矿井留设隔水煤岩柱及阶段间柱在水岩作用下产生力学损伤劣化。开采活动进一步加快损伤进程,并直接关系到工作面的稳定及安全生产。以陕西榆林锦界煤矿煤岩体为研究对象,制成砂岩-煤-砂岩(S-M-S)组合体,开展不同含水率条件下单轴压缩试验,揭示水岩作用下煤岩组合体的含水率变化规律、力学行为演化特征和声发射损伤规律,基于电镜微观扫描图像,分析水岩作用下组合体内部结构损伤劣化机理。研究结果表明:煤岩组合体吸水速率随着浸水时间的增加不断降低;水岩作用对煤岩组合体抗压强度和弹性模量有明显的劣化效应,组合体弱余强度随含水率增加不断降低,强度损伤速率随着含水率的提高不断加快;组合体的声发射计数和累计计数在水岩作用下衰减明显,并伴随组合体损伤破坏整个过程;水岩作用致使组合体内部结构原生链钝化,裂隙扩展,破裂形式发生明显改变。研究结果可为采动影响下煤岩矿柱水害预测评价提供指导。

地表水总磷测定的方法研究与实验室质量控制

随着社会经济的发展和人口的增长,工业、农业和城市生活废水排放的磷含量逐渐增加,导致地表水中总磷的含量总体呈上升趋势。这种趋势在多个国家和地区的监测数据中都得到了体现。总磷作为评价地表水水质的关键参数之一,其准确测定对于评估水体富营养化风险、制定水环境保护措施具有重要意义。然而,由于总磷的存在形态多样、干扰因素众多,使其测定具有一定的挑战性。因此,开展地表水总磷测定的方法研究与实验室质量控制显得尤为迫切。有必要提高污水处理效率,维护水环境的健康和稳定。

考虑风速影响的土表蒸发计算方法

土表蒸发是土体与大气相互作用的主要方式之一。由于土表蒸发与环境因素和土体性质密切相关,目前准确计算土表蒸发量仍存在困难,而其中的难点便是确定蒸发过程转折点的影响因素和表征方法。针对风速对蒸发过程的影响规律,新研发了一套控制气候的非饱和土蒸渗试验装置,可综合控制空气温度、相对湿度和风速等气象参数。蒸发试验选取了3种不同的土样,分别设置12种不同的气候条件进行。试验结果表明风速越大,即空气动力阻滞系数越小,蒸发过程出现转折点时的临界含水率越大。理论推导和试验分析表明单纯用含水率单变量不能准确预测土表蒸发量,还应考虑不同土体性质和风速等额外变量。结合理论推导,提出一种计算土表蒸发量的新方法,它将表层1cm的土体含水率作为变量,同时利用田间持水率和空气动力阻滞系数来表征土性和风速的影响。

基于神经网络的烟叶复烤回潮过程预测控制模型构建

针对烟叶复烤回潮过程系统复杂、参数耦合干扰、时间滞后等问题,以两段式烟叶复烤回潮工艺为研究对象,依据生产中工艺参数实时数据,构建了基于支持向量机(SVM)神经网络的烟叶复烤回潮过程预测控制模型。该模型通过训练学习,可以准确描述出口含水率与其他工艺参数之间的内在关系,有效预测二次润叶出口含水率,最大绝对误差不超过0.45%,为烟叶复烤回潮工艺提供了可行的预测控制方案,有利于出口含水率的有效调控,对烟丝生产加工具有重要的指导意义。

节水灌溉自动控制系统的研究

为了节约植物灌溉用水,提高水资源使用效率,该文采用单片机、传感器、RS-485网络、无线通讯以及变量控制等技术,设计了一套闭环控制的精准灌溉控制系统。该系统由中央监控计算机、灌溉监测控制器、土壤水分传感器和阀门控制器组成。其中,底层传感器和阀门控制器通过RS-485总线连接至灌溉监测控制器,灌溉监测控制器通过无线通讯模块与中央监控计算机相连。该系统实现了土壤含水率的在线自动监测,并依据植物的土壤含水率灌溉阈值自动控制灌溉系统。试验表明,该系统可以达到精准灌溉的要求,结合植物的土壤含水率生存阈值和最大生物量阈值可实现节水灌溉。

