房车制动器的稳健优化设计

在建立合理的数学模型基础上,以传统优化设计的设计结果作为初值,充分考虑参数的各种干扰以及制造公差的影响,对电磁制动器结构参数进行了稳健优化设计。并对传统优化结果和稳健优化设计所得结果进行了比较、分析和讨论,结果表明,稳健设计后的电磁制动器的性能得到了较大的改善和提高。     

负荷传感转向液压系统优先阀的稳健设计

为了实现优先阀的稳健设计,基于解析法及SIMULINK分别建立了优先阀动态数学模型及仿真模型,仿真分析了系统各参数变化对优先阀动态响应特性的影响规律。在分析动态响应特性主要影响因素的基础上,以优先阀转向系统的流量响应超调量最小为设计目标,以优先阀的阀芯直径、弹簧刚度及节流口面积为设计变量,以方向盘角速度、转向负载、工作负载及输出流量为不确定因素,完成了基于损失模型的稳健设计。结果表明,稳健设计提高了设计目标的稳健性,一定程度上提升了优先阀的动态响应特性,该设计方法同样适用于其他阀件的改进设计。     

基于性能指标的农用车辆路径跟踪控制器设计

该文以农用车辆为控制对象,设计了路径跟踪PID控制器。基于性能指标—ISE、IAE、ITAE和ITSE分别整定了PID控制器参数,给出了最优PID控制器,同时进行了仿真对比分析。仿真结果表明,以超调量和调节时间这2个时域指标为评价标准,基于上述4种性能指标准则,系统在所给控制器作用下均能获得令人满意的动态和稳态性能。ISE准则整定的PID控制器使闭环系统单位阶跃响应的超调量为25.55%,调节时间为5.07s。相比ISE准则,由IAE、ITAE和ITSE准则整定的控制器使闭环系统单位阶跃响应的超调量更小,为10.03%,调节时间更短,为3.95s。利用本文方法能够获得较好的PID控制器参数,可为农用车辆控制器设计提供理论依据。     

基于非奇异终端滑模的物料提升机位置控制

为解决一类物料提升机在惯性参数不确定情况下的精确位置控制问题,基于非奇异终端滑控制方法设计了物料提升机的控制器,并将其用于单斗-链式旋臂物料提升机。仿真试验结果表明,和现有隐式李雅普诺夫函数连续反馈位置控制器相比,所提出的控制器将系统位移响应最大超调量从144%减少为10.6%,调节时间从2.84减少为1.95 s;角位移响应的最大超调量从62.8%减少到0,调节时间从2.3减少为2.0 s,有效改善了物料提升机工作过程中的控制品质。该研究为物料提升机的控制器设计提供了参考。     

玉米低损籽粒直收机自动控制系统设计与试验

针对玉米籽粒直收机收获过程中无法自主调整工作参数,导致极端作业条件下收获后籽粒破碎率偏高的问题,该研究以降低籽粒破碎率为目标,设计了一种玉米籽粒直收低损收获自动控制系统。以4LZ-8型玉米籽粒直收机为研究对象,建立了脱粒滚筒转速、凹板间隙和行车速度控制模型,并基于收获参数对籽粒破碎率的回归模型,设计了低损收获自动控制策略。此外,针对传统PID控制系统存在的响应时滞、超调量大、精度差的问题,设计了基于改进粒子群算法的自动控制系统,利用非线性惯性权重递减算法融合布谷鸟算法的随机游走策略,不断更新粒子群的速度和位置,并对改进粒子群算法进行了性能测试,结果表明该算法有效改善了标准粒子群算法容易陷入局部最优值的问题。对低损收获自动控制系统进行的仿真对比试验和田间验证试验结果表明,改进粒子群算法对脱粒滚筒转速、凹板间隙和行车速度具有较好的控制精度、响应速度和稳定性,超调量和超调时间较小,当脱粒滚筒转速为380 r/min、凹板间隙为42 mm、行车速度为2.5 km/h时,自动控制系统在3 s以内调整籽粒直收机作业参数,将籽粒破碎率最终稳定在3.80%左右,满足标准要求。研究成果可为其他作物生产机...     

