基于响应面法的电磁阀响应时间优化

为了缩短喷雾植保用电磁阀的响应时间,提高变量喷雾的精准性,该文引入响应面法优化改进型脉冲宽度调制(pulse width modulation,PWM)控制参数。试验采用Box-Behnken设计方法,选取电磁阀驱动电压(10、12和14 V)、PWM延迟时间(15、40和65 ms)及PWM占空比(5%,15%和25%)作为考察因素,以电磁阀开启响应时间、电磁阀闭合响应时间和电磁阀响应时间为响应值,获取了关于3个响应值的二次多项回归模型,并对其进行了验证。经响应面法分析得出,在参数优化区间内,使电磁阀响应时间最短的参数条件为电磁阀驱动电压12 V、PWM延迟时间15 ms以及PWM占空比5%,与试验测量结果差异极小。与普通PWM控制方式相比,使用改进型PWM控制信号并优化控制参数可有效缩短电磁阀响应时间。该研究为合理选择PWM控制参数提供了参考。     

ABS液压系统仿真与电磁阀优化

为了改善ABS电磁阀的动态特性,缩短其动作时间,并考虑在制动过程中变化的油压对电磁阀运动的影响,该文利用AMESim软件建立了ABS制动系统中液压系统的模型。通过ABS混合仿真试验台实测阶梯形变化的制动压力,与同条件下的仿真结果进行对比,二者的平均差小于84 000 Pa。运用Optimization工具,以电磁阀动作时间为目标参数,利用遗传算法对加压阀和减压阀主要参数进行优化计算,使其动作时间分别缩短1.1 ms和1.4 ms。该研究对于电磁阀的优化设计和改进具有参考作用。     

变量喷施系统电磁阀响应时间对液压冲击的影响

为研究电磁阀响应时间对脉冲宽度调制（pulse width modulation,PWM）变量喷施系统液压冲击的影响,该文构建PWM变量喷施系统流道的三维仿真模型,设定不同的电磁阀开启和闭合时间,利用Fluent软件模拟分析了电磁阀启闭时系统管路内液压冲击的变化。模拟结果表明：电磁阀启闭时所产生的液压冲击随电磁阀响应时间的增加而减小。利用PWM变量喷施系统对电磁阀启闭过程中的管路压力变化进行了试验测试,试验结果与模拟结果吻合,最大水击压强之间的相对误差小于10%。对电磁阀闭合所引起的液压冲击进行理论分析,间接最大水击压强公式适用于PWM变量喷施系统中电磁阀高速闭合时所引起的液压冲击的计算,并且电磁阀开启与闭合所引起的液压冲击呈线性关系,比例系数为1.91。研究可为系统中其他液压元件动态特性的研究提供理论支持。     

变量喷施系统电磁阀响应时间对液压冲击的影响（英文）

为研究电磁阀响应时间对脉冲宽度调制(pulse width modulation,PWM)变量喷施系统液压冲击的影响,该文构建PWM变量喷施系统流道的三维仿真模型,设定不同的电磁阀开启和闭合时间,利用Fluent软件模拟分析了电磁阀启闭时系统管路内液压冲击的变化。模拟结果表明:电磁阀启闭时所产生的液压冲击随电磁阀响应时间的增加而减小。利用PWM变量喷施系统对电磁阀启闭过程中的管路压力变化进行了试验测试,试验结果与模拟结果吻合,最大水击压强之间的相对误差小于10%。对电磁阀闭合所引起的液压冲击进行理论分析,间接最大水击压强公式适用于PWM变量喷施系统中电磁阀高速闭合时所引起的液压冲击的计算,并且电磁阀开启与闭合所引起的液压冲击呈线性关系,比例系数为1.91。研究可为系统中其他液压元件动态特性的研究提供理论支持。     

基于遗传神经网络的农作物秸秆板材优化设计

利用弱碱对农作物稻秸进行表面化学处理后,通过热压方式压制阻燃秸秆人造板,研究异氰酸酯、脲醛树脂胶和FRW（fire retardant of wood）阻燃剂的加入量对农作物稻秆板材力学性能和阻燃性能的影响。研究中采用正交试验和神经网络构建工艺和性能之间的非线性映射模型,再利用遗传算法对神经网络模型的权值和阈值进行优化,然后利用训练好的模型和设定的板材性能对工艺参数进行优化设计。通过验证性试验发现网络模型优化的工艺参数配比为异氰酸酯、脲醛树脂、FRW阻燃剂的加入量分别为1.926%、2.40%和15.381%,采用优化的工艺生产的板材性能和实际值之间的静曲强度、内结合强度和热释放速率峰值与目标值的误差分别为11.7%、20%和8%,相比于没有优化的工艺,其误差分别减小了35.3%、17.5%和39%。     

