混合流下非机动车道基本需求宽度的设计

为弥补在非机动车道设计方面对电动自行车考虑不足的情况,有必要对由人力/电动自行车组成的饱和混合流下非机动车道基本需求宽度进行研究。以非机动车饱和混合流为研究对象,从非机动车的物理运动宽度组成出发,通过构建多重线性回归模型分析了非机动车物理运动宽度的影响因素,对分类自变量进行组合筛选;建立了不同组合类型下的非机动车速度与运行摆幅、路侧安全净距线性模型,得到性别为女性、年龄为老年和车型为电动自行车为最不利组合的结论;根据非机动车道的85%位运营速度确定最不利组合下的非机动车物理运动宽度,进而确定非机动车道基本需求宽度;针对非机动车道宽度合理性验证的准确性问题,从稳定性角度提出了运用速度熵来验证基本需求宽度合理性的方法,并以多条非机动车道路段为例进行了实测验证。研究结果表明:在隔离栏和划线下,非机动车单车道基本需求宽度分别为1.65、1.50 m;在绿化带、隔离栏和划线下,非机动车两车道基本需求宽度分别为2.90、2.80、2.65 m。在同一车道数和隔离方式下,车道宽度越宽,交通流速度熵越高;随着非机动车道宽度增加,以基本需求宽度为拐点,非机动车道的交通流速度熵变化幅度增大,稳定性更差。

某型涡扇发动机主调性能试验器转速闭环控制系统研究

为了解决人工手动测试无法再现某型涡扇发动机高压转子转速(n2)的摆动故障,导致主燃油调节器维修效率低、维修质量差等问题,提出一种基于主燃油调节器性能试验器的自动控制算法。根据发动机台架试车数据与理论分析提出一种分段模糊自适应PID控制算法,利用模糊控制理论建立n2转速控制模型,实现n2从起动到最大状态的稳定工作,并筛选出引起转速摆动故障的主燃油调节器。试验结果表明,该控制系统能够在主燃油调节器性能试验器上进行n2闭环控制,从慢车到最大状态稳定工作时的n2转速与发动机台架试车数据基本一致,并且算法稳定性优于经典PID算法,能够在进行航空燃油燃烧的试车台试验之前,挑选出引起转速摆动故障的主燃油调节器。

山地坡向风对输电线路导线风偏影响

为了分析山地地形对导线绝缘子串摇摆角的影响,以某750 kV输电线路为例,应用Ansys Workbech仿真软件建立适用于绝缘子串摇摆角计算的有限元模型,对山地地形绝缘子串摇摆角进行时程分析和理论计算,结果表明,山地迎风坡地势抬升对风速有加速作用,且有竖向风速产生,坡向风对绝缘子串摇摆角产生了明显的影响,因此,在杆塔定位时,为保证电气间隙满足设计要求,直线塔垂直档距与水平档距之比应适当预留裕度。

不同参数对掘进机载荷功率谱的影响分析

为了保证所设计的截割头不仅可以满足高效的掘进效率,而且具有耐磨等特性,在对掘进机截割机理进行研究的基础上,以EBH-132型掘进机为研究对象,重点对掘进机截割不同硬度煤岩层下,对不同截割转速以及不同横摆速度对掘进机截割煤岩层时所承受的动态载荷和负载扭矩、功率等指标进行综合分析,所得结论将指导掘进机截割头参数的改进设计。

双摆起重机的过阻尼自耦PD消摆控制方法

针对欠驱动双摆起重机系统的负载摆角在实际工作中难以有效测量和消摆时间长的问题,提出了一种无需负载摆角反馈的过阻尼自耦PD方法。该方法首先通过坐标变换来解决控制输出的耦合,然后引入虚拟控制量将双摆起重机系统分解为外环位移控制与内环吊钩摆角控制,同时将负载摆动的影响以及外部扰动定义为总扰动,进而将其等价映射为一个线性扰动系统。为了进一步提高控制系统的鲁棒性,在自耦PID控制理论的基础上提出自耦PD临界阻尼控制系统的思想,据此分别设计了外环与内环的过阻尼自耦PD控制器。且理论上分析了控制系统的鲁棒稳定性和抗扰动鲁棒性。最后通过仿真实验证明了本文控制方法可以实现双摆起重机的消摆控制。过阻尼自耦PD方法不仅具有较快的响应速度,而且不依赖模型参数以及对外部扰动具有良好的鲁棒性,能有效的解决双摆起重机系统的现有问题。

