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基于模糊PID控制的拖拉机遥控转向系统研究

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农机化研究 2024年

作者：刘九庆丁鹏于文吉东北林业大学机电工程学院

由于拖拉机实际作业环境较为恶劣,为保证驾驶员的安全,提出了一种拖拉机遥控转向系统的设计方案。首先,对拖拉机现有的液压转向系统进行了分析,并提出了遥控转向系统的结构设计和控制策略设计;然后,通过AMEsim和Simulink分别搭建了遥控... 详细信息

由于拖拉机实际作业环境较为恶劣,为保证驾驶员的安全,提出了一种拖拉机遥控转向系统的设计方案。首先,对拖拉机现有的液压转向系统进行了分析,并提出了遥控转向系统的结构设计和控制策略设计;然后,通过AMEsim和Simulink分别搭建了遥控转向系统的液压部分模型和模糊PID控制器并进行了联合仿真实验。实验结果表明:设计的遥控转向系统能够实现拖拉机的转向,模糊PID控制器相对于常规PID控制器的控制效果更好,阶跃响应时间由1.49 s缩短到1.07 s,正弦跟踪响应最大误差由0.028 m缩短到0.015 m,抗干扰性也更强。

关键词：拖拉机转向遥控转向系统模糊PID控制联合仿真

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旋翼无人机仿生栖息机械臂设计

森林工程 2024年第4期40卷 150-159页

作者：刘九庆刘凡朱斌海东北林业大学机电工程学院哈尔滨150040

为满足旋翼无人机执行林区内定点监测、侦查等任务,通过对鸟类栖息过程研究及腿足仿生研究,设计一种仿生栖息机械臂。对整机进行模块化设计及运动学分析,腿部模块使用机械系统动力学自动分析(Automatic Dynamic Analysis of Mechanical ... 详细信息

为满足旋翼无人机执行林区内定点监测、侦查等任务,通过对鸟类栖息过程研究及腿足仿生研究,设计一种仿生栖息机械臂。对整机进行模块化设计及运动学分析,腿部模块使用机械系统动力学自动分析(Automatic Dynamic Analysis of Mechanical Systems,ADAMS)进行运动学轨迹仿真,爪部模块使用D-H(Denavit-Hartenberg)参数法取得趾尖运动学方程,通过MATLAB仿真得到爪部模块趾尖的工作空间点云分布。制作样机搭建试验系统,分别对趾部活动范围以及整机栖息能力进行试验验证。该设计结构简单,易操控,可完成试验室阶段的栖息行为。

关键词：仿生设计栖息机构绳驱动计算机仿真

选区激光熔化WC-12Co单层成形工艺与形貌组织分析

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应用激光 2024年

作者：贾娜张纯朴王春昕余本军刘九庆东北林业大学机电工程学院

利用选区激光熔化(SLM)技术对钴碳化钨合金粉末进行不同工艺参数组合下的单道单层扫描实验。使用光学显微镜分析不同工艺参数下的单道宽度变化规律,主要从搭接率、能量密度2个方面分析讨论了单层表面形貌形成机制,通过超景深三维显微系... 详细信息

利用选区激光熔化(SLM)技术对钴碳化钨合金粉末进行不同工艺参数组合下的单道单层扫描实验。使用光学显微镜分析不同工艺参数下的单道宽度变化规律,主要从搭接率、能量密度2个方面分析讨论了单层表面形貌形成机制,通过超景深三维显微系统(super depth of field 3D microscope system)分析了激光功率、扫描速度、扫描间距3个工艺参数对粗糙度的影响。通过扫描电子显微镜(SEM)分析了单层截面形貌,使用扫描电子显微镜附带的能量色散X-射线光谱仪(EDS)分析了单道的元素分布。结果显示,激光功率和扫描速度主要通过线能量密度影响单道宽度,线能量密度越大则单道宽度越宽。在单层形成过程中,搭接率是影响单层形貌的关键因素,搭接率越高则单层整体的表面粗糙度越小,不同的工艺参数都是通过影响单层的搭接率从而对单层形貌产生影响。在同一扫描间距下,激光功率和扫描速度通过影响单道宽度进而影响单层的搭接率,而当激光功率和扫描速度一定时,扫描间距则直接影响单层的搭接率。此外,单层形成过程中,其截面内部会产生W元素聚集现象,而这种现象是影响单层表面质量的重要因素之一。当激光功率为420 W,扫描速度为500 mm·s-1,激光扫描间距为125μm,铺粉层厚为40μm时,单层的表面质量最好,其粗糙度为6.05μm。

