堆积层滑坡偏角比预警模型

建立有效的滑坡预警模型对于防范滑坡灾害具有重要意义。为建立堆积层滑坡偏角比预警模型,开展堆积层滑坡变形失稳全过程试验,基于试验监测结果,提出具有方向性和统一性的位移动力学参数——偏角比、以及相应的偏角比预警模型,并用3个实际滑坡的监测数据验证该预警模型。结果表明:堆积层滑坡演化过程中,偏角比总体上呈现出先波动后平稳的规律,F范数为0.2可较好地作为偏角比波动段和平稳段的分界值。偏角比的平稳特征可以指示堆积层滑坡所处的变形阶段,基于此,提出F范数单点预警判据和多点预警判据。

基于CKF的四轮驱动电动汽车质心侧偏角估计

针对传统质心侧偏角观测精度不高、实时性能差的问题,提出了一种基于CKF算法的质心侧偏角观测器。首先基于CKF算法结合Dugoff轮胎模型,实时观测路面附着系数,计算实时的轮胎力。再结合七自由度整车模型,基于CKF算法,实时、精确观测车辆的质心侧偏角。最后,利用Simulink/Carsim联合仿真验证平台和硬件在环平台进行仿真验证。试验结果表明,CKF算法相比与传统无迹卡尔曼滤波估计精度更高、实时性能更好,较好的改善了传统质心侧偏角观测器在非线性条件下的观测精度。

入射偏角对非跟踪复合抛物面聚光器性能影响

为了降低复合抛物面聚光器对跟踪精度的要求,提高其在集热过程中的光热转化能力,探究入射偏角对新型复合抛物面聚光器非跟踪工况时光热性能的影响机制。理论分析该聚光器在集热过程中的能量转化关系,并利用光学仿真软件TracePro研究入射偏角对聚光器光学性能的影响规律;在此基础上搭建非跟踪复合抛物面聚光器性能测试试验台,在实际天气条件下测试分析聚光器光热性能随径向入射偏角的变化规律。结果表明:当光线正入射时,聚光器的光线接收率与聚光效率分别为100%和83.42%;当径向入射偏角α为16°时,该聚光器的光线接收率与聚光效率分别为53.00%和44.82%;当轴向入射偏角β为30°时,光线接收率与聚光效率分别为88.74%和74.42%;在空气流速为3.7 m/s时,聚光器的最高出口温度与瞬时集热量分别为31.3℃和782.8 W,分别比聚光器接收上偏10°和下偏10°入射辐射时提高了3.7、6.1℃和131.0、217.9 W;该聚光器接收正入射辐射时的平均光热转化效率为77.45%,比接收上偏10°和下偏10°入射辐射的平均光热转化效率高42.14%和52.97%。

大偏角短引渠侧向进水泵站流场流态优化

为了改善大偏角短引渠侧向进水泵站前池、进水池内偏流、回流和漩涡等不良流态,以某大型大偏角短引渠侧向进水泵站工程为研究对象,采用物理模型试验和数值模拟相结合的方式对初步设计方案下的前池、进水池流态进行分析,提出流速偏差系数λ作为评价指标,对工程进行优化,探讨前池的结构性改造对水流的整流效果,得出“弧形隔墩+改变底坡坡度+开设消涡孔”的组合方案为推荐整流方案,有效解决了前池及进水池内原设计存在的不良流态。研究结果表明,该整流方案使各个机组进水池偏差系数分别下降了37.03%、12.99%、22.29%、22.04%,显著改善了前池,进水池流态。研究结果可为类似大偏角短引渠侧向进水泵站前池及进水池流场流态优化提供参考,也可为类似短引渠泵站工程和进水建筑物的设计提供参考。

不同偏角变径流道质子交换膜燃料电池性能仿真分析

为了研究变径区域的不同偏角下质子交换膜燃料电池(PEMFC)的性能,基于ANSYS Fluent软件对不同偏角下的电池流道中气体流速、质量分数、压强以及水含量进行了仿真模拟,分析结果表明:在不同偏角下流道流速主要在6~7 m/s之间,流速点占比相对较大对应的偏角为50°,相对较小的对应偏角为75°;相对较大流速对应的偏角为75°和60°,随着偏角的增加,阳极氢气绝对压强曲线线性增加速率相对较大的对应偏角为70°和75°,相对较小的对应的偏角为40°;阴极氧气绝对压强曲线相对较大的对应的偏角为60°,相对较小的对应的偏角为40°;在出口处流道水质量分数相对较大的对应偏角为40°、70°和75°,而相对较小的对应角度为60°。综合考虑分析可以得出,电池效率相对较好的适宜偏角为60°。

