山区涉水桥墩主动防碰撞视觉监测方法与应用

针对现有山区涉水桥墩主动防碰撞视觉监测系统在远距离、大视场、复杂雨雾场景、多级决策预警等方面的应用局限性问题,提出基于机器视觉架构下多源信息融合的船舶移动模式及碰撞预警技术。建立并使用了计算机视觉感知系统及航道、船舶等地空信息多维数据综合感知基本架构,多维监测三维模拟的移动模式识别与多级碰撞预测及决策预警技术。可为进一步形成以数据为核心多维互联的数字航道交通流及船舶监管控一体化新架构体系提供技术与算法基础。

HMCVT拖拉机主动防熄火控制方法研究

【目的】针对传统防熄火保护策略存在的弊端,提出一种HMCVT拖拉机主动防熄火控制方法,以实现对发动机更合理、更安全的保护。【方法】利用实际发动机转速变化率实现对发动机转速的预测,并实时监测此过程中输出轴的实际负载;若发动机预测转速过低且此时输出轴承受负载较大,为避免发动机受负载影响发生倒拖,需要启用防熄火策略,断开变速箱离合器,中止发动机与负载的扭矩传递,实现对发动机和变速箱的保护。为验证HMCVT拖拉机主动防熄火控制方法的可行性,利用Simscape搭建动力总成物理模型,基于Simulink搭建相应的控制策略,实现控制软件闭环仿真,并对发动机转速控制、正常结合/断开变速箱离合器进行了仿真测试。【结果】仿真结果表明,该方法能够实现对变速箱作业模式下的全工况覆盖,当输出扭矩或发动机转速发生变化时,能够及时判断并使能发动机防熄火功能,实现对发动机与变速箱离合器的保护,可以取代现有的防熄火保护策略,能够有效延长整车的使用寿命。【结论】本研究所提出的方法适用于各类HMCVT工程机械和农用机械,对被控对象适应性高,不需要针对特定机型和工况进行开发,具有很强的实用性及普遍性。

井眼防碰技术存在的问题及主动防碰方法探讨

意外的井眼交碰会为人类及环境带来潜在的甚至灾难性的后果,为减小此类事故的发生提出了井眼防碰技术,该技术在钻井应用中效果较差。结合井眼轨迹测量及计算理论与实践,对现有防碰技术进行了分析,得出导致井眼防碰工作失败的因素包括施工井随钻测斜数据存在误差,邻井轨迹参数精度低、失真或缺失,轨迹拟合方法过于理想化,防碰扫描方法存在缺陷等4方面。基于低精度的数据,过于理想化的轨迹拟合方法拟合出的井眼轨迹偏离实钻井眼轨迹,防碰扫描出的失真的轨迹间的相对关系难以等同于实钻轨迹间的相对关系。为此,提出了主动防碰理念,认为主动防碰方法将成为未来井眼防碰技术的发展方向,并列举了3种可能解决防碰问题的主动防碰方案,即声波探测防碰技术方案、电磁波探测防碰技术方案、射线探测防碰技术方案,并就这几种方法的原理及优劣性进行了介绍。

基于引雷塔阵列的输电线路主动防雷和区域防雷效果评估

广东地区雷电活动强烈和频繁,严重影响电网安全运行,电网防雷形势严峻,在雷电活动特殊强烈地区做好防雷工作能够给电网运行带来显著的安全效益和经济效益。为此,基于主动防雷和区域防雷思想,采用时空聚类算法和对比分析方法,对引雷塔阵列区域的雷暴过程、雷电参数进行研究,评估布置于雷电通道的引雷塔阵列主动防雷、区域防雷效果。研究发现:引雷塔建成后在一定范围内地闪密度和雷电流幅值(均值)呈现上升趋势,引雷塔一定程度上会增加其周围区域的强雷电地闪活动数量,且使靠近引雷塔运动的雷电地闪活动占比提升,并使经过引雷塔后的雷暴地闪活动雷电流幅值降低。运行结果表明,广东电网佛山和深圳基于引雷塔阵列的输电线路主动防雷和区域防雷效果显著。基于引雷塔阵列的电网主动防雷和区域防雷技术具有科学性和可行性,建议进一步深化研究和应用。

