基于Kalman滤波的Helmholtz机进化算法

根据信息融合的思想,提出了基于Kalman滤波的Helmholtz进化算法(KFHMEA).在KFHMEA中,首先将种群分成若干子种群,各子种群独立使用Helmholtz机来估计其状态,然后用Kalman滤波器把这些状态信息相融合,并将融合后的信息反馈到各子种群中.仿真实验表明,这种Kalman融合机制能够大大增强原有算法的稳定性和全局搜索能力,从而提高了算法的整体性能.

内插缝Helmholtz共振腔吸声超结构的机理分析与优化设计

低频噪声一直是噪声控制领域比较棘手的问题,近年来吸声超结构的蓬勃发展为低频噪声控制提供了新理念.本文提出了一种内插缝Helmholtz共振腔吸声超结构,建立了其吸声特性计算的理论解析方法,并与数值计算方法对比,验证了解析方法的有效性.随后,从吸声曲线、简化等效模型、归一化声阻抗、声压云图与质点速度分布等多角度对吸声特性及吸声机理进行了深入分析.进一步,采用差分优化算法开展了多元胞并联耦合宽带优化设计,优化后典型超结构实现了90 mm厚度下在170—380 Hz低频段内平均吸声系数达到0.86的优异吸声效果.最后,制备了若干样件,开展吸声测试,实验结果与理论结果符合良好,验证了解析建模与优化设计方法的准确性.本文提出的内插缝Helmholtz共振腔吸声超结构具有结构简单、低频吸声性能好,且易于加工制造等特点,在低频噪声控制领域具有广阔的应用前景.

基于北方寒地冻土的螺旋式挖坑机设计与试验

针对目前市场上缺少适宜冻土环境作业挖坑机械的问题,以适用于北方寒地的螺旋式挖坑机为研究对象,通过测量哈尔滨的冻土参数并与硬质土壤进行对比,获得工作对象土壤参数。结合移栽白桦树苗所需穴坑尺寸,对挖坑机工作部件进行参数设计。根据运动学分析确定了升运土壤的临界转速,对挖坑机的工作参数进行分析,并得到了装置所需的功率。为便于开展试验验证,运用相似理论对试验装置和作业穴坑进行了等比例缩放,试验用钻头长度为400 mm,叶片长度为200 mm,钻尖半径为100 mm,转速大于155 r/min,动力源额定功率为4 kW。试验结果表明:当刀片组合方式为平刀-锯齿刀时,可以获得最短的挖坑时间。研究结果可为北方寒地秋冬季节冻土条件下,树苗移栽时螺旋式挖坑机的设计提供参考。

基于响应面分析下中草药移栽机的优化设计

通过响应面分析法对中草药移栽机进行优化设计,以提高中草药种植效率和质量。首先,选取移栽速度、移栽深度和移栽器械倾角3个因素作为设计变量,选取移栽成功率和移栽损伤率作为评价指标;在此基础上,设计了一个采用多种传感器组合的控制系统,采用模糊控制算法进行控制,并通过试验得到的数据进行响应面分析,得出了最优设计方案。研究结果表明:最优移栽速度为0.2 m/s,最优移栽深度为15 cm,最优移栽器械倾角为25°;通过优化设计,中草药移栽机的移栽成功率提高了11.8%,移栽损伤率降低了9.6%,取得了较好的效果。

煤矿掘进机机电设备故障诊断与维护

针对煤矿掘进机机电设备传统故障诊断方法效率较低、故障识别较为困难、潜在故障无法及时发现等问题,本文对煤矿掘进机机电设备故障诊断与维护技术进行研究。在分析了掘进机关键结构常见故障和监测方法的基础上,提出了煤矿掘进机故障监测与智能诊断系统,完成硬件系统选型和软件控制系统设计,实现了对掘进机机电设备运行状态实时监控和远程运维,转被动维护为主动维护,提高了设备运行可靠性,降低了设备维护成本,提高了机电设备故障诊断效率。经安装调试后表明:当掘进机关键部位出现异常现象时可准确识别,并且故障响应时间仅为1.28 s,故障发现率达97.8%,对潜在故障准确识别和判断,智能诊断系统极大提高了设备故障诊断效率,故障排除时间降低为97.3%。

