关键词： 枸杞   采收   三维建模   有限元分析  

摘要： 设计了一种以柔性回转梳刷式采收为工作原理的骑跨式枸杞采收机械,该机械主要由采摘装置、收集装置、传动结构、行走装置、机架等部分组成,理论上可一次性实现枸杞的摘落、低损收集、清选等功能。运用SolidWorks 2022软件完成了三维建模,Ansys Workbench 2022软件对核心构件——梳刷组件进行了有限元仿真试验,结果表明机架的最大应力为58.79 MPa,小于材料的最大强度极限,最大应变量约0.0003 mm,满足材料强度要求。自由模态分析结果发现,前3阶模态固有频率几乎为0,表现为刚体模态,从第4阶开始表现为弹性模态,前10阶模态的频率呈逐渐升高的趋势,且最高频率约9.4700 Hz,与机器频率相差较大,验证了整机结构方案和选材设计的合理性。该采收机械的设计可为后期进一步研究低损伤枸杞机械化采收提供参考。

关键词： 转台   ±180°   限位   有限元分析  

摘要： 针对光电转台方位旋转角度0~±180°的使用要求,设计了一种机械限位。据此建立了有限元仿真模型,并通过实物试验验证了机械限位有限元仿真模型的有效性。结合仿真结果与试验,优化了转台控制程序,改进提升了机械限位的结构,拓展了应用场景。此限位具有结构简单且成本低等优点。

关键词： 三维有限元渗流计算   荒沟抽蓄电站   上水库   混凝土面板堆石坝  

摘要： 荒沟抽蓄电站是黑龙江省首座全面投产发电的抽水蓄能电站,上水库采用主、副挡水坝+垂直防渗帷幕的局部防渗形式。为整体分析库区渗控效果,本文采用有限元计算软件Midas GTS-NX建立包含坝体、帷幕等整体库区的三维有限元渗流模型,分析计算大坝及库周的渗流特性,研究上水库大坝筑成后结合防渗帷幕的整体防渗效果,该研究对局部防渗抽水蓄能电站的三维渗流计算具有一定指导意义。

关键词： 数值模拟   FEM-SPH法   岩质边坡   耦合方法  

摘要： 有限元法-粒子法(FEM-SPH法)作为一种新型耦合数值模拟方法,可用于模拟复杂物理过程中的大变形计算。采用FEM-SPH自适应建模方法,计算四川省泸州市某高速公路K4+360~K4+400段岩质顺层边坡在无支护工况下的变形过程,得到边坡各关键点速度随时间的变化规律,相关结论可为边坡支护结构设计提供工程参考价值。

关键词： 有限元   压力容器   弹塑性断裂   三维J-积分  

摘要： 研究压力容器外表面弹塑性断裂问题对于确保容器安全运行和延长容器的使用寿命具有重要意义。以有限元方法与弹塑性断裂理论为基础,采用三维J-积分方法,解决压力容器中普遍存在的外表面轴向半椭圆裂纹Ι型弹塑性断裂问题。结果显示,三维J-积分随着裂纹角度的增大而增加,随着积分区域的增大而降低。当内压增加到15 MPa时,半径为0.2 a与0.4 a(a为裂纹深度)的积分区域1与2的计算结果在裂纹角度为15°处存在一定波动。同时可以看到,在裂纹角度较小且靠近外表面的位置,不同积分区域的结果差异较大;而在裂纹角度较大的位置,不同积分区域的结果相差不大。这说明三维J-积分具有较好的路径独立性,可为压力容器的防弹塑性断裂设计、材料选择、断裂预测和修复提供科学依据。

关键词： 电液伺服系统   时变障碍Lyapunov函数   径向基函数神经网络   指令滤波   误差补偿   反步法  

摘要： 针对电液伺服系统位置跟踪控制中存在的输出约束和不确定性问题,提出一种基于正切型时变障碍Lyapunov函数的输出约束自适应滤波控制方法。构造具有时变约束边界的正切型时变障碍Lyapunov函数,通过时变边界函数的参数设置,使系统输出具有较好的瞬态和稳态性能;设计径向基函数(RBF)神经网络及权重自适应学习律,在线逼近由模型不确定性和未知干扰组成的复合干扰,并将逼近值用于反馈控制;采用二阶指令滤波反步法设计状态反馈控制律和误差补偿机制,避免反步设计中“计算爆炸”的问题,同时消除滤波误差,提高系统位置跟踪精度;依据Lyapunov稳定性理论证明闭环系统中所有误差信号的收敛性。仿真结果表明:系统的稳态误差在所提方法下约为3.48×10^(-8)m,相比于其他控制方法,跟踪误差始终约束在时变的约束边界内,跟踪精度和控制性能均得到提升。

