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。

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”。

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%.

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。

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。

高速铁路对城市空间结构的影响及机制研究

为探索高速铁路在城市空间格局演化中的作用,利用夜间灯光数据和LandScan人口分布数据构造了表征城市空间结构的城市蔓延指数,运用多期DID模型和工具变量法实证检验了高速铁路对城市空间结构的影响及作用机制。研究发现:高速铁路开通显著促进了城市空间结构的分散化,在考虑内生性问题及一系列稳健性检验后该结论依然成立。异质性分析表明,高速铁路对城市空间结构的重塑作用在中小规模城市和位于三大城市群以外的城市中更显著。机制分析发现,高速铁路能够通过推动产业结构高级化和建成区面积扩张导致城市空间结构趋于分散化,劳动力集聚则在高速铁路与城市空间结构之间起到遮掩效应。研究对于更好地推进高速铁路建设和引导城市空间结构有序发展具有重要意义。

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。

自主泊车轨迹规划技术发展现状综述

自主代客泊车系统是集智能驾驶环境感知、决策规划、运动控制技术于一体的综合系统,轨迹规划直接关系到代客泊车停车过程的效率、能耗、安全性和舒适性。为梳理自主泊车轨迹规划技术的发展现状,回顾了泊车技术的发展历程,针对泊车过程中单车轨迹规划问题开展调研,分析了面向自主代客泊车轨迹规划研究的进展。鉴于从单车智能到多车协同的转变展现了更大的系统优化潜力,继而梳理了多车协同轨迹规划的基本方法和研究现状,探讨了泊车场景下的协同规划研究进展及特点。对自主代客泊车轨迹规划的现存问题与未来发展趋势进行了分析和展望。

基于最优模型选择的多信标长基线定位系统误差辨识方法

为辨识多信标长基线定位系统误差,及提高定位精度,针对目标安装多个信标且目标体积不可忽略的情况,构建了多信标体制的长基线水下定位模型。进一步针对测元系统误差中包含的声速误差、时延误差,在多信标体制定位模型的基础上,构建了多类系统误差辨识模型,并结合水下目标定位过程,计算时延残差,构建模型最优检验统计量,给出了系统误差模型的最优选择准则,实现水下目标位置参数和系统误差参数的有效估计。仿真结果表明,该模型最优选择准则可以有效选择合适的系统误差辨识模型,提高长基线水下目标的定位精度。提出的基于最优模型选择的多信标长基线定位系统误差辨识方法可为水下目标定位试验提供理论支撑和有效参考。

双向复位高速开关电磁阀动态响应特性仿真研究

高速开关电磁阀作为典型的伺服液压系统执行元件,逐渐成为高精密液压系统的核心部件之一。针对双复位弹簧式高速开关电磁阀的动态响应特性开展研究,建立高速开关电磁阀的多场耦合动力学模型,系统研究了高速开关电磁阀阀芯内径、弹簧刚度、线圈线径、工作温度、控制频率及占空比等对高速开关电磁阀阀芯所受到的电磁力和阀芯运动位移的影响,得到了高速开关电磁阀的优化设计参数,为进一步研制响应速度快、性能稳定、流量及承压范围大、环境适应性强的高速开关电磁阀奠定了一定的理论基础。

变频器多段速运行功能在离心机上的应用

介绍了离心机变频器多段速功能的设置方法。

铝合金板阵列微结构零件电磁冲击液压成形研究

目的解决室温条件下因铝合金塑性流动不均而导致的零件开裂和尺寸偏差等问题。方法利用高速冲击提高材料成形极限以及流体均匀载荷精确控形的优势,提出了电磁冲击液压工艺并实现了铝合金阵列结构零件的成形,采用实验手段研究了放电电压和放电次数对零件贴模精度和厚度分布的影响。结果随着放电电压的增大,零件的成形深度增大。在单次放电8kV下,板料最大成形深度达到模具深度的97%,连续3次放电8kV后,零件通道填充率达到89.7%。建立了与物理实验模型一致的电磁-流体-结构的多物理场耦合仿真模型,发现冲击液体对板料施加的瞬态压强超过200MPa,板料最大变形速度达到40.5m/s。模拟得到的板料变形轮廓与实验结果一致,证明了多物理场耦合仿真模型的准确性。结论电磁冲击液压成形是一种新型的高速成形方法,能够实现铝合金阵列微结构零件的精确制造,为提高复杂薄壁难变形构件的成形性能和精度提供了新的技术手段。

高速铁路运营客流量及收入集成估算系统研究

针对现行高速铁路决策阶段运营客流量和收入预测误差大,历史数据存在的线性、二维、来源不可靠等问题。在深入分析客流量和收入影响因素的非线性、非确定性、耦合、非平衡性等演变趋势和机理的基础上,深入挖掘历史数据,依据BPNN、改进FC、FIS、粗糙集等理论方法,建立高速铁路运营客流量和收入多维时空基础历史数据库,构建基于BIM、PYTHON的客流量和收入非线性多维智能预测系统,实现对高速铁路运营客流量和收入的准确预测和多维展现。筛选出高速铁路运营客流量和收入相关复杂性影响因素;构建高速铁路运营客流量和收入历史数据多维时空数据支持系统;构建BPNN、改进FC、FIS运营客流量和收入预测模型,提高方法拟合性和预测准确性、有效性;设计并创建基于BIM、PYTHON的高速铁路运营客流量和收入多维智能展现系统,为提升高速铁路投资决策可靠性、可视化、智能化提供了技术和方法支持。

高速旋转设备智能感知系统搭建及数据上传方法研究

针对高速旋转设备的特点搭建了物理智能感知系统,重点对系统所产生的传感器数据如何高效上传进行了深入研究。高速旋转设备物理感知系统具有采集信号多、采集方式多及数据量大等特点,提出3种上传算法:多线程多行算法可工作于普通单片机系统,上传速率达到0.06~0.07 MB/s,可满足系统工作于趋势值自动采集方式下的上传要求;单进程分页算法要求上传硬件系统为工业级单片机或嵌入式系统,上传速度可达0.7~0.8 MB/s,且稳定,可以满足系统工作于手动采集方式下数据实时上传的要求;多进程并行算法的硬件要求为多运算器设备,上传速率取决于运算器数量,10运算器主机上传速率稳定在约3.4 MB/s,可满足多设备系统任何数据采集方式下数据实时上传的要求。文中所做分析可为旋转机械行业数字化发展提供切实可行的方案。