双回路控制下拖拉机发动机管理系统的设计

随着拖拉机发动机控制系统的复杂性在不断增加,拖拉机发动机扭矩管理系统需要满足多种工况需求,配备多种传感器和执行器,同时具备高效能和燃油经济性。为此,设计了基于双回路速度跟踪控制的拖拉机发动机扭矩管理系统,通过两个回路实现对发动机扭矩的精确控制,其中一个回路用于速度跟踪,另一个回路用于调节发动机扭矩。通过精确的速度控制和扭矩管理,系统可以在不同工况下实现高效的能量利用和优化的运行性能。试验结果表明:系统能够有效地实现发动机扭矩的准确控制,提高了拖拉机的整体性能和燃油经济性。研究结果旨在改进拖拉机发动机控制系统的性能,提高其适应多种工况的能力,并实现更高的燃油经济性。

基于PLC的立根自动输送系统的PID同步控制设计

针对陆地立根输送系统,为在输送的第二阶段能够将钻具输送至方便吊卡吊取和工人操作的合适位置和角度,并解决两个液压支撑臂对输送臂同步举升的问题,设计了一种基于PLC的立根输送系统的PID同步控制系统。首先,介绍立根输送装置各部分(坡道、底座、输送臂、液压辅助装置、送钻小车和液压绞车)的原理和工作过程。其次,根据目标功能,选择西门子S7-200 smartPLC进行控制系统设计,采用电液控制相结合的方式完成输送系统的功能设计,同时运用PID实现同步控制,运用变频器控制送钻装置实现多段速控制,完成程序的设计接线。最后,对PID程序进行组态调试,并设计控制面板。结果表明自动化控制下的陆地立根输送系统更加安全稳定,自动化程度进一步得到提高,钻具输送效率大大提高。

基于车速引导和感应控制的干线协调优化方法

干线信号协调通常基于固定带速和时段性统计流量,但实际运行中,车辆的行驶车速和交通流量往往呈波动变化,导致信号方案与实际最优带速和交通流需求不相匹配,影响交叉口的通行效率。基于车路协同环境,运用Maxband模型,以绿波带宽最大、干线车辆延误、干线停车次数与次路方向延误最小为优化目标,建立了干线信号协调多目标优化模型,并采用改进的多目标粒子群算法对模型求解,获得协调路口全局控制方案参数;根据交叉口进口道车辆位置和信号状态提出了车速引导模型;根据干线交叉口进口道的车辆饱和度情况,应用感应控制策略在全局协调的基础上对各路口绿灯时间进行实时调整。仿真结果表明:优化模型将车速引导和信号协调相结合,考虑主线路口负荷度情况,动态调整绿灯时间,降低了交叉口处的延误和停车次数,有效提升了干线协调控制效率。

基于多传感数据融合的变速运行齿轮异常振动故障诊断

变速运行齿轮异常振动故障诊断性能过差会增加汽车维护成本,缩短齿轮使用寿命。为了及时识别齿轮故障,保证汽车变速器总成具有良好的振动特性,提出基于多传感数据融合的变速运行齿轮异常振动故障诊断方法。通过分析多传感器数据融合技术,掌握变速运行齿轮异常振动故障诊断的理论框架,并以此为基础,参考传感器融合模块、特征级并行多神经网络局部诊断模块和终端分类模块,结合变分模态分解、多通道加权融合和单隐层前馈神经网络训练算法,从信号采集、信号特征提取和信号特征分类3个步骤实现变速运行齿轮异常振动故障诊断。实验结果表明:在齿轮发生轻度磨损时,磨损振动信号的幅值在20~40 mV之间,磨损振动信号的频率在0~4000 Hz区间;中度磨损时,信号的幅值在30~55 mV之间,信号频率在3000~7000 Hz区间;重度磨损时,信号幅值在50~70 mV之间,信号频率在6000~12000 Hz区间,且各阶段诊断结果均与故障程度的实际转折点吻合。由此可知在各样本数量均相同的情况下,提出的故障诊断方法预测值与真实值均相同,故障程度和故障类型的诊断性能均较好。

基于FPGA的多通道高速串行数据采集系统设计

针对卫星导航信号抗干扰领域中进行高精度高速多通道数据采集的需要,系统采用ADI公司的16位高速串行AD转换芯片AD9653,完成模数转换,其转换精度可达16比特,转换速率最高为125MSPS。分析AD9653的高速串行数据接口特点,采用Xilinx公司的Kintex-7系列FPGA提供的片同步技术,进行位时钟自适应相位校准和数据帧调整研究,保证了高速串行数据传输的稳定性与正确性。采用内部FIFO数据缓存的方式实现多通道数据的片内同步以保证后续抗干扰算法的正确处理。研究结果表明,使用该方法进行高速串行数据采集时系统稳定可靠、正确无误。为多通道高速串行数据采集提供了一种切实可行的解决方案,对类似需求的数据采集系统具有一定的参考价值。