种芽生物营养强化机的设计与试验

针对营养功能性农产品供给不足和生物营养强化技术装备落后等问题,设计了种芽生物营养强化机。采取提高组分浓度差、压力差,以及透水交变真空等快速催芽技术,解决营养组分向种芽内高效传质问题。经绿豆芽富叶酸营养强化试验和发芽糙米富钙营养强化试验研究,结果表明:种芽生物营养强化机可生产高营养价值农产品,其生产的绿豆芽中叶酸含量可达1.486 mg/kg,发芽糙米中钙含量可达757 mg/kg,营养强化效果良好。

脑机接口技术在脑卒中患者下肢功能康复中的应用前景

背景:近年来,脑机接口技术通过对动作意图的识别实现对外部设备的操控,改变了人类与计算机的交互方式,可用于脑卒中后下肢功能的治疗,为脑卒中患者康复带来了新的希望。目的:分析和总结近些年脑机接口技术在脑卒中患者下肢运动功能康复中的应用,探讨脑机接口技术在脑卒中患者下肢功能康复中的临床应用价值。方法:以“脑卒中,脑机接口,下肢”为中文检索词,在中国知网进行相关文献检索;以“stroke,brain-computer interfaces,lower extremity”为英文检索词,在PubMed数据库进行相关文献检索,检索时间范围为2014年1月至2024年6月。结果与结论:脑机接口对脑卒中患者下肢运动功能恢复具有良好的应用前景,在康复医学应用领域正在不断扩大,但其机制尚未完全阐释清楚;此外,在采集患者脑电信号方面存在一定的局限,导致脑机接口系统精确识别肢体运动的能力较差,并且目前该技术的解码方法对识别步态周期存在局限性,不能精确定位到下肢各关节与肌肉的随意运动,阻碍了脑机接口技术的应用。未来的研究应该集中在阐明脑机接口技术对脑卒中患者下肢运动功能恢复的神经机制,增强大脑运动信号提取技术和设备,为个体患者制定多模态反馈实现更有效的运动康复,以期推动脑机接口技术在下肢运动功能康复领域的进一步发展,改善患者的康复效果,提高生活质量。

基于数值分析法的水肥一体机设计研究

以进一步提升水肥一体机的智能性、数字性作业为目标,针对整机的灌施精准性要求展开设计。充分考虑水肥一体机的运用特点和结构组成,结合水肥的参数融合关系,建立用于水肥一体机准确控制作业的状态方程模型,设计以数值分析处理函数为核心的软件控制模块,搭建同步动作实施的硬件执行平台。展开多作物的灌施作业试验,结果表明:基于数值分析方法的水肥一体机系统架构设计合理,数值分析算法融入有效,整机试验的数值计算准确率可达98.00%以上;水肥混合均匀有度,整体管路灌施顺畅,灌施指令准确率可达99.00%以上,整机灌施效率较高,充分验证了数值分析方法应用的正确性与优越性,可以促进类似农机装备与高等数学多维度融合。

失眠的中西医病因病机浅析

现代医学在失眠发病机制方面已取得较多进展。失眠属于中医学“不寐”范畴。历代医家对失眠认知丰富,对本病均有不同论述。作者梳理近几年相关文献,发现诸医家临证经验与辨治思路迥异,临床缺少统一诊疗标准,且多拘泥于单一辨治理论。因此作者希冀总结归纳不寐的中西医病因病机,为临床诊疗提供佐助。

