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港口重载AGV驱动防滑设计

机械设计 2024年第5期41卷 54-59页

作者：孙凌宇王子航刘璇张桐瑞李鑫宝河北工业大学机械工程学院天津300401

针对港口重载自动导引运输车(AGV)工作中遇到的过度滑转危险,文中提出一种基于最佳滑转率控制的驱动防滑设计。该设计根据港口环境特点建立路面附着特性模型;选用T-S型模糊控制器进行港口路面模糊识别设计,对峰值纵向附着系数及最佳滑... 详细信息

针对港口重载自动导引运输车(AGV)工作中遇到的过度滑转危险,文中提出一种基于最佳滑转率控制的驱动防滑设计。该设计根据港口环境特点建立路面附着特性模型;选用T-S型模糊控制器进行港口路面模糊识别设计,对峰值纵向附着系数及最佳滑转率进行识别,并将识别结果用于最佳滑转率控制中,进而提升港口AGV驱动防滑性能。通过单一路面与对接路面识别试验,验证了港口路面模糊识别器具有准确识别能力。

关键词：港口重载AGV 驱动防滑设计 T-S型路面模糊识别器最佳滑转率

低成本电催化剂制备及其在锌-空气电池和水分解中应用研究

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低成本电催化剂制备及其在锌-空气电池和水分解中应用研究

作者：张桐瑞广西大学

学位级别：硕士

由于人类经济社会的高速发展,人们生活日益依赖于化石能源。这不可避免地导致了化石能源的过度消耗以及日益严重的环境危机。为了解决人类所面临的能源及环境危机,开发清洁、高效、低成本、可持续的能源存储和转换技术成为研究人员的首... 详细信息

由于人类经济社会的高速发展,人们生活日益依赖于化石能源。这不可避免地导致了化石能源的过度消耗以及日益严重的环境危机。为了解决人类所面临的能源及环境危机,开发清洁、高效、低成本、可持续的能源存储和转换技术成为研究人员的首要任务。作为该领域的研究热点,锌-空气电池以及电解水装置已被广泛研究。这些新型的电化学器件,会涉及到氧还原反应(ORR),析氧反应(OER),析氢反应(HER),往往需要高效且稳定的电催化剂以降低这些反应的能垒。目前工业上采用的大多为Pt,Ru O和Ir O等贵金属催化剂,昂贵的成本阻碍了其大规模应用。开发设计面向工业化生产需求的电催化剂,对于这些新型器件的实际应用起着至关重要的作用。本论文围绕ORR、OER以及HER这三种电催化反应,开发多种催化剂,并在降低材料合成成本的同时,保证了其高催化活性以及优异的稳定性。论文主要包括以下三个工作:(1)通过水热法制备了由二维纳米片组成的系列层状空心Ni Co Mn-LDH立方体,其中NiCoMn-LDH表现出最高的OER活性。在10 m A cm的电流密度下表现出248 m V的过电位和72.2 m V dec的Tafel斜率,甚至优于Ru O催化剂。OER性能的增强归因于Mn诱导的Ni向Ni的转变。这项工作为进一步优化Ni Co-LDH基催化剂的OER性能提供了一种思路。(2)通过原位催化策略制备了一种无贵金属电催化剂,由碳纳米管封装的Fe Co纳米颗粒组成。由于碳纳米管的封装作用以及多孔结构,催化剂表现出较高的ORR活性和优异的耐久性。此外,为了弥补其OER活性的不足,通过原位反应策略将Co Fe-LDH与Fe Co NPs-N-CNTs耦合。将所制备的复合材料用作可充式锌-空气电池(ZABs)的正极,表现出1.51V的开路电压,116 m W cm的峰值功率密度和高达100 h的优异耐久性。(3)提出了一种环境友好的制备策略,在杂多酸载体上构建Pt原子簇。受益于金属-载体强相互作用,嵌入硅钨酸-炭黑中的铂原子团簇(Pt-STA-CB)表现出优异的HER活性,在10 m A cm时的过电位(η)为33.8 m V,在60 m V的过电位下显现出35.8 A?mg的高质量活性。Pt-STA-CB催化剂具有优异的电化学稳定性,可以在500 m A cm的电流密度下稳定运行800小时。该工作为低成本制备稳定的铂基催化剂提供了一个平台。