控制排水和施氮量对旱地土壤氮素运移转化的影响

为了研究控制排水和氮肥共同作用对旱地土壤氮素运移转化的影响,在湖北荆州丫角排灌试验站进行微区对照试验,以控制水位水平(30、50、100cm)和3个施氮水平(H:68.25/145.6kg/hm2;C:52.5/112kg/hm2,L:36.75/78.4kg/hm2,前面数值是施磷酸二铵量,后面为施硫酸钾复合肥量)为试验变量,组合成H30、H50、H100、C30、C50、C100、L30、L50、L100等9个处理测定了土壤剖面分层NO3-N、NH4+-N含量。对观测结果进行分析表明,常规施氮水平下,自由排水处理各土层NO3-N含量最高、50处理各土层NO3-N含量最低;低施氮水平下30处理NH4+-N含量最高;同一水位处理高施氮水平NH4+-N含量最低。同一施氮水平下,控制水位30cm的NH+4-N含量大于50cm的NH+4-N含量大于100cm的NH+4-N含量。同一施氮水平下实行控制排水可以增加氮素稳定性;实行控制水位处理时,不需增加或减少施氮量、常规施氮条件下氮素稳定性保持最高;而在自由排水时,减少施氮量,能够增加耕层土壤氮素稳定性。

小包装和散装中药饮片对质量控制与含水量的影响研究

目的:探究小包装及散装中药饮片的优缺点,并分析不同季节与环境对其含水量与质量的影响。方法:使用快速水分测定仪检测10种小包装和散装中药饮片在不同季节、环境下含水量,并观察和记录两种中药饮片性状改变情况。结果:14个月内小包装饮片含水量未明显受环境湿度的影响,散装饮片出现明显受环境湿度改变的影响,且小包装饮片在各时间点含水量比较,差异无统计学意义(P>0.05);散装饮片中甘草、款冬花、麦冬、生大黄、酒大黄及炙甘草在各时间点含水量比较,差异有统计学意义(P<0.05)。薏苡仁、麦冬、生黄芪、生大黄及党参的散装饮片含水量波动幅度明显大于小包装饮片,差异有统计学意义(P<0.05)。14个月内,甘草、薏苡仁、炙黄芩、生黄芪、党参及炙甘草的散装及小包装饮片均出现外观性状变化,款冬花、麦冬、酒大黄及生大黄均未出现外观性状变化。结论:小包装和散装中药饮片在不同季节、环境改变下,含水量和性状均出现不同程度变化,但小包装饮片所受影响较轻。

双重控制算法在复烤回潮生产线的应用

为解决复烤回潮生产线出口含水率控制过程中,高压水泵变频、混合水流量、混合蒸汽3种调节方式相互独立而存在控制精度不足的问题,在预测PI控制算法的基础上,提出了含水率双重控制方案。高压水泵变频调节对含水率的影响最直接,调节速度快,作为主控制器;混合水流量调节和混合蒸汽调节用于改变回潮区的湿度场,调节速度较慢,作为副控制器。运行效果表明,以预测PI算法为主体,以改进的双重控制算法为框架的回潮区控制算法,有效提高了复烤出口含水率的控制精度,95%的时间控制在设定值的±0.2%,能够及时协调高压水泵、混合水、混合蒸汽之间的关系,避免了高压水泵变频调节达到饱和而没有调节余地的问题,消除了操作人员的人工干预,提高了复烤设备的自动化水平。

控制排水对土壤水分状况影响研究

为研究农田控制排水措施对土壤水分状况的影响,2010年在湖北四湖工程管理局排灌试验站进行大田控制排水和自由排水对照试验,在棉花生育期内观测土壤含水率,分析了控制排水对土壤含水率的影响,并对几次典型降雨前后土壤含水率进行了对比分析。结果表明:控制排水措施能保持土壤水分,减少土壤含水率的波动,尤其在降雨后保持田间水分的效果更为明显,但土壤含水率与控制水位间相关关系不明确。

