基于GA-Adam优化算法的BP神经网络农业灌水量预测模型

针对传统BP神经网络预测农业灌水量时存在易陷入局部最小值、难以选择合适学习率的问题,提出了一种基于遗传算法和Adam算法并行优化BP神经网络的农业灌水量预测模型。该模型利用遗传算法对BP神经网络进行初始权值和阈值的预筛选,然后采用Adam算法来实现学习率自适应于参数梯度不断更新。收集黄河流域陇中片灌溉分区内7个典型灌区的气象数据以及玉米实测灌水数据对模型进行训练,同时与传统GD法、GA法、Adam法下的网络模型进行对比。结果表明:GA-Adam模型仅在训练次数为67次,训练时长为0.403 s时便达到预设精度;且GA-Adam模型预测值与期望值的RMSE和MAE最小,分别为54.73和47.76,决定系数R^(2)为0.81,总体预测效果最好。

风电叶片双点疲劳加载系统同步控制研究

为解决风电叶片全尺寸双点疲劳测试中两激振器振动不同步问题,采用GA-Adam-BP神经网络与传统PID混合控制策略,并引入切换边界值判断控制权的归属。基于遗传算法的全局搜索能力对BP神经网络进行权值和阈值的初始化筛选,该方法利用适应度选择、交叉和变异遗传操作,从初始种群中筛选出高质量的个体作为网络的初始权值和阈值,避免神经网络陷入局部最优解。引入Adam算法计算参数的指数加权移动平均值,实现神经网络学习率的动态更新,避免了梯度集中与消失问题,有效减少学习路线的震荡,使收敛时间缩短。仿真与试验结果表明,相比BP神经网络,混合控制下的电机转速误差在3%以下,主-从激振器相位差范围为±1.3°,实现了叶片双点疲劳测试激振器间更优的同步控制。

基于优化BP的变压器化学色谱诊断分析技术

为提高变压器色谱诊断的准确率,在分析故障类型与特征气体关系到基础上,提出一种基于Adam优化BP的变压器色谱诊断模型,并重点探讨了不同优化器训练的诊断结果。结果表明,Adam梯度优化算法能够有效改进BP神经网络模型的诊断效果,BP-Adam模型在测试中表现出更高的诊断准确率。采用Adam优化器的BP神经网络诊断模型,其误差要明显低于SGD和RMSProp,利用Adam梯度优化算法对BP神经网络进行优化,Adam-BP模型对于变压器故障进行诊断的平均准确率高达95.62%。Adam算法对于BP神经网络的优化效果具有稳定、显著的优势。

基于BP神经网络的煤矿综掘面风流智能调控模型研究

煤矿综掘面传统的通风系统智能化程度低,风筒出风口风流状态无法根据实际通风需求来进行连续动态调控,易造成巷道内瓦斯和粉尘聚集严重,影响掘进面安全高效开采,危害工作人员的身体健康。为提高掘进工作面通风智能化、精细化管理水平,以陕西神木柠条塔矿S1202综掘面为研究对象,利用数值模拟试验数据作为训练样本数据,建立了基于Adam(适应性矩估计)算法优化BP(反向传播)神经网络的煤矿综掘面风流智能调控模型;由实时监测数据驱动该模型输出调控方案,通过自主研制的出风口风流智能调控装置对风流进行连续动态精准调控;在物理实验平台和井下分别进行了模型调控效果测试,其中在物理实验平台以一个截割循环为单位,验证了模型连续调控的效果,在井下验证了单方案的降尘效果。结果表明,模型能够根据粉尘和瓦斯浓度实时监测数据实现风流智能调控,有效优化风场分布,降低瓦斯和粉尘浓度。

履带式油气管道巡检机器人爬坡特性分析

针对目前油气管道机器人对油气管道的适应能力弱、爬坡能力差等问题,提出一种能够变径的履带式油气管道检测机器人。采用SolidWorks三维软件建立样机模型,然后将样机模型导入ADAMS仿真软件中,根据实际情况设置约束并简化模型,对管道机器人进行运动学仿真,分析变径、爬坡等能力,最后搭建试验平台对管道机器人的爬坡能力进行试验验证。结果表明:该机器人能够适应400~600 mm管径的油气管道,能够在承受自重的情况下爬上45°、90°的斜坡。