应用背包和无人机LiDAR数据对森林地上生物量估测

激光雷达(LiDAR)技术在林业调查中应用广泛,能够精确获取森林垂直结构信息。利用背包LiDAR结合实地调查样地,验证其替代实地调查的可行性;应用UAV-LiDAR数据,采用多元逐步回归(MSR)、支持向量机(SVM)和随机森林(RF)算法,建立地上生物量估测模型并进行对比分析。研究结果显示:(1)在人工干预下,应用背包LiDAR数据提取的单木参数与实测值高度相关,平均胸径的决定系数(R^(2))为0.98,均方根误差(R_(MSE))为0.35 cm;平均树高的R^(2)为0.96,R_(MSE)为0.63 m。(2)应用背包LiDAR构建的生物量样本,利用UAV-LiDAR建立的AGB估测模型中,随机森林模型表现最佳(R^(2)=0.75,R_(MSE)=23.58 t/hm^(2)),其次是支持向量机模型(R^(2)=0.63,R_(MSE)=30.49 t/hm^(2)),多元逐步回归模型表现最差(R^(2)=0.54,R_(MSE)=35.60 t/hm^(2))。因此,背包LiDAR获取的单木胸径及树高精度较高,可替代实测样地生物量,以扩大样本覆盖范围;应用背包LiDAR数据结合机载LiDAR,可实现较大尺度的森林生物量快速估测,为大范围森林生物量反演提供了一种可行方法。

基于阳化气阴成形理论探讨恶性肿瘤的发病机制

“阳化气,阴成形”出自《素问·阴阳应象大论》,概括了多种人体的生理及病理现象,尤其与现代医学中恶性肿瘤的发病密切相关。文章针对阴阳的形成、阴阳的特性、肿瘤发病的病机等进行阐述,认为“阳化气不足,阴成形太过”是肿瘤发生的根本病机。故及时于恶性肿瘤发病前改善生活、饮食方式及进行中医药干预可减少肿瘤发病,或在肿瘤治疗过程中采用基于“扶阳抑阴”理论的辨证论治原则,意义重大。

基于粘合棚杆地膜的小拱棚铺膜机的设计与实验

旨在为小拱棚铺膜机的研发提供了一种新的研究方向与思路。设计时,使用一种带棚杆的复合地膜,即将棚杆按一定间隔事先粘接在地膜上,制作成一种特殊的地膜。这种地膜在铺膜机鸭嘴式拱形模具的压制下,将棚杆与地膜一起从鸭嘴式拱形模具中拉出并压入地膜两边开好的沟槽中,再经覆土、压实,完成小拱棚铺设工作。这种铺设方法的优点是铺设机械设备简单、价格低、铺设过程中棚杆的间距恒定、棚杆与地膜入土深度稳定、铺设过程能实现连续高效作业、铺设质量稳定,且操作简单、安全可靠;缺点是地膜与铺膜机必需是专用的、通用性差。

