基于北斗的大坝连续压实监控系统研究及应用

针对目前在大坝碾压施工过程中,传统施工质量控制方式难以满足日益提高的对高坝施工技术的需要,基于北斗卫星导航系统(BDS)和地理信息系统(GIS),对大坝碾压施工质量实时监控技术进行研究。通过安装在碾压机械上的加载设备及振动传感器采集数据,在集成软件处理并记录该碾压机械碾压施工过程,实现对碾压过程全程、全自动的实时监控。将研究结果应用于平桥水库面板堆石坝碾压施工过程中,结果表明,系统实现了对大坝碾压施工过程压实质量参数的有效监控,为大坝高质量、高强度施工提供保障,为工程管理提供便利和依据。     

基于智能算法的感应电机多目标优化设计

感应电机自身作为一个复杂系统,其设计变量多,多个设计目标之间相互约束,多目标优化设计过程复杂、限制因素多。针对这种情况,以一台24 V低压大电流感应电机为例,选取了定转子槽6个相关设计参数作为优化变量,以感应电机3个外特性参数(最大转矩、启动电流、效率)作为优化目标,运用计算机辅助电机设计软件ANSYS Maxwell得到了大量工程实验数据,利用BP神经网络对感应电机数学模型进行拟合,并用遗传算法寻找设计变量最优解,使用神经网络的预测功能寻找优化目标最优解。最后用ANSYS Maxwell将最优解进行工程验证,实现了感应电机的多目标优化设计。     

外骨骼机械臂拓扑优化设计研究

针对老年人肌肉功能逐渐退化所导致的手臂运动障碍问题,设计一种上肢外骨骼机械手臂。可以实现肩关节的外展/内收、前屈/后伸和外旋/内旋运动,肘关节屈/伸运动。首先建立三维模型,然后采用变密度法对外骨骼机械臂关键部件进行了拓扑优化设计。优化结果表明,在符合刚度和强度的条件下,通过优化设计,外骨骼机械臂关键部件重量可以减少到未优化部件的70%。     

基于ANSYS的减速机齿轮箱结构优化

目前齿轮箱的壁厚设计没有特定的标准,会出现在满足工况要求的前提下箱体壁太厚造成材料的浪费。为了使箱体在达到使用要求的前提下实现质量和壁厚减小,针对某齿轮箱质量与壁厚展开分析和优化研究。首先在SolidWorks中建模并与ANSYS对接处理,然后高效划分网格并且施加载荷,通过静态分析得出位移分布云图与应力分布云图,之后对齿轮箱质量与壁厚进行优化。最终在保证箱体强度与刚度的前提下降低了齿轮箱的质量,并且节约了齿轮箱制作过程中使用的材料。为同类产品的研究和制造提供了一定的思路和借鉴。     

基于平顺性的钢板弹簧后悬架优化设计

为评价某观光车的平顺性,利用MATLAB的遗传算法优化工具箱,对后悬架的某两片式等截面钢板弹簧进行优化设计.以多体动力学理论作为基础,应用ADAMS/Car建立包括前悬架系统、后悬架系统、转向系统、轮胎系统和车身系统的整车动力学模型.对观光车整车模型进行脉冲路面的平顺性仿真,得到质心位置的垂直方向上的最大加速度曲线对比.通过分析仿真结果,装用优化后的变截面钢板弹簧的整车平顺性有较大提高.     

基于BEPS模型的雨养冬小麦农田土壤水分动态模拟

北部生态系统生产力模拟(BEPS,Boreal Ecosystem Productivity Simulator)模型能够模拟不同生态系统碳水循环过程,并通过气孔导度将二者有机地结合,在土壤水分模拟上具有更大的优势。为了使BEPS模型适用于较小空间尺度的雨养冬小麦农田生态系统的土壤水分模拟,根据冬小麦的降水截留过程、冠层的辐射传输过程、根系分布规律和区域土壤水文参数的获取方法对BEPS模型的水平衡模块进行参数方案调整。在此基础上,基于实现BEPS模型与遥感反演的农田土壤水分数据同化的目的,利用经上述调整方案后的BEPS模型,对郑州农业气象试验站2011—2015年冬小麦生长季的农田土壤水分进行动态模拟,并用观测数据进行验证。结果表明,调整后的BEPS模型能够较好地模拟雨养冬小麦农田土壤水分及动态变化,决定系数R2可达0.70以上,平均相对误差MRE总体低于25.0%,但对底层模拟能力较差;在以旬为步长条件下,拔节前模拟效果优于拔节后;土壤水文参数是影响模型模拟土壤水分垂直交换和分布的主要因素,可通过优化进一步提高土壤水分模拟能力。     

冻融土壤Philip入渗模型参数的非线性传输函数模型研究

为满足季节性冻土地区越冬期间储水灌溉管理的需求,基于山西省汾河灌区季节性冻土的冬季大田土壤水分入渗试验,得到了120组Philip入渗模型参数实测样本,借助MATLAB软件,建立了以土壤温度、有机质质量分数、土壤含水率、土壤体积质量、物理性黏粒量为输入因子、以Philip入渗模型参数吸渗率和稳渗率为输出因子的多元非线性传输函数模型,并用实测资料对该模型进行了精度检验。结果表明,预测参数的相对误差均小于11%,预报精度在可接受范围之内。     

基于蚁群算法的六自由度采摘机器人轨迹规划研究

在现代农业生产中,果蔬采摘作业复杂而繁重,采摘机器人在作业过程中常常需要经历成千上万个果蔬采摘点,面对这样巨大的工作量,采摘机器人移动路径规划显得非常重要。为此,以采摘机器人运动轨迹为研究对象,以其运动轨迹总长最短为研究目标,针对机器人各关节机构运动速度变化情况及机器人运动特性,利用基本蚁群原理对六自由度采摘机器人的路径进行规划。实验结果表明:所设计的采摘机器人轨迹优化技术不但路径优化能力强、运动轨迹平滑,还具有可靠性强及稳定性好的优点。     

基于作物空间信息特征的灌区种植结构优化研究

针对目前北方许多大型灌区种植结构不合理、农业需水量偏大、水资源紧缺等问题,提出了一种基于作物空间信息特征的种植结构优化方法,通过调整种植结构和优化空间分布,减少农业需水量,提高农业效益。利用地统计学(GS)和地理信息系统(GIS)的空间处理能力,分区计算了灌区多年平均参考作物需水量(ET0)和作物需水量(ETc),并统计分区内作物单产和产值信息;构建了基于作物空间信息特征的多目标优化模型,设计了2种作物种植结构方案。结果表明,与传统多目标种植结构优化模型相比,基于作物空间信息特征的种植结构优化方法在节水效果和农业效益上都有一定的优势。     

船行灌区渠系工作制度优化研究

船行灌区现行的渠系工作制度不合理,导致干渠流量不稳定和渠系水利用系数较低的问题.以西干渠输水系统为例,考虑不同时刻上级渠道配水流量波动最小和渠系渗漏损失最小这2个目标,以灌水连续性、配水量、流量以及灌溉可供水量为约束条件,建立了渠系工作制度多目标优化模型,采用非线性多目标遗传算法进行优化求解.结果表明,渠系工作制度多目标遗传算法优化模型适用于解决灌区渠系工作制度优化的问题,实行优化后的渠系工作制度可有效减少渠系渗漏损失、运行时间和流量波动.