晋城煤层气分布和主导因素的再认识

收集到晋城地区169组含气量及其它相关测试数据,对采集的65个气井排采水样进行了全水质化验,通过相关性分析,探讨了含气量与煤的热成熟度、煤储层埋深、厚度、围岩封闭性等因素的关系,并在分析地下水等水位线和水化学特征基础上确定了水动力分区,探讨了含气量与水动力条件之间的联系。结果表明,这些传统意义上界定的影响含气量的因素决定了晋城煤储层含气量整体上较高,但与其在区域上的分布规律并无相关性,进一步证实地下水动力场通过控制储层压力的分布而控制着煤层气的聚集,成为影响晋城含气量区域分布的主导因素。研究表明,不仅潘庄是煤层气富集区域,而且寺头断层以西的郑庄一带同样是勘探开发的有利区域,建议加大勘探力度。

不同水分处理对春玉米水分动态和株高的影响

旨在研究区域农田春玉米干旱灾害形成的过程特征和阶段阈值。在典型干旱区武威,设置不同的控水处理,用对比分析方法研究同一品种在不同处理下的耗水规律。结果表明,玉米前期耗水强度小,中期逐渐变大,后期又减少。播种、出苗期土壤水分总贮水量最大;拔节期土壤水分总贮水量显著减少;抽雄期耗水以植株蒸腾为主,随着降水量的增加,土壤水分总贮水量均有不同程度的增加;乳熟期高温天气较多,土壤蒸发和植株蒸腾加剧,土壤水分总贮水量为全生育期最小;长期干旱胁迫使土壤极度干旱,上下层土壤重量含水率几乎趋于一致。干旱胁迫对株高的影响没有对水分的影响剧烈,干旱胁迫对拔节期玉米植株的生长影响最大,抽雄吐丝期次之,苗期影响最小。

生态温室雨水综合利用自动化控制系统研究

将温室雨水利用的理念与自动化控制技术相结合,引入土壤温湿度传感器来监测土壤情况,根据作物土壤含水量数值的变化,以组态王为平台,设计了温室雨水自动化灌溉系统,根据作物的土壤含水量值变化范围,决定是否需要灌溉。同时,利用计算机C++语言设计了作物土壤相对含水量查询系统,可准确查询作物所需的生长适宜温度范围、适宜空气湿度、不同生长期的土壤相对含水量值等,同时也为温室雨水利用自动化控制系统提供参数依据。最后。针对系统进行了灌溉试验,试验验证了其可靠性。

料浆水分自动测控仪的研制和应用

介绍了一种以MCS-51单片机为基础设计的料浆水分含量自动检测与控制系统,叙述了该测控系统的设计特点,阐述了该测控系统的工作原理,从单片机的选择、外部存储器的扩展、A/D转换芯片和D/A转换芯片以及键盘和显示电路等方面进行了硬件电路设计,并从监控程序和执行程序方面对系统软件进行了设计,对监控程序设计作出了详细的说明,并给出了监控程序总的程序框图,简要地说明了预测模糊控制软件设计的方向,最后给出了测量结果。

气体射流冲击干燥含水率在线监控系统设计

针对气体射流冲击干燥过程中自动称量受风速、设备运行振动、干燥温度等因素影响的问题，设计了新型干燥设备监控系统，实现了干燥过程中物料质量及含水率的自动获取、即时查看及数据显示和存储。系统通过“停机-稳定-称量-启动”自动称量流程及分温度段分载荷区间线性化校准等方案，有效保证了自动称量精度，通过将从机控制器的运行状态纳入到系统运行逻辑判断中，保证了系统长期运行的可靠性和安全性。系统称量量程0～2000g，最小分度值1g。试验表明：自动称量系统相对误差小于0.7%，含水率（湿基）分析误差在±0.9%范围内，满足了干燥过程中在线物料质量及含水率监测需要。该系统为多种物料的干燥进程判断及产品质量保证提供了自动化监控平台。

