综采工作面分布式蓄能供液系统研究及应用

为解决综采工作面跟机移架速度慢的问题,提出了基于蓄能器的分布式供液系统,并在柠条塔S1204工作面开展了试验应用。根据工作面的采煤工艺和产能要求确定了跟机移架速度,建立了全工作面供液系统仿真模型,对液压支架单架、双架和三架同时移架的动作过程进行模拟并分析影响移架时间的因素,结果表明:为使工作面生产能力提升到1000万t/a,中部液压支架跟机速度要达到12 m/min以上,需采用双架或三架成组移架来满足其移架时间的要求。为解决该工况压力波动大且易产生丢架的现象,提出在液压支架上设置“蓄能器+单向阀”的分布式蓄能稳压方案,以平衡工作面液压系统瞬时大流量供给不足与平均供液能力过剩的矛盾,并给出了基于流量补偿的蓄能器选型方法。仿真分析表明在安装分布式稳压供液系统后,双架和三架成组移架时间分别减少6.2%和11.5%,尤其在受到其他系统用液扰动条件下,双架成组移架时间可缩短15%以上。井下应用结果表明,安装的分布式蓄能供液系统显著降低了成组拉架中的丢架现象,保证了采煤机运行速度达12 m/min以上;对工作面平均日进尺由16.7刀提高到19.8刀起到重要支撑作用,实现了常态化日进尺22刀,达到了年产1000万t的生产能力,研究工作为综采工作面快速成组跟机移架提供了有效解决方案。

多传感约束下三维运动图像连带动作高质量仿真

因非刚体三维运动图像在成像过程中,传感器区域的随机性对动作限制大、操作复杂,导致动作虚拟精度较低、图像质量差。为此,提出了多传感约束下三维运动图像连带动作高质量仿真。根据多传感器受重力加速度以及地磁场的作用,求解传感器从原始状态到运动当前状态的角度变化。根据变化数值对图像进行去噪,提取连带动作特征。在Vicon系统中计算连带动作空间位置,捕捉连带动作变换轨迹,将运动轨迹结果输入PAR系统,完成连带动作虚拟成像。仿真结果表明:该方法图像去噪效果较好,传感器响应时间始终低于0.52 s,传感器响应速度较快,连带动作轨迹误差始终低于0.045,动作虚拟仿真精度较高,能够有效提高三维运动图像质量。

基于天棚-PID算法的履带车体振动控制研究

随着履带式高炮的快速发展,对行进间车体平稳性提出了更高的要求,因此研究在不同路面下如何减小履带车体振动具有重要意义。在对履带车体进行合理简化的基础,建立拉格朗日运动方程,并引入状态方程进行计算。其次,利用Simulink搭建了履带车体模型,分析了车体在B、D、F级路面下以25 km/h速度行驶时的车体振动情况。然后采用PID控制和天棚-PID控制对模型进行优化。仿真结果表明:从B级、D级到F级路面,传统、PID和天棚-PID控制方式下车体振动的平均增幅分别为5倍、4倍和2倍,天棚-PID控制算法的稳定性较好;在相同等级路面时,采用天棚-PID控制的减振效果明显,车体垂向位移和俯仰角的减缓程度比PID控制提升接近40%,车体横滚角的减缓程度比PID控制提升50%以上。因此,采用天棚-PID控制的履带车体在颠簸路面行驶更加平稳。

动平台分布式雷达系统动目标低比特数据检测算法

动平台分布式雷达系统可有效提升系统的生存能力和探测性能,但运动平台之间通常采用无线传输方式,难以配备大通信带宽以传输完整的信号数据,给雷达系统的高性能检测带来极大挑战。由于低比特量化技术可显著降低分布式系统的通信传输代价和计算资源消耗,该文针对低信噪比弱信号环境下提出了动平台分布式雷达系统的低比特量化运动目标检测算法。首先,根据系统资源将各节点的多脉冲观测数据选择对应位数的低比特量化器进行量化,推导了关于量化器和多个目标状态的似然函数。其次,证明了低比特量化数据对应似然函数关于未知目标反射系数的凸性,并基于该特性设计了多普勒频移和反射系数的联合估计器。然后,针对探测区域中存在的多个状态未知目标设计了多目标检测器,推导了其恒虚警率门限。最后,通过推导系统的渐近性能设计了最优低比特量化器,在保证系统鲁棒性的同时有效提升了系统的检测性能。仿真实验分析了所提算法的检测与估计性能,结果证明了所提算法在低信噪比弱信号环境下的有效性,同时表明低比特量化数据可在仅占用低于20%通信带宽的基础上实现接近高精度(16比特量化)数据对应的检测和估计性能,且2比特量化策略可作为检测性能和雷达系统资源消耗的折中选择。