关键词：氧还原反应析氧反应析氢反应锌-空气电池电解水

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扰动累积下基于数字孪生的车间重调度

系统仿真学报 2022年第3期34卷 573-583页

作者：吴定会张桐瑞张秀丽江南大学轻工过程先进控制教育部重点实验室江苏无锡214122 无锡职业技术学院江苏无锡214122

针对隐性扰动累积下车间重调度问题,搭建车间重调度决策服务,实现数字孪生驱动的扰动累积下的车间重调度。提出一种调度参数更新的方式,采用随机概率分布来描述调度参数的分布,提升调度参数的准确性;利用孪生网络搭建隐性扰动检测模型,... 详细信息

针对隐性扰动累积下车间重调度问题,搭建车间重调度决策服务,实现数字孪生驱动的扰动累积下的车间重调度。提出一种调度参数更新的方式,采用随机概率分布来描述调度参数的分布,提升调度参数的准确性;利用孪生网络搭建隐性扰动检测模型,以实时数据为输入,实现重调度的启动时刻的判定;从历史调度数据中提取用于调度知识挖掘的样本数据,利用伪孪生网络获取工序和机器的状态数据的映射关系作为调度规则,用于车间的重调度。仿真实验证明了所提数字孪生驱动的重调度模式的可行性。

关键词：扰动累积数字孪生孪生网络调度规则挖掘

基于改进NSGA-Ⅲ算法的多目标柔性作业车间调度

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控制工程 2023年第1期30卷 105-112页

作者：欧阳洪才张桐瑞吴定会江南大学物联网技术应用教育部工程研究中心江苏无锡214122

针对多目标柔性作业车间调度问题求解效率低的难题,提出了一种改进NSGA-Ⅲ(non-dominated sorting genetic algorithm-Ⅲ)调度优化算法。首先,建立了考虑直接能耗和间接能耗的多目标柔性作业车间调度模型;然后,结合两段式编码设计了一... 详细信息

针对多目标柔性作业车间调度问题求解效率低的难题,提出了一种改进NSGA-Ⅲ(non-dominated sorting genetic algorithm-Ⅲ)调度优化算法。首先,建立了考虑直接能耗和间接能耗的多目标柔性作业车间调度模型;然后,结合两段式编码设计了一种混合分配策略,应用于种群的初始化,并通过进化算子确定子代种群的生成;最后,基于参考点的小生境选择策略,利用双层正交边界交叉方法生成一组预定的参考点,并根据种群熵值变化率设计自适应淘汰策略用于非支配精英存储策略。通过对11个作业车间调度问题算例进行改造,验证了改进算法求解多目标柔性作业车间调度问题具有较高的求解质量和求解效率。

关键词：柔性作业车间多目标优化 NSGA-Ⅲ 能耗

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草地土壤健康的内涵及其评价

中国草地学报 2022年第5期44卷 102-113页

作者：张桐瑞金轲王珍李芳纪磊万东莉中国农业科学院草原研究所内蒙古呼和浩特010010 国家土壤质量呼和浩特观测实验站内蒙古呼和浩特010010

土壤是植物生长的基质,为动植物生存和人类活动提供不可或缺的生态系统服务。与耕地相比,草地土壤健康的定义不明确,评价体系不完善,导致草地土壤健康状况不清。本文通过比较耕地与草地土壤功能和生态系统服务的差异,对草地土壤健康的... 详细信息

