基于未来降雨的水库实时优化调度研究

为了充分利用未来降雨信息指导水库调度,构建了以最大削峰为目标的水库实时调度模型,提出了一种考虑未来降雨信息的水库优化调度方法,基于水箱模型利用24 h降雨量预报信息预测入库流量并建立每个时段的泄洪指标求解模型。以山美水库防洪调度为例进行研究,与降雨启发信息优化调度方法进行比较,结果表明,此优化调度方法在目标函数上表现更好,与利用洪水预报的优化调度方法效果相近,能较好地解决来水不确定性的问题。

曲面工件超声自适应检测方法研究

对曲面工件进行超声检测时,受工件曲率影响,超声波在曲界面处反射偏转特性不规律,造成回波接收困难,增加了检测的实现难度。针对以上问题,结合超声测距和幅值最大原理,阐述了以机械臂为运动机构的曲面工件点云建模方法,分析点位间角度关系,提出了一种基于分段三次Hermite函数的声束姿态调整算法,并通过C扫结果验证了算法有效性。以曲面轴承试块为例,进行了缺陷定量实验,试块缺陷检出率100%,缺陷尺寸误差不大于5.86%。实验结果表明:该方法能够实现曲面工件高精度扫查,为实现曲面工件超声自动化检测提供了一种便捷有效的途径。

感应电机损耗最小化预测控制策略研究

针对传统感应电机效率优化算法在复杂工况下存在鲁棒性和动态性能差的问题,提出了一种基于损耗模型控制算法的感应电机效率优化预测控制策略。搭建考虑铁损的电机功率损耗模型,包含铁损、铜损以及漏感等因素,提高了损耗模型的精度。采用模型参考自适应观测器估计损耗模型中的定子电阻,设计电流模型为参考模型,电压模型为可调模型。基于电机铁损模型构建连续集模型预测电流控制器,提升系统的动态性能。实验结果验证了所提算法的可行性和有效性。

具有机械角度辨识功能的带辅助齿SPMSM设计与研究

永磁同步电机因其高功率密度、高效率以及高可靠性,被广泛应用在各个领域。在对机械角度有要求的应用场合一般使用位置传感器来获取电机转子的机械位置信息,这样会降低控制系统的可靠性、集成度以及功率密度。为了在不借助位置传感器的情况下实现对永磁电机的机械角度辨识,设计了一台表贴式永磁同步电机(SPMSM)的电磁。通过在转子上添加不同高度的辅助齿,使得电机拓扑的电感包含转子机械角度信息。使用有限元仿真软件分析了添加辅助齿对电机反电动势、输出转矩以及三相电感的负面影响。最后在0.75 kW的SPMSM平台上验证了所提拓扑结构的机械角度辨识能力。

台风暴雨下某建筑边坡稳定性分析研究

福建省由于独特的地理和气候条件,经常遭遇台风暴雨,导致滑坡灾害频发。基于强度折减理论,采用FLAC^(3D)软件,对福建龙岩市受2023年9月台风“海葵”中影响的某建筑边坡进行稳定性分析。考虑自重和台风暴雨2种工况,分析边坡的变形破坏机理。结果表明,在自重条件下边坡安全系数为1.676,处于稳定状态;台风暴雨后,安全系数下降至1.230,低于规范值,显示出失稳破坏的风险。台风季节的滑坡风险显著增加,边坡截面中塑性贯通破坏区域约5.0 m^(2),与实际滑坡面积相比误差为11.1%,为极端天气条件下的边坡稳定性评估提供了重要参考。

山美水库洪水淹没分析及方法研究

在全球极端天气逐年增多的背景下,自然灾害发生的频次和强度愈来愈大。中国为防洪抗旱近年来兴建水库,而水库一旦发生洪水灾情,水库的泄洪淹没范围对下游防汛规划及减少灾害损失至关重要。以山美水库为例,基于地理信息系统(geographic information system,GIS)技术选用有源淹没方法确定山美水库遭遇3种重现期洪水泄洪的淹没范围,并利用洪水量等于淹没水量的原理,提出了一种运用二分法迭代有源淹没的淹没水位确定方法。通过输入3种不同重现期洪水量,本研究模拟出山美水库遭遇20年一遇洪水时下游淹没面积为20.04 km^(2),遭遇50年一遇洪水时下游淹没面积为24.42 km^(2),遭遇100年一遇洪水时下游淹没面积为26.07 km^(2)。结果显示,淹没区域集中在水库下游的梅山镇、罗东镇、码头镇。研究结果可为地方政府管理洪水风险、制定防洪措施提供一定的参考。

