深海钻探泥浆举升系统双泵协同机制研究

深海钻探泥浆举升系统在无隔水管泥浆循环钻井(RMR)工艺中具有关键作用。为了提升举升系统的安全余量和适应性,本文对多泵串并联机制进行了深入研究,详细描述了泥浆举升泵的串并联结构设计和工作原理,探讨了串联和并联运行时流量与扬程的关系以及泵组串并联工况点的数解法和图解法步骤。进一步地,利用模型泵实测特性曲线,使用图解法获取了双泵串并联工况下的Q-H特性曲线和工况点,并提出了双泵协同控制的建议。

基于柔索并联的细长杆件吊装减摇系统动力学分析与试验研究

针对高海况下细长杆件类结构物吊装效率低、风险大、难以实现精确吊装的问题,提出了基于柔索并联的细长杆件吊装减摇系统,并将其简化为有基座激励的受约束二级摆,运用机器人学方法建立细长杆件吊装减摇系统的动力学模型,采用MATLAB/SIMULINK对基于柔索并联的细长杆件吊装减摇系统摆动的低频振动特性进行仿真分析,同时在细长杆件吊装减摇试验台上进行试验验证,仿真和试验结果表明:基于柔索并联的细长杆件吊装减摇系统对一级摆有良好的摆动抑制效果,在设定工况下对二级摆也有一定的减摇效果。研究成果可为细长杆件这类双摆系统的吊装减摇控制提供依据,同时为细长杆件吊装减摇系统的进一步的工程应用提供理论基础。

推送式旋齿起膜机构设计与试验

针对现有残膜回收机起膜机构易堵塞、脱膜难等问题,设计一种推送式旋齿起膜机构,该机构可同时完成起膜及辅助上膜工作。设计平行四杆结构、旋齿结构、排列方式及间距;构建旋齿运动轨迹方程,分析相邻旋齿轨迹,检验不漏膜条件,确定影响起膜性能的主要因素;分析旋齿与输送装置作用下膜土混合物的受力情况,确定影响残膜捡拾性能的主要因素为机具作业速度、旋齿起膜机构转速、挂膜输送带与旋齿起膜机构水平距离、竖直距离,根据工作条件确定因素取值范围。设计四因素五水平试验,探究机具作业速度、旋齿起膜机构转速、挂膜输送带与旋齿起膜机构水平距离、竖直距离对残膜捡拾率的影响规律。开展田间试验,利用Design-Expert软件对试验结果进行参数优化分析,并以最优参数组合,进行田间试验验证。试验结果表明,当机具作业速度为1.43 m/s、旋齿起膜机构转速为60.5 r/min、挂膜输送带与旋齿起膜机构水平距离为308.24 mm、竖直距离为91.22 mm时,预测残膜捡拾率为91.8%,实际残膜捡拾率为91.2%,满足残膜回收机具作业要求。

某大型铜矿高浓度尾矿输送系统设计与实践

本文通过对某大型矿山尾矿输送系统工艺特点的分析,阐述了高浓度尾矿浆体压力输送的设计思路和方法。结合目前浆体管道输送系统核心的两种输送设备,详细介绍了渣浆泵输送方案和隔膜泵输送方案的工艺流程和总体配置,对比分析了两种方案在工程投资、运行成本、维护管理、环境保护等方面的优劣,最终选择了合适的输送方案。针对不同输送压力,本文提出了高浓度、大流量尾矿输送系统设备选型的一般原则,为类似高浓度、大流量、中等扬程尾矿输送系统的设计提供了参考。

提升小波变换的数据并行计算方法研究

研究了基于SIMD PE阵列对G级像素帧进行9/7提升小波变换的数据并行计算实现方法.首先,在分析9/7提升小波变换运算公式的局部计算特点的基础上,提出了PE状态标识法和基于PE标识的条件计算方法;其次,提出了SIMD PE阵列的虚拟化实现方法.研究表明,该方法提高了计算的并行度和规则性,并行度仅受限于阵列的规模且具备可裁减性和通用性,很适合于MPP系统芯片实现.

多机器人协调吊运系统逆运动学分析及优化

针对紧耦合多机器人协调吊运系统的逆运动学问题进行了分析,首先利用几何关系和力旋量平衡方程建立了系统的运动学模型和动力学模型;然后对系统的逆运动学进行分析,将其分为变柔索长度和固定柔索长度两种情况分别进行分析;随后对运动学逆解在某一时刻存在无穷多解、多组解和无解的情况分别给出了解决方法,对存在多组解的情况,提出一优化目标求解最优解;最后结合软件UG/ADAMS/MATLAB建立了系统的实验平台,通过实例仿真计算验证了方法的有效性,为后续进一步研究系统运动稳定性、优化拉力分布和控制算法奠定了基础.