机器人液压旋转关节低速运动机理及实验

针对机器人液压旋转关节的死区和低速爬行,研究其产生机理并进行了实验分析。首先,论述了密封摩擦的机理,计算摆动缸各种密封机构的摩擦力矩,构建低速状态下的摩擦模型;然后,利用数值分析方法对电液位置伺服系统建模,对低速爬行现象进行仿真分析;最后,通过实验对死区和爬行现象进行验证和分析,并观察PID控制对爬行现象的改善作用。仿真和实验结果表明:在密封元件的摩擦下,液压摆动缸存在较大死区,且低速运行时,液压摆动缸出现明显爬行现象,在PID控制器下可良好的改善跟踪响应。

山区输电线路跳线风偏状态方程及临界风速研究

为研究山区微地形中的竖向风速对跳线风偏的影响,基于刚性直棒法对导线、跳线及绝缘子串增加竖向风荷载分析,确定跳线处最大风偏位移值作为风偏指标,建立风荷载作用前后跳线静力平衡平面的几何变换关系,提出了考虑竖向风速影响的跳线风偏状态方程。建立半径5 km的地形模型,包含跳线风偏事故地点与微气象站点,采用数值模拟方法将微气象站点风速推演到事故地点风速,获得了考虑微地形影响的跳线风偏闪络事故风速。将事故线路参数及竖向风速代入跳线风偏状态方程,得到跳线风偏临界水平风速,通过与事故风速进行比较验证了跳线风偏状态方程的可靠性。最后根据风偏状态方程分析竖向风速的变化对跳线风偏临界水平风速的影响。结果表明:随着竖向风速的增大,跳线风偏临界水平风速线性减小,当风攻角为20°时临界水平风速可降低16%。考虑竖向风速影响的跳线风偏临界水平风速取值较为安全,建议在山区输电线路跳线设计过程中加以考虑。

基于BP神经网络PID的高速清扫车摆臂控制系统

针对传统清扫车摆臂开环控制系统的动态响应特性不足、抗干扰能力弱,不能适应高速工况下清扫作业,设计了高速清扫车摆臂执行机构和闭环控制系统。为解决BP神经网络(BPNN)存在局部极值、收敛速度慢等问题,提出一种改进BPNN PID算法,其核心是通过主动串联校正,抑制PID前一次输出值u(k-1)对此次输出值u(k)的影响。通过搭建Simulink-AMESim联合仿真模型,研究了高速清扫车摆臂闭环控制系统的阶跃响应、抗干扰能力以及位置跟踪能力。研究结果表明:所改进的BPNN PID控制器能够动态调整PID参数,提高了系统的适应性、准确性和稳定性;改进BPNN PID控制器的抗干扰能力更强,鲁棒性更好,且系统近乎没有超调,超调量为0.5%,仅为PID控制超调量的2.34%,稳定时间0.62 s,相比PID提前了66.31%。

国家网球队女子运动员一区一、二发球技术的运动学研究

目的:探究网球一区一、二发球时,抛球高度和击球位置、左膝屈曲最小时刻、击球瞬间球拍转动相关运动学参数分别与发球球速和球拍挥速的关系,找出影响发球球速和挥速的关键因素,为提高国家队网球女子选手的竞技水平提供理论参考。方法:采集5名国家网球队运动员集训时一区一、二发技术动作的三维运动学数据,对其进行相关性分析。结果:①运动学参数与球速:一区一发时,左膝屈曲最小时刻的右膝角以及击球瞬间球拍转动中Z转动角度和角速度与球速呈负相关关系。一区二发时,抛球-击球Y(抛球-击球向前距离)以及左膝屈曲最小时刻球拍Z转动角度与球速呈正相关关系。②运动学参数与挥速:击球位置X(击球位置向右)与二发挥速呈正相关。左膝屈曲最小时刻,挥速与一发球拍转动角度X呈负相关,而与二发球拍转动角度呈正相关。挥速与一发球拍转动角度Y呈正相关。挥速与一、二发球拍转动角度Z均呈正相关。身体关节方面,挥速与一侧肩髋水平面夹角呈负相关关系。此外,挥速均与一发、二发右肩角呈负相关。击球瞬间球拍转动中,挥速与一发X轴角速度呈负相关。此外,挥速与二发Y轴角速度呈正相关。结论:①运动学参数与球速:一区一发时,下蹲最低时刻运动员右膝角越小,以及击球瞬间球拍内旋角度越多、内旋角速度越快,球速越高;一区二发时,在合理范围内,抛球越往前,下蹲最低时刻球拍外旋越多,球速越快。②运动学参数与挥速:一区一发时,左膝屈曲最小时刻球拍拍面越下压、越右旋、越外旋、肩髋水平面夹角越大和右肩角越小,以及击球瞬间球拍下压的角速度越快,挥速则越高;一区二发时,抛球越往身体右上方抛,左膝屈曲最小时刻球拍拍面越上仰、越右旋以及右肩角越小,击球瞬间球拍右旋的角速度越快,挥速越快。

