单旋翼无人机植保作业系统的研制与实验研究

为了提高植保无人机的工作效率,降低无人机的操作难度,研制了单旋翼无人机植保作业系统。根据植保作业流程,单旋翼无人机植保作业系统实现启动、预热、起飞、飞行、喷洒作业、加药和返航等全过程无人工干预的自动飞行作业。单旋翼无人机植保控制系统包括作业平台、飞行控制、数据链路、地面站系统、系统应用、飞行器管理、用户信息管理、专业知识管理、大数据业务,实现了喷洒区域的精准控制,地面站系统与飞行系统的控制与交互,植保信息的存贮与分析等。通过实验研究表明:单旋翼无人机植保作业系统有效提高了植保工作效率,降低了飞行操作人员的操作难度。

直线型倾转多旋翼植保无人机建模与控制

针对直线型倾转多旋翼植保无人机模型耦合复杂、作业时易受施药执行器干扰等问题,提出了一种模型补偿-线性自抗扰控制算法。首先建立无人机运动学和动力学模型,并分析作业时离心喷头产生的力矩作用影响;然后将作业模型中的固定部分作为已知扰动,引入模型补偿-扩张状态观测器估计内外未知总扰动并动态补偿控制系统,完成位姿控制器设计。仿真结果表明,所提出的算法在作业场景下偏航角度误差小于0.2°,恢复时间小于0.55 s,相比于PID算法和线性自抗扰算法最大角度偏差分别降低3.4°和0.9°,恢复时间减少3.1和0.99 s,具有较强的鲁棒性。飞行实验表明,该无人机可以很好地跟踪植保作业轨迹,最大位置稳态误差小于15 cm,满足植保作业需求。

页岩储层防水锁聚合物水基钻井液体系研究

开发一种适用于页岩储层的水基钻井液体系,以优化钻井过程中的页岩稳定性和防水锁效果。通过页岩滚动回收率、线性膨胀率测试以评价不同处理剂的效果。结果表明:0.5%WEDM+1.5%SFTH复配体系可显著提高页岩的回收率,同时最大线性膨胀率由37.6%降至16.80%。封堵剂CMS在控制滤失量方面表现出色,包被剂KPAM在提高钻井液稳定性和降低滤失量方面具有显著效果。防水锁水基钻井液配方为:4%基浆+1.0%WEDM+1.5%SFTH+1.5%CMS+0.3%KPAM+2.0%op-10。该体系在高温高压条件下展现出了优异的流变特性和滤失控制能力,特别是在抗温性和抗污染性方面表现卓越。该体系在150℃高温下保持了良好的稳定性,且对NaCl和CaCl_(2)的抗污染能力强。在储层保护方面,该体系能有效减少钻井液对储层的伤害,实现高达85.69%的渗透率恢复率,同时形成的泥饼质量良好。研究成果对于页岩气开采具有重要意义。

植保无人机雾滴飘移测试试验台设计及飘移性能分析

目前,我国对植保无人机研究主要集中在药液雾滴沉积、喷头结构分布及机具性能优化等方面。而对植保无人机施药技术更加透彻的理论分析还处于初级阶段,对精准施药方面如喷嘴技术参数、飞行作业最佳高度还没有统一参数标准,缺少标准的施药技术和作业规范,在不规范的作业参数下,喷雾质量极易受到影响、导致药液雾滴飘移并对周边作物生长环境造成破坏。针对上述问题,建立了植保无人机雾滴飘移测试试验台,研究植保无人机喷雾流场中不同旋翼转速下风场风速、喷雾压力对雾滴飘移运动的影响,并总结植保无人机喷雾施药作业中旋翼转速和喷雾压力的自身性能参数对雾滴飘移的影响规律。研究结果可为国内植保无人机喷雾施药技术优化发展提供基础理论参考。

基于分布式控制的多无人机协作喷洒技术

针对现有的多无人机协同中航迹规划难、造成喷洒重叠遗漏等问题,文中研究了一种优化航迹的多无人机协同精准喷洒关键技术。建立四旋翼植保无人机的动力学模型,进行动态规划算法下的模拟实验。将无人机的作业能耗和非作业能耗、药液容量、路径长度作为约束条件,尽量减少转弯次数来优化航迹。该无人机集群采用分布式结构,利用了基于节点类型的贝叶斯联盟博弈算法,来对无人机联盟结构进行动态调整,达到航迹的优化目的。该方法已成功地应用于多无人机协同精准喷洒作业中,实验验证了该方法对航迹优化的有效性。