二维提升小波的VLSI结构设计及FPGA验证

针对JPEG2000中小波变换的硬件实现占用资源量大、速度慢等问题,提出了一种有效的二维小波硬件实现模型。该模型采用流水线并行结构,即对图像中各行像素进行流水线处理的同时,对小波分解的各级采用并行结构处理。这样的结构提高了小波变换的处理速度,实现了实时处理,节省了硬件的片上存储及外部存储资源。用FPGA对此模型进行验证。验证实验采用Xinlinx公司的SPARTEN-3系列芯片,对1 024×2 048的大图像进行处理,图像处理速度达到80Mpixels/s,满足实时性要求。

小波滤波器低功耗并行的VLSI结构设计

提出一种基于行和提升算法,实现JPEG2000编码系统中的小波正反变换(discretewavelettransform)的低功耗、并行的VLSI结构设计方法·利用该方法所得结构一次处理两行数据,分时复用行处理器,使行处理器内以及行、列处理器实现并行处理,且最小化行缓存·对称扩展通过嵌入式电路实现,整个结构采用流水线设计方法优化,加快了变换速度,增加了硬件资源利用率,降低了功耗,效率几乎达到100%·小波滤波器正反变换结构已经经过FPGA验证,可作为单独的IP核应用于正在开发的JPEG2000图像编解码芯片中·

钳夹车双层并联过约束机构力学解算与均载性分析

为研究钳夹车双层并联过约束起升机构力传递与均载特性,基于Timoshenko梁理论建立了起升机构钳形梁刚度模型,通过联立该双层并联过约束机构弹性变形协调方程与静力平衡方程,对起升机构进行了力学解算,得到了机构分支承载力与机构刚度的映射关系。在此基础上,定义了不均衡载荷系数,分析得到了机构刚度变化及其载运偏载量对起升机构均载性能的影响规律。基于动力学仿真软件RecurDyn建立了双层并联过约束起升机构的刚柔耦合仿真模型,仿真分析结果验证了理论建模分析的正确性。

钳夹车并联起升机构分析与电液称重实验研究

为解决长大货物铁路运输钳夹车自身精确称重问题,基于空间闭环机构自由度计算公式,对钳夹车并联起升机构进行了机构自由度分析,基于坐标变换法对钳夹车并联起升机构进行了运动学分析,建立了货物起升位置与压柱油缸输入映射模型,得到了起升机构速度传递雅可比矩阵,结合系统静力平衡方程,建立了压柱油缸起升力与货物质量间力映射模型。分别针对钳形梁结构变形和压柱油缸摩擦对并联起升机构称重精度的影响进行了分析计算,在此基础上,设计并研制了钳夹车并联起升机构样机及其电液称重实验系统,开展了基于摩擦补偿的钳夹车电液称重实验研究,提高了钳夹车电液称重精度。

特高压交流输电线路工频参数测量技术及应用

文章提出一种综合抗干扰电压的线路参数测量新方法,该方法基于工频变向量法和并联补偿加压技术,采用单端测量π模型,计及线路分布参数特性,仅用单端测量数据就可得出线路阻抗和容抗间的相互影响。该方法采用变异系数作为判别测量结果是否可信的指标。对特高压交流输电线路工频参数的实测与计算结果表明,文中所提出的方法有效可行。

并行驮桥车液压顶升系统可靠性分析

利用驮桥车进行国内城市桥梁改造是一种新的施工方法,它能够在不使用大型起重机,而且不影响城市道路交通的情况下实现对立交桥梁整体的拆除和重新施工。针对桥梁顶升的施工工况,建立并行驮桥车液压顶升系统可靠性框图和数学模型,通过系统的可靠度曲线进行可靠性预测分析,搭建系统故障树模型对该故障树进行定性与定量分析,找出系统的脆弱环节,为提高系统可靠性提供理论措施,对工程实践具有指导意义。

基于FPGA小波变换核的设计与实现

根据提升小波的框架结构,提出了基于FPGA小波变换核的设计与实现方案;根据自顶向下的设计思想,利用FPGA片内存储资源,实现了行列变换的并行执行;该结构由一个行处理器和一个列处理器组成,行、列处理器通过时分复用同时进行滤波,用优化的移位加操作替代乘法操作;采用流水线设计方法,减少了运算量,提高了硬件资源利用率;整个模块采用VHDL语言进行设计,并在QuartusⅡ下进行了编译和仿真。经验证系统工作可靠,完全满足实时处理的要求。

丝杠螺母驱动平行四杆升降机构的设计与分析

在阐述了牙科用椅传动机构传动特点的基础上,对升降机构进行了相关的分析研究与综合,计算得出了升降机构推程力的数值,确定了传动机构各部件的尺寸参数,校核了丝杠螺母机构的自锁性能.依据确定的传动参数对丝杠的强度性能、螺纹的强度性能、丝杠螺母机构的稳定性进行了验算,从而设计出了满足机构要求的丝杠螺母机构,此外对其传动效率进行了计算,为升降机构的设计提供了理论依据,并对驱动系统的选型具有一定的参考价值.