关键词： 锂电池   电热耦合模型   多状态联合估计   双滤波  

摘要： 面向电动汽车一类宽温度,大幅值、宽频率随机电流应用场景,提出一种基于全新电热耦合模型的锂电池多状态在线联合估计方法。该模型由自回归等效电路模型与单态集总热模型耦合而成,以提高模型电气动态跟随性能。电热耦合模型参数采取“先验信息初始化-在线修正”的方式确定,以避免电池一致性问题带来的误差,从而实现电热耦合关系在宽温度内的连续准确表达。基于所提出的ARST(autoregression-single state thermal model)耦合模型,该文采用双滤波算法实现锂电池多状态的在线联合估计,弥补目前电池3种及以上状态联合估计的稀缺问题。最后,在[0,50]℃,基于两个动态工况,将所提出的算法与两类基于模型的多状态联合估计算法进行比较。结果表明:ARST模型具有更好的电气跟随性能;所提出的模型参数在线辨识算法能够有效提高模型精度,从而提高多状态联合估计精度;在宽温度应用中,相较仅基于电模型的多状态联合估计算法,兼顾热状态估计的多状态联合估计算法能够有效提高电池状态的估计精度。

关键词： 退变性腰椎滑脱症   肌肉张力   椎间关节   骨盆模型   运动处方   功能锻炼   腰大肌   肌群  

摘要： 目的建立人体腰椎-骨盆复合体有限元模型,并耦合腹背侧骨骼肌模型分析,研究腰大肌功能锻炼对退变性腰椎滑脱症(degenerative spondylolisthesis,DS)的力学影响。方法研究基于健康人体和DS患者的影像数据建立了腰椎-骨盆复合体有限元模型,并由单一组织到整体结构进行了模型全面验证。进一步地研究正常腰椎-骨盆模型与DS模型在不同工况下的腰椎骨盆部组织的力学响应差异。结果模型的多层次验证表明所建模型具有较好的生物保真度。两模型对比发现:DS模型的骨盆入射角、骨盆倾斜角、骶骨倾斜角和腰椎前凸曲度均较正常模型高20%~40%。同时,DS模型表现出更大的应力应变响应。在轴向旋转和侧屈工况中,其L4/5椎间盘和椎间关节应力约为正常模型的6.6倍;DS模型的高应力区较正常模型多,高应力区域由于滑脱影响向前转移。而正常模型的同一节段的韧带峰值应变仅为DS模型的1/10;此外,DS模型在屈伸和侧屈工况中腰骶肌群表现出更大的肌肉张力,前者腰大肌等腹侧肌肉承受的拉力比后者大23.2%。结论腰椎退变性滑脱和伴随的脊柱-骨盆参数失衡导致了DS患者力学承载增加,可能会影响腰骶区失衡进展。同时,面向DS患者需针对腹背侧肌肉进行特定运动处方,以纠正脊柱骨盆失衡并延缓滑脱的进展。

关键词： 自动驾驶电动车辆   不确定性   径向基函数神经网络   粒子群优化算法   参数预测  

摘要： 针对具有不确定性的自动驾驶电动车辆的运动控制问题,提出了一种基于参数预测的径向基函数(RBF)神经网络自适应协调控制方案。首先,考虑系统参数的不确定性及外部干扰的影响,利用预瞄方法建立可表征车辆循迹跟车行为的动力学模型;其次,采用RBF神经网络补偿器对系统不确定性进行自适应补偿,设计车辆横纵向运动的广义协调控制律;之后,考虑前车车速及道路曲率影响,以车辆在循迹跟车控制过程中的能耗及平均冲击度最小为优化目标,利用粒子群优化(PSO)算法对协调控制律中的增益参数K进行滚动优化,并最终得到一系列优化后的样本数据;在此基础上,设计、训练一个反向传播(BP)神经网络,实现对广义协调控制律中增益参数K的实时预测,以保证车辆的经济性及乘坐舒适性。仿真结果证实了所提控制方案的有效性。

关键词： 墙面滚涂   结构设计   有限元分析   激光位移传感器  

摘要： 针对解决室内墙面人工滚涂劳动强度大的问题,设计了一套自动化室内墙面滚涂机器人。对机器人需求功能进行结构设计,其移动载车在地面多方向移动,其机械臂提升柱将UR机械臂举升至目标位置,使用UR机械臂末端的滚筒进行墙面滚涂,对其中关键承载零件进行有限元分析;使用激光位移传感器对滚涂之后的墙面进行测量,测量数据传输至上位机处理;最后,可视化滚涂层数据并计算平面度,对于平面度不满足要求的墙面进行打磨,以提高室内装修的滚涂质量。