旁通阀对长距离重力流输水管线水力过渡过程的影响

为研究旁通阀在长距离重力流输水管路检修过程中的作用,基于特征线法,建立了旁通阀计算模型.结合某大型重力流输水工程,对设置旁通阀与否的管路水力过渡过程进行了分析.结果表明,不设置旁通阀时,检修阀关闭会引起系统较大升压;设置旁通阀后,系统压力波动明显变缓,最高压力包络线与设计压力线在检修阀下游几乎重合,在检修阀上游稍有升高,相应地,最低压力包络线在检修阀上游与设计压力线稍有下降,在检修阀下游几乎重合.通过调试检修阀与旁通阀的关闭规律可以发现,检修阀关闭时间一定时,旁通阀关闭时间越长,最大压力越小,压力波动越平缓;而旁通阀关闭时间一定时,检修阀关闭时间的变化对压力波动形状影响不大,但会影响压力波动的开始时刻.同时,对不同管段检修工况压力极值统计发现,旁通阀对系统不同位置管段的防护程度不同,对起点和末端管段的压力防护作用最大.     

球形机器人驱动系统设计与路径跟踪控制

设计了一种球形机器人驱动系统,通过在竖直平面内调整滚动轴的水平倾角控制转向,由一个变量,即滚动轴的水平倾角就可以表征滚动轴,因此控制模型中仅有水平倾角和驱动电动机转速两个变量,不需要复杂的运算就可以确定控制策略。引入相对曲率半径的概念,作为转向控制指标,借助微分几何中平面曲线论的唯一存在定理,通过改变滚动轴的水平倾角使轨迹与路径的相对曲率半径在对应点达到一致,以实现对路径的跟踪。所给出的球形机器人驱动系统及其控制策略不需要测量传感器确定运动状态,而是通过运行时间计算轨迹弧长实施控制。针对相对曲率半径的几个特殊值验证了控制策略的正确性,仿真结果也证明了算法的可行性。     

基于力传感器重力补偿的机器人柔顺控制研究

基于力觉控制的机器人运动系统能够通过感知外界环境的接触力,实现机器人作业过程中对力和位置的双重控制。为了提高机器人对接触力的感知精度,实现准确的柔顺控制,提出一种基于力传感器重力补偿的机器人柔顺控制方法。首先,通过调整机器人末端姿态,采集机器人不同位姿下力传感器数据,计算机器人底座安装倾角、力传感器零点数据、末端工具重力及重心坐标等参数;然后,利用机器人姿态变换矩阵,实现对力传感器的重力补偿,为机器人柔顺控制提供准确的受力感知;最后,采用导纳控制,实现机器人对物体的抓取搬运。进行了力传感器重力补偿实验及机器人柔顺放置实验,结果表明,该方法能够提高机器人对外界环境感知的精准度,实现精准的机器人柔顺控制。     

直接驱动机器人自适应-PD复合运动控制研究

针对直接驱动机器人结构参数与摩擦参数的非确定性,提出机器人自适应-PD控制策略。首先分析了机器人的两类不确定性,推演了机器人动力学方程,给出不确定性动力学结构量的线性化表示;然后,对关节摩擦力矩矢进行了建模;为补偿动力学不确定性给机器人带来的控制误差,构建含位置与速度反馈的双闭环控制系统,引入自适应机构辨识不确定性参量,并据此规划出自适应控制律;为提高运动控制精度,在控制器中嵌入PD子控制器。仿真实验显示,系统的位置和角速度跟踪误差分别为-0.02°~0.03°与±0.005 rad/s,表明自适应-PD控制律可实现直接驱动机器人精密轨迹控制。     

基于直流电机驱动电路的移动式采摘机器人设计

基于直流电机驱动策略,采用STM32微处理器,搭建了采摘机器人运动控制系统,并基于H桥功率驱动电路及PWM脉宽调速策略,实现了采摘机器人电机驱动调速系统。试验结果表明:该采摘机器人在行走和转弯测试中,误差较小,能够满足设计要求,对直流电机在其场合的驱动控制具有一定的参考价值。     