二维提升小波变换的FPGA结构设计

根据提升小波的框架结构,提出了一种基于JEPG2000的二维多级提升小波变换核的FPGA设计。采用分时复用和流水结构,充分利用FPGA片内存储资源,实现了行列变换的并行执行。在保证精度的前提下采用优化的移位加操作代替浮点乘运算,加快了运算速率,减小了电路规模。同时通过乒乓操作完成FPGA和片外SDRAM间数据的无缝缓冲处理,保证了多级变换的高效实时并行,从而达到各级小波系数的快速并行输出。系统经验证完全满足图像实时处理的要求,为后续实时压缩编码和传输提供了有利条件。

高性能图像多级小波变换的硬件设计与实现

为满足基于小波变换的高速图像处理技术需求,在研究小波分析数理基础上,以Le Gall(5/3)小波为例,设计了一种结构简单、易于硬件高速实现的二维多级小波变换硬件架构。该设计抛弃了传统二维图像在二维多级小波变换时需要先将图像行变换和列变换分开处理,以及不同级变换需要分层处理思路。这种架构设计充分利用图像变换时像素的运算规则,在读取面阵图像2行数据后,就开始图像的行与列,以及不同级小波变换同时并行执行。此外在不同级小波变换中插入多级流水线,有效地提高了整个变换的时钟频率,整个变换采用VHDL语言在FPGA实现。仿真结果表明,该设计思路正确,所得到变换结果与理论计算完全一致。

二维离散5/3小波变换并行VLSI结构设计

提出了一种基于提升算法的二维离散5/3小波变换(DWT)高效并行VLSI结构设计方法。该方法使得行和列滤波器同时进行滤波,采用流水线设计方法处理,在保证同样的精度下,大大减少了运算量,提高了变换速度,节约了硬件资源。该方法已通过了VerilogHDL行为级仿真验证,可作为单独的IP核应用在JPEG2000图像编、解码芯片中。该结构可推广到9/7小波提升结构。

高速多级二维IWT的IP核设计与实现

为满足基于整数小波变换(IWT)的高速图像实时处理系统要求,根据提升小波的框架结构,提出一种基于FPGA多级二维整数小波变换核的结构设计与实现方案。该结构通过将边界扩展过程内嵌于变换过程中,且只需要三行数据缓存,即可以实现行和列同时进行滤波变换。整个变换过程插入多级流水线寄存器,进而降低了功耗,减少了所需内存,达到了更高的处理速度和硬件资源利用率。模块采用VHDL语言进行设计,通过在XCVP30FPGA上验证,该IP核能稳定在100MHz时钟频率下,对尺寸大小为1 600×1 200,深度为12bit图像,当二幅图像输出时间间隔大于图像三行数据输出时间,在不需要将图像分割成小块情况下,就可以同步完成对图像的多级IWT,完全满足高速图像实时处理系统需求。

基于提升小波的地形数据混合熵编码压缩与实时渲染

高分辨率地形高程和影像数据给交互式3维地形可视化应用带来沉重压力,主要体现在数据存储、调度传输及实时渲染等方面。该文设计一种基于提升小波变换与并行混合熵编码的地形数据高性能压缩方法,并结合图形处理器(Graphics Process Unit,GPU)Ray-casting实现大规模3维地形可视化。首先建立多分辨率地形块的小波变换模型来映射其求精和化简操作;其次,基于提升小波变换分别构建格网数字高程模型(Digital Elevation Model,DEM)和地表纹理的多分辨率四叉树,对量化后的稀疏小波系数引入并行游程编码与并行变长霍夫曼编码相结合的混合熵编码进行压缩;将压缩数据组织成多序列层进码流进行实时解压渲染。在GPU上基于统一计算设备构架(Compute Unified Device Architecture,CUDA)实现该文的提升小波变换与混合熵编码。实验表明,在压缩比、信噪比与编解码的数据吞吐量综合指标方面,该文方法优于其它类似方法。实时渲染的高帧率满足了交互式可视化的要求。

声波测井数据压缩的一种SPIHT改进算法

大量声波测井数据的传输和存储迫切需要有效的压缩编码技术,文中把声波测井数据看成声波图像,利用提升算法构造整数小波变换,同时针对井下数据处理的实时性,提出了一种改进的SPIHT算法,并设计了一种适合井下数据处理的并行实现结构,实际应用表明该方法能够满足高速实时处理的需要。