基于Smith-模糊PID控制的变量喷药系统设计及试验

为实现精准变量喷药技术,该文设计了旁路节流式变量喷药控制系统用于变量喷药和幅宽调节控制,运用流体网络理论建立系统的数学模型,将模糊PID控制与基于喷药流体网络模型的Smith预估控制结合起来喷药量的调节,并对国产3W-250型喷杆喷雾机进行改造并构建喷药试验平台。试验结果表明,基于喷药流体网络模型的Smith-模糊PID控制算法的动态响应更快,降低了变量喷药系统滞后性和非线性的不利影响,超调量小于13.1%,稳态误差小于3.52%,且具有较好的适应能力和鲁棒性,为精准变量喷药控制提供一种实现方法。     

模糊自适应PID控制器在太阳能干燥温度控制中的应用

基于中国农村对特色农副产品干燥设备的需求现状，设计了一种热能辅助型太阳能箱式干燥器。该装置由干燥箱、热风炉和循环系统构成。针对太阳能辅助热能干燥过程参数时变性和模型不确定性设计了一种基于模糊推理的参数自适应PID控制器。仿真结果表明，该控制器具有理想的动态和稳态以及抗干扰性能，超调量、过渡过程时间等控制性能指标优于传统PID控制器，能够满足太阳能干燥系统对参数控制的要求。     

环量分布对基于反问题设计的混流泵优化结果的影响

为定量研究叶轮出口环量分布对导叶式混流泵优化结果的影响,该研究在试验验证数值模拟准确性的基础上,以反问题设计为基础,结合最优拉丁超立方抽样法,径向基神经网络模型和多岛遗传算法,以0.8Qdes、1.0Qdes和1.2Qdes处泵段加权效率为优化目标（Qdes表示设计流量）,以1.0Qdes处扬程变化小于3%为约束条件,在自由涡设计（叶轮出口环量恒定分布）和强迫涡设计（叶轮出口环量线性变化）两种不同方案下分别对比转速为511的导叶式混流泵叶轮进行参数化优化,并对优化结果进行对比分析。研究结果表明：以轮毂处环量值作为翼展方向环量分布控制参数,结合连续性方程、能量方程和径向平衡方程,对叶轮出口处环量分布进行计算是可行的;局部敏感性分析表明环量控制参数对优化结果具有较大影响,在优化设计中应该被考虑;自由涡设计优化结果的加权效率为84.14%,而在强迫涡设计中该加权效率为85.08%,且两者扬程均满足约束条件,内流分析表明强迫涡设计中效率的提升主要由叶轮出口附近流态的改善引起。研究结果可为同类型涡轮机械的优化设计提供参考。     

基于灰色预测控制的果蔬抓取系统设计与试验

为使末端执行器和变形果蔬间的抓持力快速低超调地跟踪设定力,提出基于灰色预测的增量式比例积分（PI）力控制算法。该算法通过采集果蔬受到的抓持力建立灰色预测模型,当预测模型精度较高或较低时,相应地加大或减小预测力偏差在综合力偏差中的权值,使力控制器可以利用过去、当前和未来的果蔬抓持力信息来计算合适的控制校正量对抓持力偏差进行预补偿,可以使控制器获得超调量小和响应快速的特点,对末端执行器和果蔬之间的动态抓持过程具有适应性。果蔬抓持试验证明了灰色预测PI力控制算法的有效性,可减小果蔬抓持损伤。     

机电式流量阀的模糊控制实现与测试

为在线混药式变量喷雾农药流量检测设计一种机电式流量控制阀和流量控制系统。采用模糊控制算法,依托STC12C5410AD单片机实现对农药流量的模糊控制。对所设计的系统进行静态跟踪测试和动态响应测试,静态跟踪误差为±3.0%;初始流量为1.5 mL/s,目标流量为3.1 mL/s,阶跃响应曲线上升时间为0.35 s,绝对稳态误差为 ±0.1 mL/s,相对稳态误差在±3.2%以内。测试结果表明该流量阀采用模糊控制,其控制性能,超调量、响应时间和稳态误差能达到变量喷雾的要求。     

