一种新型下卧式闸门设计计算方法的研究

介绍了一种可以绕安装在闸室底板的转动轴转动,以适应不同水位和流量控制要求的新型闸门。下卧式闸门在挡水门顶溢流运行时,所形成的水流现象非常复杂,闸门受力也相对较复杂,目前没有相应规范来指导计算。采用平面简化结构计算和三维有限元计算相结合,然后通过两种计算结果分析后对闸门结构进行优化。     

基于CFX的双向流道自引自排闸门开度控制研究

双向流道泵站具有提灌提排和自引自排功能,在我国沿江区域的应用较为广泛。但有关该形式泵站自引(自排)特性研究较少,自排自引时闸门开度优化控制和合理开启方式是亟待解决的问题。基于标准的K-ε湍流模型方程、时均N-S方程和连续性方程,数值模拟了双向流道自引(自排)工况下4种不同闸门开启方案、23种不同闸门开度组合下的过流特性,以流道内流场速度分布均匀性为标准,比较了在同一水位差下引(排)相同流量不同闸门开启方案的合理性。结果表明,自引(自排)时进水侧闸门全开方案最优。研究提出了不同上下游水位差下引(排)所需流量时的最佳闸门开度确定方法。研究成果对于双向流道泵站的自引(自排)优化运行具有重要现实意义。     

闸门调控对污染物迁移规律的影响实验研究

采用明渠水槽模拟河段,设置上游水闸,模拟分析不同的水流、不同的闸门开启条件下,闸门运行对水流情势和污染物迁移转化的影响.通过实验观测和模拟,研究闸门调节流量与上、下游水位的关系,分别比较了河道是否设置闸门、瞬间开闸与稳定闸门开度状态下,下泄流量污染物浓度变化.实验结果分析表明,通过合理的调度,闸门在一定开度下可以起到既保证上游污染物通过闸门,减少闸前污染物质的聚集,又可降低闸下河道沿程的污染物分布的作用,为进一步在实践中确定合理的考虑污染控制的闸坝调控方案提供了实验依据.     

用计算器精测闸门开启高度

开闸放水时,决定下洩流量的诸因素中,闸门开启高度是一个重要的因素。而目前许多水闸管理单位测量闸门开启高度的方法是在墩墙的门槽处安装金属水标尺,由工作人员在检修桥上一边观查闸门上升或下降的情况,一边目测刻度尺并通过哨音的长短变化来指挥启闭台上的操作人员进行“停、倒、正”三种操作。启闭机的桥面一般比检修桥高6米以上,因此每当天气恶劣或晚上,开启闸门的工作常常受到影响,并且闸门的实际开启高度与指令数据相差较大,有时误差竟     

测控一体化闸门在灌区的研究与应用

为了有效管理并控制灌溉用水量,中华人民共和国从第"十三五"开始,制定了一系列政策和措施对灌溉用水从水源地开始直至末级受水单元建立精准量水体系及监管措施。研发一款集水位流量数据采集、闸门远程自动化控制、太阳能驱动、无线通讯等功能齐全的智能测控一体化闸门装置,并在灌区量测水项目中进行了实地应用。结果表明,测控一体化闸门监控系统通过平台进行远程自动灌溉控制和调节,用自学习的PID控制机制实现动态调水,提高了输配水的控制精度和时效,解决了渠道末端控制问题。既能提高工作效率,降低工作强度,又能为节约灌溉用水,优化配水调度提供强有力的信息支撑。     

一种非线性PID控制器建模与仿真

文章叙述了传统PID模型的常见缺陷,针对非线性、不确定时滞对象,通过分析PID控制方法各环节在不同响应曲线时应有的变化趋势,提出一种非线性PID控制器模型,该控制器将传统PID的比例、积分和微分系数分别构造成关于误差信号的非线性函数,得到一个通用的非线性PID控制器模型。通过对二阶系统阶跃响应的数值仿真结果表明,所提出的非线性PID控制器比传统的PID控制器具有更好的动静态性能。     

RBF神经网络增量式PID自动转向控制系统设计

平地机在田间作业环境下存在复杂非线性时变系统,很难建立精确模型,而传统的PID控制仅仅局限应用于线性系统,控制效果不佳等问题。为了提高田间作业时的转向控制精度,提出了一种基于RBF神经网络增量式PID的控制方法。该方法采用RBF神经网络对增量式PID增益参数进行自适应调整和辨识,并针对控制模型通过仿真实验对比分析了所提出的RBF神经网络增量式PID控制方案与传统PID在平地机转向控制中对方波轨迹跟踪的效果,从而验证了所提出的RBF神经网络增量式PID控制方案的优越性。结果表明:该控制方法对复杂非线性的平地机转向控制系统具有良好的适应性、鲁棒性和实时性,取得了令人满意的控制效果,为后续农业机械自动导航转向控制实际应用环境控制策略的制定提供了有价值的参考。     