砂轮线速度对摆动磨削凸轮表面质量影响研究

通过摆动磨削对40Cr钢凸轮样件进行处理,分析砂轮线速度(50、60、65 m/s)对凸轮轴表面粗糙度、金相相织、硬度和残余应力等的影响规律。研究结果表明:随着砂轮线速度的增加,粗糙度呈现先增大后减小的趋势,凸轮轴表面金相组织基本不变,表面硬度呈现持续增加的趋势;y方向上的残余应力大于x方向上的残余应力,在热应力和机械应力的共同作用下,凸轮轴表面的残余应力呈现先增加后减小的趋势。综合考虑粗糙度、金相组织、硬度和残余应力,线速度为65 m/s凸轮轴样品的表面质量相较于其他砂轮线速度下更好。

基于车体低频横向晃动分析的60N钢轨打磨限值研究

为解决国内部分服役动车组在运营过程中产生车体低频横向晃动问题(以下简称“晃车”),提高车体平稳性和旅客乘坐的舒适性,基于对部分晃车区段(打磨目标为60N钢轨的高速铁路干线)开展跟踪调研与测试的基础上,对比工务系统打磨后左右轨对称情况下,不同偏差值的钢轨廓形对应车体低频横向晃动的差异;并结合动力学仿真软件研究不同偏差值的钢轨廓形对于晃车现象的影响,找出打磨目标为60N钢轨的合理打磨限值并提出相应的打磨措施与建议。结果表明:晃车区段左右股钢轨工作边相较于打磨目标廓形60N钢轨存在过打磨导致等效锥度过小,是造成动车组晃车的重要原因;以车体横向振动加速度、车体横向晃动主频和轮轨匹配等效锥度等值为主要依据,提出60N钢轨在横坐标15 mm处的负偏差为0.1 mm时,会出现晃车现象,建议工务系统以60N钢轨为目标廓形时,按照正偏差打磨,打磨值宜按+0.1 mm控制。

既有高速铁路提速条件下低频晃车特征及影响因素研究

针对某高速铁路列车在运营速度由200 km/h提升至250 km/h后,部分直线区段出现的车体横向低频晃动现象开展试验研究和仿真分析。首先对比分析提速前、后轨道动态检测数据在晃车区段和未晃车区段的时频特征以及乘坐舒适性,进而研究晃车区段的轮轨接触特性,通过建立车辆-有砟轨道动力相互作用模型,深入分析轮轨廓形、列车运行速度以及轨道平顺状态对高速铁路直线运行晃车问题的影响。研究结果表明:当列车提速至250 km/h后,晃车区段车体横向加速度出现明显周期性波动,振动频率为1.37 Hz,与提速前相比,车体横向加速度振动幅值增加了一倍,舒适性等级接近超限,乘坐舒适性明显降低;与采用CHN60&LMA廓形相比,采用实测轮轨廓形时的轮对蛇形运动加剧,轮对运动向一侧钢轨偏移,直接影响车体横向振动频率;列车运行速度提高后车辆系统响应对轮轨廓形的变化更为敏感,采用实测轮轨廓形,列车运行速度为250 km/h时的车体横向加速度谱峰较运行速度为200 km/h时的增大了1.6倍,较采用CHN60&LMA廓形时的增大了1.5倍;当列车提速至250 km/h后,轨道不平顺振动频率与轮对蛇形运动频率相同,轮轨动态响应进一步加剧,从而造成车体产生横向低频晃动。

遗传算法联合模糊PID的掘进机截割臂摆速控制

传统的掘进机截割臂摆速控制方法响应速度慢、超调量高且控制精度较低,无法满足实际的截割控制要求。通过分析截割臂的工作原理以及轨迹成形控制要求,利用遗传算法(GA)联合模糊PID控制器来完成截割臂摆速控制。将截割载荷变化作为驱动控制变量来求解期望摆速,运用GA对模糊PID控制器比例因子的取值进行寻优,并利用Simulink构建了控制仿真模型。实验结果表明:针对不同的截割工况,GA-模糊PID控制器摆速的调整过程平稳,响应速度快且超调量较低,能够满足实际控制需求。

外激波摆动活齿变速传动轴承的设计与分析

针对推杆变速传动轴承啮合副易磨损的问题,提出一种用摆动活齿代替移动活齿(推杆)并通过销轴与保持架形成转动副的外激波摆动活齿变速传动轴承。介绍了其结构和传动原理,推导了其内齿圈的齿形方程并分析了外激波器偏心距、外激波器与摆动活齿的中心距、内齿圈齿数对内齿圈齿形的影响,初步确定设计参数。基于SolidWorks建立轴承三维模型,运用Adams对其进行运动学仿真,实现了对该类轴承的优化并验证了设计的正确性。