车辆钢板弹簧悬架系统减振器最佳阻尼匹配

阻尼匹配是制约钢板弹簧悬架系统减振器设计的关键问题。根据1/4车辆二自由度行驶振动模型,利用随机振动理论,建立了悬架系统最优阻尼比及悬架动挠度和振动速度均方根值数学模型。在此基础上,通过分析、处理钢板弹簧加载-卸载试验所测得的载荷及变形数组数据,建立了在实际行驶工况下的钢板弹簧等效阻尼数学模型;根据悬架系统最优阻尼比及钢板弹簧的等效阻尼,得到了所需匹配减振器在悬架系统中应承担的最佳阻尼比;利用平安比及双向比,建立了钢板弹簧悬架系统最佳阻尼匹配减振器的速度特性,并通过仿真分析和实车行驶平顺性试验验证了钢板弹簧悬架系统减振器最佳阻尼匹配设计方法的正确性及有效性,利用该设计方法匹配减振器后的车身垂直振动加速度均方根值与传统经验法相比降低了6.72%,能够有效改善车辆的乘坐舒适性。该研究可为钢板弹簧悬架系统减振器的设计提供参考。     

硫包膜尿素施用模式对稻茬冬小麦产量、氮肥利用率和效益的影响

为探究稻麦复种连作系统中硫包膜尿素在小麦上的高效施肥模式及其增产增效机制,以春性冬小麦扬麦23为材料,采用含氮35%硫包膜尿素(SCU)和含氮46.3%普通尿素(U)设计5种施肥模式:100%SCU全部基施(M1);60% SCU基施,40%U拔节期追施(M2);60%SCU基施,40%SCU返青期追施(M3);40%SCU+20%U基施,30%SCU+10%U返青期追施(M4),并以生产中推荐的常规施肥模式(全部为尿素,基肥:分蘖肥:拔节肥:孕穗肥分别为50%:10%:20%:20%)为对照(CK),分析等施氮量条件下不同施肥模式对稻茬冬小麦群体质量、产量构成、氮肥利用率等的调控效应。结果表明,硫包膜尿素一次基施模式(M1)产量略低于CK但差异不显著;两次施肥模式(M2、M3、M4)的产量显著高于CK,两年度分别平均增产10.71%和7.85%,其中M3两年度产量均最高,分别达8 185.96和9 451.10 kg·hm^-2。 两次施肥模式在乳熟期仍有较高的旗叶SPAD值和净光合速率,有利于延缓花后旗叶衰老,提高花后旗叶光合生产能力,促进籽粒灌浆充实。两次施肥模式的氮肥利用率显著高于CK,两年度平均增幅分别为5.37和2.19个百分点;且两次施肥增产带来的效益远高于肥料成本的增加。综上,两次施肥模式均实现了不同程度的增产增收,是高产高效的施肥方式。为追求产量和效益的最大化,生产上推荐采用硫包膜尿素60%基施,40%返青期追施的施肥模式。本研究为推动硫包膜尿素的广泛应用、促进小麦高产高效、简化节本栽培等方面提供了科学依据。     

控释肥硫膜对酸性棕壤淋溶特性的影响

为预测硫包膜控释肥施用后大量硫膜残留对土壤生态系统造成的危害，设置硫膜材料添加量不同的室内淋溶试验，以研究控释肥硫膜材料对土壤淋溶特性的影响。研究结果表明；成分和量等同于硫膜的粉状硫磺可显著改变酸性棕壤淋溶液的pH和EC值及K^＋、Na^＋、Ca^2＋、Mg^2＋、SO42-的浓度，5次淋溶累计淋失的K^＋、Na^＋、Ca^2＋、Mg^2＋、SO4^2-随粉状硫磺加入量的增加而增加。而硫包膜尿素处理除对土壤SO4^2-、K^＋淋溶影响不明显外，对其他指标的影响较明显。试验同时发现，由于硫膜和粉状硫磺的物理形态不同，短期内对土壤淋溶特性的影响也有较大差异，但粉状硫磺的表现可以反映硫膜积累并转化后对土壤的影响。     

硫包膜尿素对土壤性质和夏玉米生长的影响

研究了硫包膜尿素对土壤性质和玉米生长的影响。结果表明,在玉米生长期内,硫包膜尿素可以显著增加土壤有效硫含量。与普通尿素相比,硫包膜尿素能够显著增加土壤水溶性SO42-含量,但在玉米成熟期不会显著酸化土壤。施用硫包膜尿素比普通尿素能够显著增加玉米叶绿素含量、株高和产量,但是硫膜对促进玉米叶绿素和株高增长作用有限,持续供氮是玉米叶绿素和株高增长的主要原因。在高、低量施肥水平下,硫包膜尿素处理比普通尿素处理2008年分别增产10.19%和15.23%,2009年分别增产10.94%和41.34%。低量施氮时硫膜能显著增产,而高量施氮时氮素的控释作用是显著增产的主要原因。     