基于模糊PID的变量液体施肥控制系统

变量液体施肥控制系统具有大惯性、非线性和参数时变的特点,采用传统的PID控制方法很难实现准确的控制。为此,在建立电动执行器的数学模型的基础上,采用自适应模糊PID对液体肥流量进行自动控制,并利用Mat Lab对变量液体施肥控制系统进行建模和仿真及实验验证。仿真与实验结果表明:变量液体施肥控制系统采仿真时,自适应模糊PID控制系统的动态静态指标明显高于常规PID控制;系统超调量、调整时间明显改善,即超调量为1.5%,系统进入稳态所需时间为0.86s。变量液体施肥控制系统实验时,PID控制变量液体施肥系统的响应时间为1.6s,超调量为7.8%。模糊PID控制变量液体施肥系统的响应时间为0.8s,超调量为0,使施肥量更有效地保持在给定范围。该方法可为变量液体施肥控制提供一种有效的控制方法。     

关于延长大坝闸门止水检修周期的探讨

针对大港水电站大坝弧型闸门启闭频繁的运行特点，建立用水库水位升降推求入库流量，进而确定闸门开启度的关系，以减少闸门止水橡皮磨损，延长检修周期，提高电站效益。     

船闸人字闸门推杆启闭机尾轮轨迹的计算

目前我国单向水级差的内河船闸大多采用了人字闸门,以节省钢材、降低闸门及闸首的造价。启闭口门宽度不大的八字闸门常用推杆启闭机。在闸首机房中,设置启闭机的推杆座及轨道,在设计推杆座及轨道时必须首先确定推杆尾轮滚动的轨迹。常用的方法是采取大比例尺作图法求解这种轨迹,但往往因图幅的限制,比例尺不可能用得很大,而且作图法的准确度较难控制。实践证明,按作图法设计的轨道有时还会给工程带来后遗症。如江苏省江都县盐邵船闸人字闸门,由于设计轨道不准,出现了推杆尾轮跑出轨道的事故,而后不得不对推     

引洮供水一期工程水量调度系统的设计与仿真验证

为提高引洮供水一期工程运行管理水平,减少因弃水导致的水资源浪费,并及时足量地满足用水需求,提出了一套水量调度系统。该系统的目标在于将单渠池内控制点的水深维持在一定目标值附近,此目标是通过基于蓄量补偿原理的前馈控制和采用PID控制器的反馈控制实现的。系统运行时,将取水口水量分配计划输入系统,由控制算法可得到沿程每个闸门的目标流量,该流量值直接下发至现地控制单元实现闸门恒流量自动闭环控制。结果表明,该调度系统能减少渠道内控制点水深因取水情况变化导致的波动,提高用户取水要求的响应速度,可满足工程水量调度的基本需求。     

改进人工蜂群算法在平板闸门控流中的应用

我国灌区的渠道灌溉大都使用平板闸门,灌溉过程中,由于平板闸门的控水不够精确,导致灌溉用水利用率不高,经常出现放水过多或过少的现象。渠道灌溉系统中,最重要的一环就是流量控制,若流量大小已知,便可根据时间计算水量。为了能够更加精确地控制流量,减少水资源的浪费,通过采用改进的人工蜂群算法对控制闸门流量的过程进行优化,根据用户给定的流量计算出闸门开度的适当大小,以使得实际流量与给定流量的差值降到最低。通过建立模型,计算仿真,并对结果进行分析后,改进的人工蜂群算法满足控制所需精度和速度,实现了精确控制水流量,达到节约用水的目的。     

基于蝙蝠优化BP-PID算法的精准施肥控制系统研究

水肥一体化技术在棉花、小麦、番茄等大田农作物种植场景中的应用逐渐增多。当前能够快速有效调整大田农作物水肥一体化系统中肥料流量的控制算法研究较为有限。由于水肥一体化系统存在时变性、滞后性与非线性的特点,常见的PID与BP-PID控制算法无法获得预期的控制效果。为此设计一种基于蝙蝠算法（BA）优化的BP神经网络PID控制器。通过采用BA对BP神经网络的初始权值进行优化,加快了BP神经网络的自学习速度,实现对水肥一体化系统中肥料流量的快速精准控制,从而降低了超调量、提高了响应速度。同时,基于STM32单片机搭建了水肥一体化流量调节测试平台,并对该控制器的性能进行了试验验证。结果表明,与常规PID控制器和基于BP神经网络的PID控制器相比,所设计的控制器具有较高的控制精度和鲁棒性,降低了由时滞性、非线性等因素引起的影响。平均最大超调量为4.78%,平均调节时间为41.24s。特别是在施肥流量为0.6m3/h时,控制器表现出最佳的综合控制性能,达到了精准施肥的效果。     