基于切换策略的车辆质心侧偏角高性能获取

现有的基于融合策略的车辆质心侧偏角(vehicle sideslip angle,VSA)获取方法需要针对不同的场景、结构或信号进行优化和改进,计算复杂度和系统成本也随之增加。本文提出一种基于切换策略的VSA软测量方法。在传感器量测信号预处理部分,利用贝塞尔滤波器对侧向加速度信号进行时延处理和噪声滤除,设计可靠性检验模块对横摆角速度等信号中的突变实现有效清除。在此基础上,根据现有运动学和动力学方案的优势确定切换策略,尽量缩短运动学方案的连续工作区间以抑制其误差累积,同时将动力学方案限制在线性区工作以避免其性能下降,并在多个工况下进行仿真和硬件在环试验,以验证所提出的VSA获取方法的效果。试验结果表明,相较于采用典型的融合策略的对比方法,本文提出的方法在精度和运行时间方面都具有明显的优势,且二者对路况的变化均具有较强的鲁棒性。

三峡库区弯曲河段大偏角船桥碰撞力分析

为研究船舶在大角度和高流速下与大跨度斜拉桥发生的碰撞响应,结合国内外相关规范对船桥碰撞中最大撞击力计算方法和撞击方式,对内河航运过程中可能发生的碰撞角度和方式进行分析,并以重庆外环江津长江大桥作为依托工程,采用附加质量法建立了7 000 t级散货船和等比例斜拉桥模型,计算了船舶在四种通航水位下的正撞、侧撞和漂撞的最大撞击力,比较各规范的计算值与数值模拟结果,对不同情况下的计算结果进行对比研究。结果表明,国内外各规范更适用于船舶撞击桥塔,撞击点位于桥梁承台时最大撞击力将远高于规范计算值;在船舶与桥梁正面碰撞中,《美国公路桥梁设计规范》(American Association of State Highway and Transportation Officials, AASHTO)计算值与模拟值吻合程度高;在侧撞中,尤其在撞击角度为10°~25°时,建议采用《公路桥梁抗撞设计规范》;船舶漂撞桥塔产生的撞击力大约为正向撞击的1/4,该情况可采用《铁路桥涵设计规范》进行计算。多角度船桥碰撞研究结果可为三峡库区高变幅水位下船桥碰撞安全风险评估和桥梁抗撞设计提供参考。

机场跑道磁偏角及年变化率测算方法研究与实践

为了获取高精度的机场方位基础数据,提高测量精度选择一种中心线偏移测量方案,测量跑道磁偏角以及年度变化率。采用CORS-RTK技术与磁通经纬仪相结合的方法,测算了机场跑道的磁偏角。结合北京首都机场工程实例分析了该方法的可行性,利用RTK高效快速测算真方位角,结合磁通经纬仪测定偏移中心线的磁偏角,进而得到机场跑道线方向的磁偏角,精度优于±6′30″。根据周边44个地磁台站的地磁矢量绝对观测时均值数据,采用NOC分析,得到磁偏角时空变化分量,通过B样条插值和建立曲面样条模型,得到机场跑道基准位置的年变化率为-6′22″。

计及质心侧偏角动态自适应的无人驾驶汽车横坡弯道跟踪控制

针对无人驾驶汽车在横坡弯道处因发生偏离期望轨迹甚至严重侧滑而失去稳定性的问题,提出质心侧偏角动态自适应控制策略。为应对汽车垂直载荷发生变化而导致轮胎侧偏刚度改变的情况,通过多组数据拟合得到载荷匹配图,进而设计基于模型预测算法的横向轨迹跟踪控制器,根据汽车入弯速度选择预测时域并结合道路弯度选择瞬态、稳态质心侧偏角,通过在线优化生成最佳前轮转角。最后搭建CarSim/Simulink联合在线仿真系统和实车系统进行验证,结果表明:所提控制策略能够保证汽车在横坡倾角为7%左右及弯道路面下不会出现严重的侧滑,从而提高了无人驾驶汽车在横坡弯道跟踪任务中的跟踪精度,使汽车具有良好的横向稳定性。