缓释尿素（SCU）对超级杂交中稻产量及土水中氮素的影响研究

为探讨超级杂交中稻超高产栽培的缓释尿素（硫包衣尿素,SCU）最佳施用量及其环境效应,在大田试验条件下,研究了SCU不同用量对超级杂交中稻Y两优1号产量以及对土水中氮素含量的影响。结果表明,与普通尿素相比,施用SCU有显著的增产效果,同等施氮量（180 kg N.hm-2）的SCU和普通尿素相比,增产幅度为13.2%;施用135 kg N.hm-2的SCU与180 kg N.hm-2普通尿素相比（氮素用量减少25%）仍可增产12.9%。稻田施氮量可显著影响土壤中铵态氮的累积和分布,但对硝态氮的影响较小。折合等量纯氮的SCU与普通尿素处理相比,可以显著减少肥料施用初期土壤水中氮素含量,施肥后10 d,SCU处理农田面水、0～20 cm层和20～40 cm层土壤水全氮含量分别为施用普通尿素处理的26.3%、64.4%和64.0%。     

柴油机高压共轨系统轨压模糊控制与试验

为了改善发动机的冷起动性能以及有利于各工况切换时喷油的精确控制,该文针对采用高压共轨系统的柴油机,建立了基于模型的轨压控制策略,首先分析推导其数学模型;然后利用MATLAB/Simulink建立了轨压控制模型,轨压控制设计了前馈控制加反馈控制的轨压控制器,轨压反馈控制设计了传统的增量式PID(比例-积分-微分,proportion-integration-differentiation)控制器和模糊自适应PID控制器;最后对轨压控制模型进行了离线仿真验证;在此基础上利用硬件在环系统进行发动机台架试验,比较了2种控制器的控制效果。仿真和台架试验结果表明,模糊自适应PID控制器在目标轨压突变时的响应性(响应时间小于0.3 s)和跟随性以及稳定工况下轨压的稳定性(稳态误差小于2 MPa)方面都优于传统的增量式PID控制器,从而验证了控制策略模型的正确性。该研究提出的基于模型的轨压控制策略有助于实现柴油喷油的精确控制,可为柴油机共轨技术国产化提供参考。     

基于灵敏度分析的船式拖拉机机架结构优化设计

为提高船式拖拉机的动态性能,针对机架与船壳可分离的船式拖拉机,对其机架进行多目标优化设计。通过模态分析确定优化响应,灵敏度分析确定设计变量,模型建立确定优化目标,多目标优化设计数学模型得到6组非劣解,并基于熵权的模糊物元模型得到最优设计方案。优化前后的对比分析可知,在机架体积只增加2.4%的基础上其第一阶模态频率提高35%,最大静应力减小35%,同时发动机的工作频率远离船式拖拉机机架的固有模态频率。结果表明,优化后的船式拖拉机机架动态性能良好。该研究可为船式拖拉机的设计研究提供参考。     

动态聚类最近邻法在湖库蓝藻水华预测中的应用

[目的]探索湖库蓝藻水华的有效预测方法,为水环境污染防治关键问题的解决提供科学依据。[方法]结合蓝藻水华演化中表现出的混沌类随机特点,提出一种基于有效性函数优化的动态聚类算法,以实现蓝藻水华动态、小范围近邻优化预测的目的。首先,基于动态聚类算法对监测数据进行典型类的客观划分,为后续有效减小搜索空间,提高预测精度奠定基础;而后采用粒子群算法优化得到各类的最佳近邻个数,以确定参与回归建模的观测值数量;最后依据最近邻观测数据建立动态回归预测模型。[结果]采用太湖金墅监测站点2011年叶绿素a浓度测定值进行建模,之后对2012年叶绿素a浓度进行短期预测。新建模型的预测值与实际值运行趋势一致,且相对误差为12.02%,而基于传统聚类线性回归算法的相对误差为15.21%,基于BP神经网络预测算法的相对误差为19.51%,相空间重构算法的相对误差为38.42%。[结论]算例结果表明该方法的预测精度相对较高,证明了所提优化预测方法的可行性与有效性。