土壤是植物生长的基质,为动植物生存和人类活动提供不可或缺的生态系统服务。与耕地相比,草地土壤健康的定义不明确,评价体系不完善,导致草地土壤健康状况不清。本文通过比较耕地与草地土壤功能和生态系统服务的差异,对草地土壤健康的定义和内涵、草地土壤健康的敏感性因子和评价方法以及目前草地土壤健康的研究热点进行了总结,指出研究中存在的不足,并对草地管理背景下土壤健康的需求进行展望,以期为草地土壤健康研究的未来发展提供思路。

关键词：土壤健康草地定义评价体系管理措施

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草垫式混合草坪坪观质量与运动质量特性研究

草垫式混合草坪坪观质量与运动质量特性研究

作者：张桐瑞北京林业大学

学位级别：硕士

混合草坪是指由天然草坪和草垫或草丝构成的草坪,它结合了天然草坪与人造草坪的优点,成为建设高质量足球场地的首选。草垫式混合草坪是混合草坪的一种,能够有效延长场地的使用寿命,提高球场的稳定性,在高强度的比赛中逐渐代替天然草坪,... 详细信息

混合草坪是指由天然草坪和草垫或草丝构成的草坪,它结合了天然草坪与人造草坪的优点,成为建设高质量足球场地的首选。草垫式混合草坪是混合草坪的一种,能够有效延长场地的使用寿命,提高球场的稳定性,在高强度的比赛中逐渐代替天然草坪,成为运动的载体。国外学者对混合系统草坪的研究主要集中在坪床土壤稳定性、使用性能和运动安全等方面。从可获取的文献资料来看,现在国内有关草垫型天然—人造混合草坪建植技术的研究正处于起步阶段,关于草垫式混合草坪的研究还很薄弱。本论文通过不同播种条件下单一草垫、3种类型草垫对草坪草生长发育及践踏对2种混合系统质量的研究,探究草垫式混合草坪坪观质量和运动质量特性,为草垫式混合草坪的推广应用提供理论和实践依据。主要结果如下:1、各个播种条件下,草垫处理降低了草坪的色泽等坪观质量,与无草垫对照组的色泽相比,草垫处理分别降低了3.8%、5.3%和3.9%。同时,草垫处理降低了草坪草地上生物量,多年生黑麦草和高羊茅单播条件下草垫处理较对照组分别降低了11.8%和16.9%。从垫下根系部分的根系形态参数看,有草垫处理的根系长度、根总表面积和根系总体积均在不同程度上低于无草垫处理。因此,草垫式混合草坪中,草垫在不同程度上抑制了垫下部根系生长,进而影响地上部分的生长。2、各草垫处理均降低了草坪的色泽、NDVI和密度,生长至116天时,3个草垫处理组的密度分别比对照组降低了20.8%、8.7%和14.7%;同时,草垫处理降低了草坪草的地下生物量、根系长度、根总表面积和根系总体积。草垫处理增加了混合系统的抗剪强度,3个草垫试验组分别比对照组的粘聚力增加了51.9%、162.7%和134.6%。因此,草垫式混合草坪中,各种草垫在不同程度上抑制了根系生长,进而影响地上部分的生长和坪观质量;草垫式混合系统稳定性高于天然草坪,且有背衬结构的草垫对提高坪床稳定性的效果更为明显。3、在践踏条件下,草垫式混合草坪的色泽、盖度和坪观质量等综合表现优于天然草坪,且践踏强度越大差异越明显,其中在践踏4周后的重度践踏条件下,两个草垫试验组分别比对照组的色泽提高了45.5%和39.0%,盖度分别比对照组提高了136.4%和150.0%。在践踏处理下,草垫减缓了草坪的损伤程度,对草坪草地上和地下部分的生长起到了保护作用,对践踏具有缓冲作用,践踏4周后无背衬试验组的根长在轻度、中度和重度践踏下分别比对照组提高了105.3%、239.1%和152.6%。使草垫在践踏胁迫下对草坪草生长起到了较为明显的保护作用,增加草坪的扭动摩擦,降低了摔倒的风险,但草垫增加了草坪的表面硬度和坪床紧实度,使得头部损伤风险加大,其中有背衬结构的草垫风险较大。因此在草垫式混合草坪的使用过程中要采取适宜的养护措施,避免硬度过高带来风险。