压力波动预止阀对泵站水锤的影响

运用水锤理论及特征线法,结合某高扬程泵站工程,对压力波动预止阀在泵站水锤防护过程中的作用和有关工作参数设定方法进行了研究.通过计算压力波动预止阀在13种开启方式和10种关闭方式下的水力瞬变过程,发现压力波动预止阀能够有效防护系统最高压力,但在某些情况下也可能使系统最低压力进一步降低.压力波动预止阀低压开启时间、维持开启时间和关闭时间是影响水锤防护效果的关键参数,3个参数之间存在最佳组合,能够使输水管线最高压力控制在最低水平,最低压力下降程度最小.对于压力波动预止阀的开启过程,要求在事故停泵后第1个压力波峰到来之前完全开启;为了防止因外泄量过多导致系统最低压力进一步降低,建议维持开启时间要短.随着压力波动预止阀关闭时间的增长,系统最高压力不断降低,越有利于高压水锤的防护.研究结果对新建及现有的带有压力波动预止阀的高扬程泵站水锤防护,具有重要参考价值.     

高速履带车辆静液驱动转向控制策略

为解决高速履带车辆静液驱动转向行驶控制问题,在对静液驱动履带车辆转向行驶理论分析基础上,得到了考虑转向安全性和系统最高承受压力影响的车速与相对转向半径间的相互制约关系.设计了高速履带车辆静液驱动转向控制策略,该转向控制策略由综合转向控制单元和泵、马达排量控制器相互配合实现.运用Matlab/Simulink软件对系统进行转向控制仿真分析,仿真结果表明该转向控制策略可在满足系统压力限制以及保证车辆不侧滑的条件下自动降低平均车速以保证驾驶员期望转向半径的准确实现.     

高速履带车辆静液驱动转向控制策略

为解决高速履带车辆静液驱动转向行驶控制问题,在对静液驱动履带车辆转向行驶理论分析基础上,得到了考虑转向安全性和系统最高承受压力影响的车速与相对转向半径间的相互制约关系。设计了高速履带车辆静液驱动转向控制策略,该转向控制策略由综合转向控制单元和泵、马达排量控制器相互配合实现。运用Matlab/Simulink软件对系统进行转向控制仿真分析,仿真结果表明该转向控制策略可在满足系统压力限制以及保证车辆不侧滑的条件下自动降低平均车速以保证驾驶员期望转向半径的准确实现。     

数控技术在采摘机器人作业中的应用

为研究采摘机器人的数控技术,构建了欠驱动采摘机器人模型。基于农业采摘机器人成本、耗能及实地作业需求,构建的模型为后轮驱动模式,结构简单。实际工作过程中,通过车轮移动,机械手通过智能控制到达指定位置进行果蔬采摘。同时,从采摘精度角度出发对机器人的驱动及末端执行装置进行参数设计,通过PID控制实现对采摘机器人的自动采摘过程,构建出末端执行装置运动学矩阵方程,并在此基础上构建系统数控系统,实现其自动采摘等多元化功能,为后续相关研究提供参考。     

重力滴灌系统的安装与使用

重力滴灌系统是一种不靠动力驱动的滴灌设备,主要由蓄水池、阀口控制部分(闸阀、水表、过滤器)、输水管道、滴灌管等部件组成.它利用重力的原理,靠水源高度产生的自身压力,通过主管道、支管道及供水管网实现供水.     

泵站加压与重力自流联合供水工程的停泵水锤防护

针对某首部泵站加压与重力自流相结合的长距离、高落差输水工程,基于瞬变流计算中常用的特征线法建立了全系统水力过渡过程数学模型,模拟了系统停泵水锤全过程.为了解决水泵机组掉电后管道中出现的负压问题,提出了在泵后采用空气罐的防护方案,并对空气罐参数进行优化设计,确定了较优的空气罐体型;于管道最高点处设置高位水池,水池后的重力...     

