基于熵权的正则化神经网络煤岩截割载荷谱预测模型

截齿截割煤岩载荷是研制高性能采掘机械和智能化开采的重要基础,通过探究截齿截割煤岩载荷谱的变化规律和特征,为研究高效、高可靠破岩方法提供理论支撑,针对截齿破碎煤岩过程存在随机性,传统的理论推演载荷模型具有单值特性,难以准确描述任意截割条件下煤岩破碎的载荷历程,提出理论推演的截齿载荷幅值模型和有限实验载荷谱相结合方式,采用信息熵理论对理论与实验截割载荷谱进行综合,应用正则化神经网络对载荷谱综合进行模型化重构,根据最小二乘法提出基于有限载荷曲线族预测不同楔入角载荷谱的模型。结合30°~50°楔入角实验不同参数下载荷谱,以不同楔入角截齿的载荷谱和理论推演模型为例,对比分析不同楔入角下载荷谱的综合与正则化神经网络对其模型化重构,以及对不同楔入角的载荷预测。研究表明:构建了过程响应的截割阻力理论推演模型,在此基础上获得了30°~50°楔入角下理论与实验相结合的综合载荷谱,实现了载荷谱幅值与变化规律的表征,给出了载荷谱正则化神经网络模型化重构的方法;根据所建立的不同楔入角的载荷预测模型对30°,33°,50°和55°载荷谱进行预测,其中楔入角为30°和50°的预测载荷谱与正则化神经网络模型化重构载荷谱的互相关系数分别为0.9717和0.9839,呈高度相关,其幅值相对误差分别为4.04%和5.21%,表明该模型可以表征载荷幅值与截割煤岩载荷历程,模型具有一定优越性,为研究截齿的破碎机制提供了参考。

不同截割状态下镐型截齿侧向力的实验与理论模型

为建立不同截割状态下镐型截齿侧向力的数学模型,依据截割机理与力学原理分析截齿的截割工况及侧向力的力学特征,在不同的截割状态下,采取截割侧向力与碾挤压附加侧向力有条件叠加的方法,建立了侧向力数学模型;对不同倾斜角和切削厚度截齿侧向力的载荷谱进行频域频谱分析和时域分解,利用最小二乘法反求侧向力模型中的关联性系数,综合修正理论模型。结果表明:侧向力由截割和碾挤压附加侧向力构成,侧向力模型可以综合反映截齿参数、煤岩性质和工作参数的量化关系;实验验证了理论模型的本构关系和定量的准确性,侧向力高频载荷随机变化程度与倾斜角关联性小,低频载荷幅值的主要成分0 Hz稳态值与倾斜角成正比关系。该研究为解决工作机构轴向力平衡等问题,改善设备稳定性提供有效的分析方法和基础。

连续采煤机截齿随机载荷的数学模型

截齿的载荷是确定连续采煤机截割工况和研究其截割性能的依据,根据对连续采煤机截割滚筒结构特殊性和工作条件复杂性的分析,通过假设单个截齿平均载荷与随机载荷的关系、截齿的受力分布类型以及硬质包裹体的接触概率,利用叠加原理,建立了在复杂煤层截割时,连续采煤机上处于截割断面不同位置的截齿的随机载荷的数学模型.

镐型截齿侧向载荷谱特性实验研究

为研究轴向倾斜角不为零时镐型截齿侧向载荷的特性,采用ABAQUS软件模拟镐型截齿截割煤岩的动态过程,获得镐型截齿截割过程的侧向载荷谱。利用频谱分析方法将其与多截齿参数可调截割实验台测得的侧向载荷谱进行对比分析,根据实验数据建立了侧向载荷拟合的数学模型。结果表明:实验与仿真侧向载荷变化趋势具有一致性;镐型截齿所受侧向载荷方向与其轴向倾斜角方向相同;侧向载荷幅值主要集中在低频区域,且侧向载荷低频段幅值随轴向倾斜角的增加而增加,其拟合曲线的均值与轴向倾斜角呈线性相关;高频段幅值对镐型截齿轴向倾斜角的变化敏感度较弱,主要集中在0.2 kN以内。该研究可以为探明截出侧向载荷提供参考。

Web服务器集群的负载均衡算法研究

近年来,服务器集群(ServerCluster)技术以其扩展性好、处理能力强、易于管理等优点受到了国内外研究机构的广泛关注和应用,其中的负载均衡算法更是研究的热点,但目前普遍缺乏算法的理论分析。该文对Pick-K、Pick-KX算法的机理进行了深入的分析,揭示了它们的内在本质,并提出了动态负载均衡算法的理论模型,为以后设计更好的均衡算法提供了理论上的支持,同时也可以从理论上定性地分析已有算法的效果。文章根据建立的理论模型,提出了一种新的负载均衡算法Pick-T,能够根据参数在更新周期内自动确定较好的分配向量,从而从整体上达到较好的负载均衡。