基于ABAQUS的圆锯片切削竹筒仿真试验研究

为降低伐竹机械工作过程中所受切削力,寻找最优切削参数组合,基于ABAQUS对圆锯片结构进行约束模态分析,对切削竹筒过程进行仿真模拟。通过单因素试验研究了圆锯片转速Vc、进给速度Vf、切削倾角θ和齿数Z对峰值切削力的影响,并以上述4个因素为影响因素,峰值切削力为评价指标进行正交试验以获得优化参数组合。结果表明:峰值切削力随着转速、进给速度和切削倾角的增加先减小后增大,随着齿数的增加而减小。当圆锯片转速为3000 r/min、进给速度为0.2 m/s、倾斜角度为10°、齿数为40 T时,可在一定程度上降低圆锯片所受切削力,并且切削断面平整。研究结论可为伐竹机械的设计提供参考。

一种永磁同步电机效率优化控制策略研究

为提升永磁同步电机的效率指标,提出一种基于跟踪微分器的效率优化控制策略,该策略通过建立损耗模型,分析损耗功率与定子磁链的极值关系,在直接转矩控制下重构损耗功率函数,将损耗功率函数的电机参数个数降到最少,利用跟踪微分器来求解永磁同步电机不同运行工况下的最优定子磁链。该控制策略不仅能实现控制系统的全局效率最优,而且具有良好的动态特性和较强的鲁棒性。通过与传统损耗模型控制策略进行仿真实验结果对比分析,验证了所提控制策略的有效性。

基于SLA打印的光敏树脂FCCZ单胞力学性能的研究

本研究基于型号为PRO-BLK 10的光敏树脂材料的立体光刻技术(SLA)打印成型的面心立杆立方(FCCZ)单胞的力学性能。通过材料准静态拉伸与压缩实验获得PRO-BLK 10材料的主要力学性能参数。通过FCCZ单胞准静态压缩实验,比较不同长径比(L/D)FCCZ单胞的破坏模式。基于实验结果计算并比较不同长径比FCCZ单胞的等效应力-应变关系、极限压缩强度和等效弹性模量。结果表明,SLA打印FCCZ单胞的最大等效应力随着长径比的增加而增加。基于对FCCZ单胞等效弹性模量和破坏模式的分析,将10种不同长径比的FCCZ单胞试样分为三组。相同破坏模式下FCCZ单胞的等效弹性模量近似等差数列式增加,不同破坏模式下其等效弹性模量具有显著的差异。

基于特征融合的金属铸造工件表面裂纹检测算法研究

针对复杂结构的金属铸造工件表面因成像复杂引发干扰,裂纹提取判别困难的检测问题,提出一种结合了颜色形态特征融合图像分割和纹理特征裂纹判定的金属铸造工件表面裂纹检测算法。该算法通过GAMMA变换增强裂纹并弱化背景,根据裂纹目标的颜色特征与几何形状特征相融合,量化特征并滤波特征值分割提取裂纹目标,基于灰度共生矩阵对候选裂纹区域提取纹理特征,使用支持向量机分类器进行训练并识别裂纹。金属工件表面裂纹检测实验表明,该算法在图像分割方面能更加完整准确地提取裂纹,在真伪裂纹的识别中准确率、精确率、召回率和F1得分分别为94.47%、92.51%、96.67%和93.74%。相较于传统检测算法,该算法克服了上述干扰影响,在准确率等方面具有优势,且具有较快的识别速度。

金属增材制件的超声无损检测与评价研究进展

金属增材制件在航空航天、核电等高端领域应用日益广泛,及时获取缺陷和微观组织结构信息,对改进制造过程、保证产品质量和相关设备的安全稳定运行具有重要意义。然而,特殊的制造工艺导致金属增材制件内部晶粒粗大,组织各向异性复杂,声波衰减严重,给超声检测带来了很大挑战。该文简要梳理了金属增材制造过程中常见的缺陷类型和成型件微观组织结构特征;从传统水浸式超声检测、相控阵超声检测和激光超声检测3个方面,重点论述了超声检测技术在金属增材制件缺陷检测领域的应用现状;提出基于超声检测技术无损评价金属增材制件微观组织结构和力学性能的原理以及评价模型建立方法,并对相关重难点做了阐述;最后总结了超声无损检测技术在金属增材制件质量评价领域应用中面临的挑战和发展趋势,并对未来应重点关注的研究方向给出建议。