空调室内机风机转速控制算法研究

空调室内机电机转速稳定控制是保证空调系统运行稳定的重要技术,转速波动过大会带来风声忽大忽小的噪音和温度波动大等舒适性体验差的问题。本文基于传统的PID控制算法和自适应控制理论提出了一种多状态自适应的多参数自动切换电机控制算法,通过采用新的算法和实验参数优化,经实际验证转速控制的精度提升67%,新的算法能有效提升转速控制的稳定性,满足用户对空调越来越高的舒适性要求。

三峡升船机下闸首工作大门设计中的创新技术

三峡升船机是全球规模最大技术难度最高的升船机,其下游水位变幅变率均居国内外升船机之首。为满足船厢与下闸首对接要求,下闸首工作大门采用易于调整门位、带卧倒小门的下沉式双扉平板门。该闸门具有跨度大、运行条件复杂、运行频繁且要求高等特点,设计中采用了充压止水、摆臂式锁定、卧倒门同步变速控制等多项创新技术。三峡升船机运行实践经验表明,下闸首工作大门的工作性能完全满足工程要求,以上创新技术应用效果良好,具有很好的工程应用性和实践指导意义。

非圆齿轮-连杆组合传动式蔬菜钵苗移栽机构设计

针对现有的单行星架轮系机构无法实现取栽一体式蔬菜移栽机构所需的作业轨迹和姿态问题,该文基于曲柄摇杆机构的变速摆动和非圆齿轮的不等速传动特性相结合的思想,提出一种双行星架非圆齿轮与连杆机构组合传动的取栽一体式蔬菜钵苗移栽机构。该机构的副行星架相对主行星架作变速摆动,移栽臂相对副行星架作回转运动。采用三次非均匀B样条拟合非圆齿轮节曲线建立移栽机构运动学模型。结合西芹移栽株距220 mm、苗高100~150 mm和穴钵深度40 mm的移栽农艺要求,优选出一组适合西芹钵苗取栽一体作业的尖嘴形轨迹和姿态。轨迹取苗段长度33 mm,植苗点距离行星架壳体运动最低点距地面高度55 mm,取苗角23°,取苗过程变化角16°,推苗角65°,轨迹整体高度355 mm,动轨迹环口高度125 mm。通过对比分析仿真轨迹、试验轨迹与理论分析的轨迹基本一致,验证了移栽机构作业轨迹的正确性和设计方案的可行性,该研究可为实现兼顾轨迹高度、取苗深度和作业姿态的取栽一体式蔬菜钵苗移栽机构设计提供技术参考。

高速条件下PTFE编织复合材料的摩擦磨损性能

将PTFE编织复合材料与9Cr18Mo钢组成摩擦副,在高速压摆摩擦磨损试验机上进行干摩擦磨损试验,研究了循环次数和摩擦温度对摩擦因数的影响,用扫描电镜观察了不同阶段摩擦表面及磨屑的形貌,并分析了PTFE编织复合材料的磨损机理。结果表明:PTFE复合材料的摩擦因数随着循环次数的增加先迅速降低,后在一定范围内达到动态平衡,随着摩擦的继续进行,摩擦因数急剧上升,PTFE复合材料发生磨损失效;摩擦温度是影响PTFE复合材料摩擦磨损机制一个重要因素,摩擦温度的急剧升高将加剧PTFE复合材料的磨损;随着磨损的加剧,磨屑也表现为相应的恶化趋势;磨损机理以疲劳磨损为主。

基于高速摆动电弧传感器的GMAW焊缝跟踪技术研究

针对现有的摆动电弧传感器普遍存在的频率较低问题,研制了特种电机直接驱动的高速摆动电弧传感器,焊枪结构简单,摆动频率高。建立了以工控机为核心的、基于摆动电弧传感器的GMAW焊接焊缝跟踪系统.编制了人机接口界面,通过对焊接电流信号采集和处理,进行焊缝偏差提取,采用PID控制有效地实现了焊缝跟踪。

掘进机截割臂摆速自动控制方法研究

由于掘进巷道煤岩时有硬度急剧变化现象,人工操控难以及时有效改变掘进机截割臂摆速,会严重影响截割头截齿与截割电动机的使用寿命。针对该问题,在分析截割臂摆速v、截割电动机电流I和煤岩硬度f之间的关系的基础上,提出了基于PID技术的截割臂摆速自动控制方法,即将截割电动机额定电流与实际电流之差值(I0-I)作为输入变量,通过比例单元、积分单元和微分单元的线性组合,对控制电液比例阀阀口开度的电流I1进行控制,从而控制截割臂摆速;依据煤炭行业标准MT/T971—2005,提出了5%的控制精度标准。该控制方法达到了替代人工操控、有效保护截齿和截割电动机,并同时使得截割电动机始终满载恒功率工作的目的。