应用于运动平台光电跟瞄系统的惯性参考单元研究综述

目标的变化和任务的拓展对光电跟瞄系统提出了快速机动的要求,从地基平台到车载、船载、机载、星载等运动平台是光电跟瞄系统的重要发展趋势。基于惯性参考单元(Inertial Reference Unit,IRU)的视轴稳定方式是克服运动平台高频扰动,实现光电跟瞄系统微弧度甚至亚微弧度级跟瞄的主要技术手段。针对运动平台光电跟瞄系统精确指向对载体基座扰动抑制的需求,分析和对比了IRU的各种技术方案,特别介绍了利用低噪声、宽频带惯性传感器敏感角扰动,并通过反馈控制实现视轴惯性稳定的系统方案。从此类IRU系统的工作原理出发,阐述了系统的两种工作模式及功能特点,建立了系统数学模型。然后,介绍了IRU的国内外研究进展及发展方向,指出惯性传感、支承结构和控制系统是决定IRU稳定能力的关键因素,梳理了三项关键技术的研究动态。最后,总结了IRU的空间应用情况,并结合目前的应用需求对其未来应用领域进行了探讨。

基于SARIMA和SVR组合模型的转向架系统寿命评估

随着地铁运营时间和里程的增加,地铁车辆逐渐接近其理论寿命,为确保车辆运行安全性,需对其重要子系统进行健康状态及剩余寿命评估。文中选取车辆转向架系统作为研究对象,提出了一种基于协方差优选法的季节性回归移动平均(SARIMA)和支持向量回归(SVR)的组合模型对转向架寿命进行评估。首先,将车辆转向架系统历史故障率转化为健康指数,然后基于协方差优选法将SARIMA和SVR进行赋权组合,根据转向架系统历史健康指数进行预测,最后建立历史和预测的健康指数与运行时间的数学模型,分析得到转向架系统的剩余寿命。以某地铁车辆转向架系统为例进行算例分析及验证,结果表明组合模型可更准确地预测其健康状态,为有关维修部门开展维修维护策略提供理论依据,估计得出其剩余寿命,为车辆寿命后期退役及延寿决策提供理论数据分析支撑。

面向自动紧急制动功能测试的目标物移动平台设计

为实现车辆自动紧急制动(AEB)系统功能测试中目标物移动平台的开发,针对移动平台进行了构型设计、强度分析、疲劳寿命估计、测试场景路径跟踪等研究。通过对《C-NCAP管理规则(2024年版)》规定的测试场景进行分析,提取目标物运动路径,根据边界条件得到期望轨迹,再通过动力学仿真得到轨迹跟踪结果。经过对比,仿真结果与规定要求基本一致,表明设计的移动平台能够满足AEB系统功能测试需求。

弯管内可控万向铰接柔性管动力学特性研究

针对弯管内可控万向铰接柔性管随机动态接触问题,以弯管和可控铰接柔性管为研究对象,采用哈密顿原理结合多体系统动力学理论,引入刚体运动坐标系描述可控铰的运动约束,以管-管接触模型描述可控万向铰接管和弯管的动态接触,建立了弯管内可控万向铰接柔性管多体系统接触非线性动力学的数值计算方法。以超短半径水平井造斜段柔性钻具为例,根据贝克休斯公司的钻具动力学特性标准,对柔性钻杆的振动特性进行了评价,研究了不同转速和不同钻压对柔性钻杆动力学特性的影响。研究结果表明:横向振动是导致柔性钻具可能失效的主要因素;柔性钻杆的横向振动剧烈程度随着转速的增加而减小,随着钻压的增加而增大。

基于移动闭塞的重载列车追踪间隔模型研究

目前我国重载铁路普遍采用固定闭塞,列车追踪间隔较长且基本达到当前闭塞制式下的极限,而移动闭塞可以大幅度缩短列车追踪间隔,提高线路运输能力。因此根据我国重载列车运行特点,结合道路车辆跟驰理论,从工况选择的角度,分析建立基于移动闭塞的重载列车追踪间隔模型,并借助AnyLogic软件进行仿真研究。结果表明模型合理可行;出站和到站的列车运行最小追踪间隔时间大于区间内的列车运行最小追踪间隔时间;在考虑列车工况选择时,若前后列车均采取常用制动则最小追踪间隔时间更短。本次研究为缩短列车追踪间隔时间,提高重载铁路运输能力提供理论思考,也可为基于移动闭塞系统的重载列车自动驾驶做出理论探索。