镐型截齿三向载荷空间坐标转换的模型与分析

基于镐型截齿截割实验的三向载荷谱,研究采煤机滚筒及镐型截齿三向载荷的定量特性。采用空间坐标转换的方法,建立镐型截齿实验载荷谱与镐型截齿坐标三向载荷谱和滚筒坐标下截割阻力、推进阻力及侧向阻力之间的转换模型,将实验载荷谱进行数值化,给出转换模型的解算方法,并模拟出滚筒坐标下的镐型截齿三向载荷谱。结果表明:滚筒坐标三向载荷谱与实验载何谱具有一致的变化趋势。该研究为采煤机滚筒载荷的研究与计算提供了一种简便和实用的方法。

连续体采摘机械臂末端静态承载姿态等效模型建立与验证

针对连续体采摘机械臂收获作业中末端负载时的姿态变形问题,该文提出一种求解连续体采摘机械臂末端负载姿态变形的等效方法,结合大挠度变形理论和单位力原理建立了连续体采摘机械臂负载姿态变形的标准数学模型函数,通过建立系统性多参数承载性能试验,验证了所提出的弯曲姿态变形函数模型的准确性,其误差均在7.8%范围内。分析归纳了连续体采摘机械臂在不同弯曲角参数和末端负载质量参数对模型误差的影响规律,并根据负载性能试验结果得出分析可知,连续体采摘机械臂末端负载时为50 g时,其理论模型姿态与试验姿态末端位置误差最小可至3.8%,负载质量的增加至150 g时,其误差最小可至7.2%,该研究可为连续体采摘机械臂收获作业的准确定位提供可靠的控制理论基础。

卡车-无人机联合取送货模式下物流优化

为有效协调正逆向物流,利用无人机成本低、受地面交通状况影响少的特点,在无人机电池能耗随载重变化、同时取送货情形下,提出卡车-无人机联合取送货模式,构建两阶段求解方法。第1阶段,提出"最大重量判断法"构造初始可行解,为货物指派拾取或配送车辆并确定需要卡车数量;第2阶段,采用基于节点特征的改进模拟退火算法优化卡车-无人机路径,最小化总成本。两阶段均采用Python编程实现。仿真结果表明,提出的卡车-无人机联合取送货模式较其他模式可有效减少物流成本。"最大重量判断法"可显著提高算法收敛速度和效果。

铝蜂窝夹芯板面外剪切性能试验研究与数值模拟

通过试验和数值模拟对铝蜂窝夹芯板的面外剪切行为和力学性能进行了研究,讨论了其失效模式,提取了典型荷载-位移曲线,分析了面板厚度、蜂窝胞元尺寸和芯层厚度对夹芯板极限承载力和吸能能力的影响。结果表明,铝蜂窝夹芯板面外剪切破坏过程大致经历弹塑性变形阶段、上面板损伤失效、芯层致密和下面板损伤失效4个阶段,呈现出整体性失效和阶段性失效两种失效模式。失效模式类型主要受到面板厚度和胞元尺寸的相对关系影响,增加面板厚度或胞元尺寸都会使破坏模式从整体性失效向阶段性失效转变,阶段性失效模式吸能能力比整体性失效模式提高。剪切强度和吸能能力随面板厚度增加而提高,随胞元尺寸增大而降低,剪切强度受芯层厚度的影响很小,夹芯板吸能能力随芯层厚度增加而提高。数值模拟与试验结果吻合程度较好,充分验证了有限元模型的可靠性。

基于H-J-C本构模型的掘进机截齿破岩过程的数值模拟

针对掘进机实际外负载难以获取及其载荷特性难以正确把握的现状,提出了利用接触动力学、岩石力学和有限元法等理论和方法构建在显示动力学分析程序LS-DYNA环境下基于H-J-C本构模型的截齿与岩石的接触动力学模型数值模拟平台;利用该平台对掘进机镐形截齿的横摆破岩过程进行了数值模拟,得到了截齿受到的三向阻力曲线;通过载荷特性分析,验证了所得载荷曲线的准确性,并获得了某工况下截齿载荷的主要频率结构;分析了截齿的碎岩机理,发现岩石的破碎是与截齿直接接触的岩石的拉压应力和其周边的剪切应力集中综合作用的结果。