机械-液压双元动力发动机锥形配流阀的优化

机械-液压双元动力输出发动机（MHPE）将传统的内燃机和柱塞泵融为一体,可同时或单独输出机械、液压2种动力。MHPE采用锥形阀配流系统,其容积效率高低直接影响MHPE的整机性能。该文以容积效率为目标函数,以锥形阀的工作条件和结构尺寸为约束条件,以MHPE锥形阀的结构参数为优化变量,建立了优化模型,并基于iSIGHT软件进行优化设计。优化结果表明,优化后系统的容积效率提高5.71%,改善程度较大。     

基于模态叠加法的曲轴动态特性研究与结构优化

为了计算得到曲轴动态特性参数,并使用模态贡献因子理论对动态特性进行研究,基于研究结果能够更加有效的实现曲轴结构参数的优化,首先基于多体动力学理论建立了某V12型曲轴的刚柔耦合多体动力学模型。基于模态贡献因子理论对曲轴动态特性进行分析,将前15阶模态缩聚为前5阶模态以减少计算规模,最大应力值的误差为0.9%,扭振角位移的误差为0.16%。利用BP(back propagation)神经网络建立了曲轴动静特性与结构参数之间的数学模型,进行了最大应力值和扭振角位移的线性回归,其输出响应的复相关系数都在0.95以上,表明此网络的泛化能力和预测性能都很好。对神经网络建立的数学模型使用遗传算法进行优化,优化后此曲轴的扭振角位移减小了2.63%,最大应力值减小了3.98%。结果表明神经网络结合遗传算法的优化方法对曲轴结构参数的动态特性和静态特性的联合优化能够满足设计预期,并且具有高效性和可行性。     

农用车柔性底盘姿态切换参数对切换精度与时间的影响及其优化

为了研究农用车柔性底盘的姿态切换运行特性,该文进行了柔性底盘姿态切换分析和基于二代样机在硬化路面上的姿态切换试验,建立了姿态切换状态模型,并通过层次分析法和遗传算法优化了切换参数,研究了不同平移角度、电机转速、切换角度、平移速度和回转速度条件下的切换精度和切换时间,得到各因素及其交互作用对农用车柔性底盘姿态切换的影响和不同切换参数的相互配合关系。结果表明:影响准备与恢复精度的主次因素为电机转速平移角度,影响准备与恢复时间的主次因素为平移角度电机转速;横行姿态的平移速度对其横行精度和时间都有极显著的影响,任意平移角度下,横行姿态的电机最优转速为5.4 r/min,最优平移速度为3.45 m/s;影响原地回转姿态的回转精度主次因素为:切换角度回转速度;影响原地回转姿态的回转时间主次因素为:切换角度回转速度交互作用;任意平移角度下,原地回转姿态的最优电机转速为5.4 r/min,当切换角度?r为0～85°时,最优回转速度为(0.003 3βr+0.506 8) rad/s,当切换角度大于等于85°时,最优回转速度为0.78rad/s。优化参数对比结果表明:横行姿态中,优化参数组的试验结果在综合精度方面与精度优先组持平并高出时间优先组4.16%,在综合时间方面与时间优先组持平并少于精度优先组17 110 ms;原地回转姿态中,优化参数组的试验结果在综合精度方面与精度优先组持平并高出时间优先组5.15%,在综合时间方面分别少于时间优先组和精度优先组646和996 ms。优化后的姿态切换参数能够保证柔性底盘在略微损失姿态切换精度的情况下,以较快的姿态切换效率完成其姿态切换过程。     

活动苗盘脱苗力学分析及粘附力影响因素试验研究

为解决钵苗移栽过程中,因苗钵与苗盘间粘附力导致取苗过程中苗钵破损,进而影响取苗成功率及栽后幼苗长势的问题,对活动苗盘开启脱苗时苗钵和苗盘侧板进行受力分析并对苗钵与侧板间粘附力影响因素进行研究。发现苗钵粘附力与苗盘开启峰值力之间存在正相关关系,苗盘侧板倾角与苗钵粘附力呈负相关关系,苗盘开启部件速度和基质含水率与苗钵粘附力呈正相关关系。为进一步研究各因素对苗钵粘附力的影响规律,以苗盘开启峰值力表征苗钵粘附力作为优化指标,以苗盘侧板倾角、苗盘开启部件速度和基质含水率为试验因素,利用响应曲面方法进行优化试验设计,同时测算各试验组合中苗钵基质损失率。当苗盘侧板倾角为9.24°、基质含水率为55%、苗盘开启部件速度为7.98 mm/s时,苗盘开启峰值力可以达到最小值6.97N,即苗钵与侧板间粘附力达到最小值;应用优化后调整的参数进行的验证试验表明:苗盘脱苗开启峰值力最小值为7.12 N,相对预测值误差为2.1%,苗钵基质损失率为3.14%,相较于优化前最低4.39%的基质损失率,基质损失率明显降低,证明了粘附力变化影响苗钵基质损失率。该研究结果可为进一步研究钵苗移栽过程中基质损失机理提供理论支撑。     