基于改进潜能模型的南康家具物流园区空间可达性分析

潜能模型作为测度空间可达性的重要模型,广泛应用于医疗教育、公园绿地等公共设施可达性分析中。以家具物流园为切入点,在物流园区占地面积影响因素的基础上加入物流企业数量因子,构建改进潜能模型测度其空间可达性。同时结合地理信息系统(GIS)插值方法进行可达性等级划分,并在出行时间测算中引入货车限行影响因子。以南康区为例进行家具物流园空间可达性验证分析。结果表明:南康家具物流园区潜能分布较为平衡,中部物流商贸城和红土地物流园作为成熟的物流园其潜能值最大,物流园区空间可达性分布差异不明显,大致呈现出中东部高、周边低的分布格局。

基于PSPL调研法的荆州慢行系统规划策略

文章对荆州主城区的慢行交通现状采用公共空间-公共生活(PSPL)调研法进行研究,分析荆州主城区的道路交通系统、道路基础设施、居民出行意愿等影响慢行系统规划的因素,提出保障行人及自行车路权、完善基础设施、制定慢行规范、设置慢行信号控制系统、建设慢行示范带等措施来改善慢行环境,解决城市慢行系统现存的问题,以期为中小城市改善慢行系统提供参考。

数据驱动下的声学器件音质优化

音质是声学器件声音表现的重要衡量标准.但音质的优化过程需要对大量频点的响应进行协同优化,造成优化问题的可求解性较差.该文提出了一种数据驱动下的声学通道拓扑优化设计方法,可实现声-结构系统中的声频响快速预测,进而借助显式拓扑优化技术实现声学器件的音质优化.通过人工神经网络对结构几何参数、激励频率与声频响之间的非线性关系进行建模,以可移动变形组件(moving morphable components,MMC)法中的结构几何参数、激励频率为输入变量,以声压频响作为输出变量,通过训练多层前馈网络建立了声频响的人工神经网络模型.所得结果可以有效地将目标频带内的声压级范围差从44.89 dB缩小至6.49 dB,相较于传统优化方法,求解速度约为之前的16.3倍,表明了当前方法对音质优化问题的快速求解具有明显效果.

基于慢行系统重构的高校老校区道路更新策略——以西北工业大学友谊校区为例

高校校园交通组织以慢行系统为主,随着办学规模持续扩大,机动车、非机动车数量急速增长,慢行系统受到严重干扰甚至破坏,人车矛盾日益突出。以西北工业大学友谊校区为例,研究老校区道路更新策略,从慢行优先区、机动车环路、集中式停车设施等方面提出重构教学科研区慢行系统方案,并针对道路铺装、配套设施、植物景观等提出更新方法,为高校老校区道路交通治理提供参考。

人工海水条件下移动床生物膜反应器快速挂膜启动试验

海水循环水产养殖系统中,生物膜反应器的挂膜时间通常较长。为实现人工海水条件下移动床生物膜反应器(moving-bed biofilm reactor,MBBR)滤片的快速挂膜,通过搅拌滤片,采用低成本的海水配方、专用营养液以及选择多样化的菌种等方法和措施进行了试验,并建立了以氨氮、亚硝酸盐氮水平、滤片颜色和孔隙生成物为指标的评估体系。试验结果表明,相比于化学营养组的56 d,发酵营养组经过46 d即完成了挂膜。挂膜过程中氨氮质量浓度最高为20.36~25.12 mg/L,亚硝酸盐氮质量浓度最高为45.28~53.20 mg/L。

基于LightGBM的集中供热系统预测控制策略研究

针对城市集中供热系统大时滞非线性、换热站负荷预测与调控过度依赖人工经验、系统预测及调控过程不精细、不及时以及系统能耗偏高等现状,提出了一种基于轻梯度提升机(Light Gradient Boosting Machine,LightGBM)的集中供热系统预测控制策略。首先,结合供热系统气候补偿工艺原理,建立了基于LightGBM换热站回水温度预测模型,用以确保回水温度预测目标的及时性与可靠性;其次,设计了基于移动加权平均算法的预测函数,结合PID控制算法实现了集中供热系统的精准负荷预测与高性能调控。实践结果表明,所提出的基于LightGBM的集中供热系统预测控制策略,可及时精准地预测换热站运行负荷且具有更好的超前控制效果,有效地提高了集中供热控制系统的可靠稳定性能。