坡度、疲劳和能见度对隧道火灾人员疏散速度耦合影响研究

为探究隧道火灾复杂环境对人员疏散速度的耦合影响规律,首先对坡度、人体疲劳及能见度3种因素开展疏散试验,获得各单因素对疏散速度的影响规律,并拟合出疏散速度变化公式;其次基于各单因素下速度变化公式,提出多因素耦合影响下隧道火灾人员疏散速度计算方法。研究结果表明:人员上坡疏散速度与坡度线性负相关,下坡疏散速度规律性较弱;长距离疏散时因疲劳导致速度逐渐衰减,在2 km疏散过程中速度衰减峰值达47%,疲劳导致的速度衰减比例与疏散距离线性正相关;能见度较高时其对疏散速度的影响效果不显著,能见度降低至10 m内后开始对疏散速度产生负面作用。研究结果可为隧道疏散设施设计、相关标准规范制定等提供参考,同时为传统疏散速度取值方法提供1个新思路。

基于多策略改进的SMC-GTO电机速度跟踪控制

针对传统控制算法在农业机器人驱动电机速度控制方面存在的响应时间长、跟踪效果差以及参数整定难度大,导致驱动电机转速难以在短时间内收敛至预期值的问题,提出一种基于多策略改进的SMC-GTO电机速度跟踪控制算法。首先,为了缩短驱动电机速度响应时间,提高速度跟踪效果,设计了一种新型趋近率的改进滑模控制器(I-SMC);其次,为了快速整定滑模控制器参数,引入了多策略改进的大猩猩部队优化算法(MIGTO)。仿真结果表明:I-SMC能够将电机运行过程中的动态误差累计与过冲控制在0 rad/s内,并且可以在0.4 s内响应至预定速度。MIGTO算法在开发和探索阶段均展现出卓越的性能,尤其在整定基于新型趋近率的改进滑模控制器参数工作中表现突出。该研究通过引入I-SMC和MIGTO算法,成功改进了驱动电机速度控制方式,有效缩短了响应时间,提升了速度跟踪效果。

长联大跨钢桁梁桥-无砟轨道静动力适应性研究

研究目的:为研究高速铁路长联大跨钢桁梁桥铺设无砟轨道的适应性,本文以我国首座铺设无砟轨道的长联大跨钢桁梁桥-郑济高铁黄河特大桥为研究对象,基于梁轨相互作用原理建立钢桁梁桥-无砟轨道精细化非线性分析模型,分析无缝线路强度、变形协调性、轨道静态铺设精度指标的变化规律,研究钢桁梁桥-无砟轨道静力适应性;基于车桥耦合动力学理论建立车-轨-桥耦合动力学模型,分析不同温度下的车桥耦合振动及行车性能,研究钢桁梁桥-无砟轨道动力适应性。研究结论:(1)长联大跨钢桁梁桥-无砟轨道体系的无缝线路强度、变形协调性、轨道静态不平顺及行车性能指标等指标均满足规范要求,静动力适应性表现良好;(2)温度梯度对无砟轨道层间压缩量、扣件滑移量影响显著,与整体温差相比,分别增大了51.08%和50.00%;(3)温度梯度劣化轨道静态中短波不平顺,与整体温差相比,10 m弦长、30 m基线长指标分别增大了144.12%和76.06%,60 m弦长指标基本不变;(4)温度梯度对轮重减载率影响显著,对脱轨系数、横向轮轨力等其他安全性和舒适度指标影响较小。

多线并行轨道电路电容耦合干扰机理研究

高速铁路车站并行股道多,应用场景复杂,在三线并行情况下,中间股道易受两旁线路的电磁干扰影响。当2条线路均与中间股道同向时,中间股道所受电容耦合干扰为2条线路干扰之和,且邻线耦合电容越大,干扰亦越强。为减少多线并行邻线间的电容耦合干扰,可采取改变线路相对布局、采用屏蔽等设计措施,确保高速铁路车站轨道电路工作的稳定性和可靠性。

高铁开通对农民幸福感的影响研究

近年来,高速铁路建设蓬勃发展,给人们生活带来了诸多便利。本文基于CFPS三期平衡面板数据,运用多期DID模型,探究了高铁开通对农民幸福感的作用及影响机制。研究结果表明:高铁开通提升了农民的幸福感,且该结论通过运用工具变量法、更换被解释变量的测量方法、更换解释变量的测量方法和运用PSM-DID模型后结果仍然稳健;影响机制检验显示,县域高铁开通通过增加农民家庭人均收入、提高医疗资源可获得性和提高农民旅游消费意愿,进而提升了农民的幸福感。因而,政府应当充分考虑地区实际发展情况和现实需求,实行宏观考虑、合理统筹与科学规划,促使更多的资源要素通过高铁线路从东部、中部地区向西部地区流动,让更多农民切实享受到交通设施建设带来的“增福效应”。