基于微粒群算法的汽车底盘控制系统集成优化

为了消除汽车底盘集成系统机械与控制系统间的耦合,该文首先建立了汽车悬架与制动系统动力学模型,分别设计了主动悬架和防抱死制动系统的子控制器和该系统的集成协调控制器。针对传统汽车底盘集成系统的机械与控制参数采用串行设计容易失去全局最优性能的特点,提出一种基于微粒群优化算法的参数的集成优化方法,以集成系统机械与控制参数为优化变量,以反映汽车动力学综合性能为目标函数,编制了集成优化程序进行了优化仿真计算。仿真结果表明:汽车底盘集成系统经过参数优化后,汽车的俯仰角加速度较优化前减小,表明汽车乘坐舒适性得到改善;汽车制动时制动距离、前后轮动载荷均有明显减小,表明汽车制动的安全性显著提高。最后改变汽车的部分机械结构参数和全部控制参数进行实车试验,试验结果表明:汽车底盘集成控制系统经过优化后,汽车的前、后轮动载荷分别降低了34.2%和32.1%,汽车制动时制动时间和制动距离分别降低了2.31%和4.5%,汽车制动时俯仰角加速度响应降低了15.1%,汽车主动安全性及汽车舒适性均得到了不同程度的改善和提高。优化设计方法对改善汽车底盘主动安全性具有重要参考意义。     

高速电磁阀电磁力全工况关键参数相关性分析

为揭示各参数对高速电磁阀电磁力影响机理及交互作用规律,更有效地进行高速电磁阀参数设计及匹配,首先建立了高速电磁阀有限元数值仿真模型,并通过试验进行了验证。然后结合试验设计与相关性分析思想,基于中心复合试验设计构造了相关性分析的样本点,并利用有限元数值仿真模型得出全工况平面内其响应值,进而获得了相关系数,揭示了全工况平面内电磁阀关键参数本身形成的6个一次因素及其交互作用形成的21个二次因素与电磁力的相关性变化规律。通过相关性分析得出对高速电磁阀电磁力影响显著的一次因素为线圈匝数和衔铁厚度;而二次因素对高速电磁阀电磁力的影响随各工况点的变化复杂,最后研究了线圈匝数与衔铁厚度、衔铁厚度与阻尼孔位置、阻尼孔位置与半径三组显著因素的交互作用原理,为高速电磁阀设计及其电磁力预测提供了理论指导。     

电磁阀开关模式下文丘里施肥器吸肥特性研究

水肥一体化技术是提高化肥有效利用率的重要手段之一,而基于脉宽调制的电磁阀控制模式是调节吸肥量的主要技术手段,但关于电磁阀连续开关模式下的文丘里施肥特性缺乏详细的阐述。该文在5通道的管道式在线混合的水肥一体化试验平台上,采用霍尔流量传感器测试了单一通道在0.3、0.5、1、2 s的开阀时间内瞬时吸肥量变化、不同开关阀时间下单次开关的平均吸肥量变化、不同关阀时间下10次连续开关下的平均吸肥量变化,采用脉冲修正法计算吸肥流量。试验结果表明,在电磁阀连续开关模式下,基于脉冲修正法的测量精度比基于有效脉冲数法更高,在开阀持续时间为0.3～2 s时间内,其相对误差均低于4%。在最大蓄能和放能时间内,文丘里施肥器的吸肥量随开阀时间变长而减小,随关阀时间的变长而增大。单次开关下的施肥器吸肥特性试验结果显示,施肥器的最大蓄能时间(抽真空)为10 s,而最大放能时间(吸肥量稳定的时间)为1 s。该研究可为智能变量水肥一体机设计及应用提供技术支撑。     

免疫遗传算法在洋河二灌区渠道优化设计中的应用

在工程设计系统优化问题求解过程中，传统经验试算法计算量大、重复工作多。该文将免疫遗传算法(IGA)应用于河北省怀来县洋河二灌区渠道改造工程中，选取灌区二干渠作为典型渠道，对其梯形横断面的底宽及设计水深等参数进行了优化设计。免疫搜索结果表明，IGA计算量小，精度高，结果丰富，能有效地解决渠道断面设计中的优化问题，具有相当的应用价值。     