履带式管道巡检修复机器人弯管通过性研究

管道在能源的运输方面具有重要的作用,其安全、合理、稳定的运行具有重要的意义。以DN250~350 mm的油气管道为主要应用场景,设计了一种以丝杆螺母变径机构达到自适应目的的履带式管道巡检修复机器人。该履带式管道巡检修复机器人分为驱动单元、检测单元、连接单元和隔离修复单元。通过几何分析研究管道几何约束对弯管通过性的影响可知,当该机器人组成单元的长度小于452.88 mm时,从几何约束角度分析可以通过弯管;运用坐标转化法对机器人运行过程进行了运动状态分析,研究该管道机器人的运动特性,得到该机器人的速度方程。由分析可知,履带式机器人采用3履带差速特性的方式通过弯管时运动更加平稳。采用仿真分析的方式,验证了其对弯曲管道形态的通过性。该研究可为油气管道的稳定巡检、应急安防与处理处置提供参考。

改进Adam优化器在瓦斯涌出量预测中的应用研究

目前对基于神经网络的瓦斯涌出量预测模型的研究主要集中在瓦斯涌出问题上的表现,对模型训练中优化器性质的关注与改进较少。基于神经网络的瓦斯涌出量预测模型的训练常采用Adam算法,但Adam算法的不收敛性易造成预测模型的最佳超参数丢失,导致预测效果不佳。针对上述问题,对Adam优化器进行改进,在Adam算法中引入一种随迭代更新的矩估计参数,在保证收敛速率的同时获得更强的收敛性。以山西焦煤西山煤电集团马兰矿某回采工作面为例,在相同的循环神经网络(RNN)预测模型下测试了改进的Adam优化器在瓦斯涌出量预测中的训练效率、模型收敛性与预测准确度。测试结果表明:(1)当隐藏层数为2和3时,改进的Adam算法较Adam算法的运行时间分别缩短了18.83,13.72 s。当隐藏层数为2时,Adam算法达到最大迭代数但仍没有收敛,而改进的Adam算法达到了收敛。(2)在不同隐藏层节点数量下,Adam算法都没有在最大迭代步长内收敛,而改进的Adam算法均达到了收敛,且CPU运行时间较Adam算法分别缩短16.17,188.83,22.15 s。改进的Adam算法预测趋势的正确性更高。(3)使用tanh函数时,改进的Adam算法的运行时间较Adam算法分别缩短了22.15,41.03 s,使用ReLU函数时,改进的Adam算法与Adam算法运行时间相差不大。(4)使用改进后的Adam算法做遍历网格搜索,得到最佳的模型超参数为{3,20,tanh},均方误差、归一化的均方误差、运行时间分别为0.0785,0.000101和32.59 s。改进的Adam算法给出的最优模型对于待预测范围内出现的几个低谷及峰值趋势判断均正确,在训练集上的拟合程度适当,未见明显的过拟合现象。

导气式旋转药室结构研究

传统的旋转药室利用管退式自动方式,这种自动方式结构简单,有利于使用浮动机原理的优点,但受到重力影响较大,需设计专门的重力补偿装置。针对这一现状,设计了一种导气式旋转药室,利用药室的旋转来完成火炮的开闭锁动作,将进弹的方向由传统火炮的纵向进弹改为横向进弹,不仅能大幅减小火炮的纵向尺寸,而且易于药室燃气密封。应用ADAMS动力学仿真软件,对旋转药室的自动机部分进行仿真,仿真结果表明该结构在原理上是可行的。

往复式空压机虚拟样机气体力加载研究

对往复式空压机虚拟样机气体力加载的所有方式进行了研究,指出了不同加载方式的应用场合,为往复式空压机虚拟样机研究者提供了有效的气体力加载方案,可提高科研工作者的效率。

基于管内主动激励的管道悬空检测模拟分析

天然气管线悬空段的出现会对管线安全造成极大威胁。为了检测管线是否出现悬空段,基于ADAMS动力学分析软件,采用模态分析的方法,分析了基于管内主动激励下天然气管道悬空段与敷设段的动力响应特性,研究了激励参数及环境参数的变化对管道1阶共振频率的影响规律。研究结果表明:悬空段长度对管道的1阶共振频率有较大影响,悬空段长度越长,共振频率越低;随着悬空段长度的增加,共振频率逐渐减小,出现共振频率的平移现象,可通过振动频响函数图中的第1阶共振频率的改变来判断管道的悬空状况。所得结论有助于推动管道悬空内检测技术的发展。

基于ADAM-6017的可燃气体报警系统

利用智能型以太网I/O ADAM-6017的特性,以分布式控制方式构建某化工厂碳酸酯类等可燃气体报警系统,给出了系统的硬件架构和软件流程及其组态方式。

ADAM I/O模块在电推进试验系统中的应用

针对电推进地面试验对供气系统的要求,利用研华以太网I/O模块对压缩气体进行有效测控。基于.NET框架,用后台异步任务Background Worker对象实现对多工位I/O的多线程测控,采用一种时间片轮转的方法提高对I/O模块的控制效率和软件的操控友好性。给出了设计思路和实现方法。测试结果表明,系统能够对供气系统进行准确控制,提高了试验数据的可靠性。