基于雷电临近预警技术的主动防雷应用

为了使雷电临近预警技术在雷电灾害防御业务中更好地发挥作用,针对电子系统的雷电灾害特点,在传统被动防雷技术基础上,提出基于雷电临近预警的主动防雷技术,应用雷电临近预警和远程控制等技术,开发以B/S结构为架构的雷电临近预警应用系统。对2013年8月一2014年8月福建省泉州市4个无线电监测站的主动防雷应用效果进行两种方法的预警效果检验。检验结果表明:主动防雷技术是对被动防雷技术的一个较好的完善和补充。采用闪电数量对比分析,4个监测站的有效预警率为69%,采用预报评分方法对比分析,4个监测站的平均准确率为53%,对雷电活动发生较为集中的区域预警效果较好,对雷电活动发生较为零散的区域预警效果有所降低。

基于热控制的海上风电变流器主动防凝露技术

海上风电变流器采用封闭式柜体及水冷散热设计,以适应海上高湿度及盐雾的环境要求。当风速突然减小,风机发电功率骤降时,冷却水和散热器温度随之快速下降;但是柜内空气温度由于散热条件下降缓慢,散热器等成为潜在的冷点。当冷点温度降到柜内空气凝露点温度以下时,将发生冷凝现象,表面形成的露水会损坏变流器电气和机械部件,甚至导致短路故障。针对目前兆瓦级海上风电变流器的并联型拓扑结构,提出一种基于无功环流的主动热控制策略,用以调节冷点的温度始终高于柜内空气凝露温度。对所提出的方法进行了建模和理论分析,并通过3MW风力发电系统的仿真和试验平台测试,验证控制策略的有效性。

轮毂液压混合动力商用车主动防侧翻控制

针对轮毂液压混合动力重型商用车功能特点,提出了基于前轮轮毂液压泵/马达差动制动的主动防侧翻控制算法。首先,建立重型车辆线性二自由度模型,根据线性二次型最优控制原理设计主动防侧翻控制器,并决策最优横摆力矩;其次,结合轮毂液压混合动力系统特点,利用安装于车辆前轮的二次元件液压泵/马达再生制动实现前轮主动制动,并设计液压泵/马达再生制动转矩前馈+反馈控制器;最后,利用TruckSim与AMESim仿真软件分别建立整车模型以及液压系统模型,并基于MATLAB/Simulink建立主动防侧翻控制算法,通过MATLAB/Simulink、Trucksim和AMESim三软件搭建联合仿真平台,选取阶跃转向和鱼钩转向两种典型转向工况进行仿真验证。结果表明,所提出的主动防侧翻控制算法能够有效提高车辆侧倾稳定性,且利用前轮轮毂液压泵/马达实现主动制动时可以有效回收部分制动能量,提高车辆经济性。

集装箱桥吊吊具的电子主动防摇装置试验研究

为了提高起重机高速小车迅速消除集装箱摆动并准确定位的能力,提出了一种新的防摇装置——基于主动质量阻尼(AM D)原理的电子主动防摇装置,进行了AM D防摇机理理论分析,根据分析结果设计了相应的防摇模拟试验,取得了良好的防摇效果。这对设计新的集装箱桥吊吊具防摇装置具有一定的指导意义。

汽车主动防侧倾系统建模与试验分析

为提高汽车行驶稳定性,建立了汽车主动防侧倾系统的动力学模型,通过在MATLAB/Simulink环境中建立汽车主动防侧倾稳定杆模型,设计了PID侧倾稳定控制器。在CarSim软件中建立了汽车动力学模型,实现了该汽车主动防侧倾系统的MATLAB/Simulink和CarSim的联合仿真。仿真结果表明:与传统横向稳定杆相比,汽车主动防侧倾系统能够明显减小车辆车身的倾角。最后通过实车试验对仿真结果进行了验证,试验结果表明了仿真结果的正确性,证明了汽车主动防侧倾系统能有效提高车辆行驶稳定性和安全性,改善乘坐舒适性。

主动防翻装置液压系统设计

针对主动防翻装置的要求,设计了基于分流阀的液压系统.以虚拟试验得到的液压缸输出作用力为液压系统仿真的输入量,输出位移为其合理性验证的依据,应用AMESim软件对分流阀和液压回路进行了建模、仿真.仿真的结果为:前、后液压缸输出位移与试验值分别相差0.003 m和0.001 2 m,同步精度达到2.8%;两个液压缸的输出速度也稳定在0.000 5 m/s左右.表明所设计的基于分流阀同步液压系统满足主动防翻装置的要求.