高铁开通对城市能源利用效率的影响机制及空间溢出效应研究

将高铁开通视为一项准自然实验,基于2006—2019年城市面板数据,运用多期双重差分法实证检验高铁开通对城市能源利用效率的影响,并进一步分析其影响机制及空间溢出效应。研究发现:(1)高铁开通对城市的能源利用效率具有显著的提升作用。(2)高铁开通通过提高铁路货运效率、替代公路客运、优化产业结构及促进技术创新,提升了城市的能源利用效率。(3)高铁开通对邻近城市的能源利用效率存在正向空间溢出效应,并存在800公里的空间距离衰减边界。(4)高铁开通对城市能源利用效率的提升作用在不同区域、等级、规模、资源禀赋的城市存在显著的异质性,其中对中西部城市、小城市、普通城市、资源型城市的能源利用效率提升作用更为显著;此外,高铁开通对衰退型的资源型城市能源利用效率的促进效果最大,对成熟型的资源型城市的影响次之,但对成长型和可再生型的资源型城市不存在显著性影响。研究结论为理解高铁在能源利用效率方面的作用提供了新视角和新证据,也为实现“节能减排”和“交通强国”提供了政策启示。

多物理场耦合下采空区煤自燃三带数值模拟研究

采空区煤自燃三带分布范围的确定对自燃火灾防治至关重要。以平煤五矿己_(16-17)-23260工作面为例,综合运用试验分析、现场观测及数值模拟等方法,对综采面采空区自燃三带的分布范围进行了深入探究。结果表明:己_(16-17)煤层煤温为θ时的实际放热强度为q(θ)=4.8337 e^(0.0467θ);基于COMSOL的采空区自燃三带温度场、渗流场和应力场(Thermal Hydrological Mechanical,THM)多场耦合模拟结果与现场实测结果相互对比,得出进风巷与回风巷氧化带的最大宽度分别为48 m和31 m,相对误差为0.04和0.02,氧化带中的温度峰值分别为78.36℃和68.15℃,划分出的自燃三带范围基本一致;采空区x-y截面氧化带呈弧形分布,y-z截面氧化带呈抛物线分布;工作面三带范围随着工作面风速和倾向长度的增大呈现逐步扩大的趋势,而且逐步向采空区内部延伸。

基于改进生物地理学算法的列车ATO多目标优化研究

高速列车运行过程优化是一个多目标、非线性优化问题.为研究列车自动驾驶系统(automatic train operation,ATO)多目标优化问题,以列车运行的准时性、停车精确性、舒适性、能耗性为控制目标,列车动力学模型为约束条件,同时考虑列车惰行过分相区,建立列车多目标优化模型,提出了一种改进的生物地理学(biogeography-based optimization,BBO)优化ATO速度曲线方法.为提高算法优化性能,使用更加倾向自然法则的双曲正切变体迁移模型;在变异过程中使用差分进化(differential evolutionary,DE)变异策略,提高种群多样性,同时加入柯西分布随机数帮助算法跳出局部最优;利用反向学习提高变异后个体的多样性,保证算法的全域搜索.同时通过基准测试函数验证该算法收敛速度和全局优化能力的优越性.以CRH3型高速列车和汉宜客运某线路进行仿真实验,结果表明,所提方法可以使列车追踪运行更加高效、舒适、安全和节能,其中舒适度提升了39.24%,能耗降低了3.5653%.

虚拟直流电机荷电状态均衡控制

新型电力系统的惯性低,虚拟直流电机控制可以加强系统惯性和阻尼。多储能变换器应该考虑荷电状态(State of charge,SOC)均衡问题,提高系统稳定性。针对虚拟直流电机控制的多储能SOC均衡问题,利用直流电机机端电压和电枢电流的下垂特性,提出引入SOC离差及变均衡系数的变电枢电阻控制;针对下垂引起的电压偏移问题,采用虚拟直流电机转速补偿,用母线电容瞬时功率替代传统虚拟直流电机控制中电压PI控制,给定系统功率需求,减少比例积分环节个数。以两台蓄电池为例,在Simulink中进行仿真,并与参考文献的变电枢电阻函数对比可知,所提控制策略可抑制直流母线电压跌落,调节SOC均衡过程,提高其均衡速度和精度。

考虑速度时变的多配送中心医药冷链配送路径优化

随着医药冷链市场需求的迅速增长,越来越多的城市、企业采用多配送中心模式,因此研究多配送中心模式下的医药冷链路径优化以减少配送成本尤为重要。在实际配送过程中,由于交通拥堵问题,配送车辆无法保持恒定的速度,进而可能导致配送成本的增加。基于此,构建考虑时变速度的多配送中心医药冷链物流路径优化模型,并结合遗传算法与粒子群算法对模型进行求解。通过数值算例的结果表明了模型的合理性和算法的有效性。