高炉煤气管道检测机器人机构设计

设计了一种可检测高炉煤气管道壁厚的新型高炉煤气管道检测机器人,它具有变径功能、自主转向功能、牵引力调节功能。通过ADAMS软件对机器人性能进行了分析,得出了变径过程中管道直径与调节电机输出力矩关系,得出了输出轮转速与姿态角关系。研究结果表明高炉煤气管道检测机器人具有很好的机械性能。

氮气弹簧液压卡盘的设计与分析

通过分析坑道钻机中常见胶筒卡盘和碟簧卡盘的不足之处,设计出一种氮气弹簧液压卡盘.通过理论计算及结构分析,利用ADAMS仿真软件对氮气弹簧液压卡盘进行了运动学及动力学仿真,并对卡瓦和钻杆出现磨损时卡盘夹紧力的变化进行了分析.仿真结果表明此卡盘结构合理,性能良好,工作可靠性高.

基于ADAMS的某型发射装置燃气解锁机构运动学仿真分析

为了研究基于某型发射装置设计的新型燃气解锁机构的解锁功能,文中基于虚拟样机软件ADAMS,建立了该燃气解锁机构的仿真模型,通过对该机构不同状态下的解锁工作过程进行运动学仿真分析,并研制出机构的原理样机进行了相关试验,确定机构解锁顺利,功能完整,验证了该机构的解锁运动原理及设计方案的可行性。

某小型油气式起落架缓冲特性研究

小型油气式起落架由于尺寸小存在小下沉速度下过载大的问题,其缓冲特性在结构和缓冲参数发生更改时变化较大,难以在工程中直接对其结构及参数进行调整得到理想结果。通过多体动力学仿真分析原理建立落震仿真模型,并与该小型油气式起落架研发落震试验结果进行对比验证。对验证后模型进行落震仿真分析,通过对油液阻尼孔结构进行更改,调整空气压力及轮胎压力,分析优化得到缓冲效果较好的起落架结构形式与对应参数,分析结果能较好地应用于该小型油气式起落架设计中。试验表明,结构及参数优化后起落架试验结果与仿真结果吻合度良好,在限制下沉速度下,缓冲效率提高11.6%,过载减小13.0%。

高炉煤气管道检测机器人机构研究与ADAMS仿真分析

针对冶金企业高炉煤气管道腐蚀严重的现象,研究出一种新型管道检测机器人,建立了机器人变径过程力学模型,通过对模型参数进行分析,得出了机器人结构尺寸的优化依据,分析了机器人在复杂管道环境下的运动规律;通过ADSMS软件对机器人牵引力、变径调节过程的力学特性、弯管运动规律进行了分析,验证了管道检测机器人理论的合理性。理论分析与ADAMS仿真结果表明,高炉煤气管道检测机器人具有良好的运动能力与力学性能,其结果可以作为物理样机实际制造的理论依据。

气体计量调度自动控制系统设计及应用

气体计量调度自动控制系统设计采用ADAM-5000系列,主要由CPU控制器、输入模件、输出模件等组成。该控制系统具有稳定、可靠、操作灵活等特点,实现了气体计量调度工艺参数的实时监测及控制。第一次从优化管道供出气体方面达到了降低气体放散率的目的,且供出气体的压力、流量稳定,从而保证了后续用户的正常使用,使氧气放散率由5%降至3%。

用ADAM-4000模块及MCGS6.0构建设备监控系统

城市燃气储配设备监控系统设计基于先进的集散控制思想,采用分散控制、集中监测管理的控制方式,用ADAM-4000系列模块、Rs-485网络及MCGS6.0软件构建控制系统。文中论述了气源储配站设备监控系统硬件组成、软件功能,以及应用效果。

基于ADAMS的消毒柜层架升降机构动力学仿真及分析

家用消毒柜目前被广泛应用于厨房家电当中,但其在使用过程中存在下层碗篮高度落差大、抬升费力的问题。基于ADAMS对改进后的消毒柜层架升降机构进行动力学仿真及分析。仿真中主要针对碗篮的抬升过程,并引入气弹簧模型进行仿真结果分析。结果表明,改进后基于平行四边形抬升机构以及气弹簧助力机构的层架升降机构可以实现抬升过程中的省力作用,也验证了机构设计的可行性。