关键词：草垫式混合草坪坪观质量根系生长抗剪强度运动质量

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蒙古高原对齿藓属对齿藓组的分类学研究

蒙古高原对齿藓属对齿藓组的分类学研究

作者：张桐瑞内蒙古大学

学位级别：硕士

蒙古高原处于欧亚大陆中部,包括蒙古国全部、俄罗斯西伯利亚南部和中国北部地区,本文选取蒙古高原中主体部分(以下简称蒙古高原),即中国内蒙古和蒙古国作为研究区,运用经典分类学和分子系统学的基本方法和原理,结合野外调查以及大量文... 详细信息

蒙古高原处于欧亚大陆中部,包括蒙古国全部、俄罗斯西伯利亚南部和中国北部地区,本文选取蒙古高原中主体部分(以下简称蒙古高原),即中国内蒙古和蒙古国作为研究区,运用经典分类学和分子系统学的基本方法和原理,结合野外调查以及大量文献资料查阅,对该地区丛藓科(Pottiaceae)对齿藓属对齿藓组(Didymodon sect. Didymodon)分类、分布及系统关系进行了研究。结论如下：1.记录了对齿藓组植物18种1变种,其中包括新种2个：内蒙古对齿藓(Didymodon innermongolicus)和蒙古对齿藓(D. mongolicus);蒙古国新记录种1个：剑叶对齿藓(D. rufidulus)。中国内蒙古与蒙古国共有种10个;澳洲对齿藓(D. australasiae)、苍白对齿藓(D. glaucus)、蒙古对齿藓、黑叶对齿藓(D. subandreaeoides)和硬叶对齿藓钻形变种(D. rigidulus var. sublatus)仅在蒙古国发现,而白氏对齿藓(D. baii)、心叶对齿藓(D. cordatus)、长尖对齿藓(D. ditrichoides)和溪边对齿藓(D. rivicola)只在中国内蒙古地区分布。鹅头叶对齿藓(D. anserinocapitatus)、棕色对齿藓(D. luridus)和无疣对齿藓(D. validus)不能确定本研究区是否有分布,将其从组中排除。2.该地区对齿藓组相较于北地组(sect. Fallaces)最显著的区分特征为中肋中上部腹面细胞呈方形、亚方形或短矩形,不伸长。叶干燥时的状态、叶形、叶尖、叶边缘、芽胞、主细胞层数和叶细胞疣的类型是对齿藓组内物种区分的重要分类学特征。3.基于叶绿体基因rps4和核基因ITS序列的分子系统学研究表明,rps4序列有效信息位点少,不能清晰的反映对齿藓属内系统发育关系。基于ITS序列的贝叶斯分析显示,对齿藓属分成两个类群,一个类群由Zander (1993)划分的北地组、sect. Vineales和sect. Asteriscium构成,另一类群主要为对齿藓组。根据形态和分子数据,建议将Zander于1993年修订的sect. Rufiduli和2013年建立的Fuscobryum并入对齿藓组,作为其亚组处理。4.根据ITS序列数据揭示2个新种的系统发育关系：蒙古对齿藓与细肋对齿藓(Didymodon icmadophilus)互为姐妹关系,获得较高的支持(PP=0.98);内蒙古对齿藓与短叶对齿藓(D. tectorum)和心叶对齿藓与(D. cordatus)的亲缘关系最近,与经典分类学的研究结果一致。