多GPU系统的高速互联技术与拓扑发展现状研究

多GPU系统通过横向扩展实现性能提升,以满足人工智能日趋复杂的算法和持续激增的数据所带来的不断增长的计算需求。对于多GPU系统而言,处理器间的互联带宽以及系统的拓扑是决定系统性能的关键因素。在传统的基于PCIe的多GPU系统中,PCIe带宽是限制系统性能的瓶颈。当前,面向GPU的高速互联技术成为解决多GPU系统带宽限制问题的有效方法。本文首先介绍了传统多GPU系统所采用的PCIe互联技术及其典型拓扑,然后以Nvidia NVLink、AMD Infinity Fabric Link、Intel X^(e) Link、壁仞科技BLink为例,对国内外代表性GPU厂商的面向GPU的高速互联技术及其拓扑进行了梳理分析,最后讨论了关于互联技术的研究启示。

基于MLCCA的高速列车牵引系统故障诊断

随着高速列车牵引系统的复杂性和智能性的提高,牵引系统的故障诊断越来越重要,故提出了一种基于多层典型相关分析(multi-layer canonical correlation analysis,MLCCA)的故障诊断方法。该方法对数据进行非线性预测,达到提高牵引系统的故障检测性能的目的,并引入最小绝对值收缩和选择算子(least absolute shrinkage and selection operator,LASSO)中的惩罚项来提高预测精度。根据高速列车传感器数据的性质,对数据进行分组分析,设置2组不同的统计量比较算法的检测效果。采集牵引系统传感器故障时的数据进行仿真实验,并将所提方法与常用方法进行对比,实验结果验证了所提方法的优越性。

基于多智能体深度强化学习的高速公路可变限速协同控制方法

面向高速公路多路段可变限速协同控制需求,针对高维参数空间高效训练寻优难题,提出了应用多智能体深度确定性策略梯度(MADDPG)算法的高速公路可变限速协同控制方法。区别于既有研究的单个智能体深度确定性策略梯度(DDPG)算法,MADDPG将每个管控单元抽象为具备Actor-Critic强化学习架构的智能体,在算法训练过程中共享各智能体的状态、动作信息,使得各智能体具备推测其余智能体控制策略的能力,进而实现多路段协同控制。基于开源仿真软件SUMO,在高速公路典型拥堵场景对提出的控制方法开展管控效果验证。实验结果表明,提出的MADDPG算法降低了拥堵持续时间和路段运行速度标准差,分别减少69.23%、47.96%,可显著提高交通效率与安全。对比单智能体DDPG算法,MADDPG可节约50%的训练时间并提高7.44%的累计回报值,多智能体算法可提升协同控制策略的优化效率。进一步,为验证智能体间共享信息的必要性,将MADDPG与独立多智能体DDPG(IDDPG)算法进行对比:相较于IDDPG,MADDPG可使拥堵持续时间、速度标准差均值的改善提升11.65%、19.00%。

多频率组合波形阵风场模拟与测量研究

基于数值模拟方法选取设定FL-51风洞阵风发生器的装置参数,如发生器叶片的数量、展长、弦长及间距等。发生器采用液压摆动缸独立驱动形式,可模拟正弦波、三角波及随机波等多种波形的多频率组合运动,同时能够减少安装传动件,并提升发生器性能。通过阵风场校测结果表明:叶片能够实现摆动频率为0 Hz~15 Hz,在校测范围内发生器产生的正弦流场较均匀;在来流风速40 m/s、叶片摆动频率为10 Hz、摆角为15°时,最大阵风幅值为8.5 m/s。地面测试与流场校测结果表明:该文所提出的阵风场模拟技术可以实现低速风洞多频率多波形组合运动,为风洞试验提供复杂的阵风流场。

基于灰狼算法和极限学习机的风速多步预测

为了提高风速的多步预测水平,提出了一种基于数据信号分解和灰狼算法优化极限学习机的混合预测模型。首先,使用具有自适应噪声的完全集成经验模态分解算法将原始风速时间序列分解为若干本征模态函数和一个残差序列,并使用偏自相关函数法对模型输入进行特征选择;其次,在分解子序列上分别建立模型并进行预测,构造多输入多输出策略的极限学习机神经网络,使用灰狼优化算法求解其中的最优化隐含层权值和偏置;最后,对子序列进行重构并得到最终的预测结果。使用时间分辨率为15 min的多组实测资料开展模拟实验,所提模型在3个风电场的均方根误差分别为0.859、0.925、0.927 m/s,均低于其他对比模型,验证了该模型在未来4 h风速预测即16步预测中的有效性。