基于ANSYS/LS-DYNA的液态CO_(2)相变破岩裂纹扩展特征研究

为研究液态CO_(2)相变爆破技术破岩机理,更好地推广这种安全爆破技术,采用ANSYS/LS-DYNA仿真软件对液态CO_(2)相变爆破岩石的裂纹扩展特征及影响致裂结果的关键因素进行研究。基于仿真结果对比CO_(2)爆破和炸药爆破岩石损伤裂纹的区别,并研究岩石爆破裂纹的扩展形式与应力波加载速率和岩石强度的关系,以及地应力对爆破裂纹扩展的影响。研究结果表明:CO_(2)爆破岩石产生裂纹条数较少的原因是其爆炸应力波的加载速率较低,且只有爆炸应力波强度高于岩石动态抗压强度时才会产生粉碎区。初始地应力会抑制爆破裂纹的扩展,在各向异性的地应力作用下,裂纹会朝着最大地应力的方向扩展。研究结果可为实际工程中的爆破参数选取提供参考。

改进SSD的触摸屏银浆线路缺陷检测研究

为加强对触摸屏面板的质量把关,改善触摸屏面板制造工艺,推动自动化生产进程。提出了一种改进SSD的触摸屏银浆线路缺陷检测方法,该方法利用多次卷积、下采样等方式提取不同尺度下的图像特征;利用不同尺度的图像特征进行特征融合,实现特征叠加效果;将融合后的特征通过通道注意力机制增强不同维度特征的语义信息;利用改进后的特征进行回归实现触摸屏银浆线路检测。实验证明,所提方法对于触摸屏银浆线路微小缺陷具有检测速度快,准确度高的良好效果,可满足工业需求。

DFNet:高效的无解码语义分割方法

针对编解码语义分割网络计算量大、解码结构复杂的问题,提出一种高效无解码的二值语义分割模型DFNet。该模型首先去除主流分割网络中复杂的解码结构和跳跃连接,采用卷积重塑上采样方法重塑特征编码直接得到分割结果,简化网络模型结构;其次在编码器中融合轻量双重注意力机制EC&SA,提高特征编码的通道及空间信息交互,增强网络的编码能力;最后使用PolyCE损失替代常规分割损失,解决正负样本不均衡问题,提高模型的分割精度。在Deep‑Globe道路分割和CrackForest缺陷检测等二值分割数据集上的实验结果表明,本文模型的分割精度F1均值和IoU均值分别达到84.69%和73.95%,且分割速度高达94 FPS,远超主流语义分割模型,极大地提高了分割任务效率。

基于自适应超螺旋滑模观测器的三相Vienna整流器无模型预测电流控制

三相Vienna整流器具有不需要考虑开关死区、可靠性高等优点,但参数易受外部扰动影响而导致控制性能下降。针对这些问题,该文提出一种基于自适应超螺旋滑模观测器的无模型预测电流控制策略(ASTSMO-MFPCC)。首先,通过分析三相Vienna整流器参数失配数学模型,构建不依赖系统物理参数的超局部模型。其次,设计超螺旋滑模观测器估计超局部模型中的动态部分,有效抑制系统扰动影响。同时,设计自适应增益,动态调整超螺旋滑模观测器参数,解决增益选择难题。最后,构建离散化预测模型和成本函数,实现无模型预测电流控制算法。仿真与实验结果表明,所提策略具有良好的鲁棒性和动稳态性能。

基于深度学习的脑电信号特征检测方法

针对传统手工制作脑电(EEG)信号特征所带来的性能较差问题,提出了一种基于深度学习的脑电特征检测方法。采用EEG片段分割和带通滤波作为数据预处理方法,并结合卷积神经网络与Transformer自动地提取脑电信号特征,进而利用10折交叉验证训练模型以评估其有效性。同时以CHB-MIT数据集对所提出的方法进行验证,得到了该方法对癫痫脑电信号的分类平均准确率为98.51%,平均灵敏度为98.13%,平均特异性则为98.93%。实验结果表明,所提方法避免了繁琐的特征提取过程,能够有效完成脑电信号的自动检测及分类任务。