中国内地地倾斜形变台视偏角时空特征初步研究

基于理论分析提出地倾斜视方位角及视偏角概念,以1987~2021年北京延庆西拨子和甘肃兰州十里店水管倾斜仪5个测向分量观测数据为例详细介绍了视偏角计算过程,并对2020年全国地倾斜台网715个测向分量观测数据的视偏角进行计算。2个典型台站结果显示,西拨子NS向视偏角P_(NS)=-0.1°,EW向视偏角P_(EW)=9.6°,NE向视偏角P_(NE)=12.4°;十里店NS向视偏角P_(NS)=0.3°,EW向视偏角P_(EW)=-22.5°;2个台站视偏角的最大值为23.2°,最小值为-36.0°;从5个分量的统计均值来看,视偏角最大值为12.4°,最小值为-22.5°,极差为34.9°;2个台站均显示出NS向视偏角偏小、EW向和NE向视偏角偏大的特征。全国地倾斜台网观测数据计算结果表明,视偏角P_(S)<10°的分量数为266个,占37.20%,P_(S)<22.5°的分量数为445个,占62.24%,P_(S)>45°的分量数为111个,占15.52%;视偏角离散误差M_(PS)<10°的分量数为247个,占34.55%,M_(PS)<22.5°的分量数为446个,占62.38%,M_(PS)>45°的分量数为43个,占6.01%。基于本文研究结果,建议对视偏角P_(S)>20°的测向分量的起始方位角进行重点核查,对于视偏角离散误差M_(PS)>20°的测向分量的观测数据需认真筛查。

刀具主偏角对镍基高温合金的车削颤振的影响分析

GH4169镍基高温合金材料具有硬度大、耐高温以及耐腐蚀等特点,为避免车削加工过程中刀具与工件之间发生的颤振影响加工后表面质量,本文基于待加工件的特点建立外圆车削刀—工系统动力学模型并进行稳定性分析。结果表明,刀具主偏角约93°时可以得到表面质量较好的GH4169镍基高温合金。该项研究可以为加工类似高温合金等较大硬度材料以及加工时易发生颤振材料的刀具主偏角选择提供依据。

光电编码器检测装置的安装偏角对检测精度的影响

针对编码器在检测过程中因安装误差产生安装偏角的情况,分析了安装偏角、旋转角度和测量误差之间的关系。建立由安装偏差引起的非同心检测系统安装偏角的模型,通过实验分析3种不同程度的安装偏角0°~0.002°、0.1°~0.102°、0.2°~0.202°对被检编码器检测静态精度、动态精度的影响,得出了3种不同实验结果。实验结果表明,在检测编码器时,初次安装可控的安装误差在0°~0.102°范围内可以满足编码器检测技术指标,超过此安装误差的安全范围会导致编码器检测技术指标偏离检测标准。实验结论对提高编码器的检测精度与可靠性有参考价值。

基于无迹Kalman滤波的车辆速度和质心侧偏角的估计

为满足车辆主动安全控制功能需求,需提升车辆在强非线性特性下的状态观测精度,提出一种基于无迹Kalman滤波(UKF)的模块化车辆横纵向速度状态观测器结构。该结构利用车载传感器信息,结合UKF观测纵向和横向速度,根据质心侧偏角的定义,计算车辆质心侧偏角。在干燥路面上,进行数字仿真以及实车实验。结果表明:在强非线性状态下,基于UKF的车辆质心侧偏角估计的仿真结果的均方根误差(RMSE)为0.425°,实车实验的RMSE为0.001°,而使用扩展Kalman滤波(EKF)估计的仿真结果 RMSE为0.968°,实车实验的RMSE为0.009°。因此,UKF可以抑制车辆行驶中的干扰对观测的影响,使本观测器结构有较高的观测精度,可满足工程需要。

含时变轮胎侧偏刚度的车辆质心侧偏角鲁棒估计

车辆质心侧偏角是车辆主动安全控制的重要参考信息,难以直接测量。提出一种含时变轮胎侧偏刚度的车辆质心侧偏角鲁棒估计方法。利用一种车载传感器量测信号可靠性判别方法,滤除横摆率和侧向加速度中的不可靠量测值。设计一种基于侧向加速度信息的轮胎侧偏刚度计算方法,以解决非线性区域的时变轮胎侧偏刚度表征问题。利用容积卡尔曼滤波算法进行迭代,以获得鲁棒的车辆质心侧偏角。数值验证结果表明,所提出的车辆质心侧偏角估计方法在精度和鲁棒性方面具有较为明显的优势。