自锁型SiC MOSFET固态过流保护单元设计

新能源汽车动力电池发生短路故障时,可靠、快速地实现分断保护对于保护人身财产安全至关重要。传统的热熔型熔断器无法在低倍电流工况下实现稳定分断,而新型的烟火型熔断器则存在控制器判断失效的情况下无法执行保护动作的风险。为满足新能源汽车功率回路快速、可靠、被动分断的需求,在此采用固态分断电路的基本原理,基于SiC MOSFET设计了一种自锁型无极性过流保护单元,额定载流60A,可以实现1.5倍分断保护(90A)。该电路采用隔离电源直驱拓扑,结构简单,性能稳定。测试结果显示,在此所设计的过流保护单元保护动作时间8.4ms,闭合动作时间22.8ms,分断动作时间3.1ms,满足新能源汽车应用要求。

低渗储层无泡防水锁剂的合成与性能评价

针对低渗储层开发过程中易受到水锁伤害的问题,以三苯基甲烷三异氰酸酯(TPMTI)、2-氰基-N-(2-羟基乙基)乙酰胺(CEA)和3-羟基丁酸钠(HASS)为反应单体,合成了一种无泡防水锁剂SMLP-1,对其分子结构进行了确证。通过正交实验确定了中间产物最佳合成条件为反应温度70℃、反应时间8 h和二丁基二月桂酸锡(DBTDL)用量为反应单体质量的0.18%,SMLP-1最佳合成条件为反应温度136℃、反应时间8 h和三氟甲磺酸铜(Cu(OTf)_(2))用量为反应单体质量的0.1%。防水锁性能测试结果表明:加入SMLP-1后水溶液的表面张力能够降低至25.0 mN/m以内,可有效减缓水分子以自发渗析的方式进入岩石内部;在160℃时,渗透率恢复率高达83.31%;SMLP-1无起泡效应,对钻井液的流变性和滤失性能影响小。该防水锁剂的防水锁性能优良,抗温能力强,配伍性能佳,可有效降低低渗储层水锁伤害的程度。

一种电动AMT换挡位置自调整的方法

介绍一种在电动AMT换挡过程出现堵转时通过位置自调整实现换挡的方法。该方法可实现在满足换挡冲击度要求的前提下,采取先恒定占空比,后通过正负斜率的控制方法冲破堵转位置。若该方法失效,则控制执行机构进行位置回退自调整,缩短再次重新进入整个换挡过程的时间,提高换挡单次成功率,提高AMT换挡可靠性。

一种适用于低渗储层的钻井液体系

为了降低钻井液在低渗储层开发过程中带来伤害,针对目标储层孔喉和渗透率进行分析,并优化钻井液性能以期满足钻井、储层保护要求。本文对抑制剂、封堵剂以及防水锁剂进行优选,形成一套适合于低渗油气藏开发的高性能水基钻井液。该钻井液具有良好的流变性能和封堵性能,防水锁剂使钻井液滤液的表面张力和油液界面张力显著降低,降低了钻井液对低渗储层造成水锁伤害。低渗岩心污染后,其渗透率恢复值均大于90%,说明该钻井液具有较好的储层保护效果。

抽水蓄能机组动态绝缘降低的分析

抽水蓄能机组转动部分的动态异常状况的排查和消缺一直是机组调试及维护过程中的难点。本文主要记录了某电站调试中遇到的机组转动部分对地绝缘下降的问题。通过屏柜因素的排除,机组机械部分的合理拆分以及动静态结合排查缺陷的方式,将此问题圆满解决。文中主要对分析过程和处理过程进行了较详细的描述。

多旋翼植保无人机玉米病虫害飞防技术研究

植保无人机的应用可以显著提高玉米病虫害的防治成效。在分析植保无人机应用优势的基础上,介绍了无人机的结构组成,论述了飞防作业流程和注意事项,最后明确了植保无人机的维护与保养技术,为无人机的飞防应用提供参考。