高速电磁阀电磁力近似模型的构建与分析

为提高高速电磁阀动态响应速度,采用近似模型方法,以建立电磁阀多物理场零维近似耦合模型,实现其性能高效预测及优化。首先创建了柴油机电控单体泵高速电磁阀电磁力有限元计算模型,并通过与试验对比验证了模型的精度。结合面中心复合设计、嵌套中心复合设计、最优拉丁超立方设计与二次多项式响应面模型、Kriging模型、径向基函数模型,构建了18组电磁力近似模型。分析了不同样本点集大小、试验设计方法及近似方法对近似模型精度的影响。得出近似模型的精度随着样本点集的增大并非呈现单调递增的关系;而最优拉丁超立方试验设计与Kriging模型、径向基函数模型具有良好的适应性。构建高速电磁阀工作气隙、驱动电流、线圈匝数、副磁极半径、衔铁厚度、衔铁半径等关键参数的电磁力近似模型最佳方案是最优拉丁方试验设计与Kriging模型的组合,样本点集大小为二次多项式响应面模型所需最少样本点数的1.5倍,模型复相关系数、平均绝对误差、均方根误差值分别为0.97、0.06、0.09。该研究为高速电磁阀多物理场零维近似耦合模型的建立及其优化提供了参考。     

基于可编程控制器的猪胴体喷淋冷却作业控制系统设计

喷淋冷却是一种可以有效降低猪胴体预冷干耗的方法,但由于缺乏相关设备,生产中多采用人工作业的方式进行喷淋。针对人工作业中存在的劳动繁重、效果不稳定等问题,该文设计了一种以PLC(programmable logic controller)为处理器、触摸屏为人机界面的猪胴体喷淋冷却控制系统,该系统可实现猪胴体喷淋冷却作业的自动启停,并支持在触摸屏上人工调整喷淋作业参数等功能。干耗试验表明:人工喷淋的猪胴体24 h冷却干耗均值分别为:夏季1.59%±0.14%,冬季1.34%±0.10%,采用该控制系统分别为:夏季1.25%±0.07%,冬季1.19%±0.05%,相比于人工喷淋分别降低了21.4%、11.2%(喷淋参数:高频喷淋2 h、高频喷淋间歇时长30 min、低频喷淋4 h、低频喷淋间歇时长60 min、单次喷淋时长20 s)。该参数下,人工喷淋作业结束后,猪胴体需在预冷库内继续静置12 h才能将温度降至4℃,采用该系统完成喷淋作业后,继续静置7 h即可达到相同效果,减少了27.7%的冷却时间。该系统的猪胴体24 h降耗稳定性显著高于人工作业(P0.05)且不受季节影响(P0.05),且具有操作简单,工作稳定可靠等特点,能够免除繁重劳动,降低人力成本。可适用于与生猪屠宰有关的降温降耗领域。     

基于遗传算法优化的BP神经网络遥感数据土地覆盖分类

提出了一种基于遗传算法优化的BP神经网络遥感分类方法。该方法兼顾了遗传算法和梯度下降优化算法分别在全局和局部搜索极小点的优势；避免了在BP网络训练过程中过早收敛于局部极小点的风险；与BP算法相比，该算法多次重复过程所得网络的均方差比较稳定。在算法验证中，用中巴地球资源一号卫星数据作为试验数据，详细描述了网络优化过程中的参数设置和关键参数变化过程，比较了该算法与BP算法、最大似然法的分类精度。分类试验表明：该算法不但有较高的执行效率，也能达到很高的分类精度。     

4WD型农药喷雾机液压四驱底盘直行同步控制方法比较及验证

为了满足复杂农林环境下植保喷雾作业需求,提出了一种全液压驱动的柔性智能化喷雾机底盘,同时为了满足底盘直线行驶需求,提高4个车轮马达转速同步控制系统的精度、可靠性和经济性,提出了2种同步控制方案,分别是电磁比例换向阀单级直控式和同步阀+电磁比例换向阀双级同步控制式。制定了同步控制策略,并分别运用SIMULINK和AMESim对同步控制系统的动态特性进行了仿真。分析了阶跃输入下,同步控制系统在启动、偏载转矩干扰、意外掉电及上电恢复阶段的系统响应,并比较了2种控制方案的马达最大转速同步误差。仿真及试验结果表明:采用双级同步控制方案比单级直控方案在马达工作的各个研究阶段,其最大转速同步误差均降低约50%,同步精度可控制在1.0%~2.0%之间,能满足底盘直线行驶需求。该研究可为四轮独立驱动底盘的直行控制提供理论指导,并可为农业工程领域所需的高精度、高可靠性和经济性的液压同步控制系统设计提供参考。