节水灌溉联动控制系统

为了节约农田灌溉用水,提高水资源利用效率,实现自动灌溉控制,该文采用自主设计的灌溉控制设备和墒情监测设备,通过GSM网络传输数据,设计了一套集墒情监测、灌溉控制和专家决策支持的节水灌溉联动控制系统。该系统由就地控制柜、数据采集系统和自动控制软件三部分组成,实现了土壤墒情实时监测、专家知识管理及根据不同作物、不同生育期需水参数等进行自动灌溉控制等功能。在示范区的应用证明,该系统稳定可靠、操作方便、可广泛应用于规模化种植、温室大棚、精细农业等领域,对节水农业的实施具有重要的现实意义。

水动力条件对煤层气含量的影响——煤层气滞留水控气论

煤系中流动的地下水对煤层气的含量影响很大。在平面上和剖面上,水动力活跃的地区,煤层气的含量小;相反,在水动力不活跃地区或滞流水区域,煤层气的含量就比较高。在煤矿生产实践中,水动力活跃的地区,瓦斯突出事故就少,或无;在水动力比较弱的采煤区,瓦斯突出事故就比较多,或者瓦斯涌出量比较大。根据这些现象。

湘南红黏土公路路基压实度标准研究

为了探究湘南红黏土公路路基压实标准降低的依据和具体幅度,对红黏土开展了一系列室内土工试验,分析了压实度、含水率对红黏土物理力学特性的影响,获取了渗透率、压实系数、CBR等指标与压实度的关系曲线,最终根据上述指标随压实度的变化规律给出了压实度降低的建议值。研究表明:压实度对红黏土收缩性和膨胀性的影响较小,随着压实度的提高,红黏土的渗透系数和压缩系数均明显降低,而内摩擦角和黏聚力则逐渐增加,但黏聚力在压实度由93%增加到96%过程中没有明显变化,当初始含水率控制在30%左右,压实度大于93%时,红黏土的CBR值均符合规范要求。综合各指标的变化规律,建议湘南地区红黏土路基的压实度可总体降低至93%,且填筑时的含水率应略大于最优含水率。

盛夏覆盖对幼龄茶园土壤温湿度和杂草生长的影响

江南茶区夏季高温少雨,新建茶园易受旱热草害,从而影响茶苗成活率和生长。为了探讨不同覆盖材料在幼龄茶园中保湿、降温、抑制杂草的效果,采用单因素对比试验,设置4个覆盖处理,1个裸地对照,在杭州盛夏高温季节对各处理土壤温度和湿度变化及控草效果进行了比较研究。结果表明:夏季晴热高温季节,黑膜、无纺布和覆草处理均可显著降低土壤温度,减小温度日较差。持续晴热7天和14天时,黑膜和覆草处理土壤含水量显著高于对照组。覆盖均能极显著抑制茶行杂草的生长,其中黑膜和无纺布处理的杂草生长量极显著低于白膜和覆草处理。所有覆盖处理都能极显著降低拨草人工费,最高效的黑膜覆盖处理可以节约8 550元/hm^2,所用工时只有对照组的24.95%,扣除覆盖成本投入,每公顷可以节约6 370元。综合比较各种覆盖材料在降低土壤温度、提高土壤含水量、控制杂草生长及降低除草成本方面的效果,发现黑膜处理效果最好,其次是无纺布和覆草处理。因此,新茶园夏季覆盖材料推荐使用黑地膜、覆草和无纺布。

控释肥料提高氮素利用率的作用及对水稻效应的研究

研究了田间条件下控释肥料氮的释放速率与水稻吸收氮量之间的关系。结果表明 ,控释肥料氮的释放速率在水稻生育前期高 ,但随着时间的进程而逐渐降低。水稻从 70日型控释肥料中吸收的氮遵循三次曲线 ,因此 70日型控释肥料能够满足水稻本田生长期对氮的需要。施用控释肥料的水层含氮量极低 ,且无可见的水藻生长 ;而施尿素的水层则尿素N和NH+4 N含量高 ,水藻活动繁茂 ,滞留于水层的肥料氮 5～ 6d内迅速地降至无氮对照水平 ,氨的挥发损失和氮的反硝化损失大。控释肥料氮的利用率高达 72 3% ,比尿素高出 36 5个百分点。