油气混输泵单向球阀启闭瞬态性能试验研究

为了研究变工况来流环境下各参数变化对单向球阀的启闭迟滞性影响,针对3DP-60/3.0型往复式混输泵单向球阀的启闭瞬态过程及往复运动特征,运用UDF动网格技术计算气液单向阀启闭高度-时间函数,重点分析启闭瞬时2种极限情况下入口流体速度、压力及动能损失.揭示了不同入口流量、开启高度、含气率等工况参数对单向球阀内部压力场、气液两相分布的影响规律,并通过试验数据和模拟结果进行对比,验证数值模拟的可靠性.研究结果表明:无论是在纯液相还是低含气率下,随着入口流量的增加,球阀压降增加,而且增加幅度比较均匀.在含气率分别为80%,60%,40%时,开启高度从2~6 mm过程中入口压差逐步减小,呈现递减分布规律;20%至纯液工况(含气率为0)时,开启高度越低入口压差变化越大,体现球阀界面气液逐步分离产生界面压差也更大.含气率从0增加到0.9,球阀压降的降低幅度非常明显,随着含气率的进一步增加,压降不断减小.     

滚筒式真空脉动干燥机设

设计了一种滚筒式真空脉动干燥机.该干燥机由干燥滚筒、旋转接头、加热系统、控制系统、真空系统和传动系统组成.控制系统通过控制电磁阀可使干燥滚筒内的干燥压力在真空与常压之间有规律地变化.干燥滚筒在增加装料量的同时,还可通过旋转使物料受热均匀,提高机器的生产率.无核白鸡心葡萄的干燥试验表明,在干燥压力为7kPa,一个循环内真空干燥20min,常压干燥4min,干燥温度为60℃的条件下,干燥12h,葡萄含水率可降至16.4%(湿基),糖酸比达到33.2.     

枝状管网水力瞬变工况的试验与数值模拟

采用试验并结合特征线法(MOC)对带有一个分支管管网阀门关闭时产生的水锤压力及波动规律进行了研究,试验采用压力传感器监测水锤压力波动、角位移传感器测定阀门的关闭时间及关闭规律,结果表明:MOC方法能较好地预测管网阀门关闭产生的最大水锤压力值,管网监测点计算与试验值相对误差小于13％,但MOC方法计算所得压力波的衰减比较缓慢,而试验得到的压力波衰减很快,是由于在计算中使用的恒定流摩阻所致;在此基础上对5种阀门关闭方案产生的瞬变流动进行了数值计算,表明管路末端2个阀门同时关闭时管网中产生的水锤压力最大,在实际工程中应避免阀门同时关闭的操作;管网最大水锤压力随关阀时间的延长而减小,当阀门关闭时间一定时,采用曲线关闭规律产生的最大水锤压力比直线关闭规律产生的要小,而采用两阶段直线关闭规律产生的最大水锤压力压力小于线性关闭的,对于实际工况中的两阶段关闭应通过延长第一阶段关闭时间以减小最大水锤压力．     

基于曲柄滑块机构原理导航的农业机器人设计

研究开发了一种自动导航果园用履带式移动机器人,作为果园精细化作业的移动平台.机器人采用基于曲柄滑块机构原理的导航方式,以导航机构检测的姿态角和位置角作为输入量设计了模糊PID控制器.试验表明,机器人以0.15m/s的速度直线行走时,最大跟踪误差小于0.02m;机器人转弯半径为2m时,最大跟踪误差小于0.05m.     