独立驱动电动汽车质心侧偏角融合估计方法

针对传统质心侧偏角估计精度低、实时性差等问题,把四轮独立驱动电动汽车作为研究对象,提出一种基于强跟踪卡尔曼滤波及无迹卡尔曼滤波融合估计的质心侧偏角估计方法。由于汽车在侧向加速度较小时车辆动力学特性基本呈线性变化,此时通过强跟踪卡尔曼滤波快速估计,当汽车侧向加速度较大时车辆动力学特性趋于非线性变化,通过无迹卡尔曼滤波准确估计。最后将两种估计方法的数据融合,完成不同车速不同工况下对车辆质心侧偏角的估计。搭建Simulink-Carsim联合仿真平台对提出的方法进行验证,结果表明该方法在保证估计精度的同时具有较好的实时跟踪效果及鲁棒性。

基于GNSS RTK的机场磁坐偏角的测量研究

机场周边各种建设项目的蓬勃发展,给民航客机的精确导航带来了一系列影响。本文提出一种简单易行的机场磁偏角测量方法,并对该方法进行详细的误差分析,结合实践经验提出减小误差的测量方案,对机场地区磁方位角的测量具有一定的借鉴意义。

环向偏角状态下超声内检测探头阵列声场模拟分析

压电超声内检测器检测含缺陷管道时,压电晶片加工、探头装配、管道几何结构不标准会导致探头与被检测管道处于环向偏转状态,对检测精度有显著干扰。基于超声内检测实验条件,采用COMSOL软件在0°~5°范围内建立环向偏角状态下的探头阵列声场有限元分析模型,研究环向偏角对声场特性的影响规律。结果表明:探头表面处声功率的模拟与实验数据最大偏差为1.54%,精度满足研究需求;随环向偏角增大,缺陷表面回波的声功率在0°~1°范围内锐减、在1°~5°范围内呈指数式递减;探头有效检测的临界环向偏角值为5.66°,大于工程上可能出现的最大偏角3.97°,该型检测器在工程应用时环向偏角不会导致检测盲区。

多工况下侧偏角自适应联级滑模观测

轮胎侧偏特性是汽车动力学稳定性控制的基础,轮胎侧偏角是用来表征车辆侧向状态稳定性的重要参量。基于动力学模型的轮胎侧偏角观测方法,在复杂工况下因侧倾转向和变形转向的影响而精度变差,为此提出一种基于自适应双曲正切滑模观测器理论的新型联级观测算法。在车辆的二自由度模型基础上,利用CarSim与Simulink建立车辆联合仿真模型。针对双移线和紧急避障两种典型工况,对比分析了滑模观测算法和自适应双曲正切滑模联级观测算法的侧偏角误差值。结果表明:在不同工况下自适应滑模联级观测算法与滑模观测算法相比,观测误差最大可有效降低61.44%,充分体现算法具有更高的准确性与鲁棒性。

合肥新桥机场真方位角及磁偏角测量分析

文章介绍了机场跑道真方位角和磁偏角测量的方法,并以合肥新桥机场为例,阐述了方法实施的全技术流程。结果表明,该测量方法完全满足规范要求,对其它机场具有一定的指导价值和参考意义。

基于协同智能移动Kriging的襟翼偏角可靠性分析

为了有效开展民机襟翼偏角可靠性监测,结合快速存取记录器(quick access recorder, QAR)数据,基于Kriging模型,引入分解协调策略、平衡器优化(equilibrium optimizer, EO)算法和移动最小二乘(moving least square, MLS),提出了一种基于协同智能移动Kriging(collaborative intelligent moving Kriging, CIMK)方法。其中,分解协调策略用于处理襟翼左右偏角之间的关系,MLS用于选取有效建模样本并实现Kriging模型待定系数求解,EO算法用于确定MLS最优的紧支撑域半径。针对襟翼左右不对称进行故障原因分析,明确QAR数据中影响襟翼偏角的主要特征参数;结合相关影响参数的QAR数据,运用CIMK实现民机襟翼偏角模型(极限状态函数)的构建;基于构建的CIMK模型,通过Monte Carlo抽样方法进行民机襟翼偏角可靠性及影响性分析;以某型国产民机襟翼偏角为例,对所提出的方法进行可行性分析。研究结果表明:当襟翼偏角为告警许用值3°时,可靠度为0.450 2,影响襟翼偏角的因素重要程度依次为马赫数、左攻角、右攻角等。与RSM、Kriging、SVM和BP-ANN方法对比发现:在建模特性方面,所提方法平均绝对误差精度相对提高了53.02%,51.43%,49.03%和44.04%,平均相对误差精度相对提高了68.36%,66.76%,64.41%和62.64%;建模效率相对于Kriging、SVM和BP-ANN分别提高了50.62%,26.35%和43.01%;在仿真性能方面,当仿真次数为103次时,分析精度分别提高了8.82%,7.25%,6.22%和3.98%。