关键词：对齿藓属对齿藓组蒙古高原分类分子系统学

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行为变化对手足口病动力学的影响

行为变化对手足口病动力学的影响

作者：张桐瑞上海师范大学

学位级别：硕士

手足口病是一种由肠道病毒引起的急性传染病,可造成发热、口腔溃疡和手足臀部疱疹.在我国每年报告病例数达百万例以上,给婴幼儿健康造成严重损害.在本文中我们建立了两类考虑行为变化和不完全隔离的手足口病模型,第一类中每个仓室的人... 详细信息

手足口病是一种由肠道病毒引起的急性传染病,可造成发热、口腔溃疡和手足臀部疱疹.在我国每年报告病例数达百万例以上,给婴幼儿健康造成严重损害.在本文中我们建立了两类考虑行为变化和不完全隔离的手足口病模型,第一类中每个仓室的人均存在依赖健康状态的行为变化,第二类除显性感染者和隔离者外还有部分易感者出现行为变化.我们定义模型的基本再生数?,研究模型在?>1时地方病平衡点的存在性和唯一性,进而得到基于基本再生数的阈值动力学结果.特别地,对模型一证明了地方病平衡点的全局渐近稳定性.此外,我们拟合了2019年上海市的手足口病数据,通过数值模拟来探讨行为变化和隔离措施对于降低疾病持久性和感染人数的作用,并对两种行为变化建模方式做了比较.

关键词：手足口病行为变化不完全隔离基本再生数阈值动力学全局稳定性

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小型模块化AUV设计及推进效率分析

小型模块化AUV设计及推进效率分析

作者：张桐瑞河北工业大学

学位级别：硕士

海洋具有极其重要的战略意义,许多国家多于海洋开发尤为重视,自主水下机器人（Autonomous Underwater Vehicle,AUV）因其自身的工作模式与应用发展前景,在许多海洋探测、军事侦查任务中广泛应用。在各种任务需求下,诞生了大大小小、各... 详细信息

海洋具有极其重要的战略意义,许多国家多于海洋开发尤为重视,自主水下机器人（Autonomous Underwater Vehicle,AUV）因其自身的工作模式与应用发展前景,在许多海洋探测、军事侦查任务中广泛应用。在各种任务需求下,诞生了大大小小、各式各样的AUV。伴随开发需求的深入,固定配置的AUV难以满足开发进程需求,通过模块化设计方式,可以模块的机械接口、电气接口、通信协议、上位软件等统一规划,便于功能载荷的升级、更换,便于AUV平台的技术升级和重复使用。在实际使用量和成本上来说,大型AUV的用量少,且使用代价高,反而小型AUV更易于开发推广。本文主要设计开发了一款小型模块化AUV,用于海洋观测需求,并对其推进系统效率进行分析,以提升平台运行的效率,全文的内容如下:首先,本文对国内外的AUV发展现状作出了论述,介绍了AUV的多样化用途,指出了开发小型模块化AUV的意义所在,并根据AUV的推进形式,最终得出了设计目标,完成了AUV的整体外形设计,比较了舵的布置方式,并对其航行阻力进行了分析。其次,本文对小型模块化AUV内部传动系统进行了分析,对舵轴传动时的O型圈动密封受力进行了分析求解;对推进系统选用的磁耦合器传动方式进行计算比较,通过有限元分析,比较了在等体积状态下,轴向磁耦合与径向磁耦合随多参数变化的性能,通过比较选定了最终方案。最后,本文对推进系统的传动效率先做了整体分析,后针对其中的径向磁耦合效率进行了详细分析,比较了其隔离套涡流损耗、海水阻力损耗等多种因素,最终得出应用于小型AUV时隔离套涡流占主要损耗,可通过降低输出转速、减小隔离套壁厚等方式降低涡流损耗。后通过对比实验,验证了将磁耦合器的涡流损耗控制在小范围内。并完成了AUV整体的湖上实验,验证了AUV的整体性能可靠。

关键词：自主水下机器人推进系统计算流体力学涡流损耗传动效率