基于主动防喘的航空发动机加速控制仿真

开展基于主动防喘的航空发动机加速控制仿真研究。在建立航空发动机数学模型的基础上,设计了基本加速率控制、基于主动防喘的加速率控制、基于主动防喘的喘振裕度控制及基于喘振裕度估计的喘振裕度控制等4个发动机加速控制方案。仿真结果表明:①主动防喘控制可以在发动机稳定性恶化的情况下,通过较小的控制输出和性能损失实现无喘加速;②主动防喘控制与直接喘振裕度控制相结合可以简化发动机加速控制器设计,不需要额外的优化过程便能得到较优的加速性能;③主动防喘控制可以降低发动机设计点的喘振裕度,从整体上提高了发动机的性能。

ARMG吊具辅助钢丝绳牵引式主动防摇方法

为提升自动化码头中自动化轨道式集装箱龙门起重机(ARMG)在无人驾驶起吊搬运工作中对吊重的防摇效果,提出一种采用吊具辅助钢丝绳作牵引的主动防摇方法,通过辅助钢丝绳对吊具施加牵引力抑制吊具的摆动,消耗其摆动动能,从而减小吊具偏摆幅值,将其摆动幅度控制在安全范围内,实现防摇目标.建立主动防摇系统动力学模型,利用功能等效原理将通过辅助钢丝绳施加的牵引力等效为系统中吊具的阻尼,通过求取满足防摇要求的阻尼获得实际所需的牵引力.对不同小车运行方案以及不同典型垂荡高度下的主动防摇过程进行仿真,获得吊具对应的摆动响应以及通过辅助钢丝绳施加的牵引力大小,仿真结果验证了提出防摇策略的有效性以及等效阻尼计算的正确性.以上海振华重工集团生产的某型ARMG为实验对象,在典型垂荡高度下进行试验,试验结果验证了提出的主动防摇方法的可行性及其在实际起吊工作中的实用性.

震源车主动防侧翻预警系统研究

为了防止震源车在野外行驶过程中发生侧翻事故,实现对震源车危险状态的提前预警,迫切需要开展震源车主动防侧翻预警系统研究。基于震源车不同工况下的侧倾稳定性分析,结合国内外现有车辆侧翻预警指标特点,采用多级判断原则,建立了一种能综合判断不同行驶工况的震源车侧翻预警指标A和主动防侧翻预警系统,并通过MATLAB/simulink软件对该预警系统进行仿真模拟分析。研究结果表明:震源车侧倾稳定性随转弯速度、转向角、坡度角等参数的增大而呈现降低趋势;同时,该预警系统能通过侧翻预警指标A实现对震源车平路转向和斜坡转向过程中的行驶状态进行准确判断,并发出不同级别的声光报警。此研究将为进一步开展震源车预警系统的试验研究奠定理论基础。

半挂车主动防翻装置可行性分析

为提高半挂车在急速转弯时的侧翻稳定性,通过一套液压主动防翻装置控制簧载质量侧倾角度,进而降低主要翻转力矩。为了研究主动防翻装置的性能,文中应用ADAMS仿真软件进行了基于侧翻平台的仿真研究,当加装主动防翻装置并设定横向加速度阈值为0.213g后,仿真得到半挂车的侧翻极限由0.3g提高到0.352g,主要翻转力矩的最大值降低了4.577×103 N.m。分析表明,应用该主动防翻装置,可使半挂车的侧翻稳定性提高17.3%,车架的受力状况得到改善。