基于机器学习的冠心病风险预测模型构建与比较

背景冠状动脉粥样硬化性心脏病(以下简称冠心病)是全球重要的死亡原因之一。目前关于冠心病风险评估的研究在逐年增长。然而,在这些研究中常忽略了数据不平衡的问题,而解决该问题对于提高分类算法中识别冠心病风险的准确性至关重要。目的探索冠心病的影响因素,通过使用2种平衡数据的方法,基于5种算法建立冠心病风险相关的预测模型,比较这5种模型对冠心病风险的预测价值。方法基于2021年美国国家行为风险因素监测系统(BRFSS)横断面调查数据筛选出112606名研究对象的健康相关风险行为、慢性健康状况等24个变量信息,结局指标为自我报告是否患有冠心病并据此分为冠心病组和非冠心病组。通过进行单因素分析和逐步Logistic回归分析探索冠心病发生的影响因素并筛选出纳入预测模型的变量。随机抽取112606名受访者的10%(共计11261名),以8∶2的比例随机划分为训练与测试的数据集,采用随机过采样和合成少数过采样技术(SMOTE)两种过采样的方法处理不平衡数据,基于k最邻近算法(KNN)、Logistic回归、支持向量机(SVM)、决策树和XGBoost算法分别建立冠心病预测模型。结果两组年龄、性别、BMI、种族、婚姻状态、教育水平、收入水平、家里有几个孩子、是否被告知患高血压、是否被告知处于高血压前期、是否被告知患妊娠高血压、现在是否在服用高血压药物、是否被告知患有高脂血症、是否被告知患有糖尿病、吸烟情况、过去30 d内是否至少喝过1次酒、是否为重度饮酒者、是否为酗酒者、过去30 d内是否有体育锻炼、心理健康状况以及自我健康评价比较,差异有统计学意义(P<0.05)。逐步Logistic回归分析结果显示:年龄、性别、BMI、种族、教育水平、收入水平、是否被告知患高血压、是否被告知处于高血压前期、是否被告知患妊娠高血压、现在是否在服用高血压药物、是否被告知患有高脂血症、是否被告知患有糖尿病、吸烟情况、过去30 d内是否至少喝过1次酒、是否为重度饮酒者、是否为酗酒者以及自我健康评价为冠心病的影响因素(P<0.05)。风险模型构建的分析结果显示:k最邻近算法、Logistic回归、支持向量机、决策树和XGBoost采用SMOTE处理不平衡数据的总体分类精度分别为59.2%、67.4%、66.2%、69.2%和85.9%,召回率分别为75.2%、71.4%、70.5%、62.9%和34.8%,精确度分别为15.4%、18.2%、17.5%、17.6%和28.7%,F值分别为0.256、0.290、0.280、0.275和0.315,受试者工作特征曲线下面积分别为0.80、0.78、0.72、0.72和0.82;采用随机过采样处理不平衡数据的总体分类精度分别为62.5%、68.5%、69.0%、60.2%和70.1%,召回率分别为70.0%、69.5%、71.9%、69.0%和67.6%;精确度分别为15.8%、18.4%、19.1%、14.8%和19.0%,F值分别为0.258、0.291、0.302、0.244和0.297,受试者工作特征曲线下面积分别为0.80、0.77、0.72、0.72和0.83。结论本研究不仅确认了已知冠心病的影响因素,还发现了自我健康评价水平、收入水平和教育水平对冠心病具有潜在影响。在使用2种数据平衡方法后,5种算法的性能显著提高。其中XGBoost模型表现最佳,可作为未来优化冠心病预测模型的参考。此外,鉴于XGBoost模型的优异性能以及逐步Logistic回归的操作便捷和可解释性,推荐在冠心病风险预测模型中结合使用数据平衡后的XGBoost和逐步Logistic回归分析。

工具在检修轧机AGC液压缸中的应用

检修时通过使用AGC液压缸更换工具,不仅大大缩短了更换下置式轧机AGC缸的检修时间,提高了设备作业率,降低了检修过程中机械伤害等安全风险,减少了人力、物力的投入,而且提高了维修人员的综合技术水平,对安全检修、高效检修、设备在精度、性能都处于良好的技术状态下,满负荷、高效地运转,充分发挥设备的工作能力,具有现实的指导意义。

带式输送系统姿态监测及预警机制研究

针对带式输送系统工作过程输送带撕裂、输送带跑偏、工作面堆煤以及输送带温度异常等问题,提出了一种基于机器视觉的带式输送系统姿态监测与预警模式,引入矿用5G通讯技术及智能采煤控制系统多机联动传输协议,保证了井下通讯信号传输的稳定性、高效性及多机协调性,能够实现对输送带撕裂、输送带跑偏、工作面堆煤以及输送带温度异常等方面的实时监测与预警,改善了传统掘进工作面的监测及运行方式,达到了系统智能化决策和自动化协同运行的目的。

用内部Helmholtz积分方程计算离心风机噪声辐射

内部Helmholtz积分方程与对Helmholtz方程两边求导所得的GHIE方程计算结果表明 ,当场点位于内部驻波节面上时 ,无法取得单值解 ,为解决这一问题 ,提出了把上述两方程用一关联系数组合起来形成CHI方程 .应用CHI方程对模型求解 ,计算结果表明CHI方程在任意波数下都可取得单值解 .同时在计算中应用常数元和二次等参元对计算边界进行离散 ,结果表明二次等参元用较少的剖分单元就可得到高精度的计算结果 .