闸下出流计算法

本文介绍了一种用线解图计算平板闸门下出流量的简便方法。本法是当闸门开启高度a分别比上游水位H_0及下游水位H_2都小的情况下推导出的简化计算法。垂直闸门下的出流可假定与通过矩形孔口的出流相似。闸下出流的形式如图1所示。     

基于PID的汽油机怠速控制策略

汽车用汽油机怠速运行工况十分复杂,从控制理论上讲,怠速过程具有显著的非线性、时变性和不确定性,因而难以建立精确的数学模型。应用PID控制方法对汽油机怠速进行了研究,此方法的显著特点是应用PID控制器对控制目标建立数学模型。为此,应用PID控制的怠速实验结果与开环怠速控制的实验结果进行了对比。结果表明,怠速PID控制方法应用于车用汽油机怠速控制是可行的,而且比开环控制更加有效,并在目前电控汽油机上得到了实际验证。     

浮筒式升降闸门水力性能数值模拟

为了探讨浮筒式升降闸门量水机理,理论分析了浮筒式升降闸门水力特性及流量计算表达式。实测流量与计算流量对比表明,浮筒式升降闸门流量公式测流精度较高且形式简单,适合末级渠道的量水。同时,采用数值分析对不同流量、不同闸门开度条件下的过闸水流流场进行模拟,讨论浮筒式升降闸门测流过程中渠道内的水面线情况、各控制断面的流速分布、闸前弗劳德数Fr以及闸门测流精度。结果表明:模拟流量、水深与实测流量、水深吻合较好;试验及数值模拟得到的闸门前弗劳德数Fr均小于0.5,满足测流要求。     

变量喷雾流量阀的变论域自适应模糊PID控制

为解决变量喷雾过程中实时混药时农药微小流量的控制问题，采用小型针阀、直流电动机及减速器设计了机电流量控制阀。构建了机电流量控制阀传递函数的数学模型，并为之设计了变论域自适应模糊PID控制算法。对该流量控制阀进行了变论域自适应模糊PID控制和PID控制的MATLAB仿真，比较结果表明：PID控制的响应时间为3.5 s，最大超调量约为39.0%，变论域自适应模糊PID的响应时间为0.93 s，超调量最大不超过2.9%。系统稳定性，准确性和快速性等指标完全满足农业技术要求。     

基于模糊PID的变量施用液体肥控制系统研究

根据变量施用液体肥控制系统的流量特性,采用模糊PID控制算法对液体肥流量进行自动控制,并利用MATLAB的Simulink和Fuzzy工具对模糊PID控制过程进行了仿真.仿真结果表明:与常规PID控制相比,模糊PID控制算法降低了系统超调,缩短了调整时间,增强了抗干扰性,使施肥量更有效地保持在给定范围,表明了模糊PID的优越性.     

水田自动给水栓灌溉系统中非均匀出流问题的研究

结合广东省台山市进行的水稻种植区控制排灌田间工程项目 ,对自动给水栓灌溉系统的非均匀出流问题进行了研究。利用最速下降法、牛顿迭代法求解非线性方程组的方法 ,探讨了在一定的总水头、不同的给水栓开启情况下各个出水口流量的数学分析方法 ,从而为这套灌溉系统的设计和运行管理提供了科学的依据     

基于高速开关阀的气动人工肌肉轨迹跟踪控制仿真

针对基于高速开关阀的气动人工肌肉位置伺服控制系统的非线性与时变性,设计了基于气动人工肌肉实验模型的PID反馈控制器,实现气动人工肌肉的高精度运动轨迹跟踪控制。首先,通过实验建模得到气动人工肌肉静态特性的实验模型,然后基于理想气体多变方程,建立可有效描述气动人工肌肉动态特性的数学模型,利用Sanville流量公式建立流经高速开关阀阀口的气体流量方程,并采用脉冲信号调制法生成PWM信号,进而控制高速开关阀占空比。在此基础上,借助PID反馈控制器建立气动人工肌肉气压与轨迹跟踪的控制模型,并采用Simulink对所提出的气压和轨迹跟踪控制方法进行数值仿真。结果表明,所建立的控制模型能够精确地跟踪期望气压和运动轨迹,从而验证了控制模型和控制方案的精确性和可行性,为实现气动人工肌肉高精度轨迹跟踪控制提供了有效手段。