基于图像识别的二次安全措施布置工具开发

为提升特高压换流站二次安全措施的标准化作业流程,提高工作效率,降低失误率,开发了基于图像识别的二次安全措施布置工具。设计了带自锁功能可测电流的便携式试验线,通过在接线过程中实时显示电流和接触压力避免端子虚接,利用自锁功能解决接线误碰脱落;开发了基于图像识别的复原校核装置,实现端子连片及保护压板复原自动校核。该工具在某换流站进行了应用试验,结果表明,压板首次复原失误率为3.56%,软件复原效验检出率可达100%,提升了特高压换流站供电的可靠性。

基于机器学习的四旋翼植保机目标识别研究

为了提高无人植保机的目标识别能力,提升其在复杂环境下自主化作业的适应性,将机器学习算法引入到了植保机目标自主识别系统的设计上,利用神经网络学习算法和图像增强处理技术提高了识别系统的准确性。模拟植保机的作业环境,在作业区域设置了大量的作物目标,通过植保机对目标物的识别对其性能进行了测试,结果表明:植保机可以准确地识别作物目标,满足自主作业时对目标自主识别的设计需求。

基于奇/偶互补磁场理论的自起动永磁同步电机两种运行状态研究

基于奇/偶互补磁场理论的新型自起动永磁同步电机(line-start permanent magnet synchronous motor,LSPMSM)根据定子绕组两种联结方式,可分为不同的运行状态。定子仅主绕组接入电网时,电机处于“互补磁场”状态,此时转子同位线圈电阻的折算值增大,电抗折算值不变,进而在起动初期缩小电机冲击电流的同时,增大起动转矩。定子主绕组与次绕组同时供电时,电机处于常规状态,此时定子绕组电磁性能等效于正规60°相带设计,稳态运行时性能与普通LSPMSM相同。该文分别对新型电机两种运行状态下的工作原理、等效电路和转矩–转速曲线进行分析。建立有限元仿真模型,对样机两种运行状态的堵转性能、起动性能进行研究,并分别研究样机在空载、重载起动条件下的切换过程。样机试验与仿真结果表明,轻载时在牵入同步速度附近切换运行状态,重载时在0.6倍额定转速前切换运行状态,新型电机能够兼顾高起动性能与高稳态性能。

直升机超临界尾传动轴限幅减振器非线性动力学特性研究

直升机超临界尾传动轴在跨临界转速时会产生剧烈的振动。限幅减振器是专门针对尾传动轴跨临界减振问题设计的一种复合式减振器。限幅减振器与尾传动轴组成的系统具有摩擦、碰撞等强非线性特征,动力学特性异常复杂。为揭示限幅减振器工作机理并指导减振器设计,建立了具有双间隙结构的限幅减振器与尾传动轴系统的弹簧‑质量‑阻尼等效模型。分别基于直接时间域积分和时频变换谐波平衡(Harmonic Balance Method with Alternating Frequency‑Time Domain Technique)+数值延拓(Numerical Continuation)两种方法对控制方程进行了求解。计算结果表明,限幅减振器存在无作用、正常减振、异常减振、限位四种工作状态。其中,限位状态是针对故障工况下尾传动轴进行的临时限位保护。此外,进一步研究了减振器参数对减振和限位效果的影响,得到了传动轴与碰摩环之间间隙、碰撞刚度以及临界摩擦力对限幅减振器减振效果的影响规律。发现存在最优临界摩擦力,且最优临界摩擦力与传动轴不平衡量等有关。同时限位状态下,通过增加碰摩环与底座之间的碰撞刚度可以减小限位幅值,但也会产生更大的冲击力。最后,开展了正常减振工况下碰摩间隙和临界摩擦力两个关键参数对限幅环减振效果影响的试验研究,验证了模型的有效性。

基于负荷电流闭锁的低压配电网漏电保护

针对我国低压配电网漏电保护运行效果较差,特别是TN-C系统尚无合适漏电保护方法的问题,分析了不同接地方式下低压系统中单相漏电故障及负荷波动电气量变化特征,提出一种基于负荷电流闭锁的低压配电网漏电保护方法。该方法分别以剩余电流变化量越限和负荷电流变化量越限作为保护启动及闭锁条件,实现漏电故障与负荷波动的有效辨识,进而在两种工况下分别开放、闭锁保护,减少误动。所提方法可以克服分布电容电流和负荷波动的影响,具有较高的灵敏度和可靠性,适用于包含TN-C系统在内的不同低压系统。仿真及实验录波验证了所提方法的有效性。