泵站双节式拍门合理开启角度分析

为探究双节式拍门的合理开启角度,以江西鹅湖泵站双节式拍门为研究对象,分析在不同流量工况下,不同开启角度的拍门水力损失以及门后水流流态,得出一个较优的双节式拍门开启角度范围.结果表明:在双节式拍门上节门开度达到约46.00°.下节门开度达到约64.00°时,水力损失较小且其大小几乎不随流量增加发生变化,因拍门水力损失导致的效率下降值已减少至3%左右,而且随着开启角度增大,拍门对泵装置性能以及整体工程运行产生的影响在逐渐减弱.经过分析得出,鹅湖泵站双节式拍门上节门的较优开度约为46.00°~53.00°,下节门的较优开度约为64.00°~70.00°,这与该泵站双节式拍门在运行工况下的开启角度吻合,结果可为双节式拍门在泵站的应用提供借鉴.从多角度分析对比得出的双节式拍门合理开启角度的研究方法具有较高的可行性,值得在其他类型拍门合理开启角度研究中推广应用.     

基于C8051F020的智能新风控制系统设计

针对当前新风控制系统中存在的测量误差偏大、控制目标单一等问题，设计一种以二氧化碳、TVOC、温湿度为控制目标，以串口指令触摸屏为人机界面的智能控制系统。该系统以C8051F020单片机为核心，通过比较各控制目标实时值和设定值，作出相应的逻辑计算，确定各风机的档位及热交换阀门的开闭。通过试验证明，该系统能够在满足新风量的要求下大大降低能耗，具有良好的应用前景。     

山地果园管道自动喷雾系统设计与试验

基于管道的自动喷雾技术及设施可以解决山地果园植保作业中喷雾作业效率低、劳动强度大、移动式喷雾机械难以进入的问题。本研究设计了适用于山地果园的管道自动喷雾系统,主要包括喷雾首部、喷雾管道、自动喷雾控制器及喷雾小组等结构,计算了山地果园管道药液压力损失,研制了自动喷雾控制器,并开发了控制程序。喷雾作业时,喷雾首部将药液经管道引入果园,利用自动喷雾控制器控制电磁阀,逐次打开或关闭喷雾小组,实现手动控制或自动控制喷雾。为确定电磁阀持续开通时间,进行了喷雾有效性试验。结果表明,控制喷雾小组的电磁阀持续开通8 s即可保证喷雾的有效性;采用这种管道自动喷雾设施的喷雾作业效率为2.61 hm²/h,与人工喷雾相比,提高了喷雾作业的效率。本研究可为山地果园的喷雾技术及智能施药设施的研发提供参考和思路。     

高地隙农田信息采集机器人设计与试验

为适应水田行走和不同垄宽等复杂的农艺条件,设计了一种轮距宽度可调的高地隙四驱农田信息采集机器人。利用SolidWorks对整体结构进行设计分析和零部件选型,设计了基于GNSS和INS的组合导航与路径跟踪控制系统,并对机器人进行了水田行走性能测试和信息采集试验。结果表明,机器人四轮驱动方式具备较好的速度一致性,地隙与轮距调节机构调节到位误差率为1.33%和0.73%;直线路径跟踪的平均横向误差为6.8 cm,直角转弯的平均收敛时间为25.6 s;机器人最大行驶速度为1 m/s,单点信息采集平均耗时为24.5 s,传感器采集的各类数据均满足使用要求,该信息采集机器人可实现复杂条件下的农田信息采集工作。     

液压闸阀卡滞现象的机理分析与试验研究

针对某型液压闸阀出现的卡滞现象进行研究,分析该液压闸阀结构特征,预测影响闸阀卡滞的因素,进而根据船用液压驱动源压力波动特性,对闸阀的启闭特性进行理论计算和分析,获取该型闸阀在波动驱动压力下的启闭特性曲线,校核了设计的合理性;通过对闸阀零件实际加工尺寸进行检查和分析,找到了影响闸阀启闭状态的关键配合尺寸.最后模拟实船系统搭建相应试验台,复现了该闸阀卡滞现象,通过对影响闸阀启闭的配合尺寸进行控制,试验表明修复后的闸阀功能正常,适应船用波动驱动压力环境同时验证了闸阀计算分析结果的合理性.