半挂汽车列车主动防侧翻控制与仿真分析

研究主动防侧倾杆控制半挂汽车列车侧翻问题,建立了包含非线性轮胎模型的柔性车身整车数学模型,以车辆的横向载荷转移为依据,判断车辆的稳定性,采用最优控制算法,制定防侧翻控制策略,并在Matlab/Simulink中搭建了仿真模型,分别在角阶跃转向和鱼钩转向工况下,对被动悬架车辆和含主动防侧翻控制系统的车辆分别进行仿真。结果看出半挂汽车列车的侧倾得到了很好的控制,能够有效地防止侧翻的发生,证明了所建立的控制系统的有效性。

基于AT89C51控制的主动防翻装置设计

为提高半挂车在急速转弯时的侧翻稳定性,该文设计了以AT89C51单片机为核心的液压主动防翻装置。首先分析整个装置的结构特点和液压系统组成,然后进行控制系统的硬件电路设计,并重点分析了主要接口电路,最后对控制系统的软件进行设计。通过仿真实验发现控制系统的调节时间为0.175 s、最大超调量为16.7%,满足主动防翻装置对控制部分的设计要求。

移动机械手主动防碰撞控制系统研究——基于多传感信息融合

通过研究采摘机器人移动机械手的避障策略及对多传感信息融合算法,针对移动机械手在作业中,容易和非采摘目标发生碰撞现象,设计了基于多传感信息融合的移动机械手主动防碰撞控制系统,并利用MatLab搭建了移动机械手的仿真系统,进行了实际的性能测试实验。实验结果表明:移动机械手在不同速度的情况下,都可以主动避开障碍物,当移动机械手移动速度越大时,轨迹控制误差也会增加,移动机械手的移动路径也会增加,验证了系统的实时性、稳定性和可靠性。

基于互联网的内河桥梁主动防船撞实时预警系统

为了解决水运的快速发展与船撞桥事故频发的矛盾,针对现有的内河大型桥梁防撞技术的局限性,提出了以互联网为基础的内河大型桥梁主动防船撞实时预警方法。通过对研究现状的分析,设计了系统总体方案以及硬件系统和软件系统,系统对过往船舶的高度及航迹实时监测,如发生超高及偏航等情景,就立即发出声光报警信号并通过无线电台、AIS等警告违规船舶,同时将违规行为自动录像取证,并传送到管理部门的监控中心,以便采取进一步的管理措施。系统试运行期间共发出警告125次,成功劝返超高船舶25船次,预防准确率100%。

桥墩主动防船撞系统的研究

为确保桥梁水域桥墩安全与船舶通航安全,通过对长江水域船舶通航环境与水域安全现状以及船撞桥事故统计分析,提出开展桥墩主动防船撞系统研究的必要性。利用船舶操纵理论与船间水动力干扰相关理论,建立了船间临界失控水动力干扰模型,并据此建立了桥墩主动防船撞系统,将桥墩由被动结构防船撞转变为非结构主动防船撞,并在此基础上开发出了桥墩主动防船撞系统原型。创新之处在于,首次利用船舶操纵理论与船间水动力干扰相关理论,建立了船间临界失控水动力干扰模型,首次将桥墩的被动防撞转变为桥墩主动防撞,并开发出桥墩主动防船撞系统原型。

基于SSD的桥梁主动防船撞目标检测方法与应用

针对现有桥梁主动防撞视频监测系统在精度、鲁棒性和效率等方面的局限性,提出基于SSD(Single Shot MultiBox Detector)目标检测的桥梁主动防撞视频监测系统框架,建立并使用海量船舶图像数据集对SSD模型进行神经网络训练,生成适用于复杂环境下的船舶目标检测模型,通过样本选取、数据增强、广域划分优化等技术手段,实现航区船舶目标的稳定、智能检测.与传统方法相比,提出的船舶目标检测方法在稳定性、准确性、高效性和智能化方面优势明显.以上海松浦大桥为工程背景进行了实桥试验,验证了该方法在桥区航道长期稳定监测的可行性,为进一步的航迹跟踪预测、防撞预警和航道监控提供信息支持.