基于多旋翼植保无人机的板栗飞防效果研究

为研究不同飞行参数下植保无人机在开心型板栗园的飞防效果,利用大疆T16、T20、T30植保无人机对板栗树进行喷洒试验,基于不同机型、高度、速度组合下的DV 1值、VMD值、NMD值、雾滴谱宽度、雾滴密度、覆盖率、农药沉积量数据,揭示无人机雾滴粒径分布规律,并选择出最佳飞行组合。在栽培模式相同的情况下,以板栗“抚宁15号”为试验材料,首先对板栗园内树木进行调研选定,在经过喷幅预试验之后开始对选定树木进行喷洒试验,然后通过六六山下雾滴测试软件进行数据整理,运用DPS处理系统和SPSS软件对数据进行对比分析,对不同飞行参数下的植保无人机进行评分排序,最后根据评价系统选择出最佳飞行组合。分析结果表明:不同飞行参数下,T30植保无人机各指标数据要优于T16、T20。当无人机飞行高度固定,DV 1值、雾滴谱宽度与飞行速度呈现正相关,而VMD值和NMD值则会根据机型不同呈现不同的变化趋势。当T16无人机进行试验时,高度参数不变,随着飞行速度增加雾滴密度呈现下降趋势,当T20无人机进行试验时,速度参数不变,随着飞行高度增加雾滴密度呈现上升趋势。T16无人机飞行高度参数不变,农药沉积量与飞行速度呈现负相关,T20无人机飞行速度参数不变,农药沉积量与飞行高度呈现负相关。采用飞行高度2 m、飞行速度1 m/s、喷幅7 m的大疆T30植保无人机对板栗具有最佳的飞防效果。

一种基于双馈风机锁相环动态响应的风-火协同调频策略

针对风电机组参与系统频率调整与传统同步机电源相互配合的问题,通过合理设置双馈风电机组锁相环控制参数使其具有与传统同步机电源相似的惯量响应能力,进而分析风电机组惯量响应与同步机一次调频之间的相互影响,在此基础上提出风电机组主导的风-火协同调频控制策略。本策略的优点在于能减弱风电机组惯量响应过程中对于同步发电机组一次调频出力的抑制作用,加快同步发电机调频响应速率,进一步优化系统频率。最后在EMTDC/PSCAD中搭建时域仿真系统,验证了所提出理论分析的正确性与控制策略的有效性。

基于改进公证人机制的联盟链跨链隐私保护方案

联盟链跨链交互既增强了联盟链应用的功能,又扩展了应用的使用范围,因此对促进联盟链应用推广和产业发展意义重大。然而,目前联盟链跨链交互依然存在着用户身份和资产交易信息隐私泄露的问题,进而阻碍了联盟链跨链交互技术的广泛应用。针对以上问题,提出一个基于改进公证人机制的联盟链资产跨链隐私保护方案。首先,在合约层引入哈希锁定机制来改进传统的单签名公证人跨链方式,从而降低传统公证人机制中心化作恶的风险;其次,利用同态加密的特性在保证交易合法的前提下,实现对交易资产的可用不可见;同时,利用多密钥生成中心(KGC)模式的标识密码算法实现在网络层上的用户身份隐私保护。理论分析和实验结果表明,所提方案对联盟链跨链交互时交易中的用户身份信息和资产信息具有良好的隐私保护效果,且相较于其他同类方案在签名和验证方面的开销更低。

硅钢片槽楔在高压自起动永磁电机中的性能研究

针对磁性槽楔存在槽漏抗大,导磁性能低,槽楔脱落的问题,提出一种新型结构的硅钢片槽楔。新槽楔的不同间隙距离和下底面半径可有效改变空载气隙磁密分布情况。槽楔对电机转矩性能主要影响电机堵转性能,对电机牵入性能影响不大。新型槽楔和磁性槽楔在电机运行时受到磁拉力的作用,电磁力作用可忽略不计。新型槽楔所受磁拉力交流分量作用最小,可靠性高于磁性槽楔。新型槽楔的间隙距离在4 mm时,其磁拉力直流分量和交流分量最小。下底面半径对磁拉力交流分量作用明显,对直流分量大小没有影响。最后,通过样机和实验证明了新型槽楔电磁性能的优势。