基于最优拉丁超立方设计的糖尿病足鞋垫优化设计

目的提出一种鞋材弹性模量与厚度联合优化设计糖尿病足鞋垫的方法,以降低足底压力和软组织内部应力。方法通过逆向工程方法建立足部有限元模型,基于足底压力分布特征划分鞋垫压力区域,采用有限元法对接触力学进行研究,为优化过程中调整不同区域内材料的弹性模量和鞋垫前后足厚度奠定基础,使用最优拉丁超立方设计得到最优参数组合。结果设计的鞋垫增加约37.55%的足底接触面积,跖骨区和足跟区的压力峰值分别降低15.07%、36.96%,足跟处软组织内部应力降低20.83%,足底筋膜张力降低约60%。结论所提出的方法可用于设计定制鞋垫,设计的个性化鞋垫具有更大的接触面积和降低糖尿病足底溃疡的良好潜力。

采用CNN的MIMO-OFDM可见光通信接收机

为了克服多输入多输出(MIMO)-正交频分复用(OFDM)可见光通信(VLC)系统中存在的信号串扰、高峰均功率比、发光二极管(LED)的带宽受限和非线性效应等问题,提出一种基于卷积神经网络(CNN)的VLC接收机.该接收机通过对接收端失真信号和发射端原始信号的学习,能够实现MIMO-OFDM可见光通信系统的信号解调,有效提升系统对非线性失真的抑制能力并具有较低的复杂度.实验结果表明,与最小二乘法接收机相比,CNN接收机能有效补偿信号受到的线性和非线性失真以及不同用户间的信号串扰,平均误码率提升超过一个数量级,同时有效克服LED带宽受限问题,比特传输速率提升53%.

基于线结构光传感器的多型胶体三维尺寸测量方法

为解决当前工业点胶质量检测精度低、算法通用性差等问题,提出了一种基于线结构光传感器的多型胶体三维尺寸测量方法。该方法使用线结构光传感器进行胶体图像采集,采用一种倾斜矫正方法解决受外界影响导致高度图数据不准的问题,而后提出胶体三维测量方法。针对多种形状胶体,设计并优化了一种直线扫描测宽法与一种骨架提取测宽法,将两者结合提出了一种自适应测宽法。通过对比分析,实验结果表明所提出的测量方法能够有效适应多种形状胶体实现高精度三维测量,测量平均相对误差低至0.55%,具有较强的通用性与准确性。

利用ORC-VCR回收压缩热的预冷式CAES系统性能分析

常规非绝热压缩空气储能(D-CAES)系统的储能过程通常采用四级以上的压缩机组以减少空气压缩功的消耗,导致产生大量的低品位压缩热直接排放到环境中,能源浪费严重。针对这一问题,本工作提出了一种采用有机朗肯循环-蒸汽压缩制冷(ORC-VCR)回收压缩热的预冷式CAES系统(ORC-VCR-CAES),通过回收空气压缩阶段压缩机产生的压缩热来对压缩机入口空气进行预冷,可以进一步降低空气压缩功的消耗,提高系统的循环效率。对ORC-VCR-CAES耦合系统进行了热力学分析和经济性分析。结果表明,不同ORC-VCR循环工质对系统性能的影响较大,采用R152a作为循环工质的ORC-VCR-CAES系统综合性能最佳。其系统循环效率可达64.15%,比常规D-CAES系统提高了5.94%;在考虑外部废热能量输入时,ORC-VCR-CAES系统(火用)效率为51.90%,比常规D-CAES系统提高了4.81%。通过压缩热的回收有效减少了冷却器的(火用)损失,但压缩机组的(火用)损失仍然较大,是系统进一步优化的关键部件;经济性分析表明,当峰谷电价为1.26元和0.30元时,ORC-VCR-CAES系统的项目净现值相比于常规D-CAES系统可增加12.48%,且峰谷电价差越小,ORC-VCRCAES相比于常规D-CAES系统的项目净现值增加百分比越高。