无机化学教学中Gibbs-Helmholtz方程的近似应用

无机化学教材中,多处提到Gibbs-Helmholtz方程的近似形式,文章就如何掌握好问题的广度和深度,讲清近似估算和精确计算的差距以及合理近似的条件问题进行分析。

日光温室薄膜全自动清洗机研制与试验

针对日光温室薄膜人工清洗劳动强度大、自动化清洗设备缺乏的现状,该研究设计了一种日光温室薄膜全自动清洗机。为减小整机质量并降低成本,采用双蜗轮蜗杆电机分别驱动清洗主机的毛刷与爬升轴;设计地面移位换行装置,用以承载清洗主机沿温室长度方向移动;为实现自动换行清洗,设计棚顶移位换行装置,调整棚顶吊绳安装高度,避免吊绳在换行作业时与棚面产生干涉而影响换行质量或损伤薄膜。基于多传感器融合与数据校验技术,保证清洗主机、棚顶与地面移位装置间的协作实时性、一致性及可靠性。为验证设计方案的合理性与可行性,以参照日光温室跨度、脊高、肩高参数10:1制作模型温室,按外形尺寸5:1加工清洗样机,并进行对齐、倾斜偏移及清洗效果验证试验。结果表明,清洗主机升降时的水平偏移量在±3°以内,左右偏移量在±7 mm以内(换行操作时各偏移量无累积);地面与棚顶移位换行装置的单次换行误差与多次换行累计误差均在1 mm左右;毛刷材料选型与关键参数设计合理,可对薄膜表面灰尘进行有效清洗,洗净率为95.4%,清洗效果明显。该清洗机在丰富国内日光温室清洗装备类型的同时,有效解决了团队前期研发清洗机质量大、易伤膜、自动化水平低等问题,为温室大棚薄膜相关清洗设备的设计研发提供了参考。

多机协同智能发展战略研究

多个自主智能系统通过信息、行为交互构成的多机协同智能,代表着未来智能系统的必然发展趋势,是我国新一代人工智能规划部署的主攻方向,也是支撑国防、社会安全的核心技术和推动制造业由大到强的必由之路。开展突破多机协同智能技术发展研究,对于推动我国军事智能、智能产业高质量发展、加快工业转型升级具有重要意义。本文基于多机协同智能系统当前面临的难以适应复杂任务这一挑战,从基础理论和核心关键技术两个层面出发,系统地梳理了多机协同智能的研究现状,分析了制约基础理论与关键技术发展的主要瓶颈性问题,并以多机协同智能制造为典型应用,剖析理论与技术发展中存在的问题。研究认为,多机协同智能将朝着人机群组智能的方向发展,为抢占发展先机,需及早布局人机群组智能的基础理论探索,加速核心技术突破,并加快应用示范。

我国土壤消毒机械的研发与应用

土壤处理机械是土壤消毒的核心技术。综述了在国家重点研发计划等项目的资助下,我国突破了一系列技术瓶颈,研发了固态、液态和火焰消毒技术。土壤消毒秸杆还田一体机采用偏心结构和反旋土壤提升技术,作业深度可至40 cm土层,在相同用量下,相比手撒棉隆,草莓增产60.4%,生姜增产26.9%~53.1%。采用土壤消毒秸杆还田一体机相同构造的土壤提升技术,研发了以天然气或丁烷作为燃料的火焰消毒机,箱体温度400~600℃,持留2~3 s,处理后对土壤根结线虫防效可达到100%,对杂草的防效在86.6%以上。火焰消毒对土壤病原真菌的防效为63.2%~80.8%,研发的小型广角电喷式注射消毒机,具有左右摇摆结构,使土壤消毒机械转弯时仍能均匀施药。我国独创的这3种施药机械在山东、安徽、河北、云南等地得到了广泛的应用,取得了良好的经济效益和社会效益。