高职英语教师数字胜任力现状、影响因素和个案的复杂动态分析

基于复杂动态系统理论,采用横切面和纵深研究方法,运用统计分析、生长轨迹图和移动极值图技术,描述高职英语教师数字胜任力现状及可视化呈现其发展轨迹。研究发现:高职英语教师数字胜任力整体水平偏低,仅职称与数字胜任力部分指标存在差异性;其发展主要受个人学习因素、地方支持因素、单位环境因素、宏观政策因素影响;数字胜任力发展呈现非线性、动态性和异质性特征。研究结果拓展了复杂动态系统理论的应用边界,提出高职英语教师数字胜任力发展建议,为数字化背景下英语教师专业发展提供启示。

液压支架液控系统的动态特性分析

为提升液压支架液压系统工作效率,应用AMESim仿真软件分析支架立柱液控系统动态特性,表明增大泵站流量可明显提升升柱速度,对降柱速度影响小;缩短伸缩杠位移,可缩短升降柱时间;增大液控单向阀直径、供液管路直径,可提升升降柱速度,并在液控系统最优参数组合下,升柱时间为3.5 s,提升约17%;立柱降柱时间为2.1 s,提升约16%,提升液压支架立柱控制系统效率.

基于GNSS的2023年8月德州平原县5.5级地震异常环境响应分析

为了探测2023年8月6日山东德州平原县5.5级地震引起的异常环境响应,本文基于震中东北方向约26 km的GNSS观测数据,提出滑动时变频率方法并引入四分位距(interquartile range,IQR)法对地震引发的异常环境响应进行分析.结果显示,地震发生后N和E方向坐标速度时间序列在9~10 s处出现显著异常,垂向在16 s时出现轻微异常.滑动时变频率方法能够在速度时间序列异常跳变发生前5~10 s探测到明显变化,显示了更高的灵敏度.研究还发现,在地震发生前一天,电离层在震中上空出现了异常扰动,异常值达到4 TECU.研究表明:GNSS技术能有效探测地震过程中的异常环境响应,为地震监测与预警提供了新的视角和工具.

复杂天气条件下光伏电站太阳辐射量短期预测

复杂天气条件下,天气变化波动较大;光伏电站传统太阳辐射量预测模型无法很好地处理复杂的非线性关系,存在精度不足的缺陷,给电力系统的保护和并网安全带来了挑战。为了应对这一挑战,建立了一种基于自适应模糊神经网络(adaptive-network-based fuzzy inference systems,ANFIS)的太阳辐射量预测模型。该模型引入了卫星遥感数据作为输入量,以补充传统的气象数据。首先,使用样本熵计算法对复杂天气进行判定;其次,采用自回归移动平均(auto regression integrated moving average,ARIMA)模型,预测未来24 h的云团光学厚度和气溶胶光学厚度这两种关键的卫星遥感数据。结合大气层上界的太阳辐射量和大气平均温度,建立了基于ANFIS的太阳能辐射量预测模型,从而得到未来24 h的太阳能辐射量预测结果。在算例研究中,将ANFIS模型与多层前馈(back propagation,BP)神经网络预测模型、长短期记忆(long short-term memory,LSTM)神经网络预测模型在不同天气类型中的精度进行了对比。结果表明,在简单天气条件下,ANFIS模型、BP模型、LSTM模型的均方根误差分别为0.1122、0.3184、0.2534 W/m^(2),三者相对较小且相差不大;在复杂天气条件中,ANFIS模型的均方根误差为0.8606 W/m^(2),比BP模型和LSTM模型分别降低了4.0396、2.0252 W/m^(2),这说明ANFIS模型在复杂天气条件下表现较好,能够适应具有较强波动性的数据。研究同时表明,在考虑气象数据的基础上计及卫星遥感数据,可将预测的均方根误差降低0.132 W/m^(2),进一步改进了预测精度。

带式输送机桁架协同自移控制系统的研究

为了保证露天矿移置式带式输送机安全高效的横向移设,通过分析横向移设过程中可能出现的问题,提出了一种带式输送机桁架协同自移控制系统,对带式输送机桁架横向移动控制算法及其控制流程进行了分析研究,该系统不仅可以实现多节桁架的横向协同行走,还可以适应露天矿凹凸不平的复杂地形,可大大提高移置式带式输送机横向移设效率。