关键词：选区激光熔化碳化钨粉末粗糙度搭接率

选区激光熔化WC-12Co单道成形工艺参数优化

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激光技术 2024年

作者：贾娜余本军张纯朴王春昕刘九庆东北林业大学机电工程学院

为了实现硬质合金WC-12Co金属粉末制品整体成形制造，采用选区激光熔化技术(SLM)对WC-12Co合金粉末单道熔池成形进行了理论分析和实验验证，取得了单道熔池成形的最佳工艺参数。结果表明：激光扫描速率和功率的不同组合影响了单道熔池... 详细信息

为了实现硬质合金WC-12Co金属粉末制品整体成形制造，采用选区激光熔化技术(SLM)对WC-12Co合金粉末单道熔池成形进行了理论分析和实验验证，取得了单道熔池成形的最佳工艺参数。结果表明：激光扫描速率和功率的不同组合影响了单道熔池的连续性和形貌，当激光功率为340W、扫描速率为600mm·s-1、扫描间距为60μm/道、铺粉厚度为40μm/层时，单道熔池形貌达到了最佳状态，呈现出稳定连续的“鱼鳞状”形貌，成形对象单层裂纹最少；在单道成形过程中，单道熔池截面出现了W元素聚集的现象，这一现象是导致成形WC-Co块体各向异性的重要原因。该研究结果对硬质合金WC-12Co金属粉末制品的成形起到了决定性的作用。

关键词：激光技术硬质合金单道成形选区激光熔化碳化钨粉末

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灌木平茬机切割系统参数优化设计与验证

农机化研究 2024年第8期46卷 42-49页

作者：杨春梅高海洋刘九庆东北林业大学林业机械与木工工程技术中心哈尔滨150040

为分析圆盘锯式切割系统的切割机理,在Solidworks中建立单组圆盘锯及灌木枝条的简化模型,并在动力学分析软件ABAQUS中进行仿真分析,研究灌木切割过程中工作参数与圆锯片参数的关系。同时,以锯片转速、行进速度、枝径为影响因素,以锯切... 详细信息

为分析圆盘锯式切割系统的切割机理,在Solidworks中建立单组圆盘锯及灌木枝条的简化模型,并在动力学分析软件ABAQUS中进行仿真分析,研究灌木切割过程中工作参数与圆锯片参数的关系。同时,以锯片转速、行进速度、枝径为影响因素,以锯切力为评价指标,对其影响的因素进行虚拟正交试验,并用Design Expert动态响应软件进行分析,得到响应面回归方程,得知当圆锯转速为2500r/min、前进速度为0.9m/s时平茬效果较好。用小型灌木平茬机上进行实地试验,结果表明破茬率和留茬高度均能满足农艺要求。

关键词：灌木切茬机切割系统虚拟正交试验参数优化

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自走引流式森林风力灭火机设计与试验

中国农机化学报 2024年第5期45卷 56-63页

作者：杨春梅马亚强王成刘彤彬刘九庆东北林业大学机电工程学院哈尔滨市150006 哈尔滨工业大学机电工程学院哈尔滨市150040

为提高森林火灾初期灭火的效率,设计一种应用于森林火灾初期快速灭火的新型自走引流式森林风力灭火机。首先对灭火机的整体结构、工作原理进行阐述,对风筒等关键部件进行设计计算。其次利用UG对灭火机的结构进行设计,用ANSYS静力学、模... 详细信息

为提高森林火灾初期灭火的效率,设计一种应用于森林火灾初期快速灭火的新型自走引流式森林风力灭火机。首先对灭火机的整体结构、工作原理进行阐述,对风筒等关键部件进行设计计算。其次利用UG对灭火机的结构进行设计,用ANSYS静力学、模态分析模块对整机机架进行仿真分析,验证整机机架设计的合理性与工作特性。最后对样机进行试制,与我国常见的6MF-32便携式灭火机作对比试验,自走引流式森林风力灭火机距可燃物5 m,手持式6MF-32灭火机距可燃物2.5 m。试验结果表明,在7次对比试验中,当可燃物量大于2.5 kg时,6MF-32便携式灭火机出现灭火后复燃现象;当可燃物的质量达到3.5 kg时,风力灭火机会出现灭火后复燃现象。试验中,自走引流式森林风力灭火机的灭火时间比6MF-32便携式灭火机短,因此可以看出自走引流式森林风力灭火机在灭火距离、效率上的优越性。

关键词：森林风力灭火机结构设计风筒仿真分析对比试验

基于Design-Expert的电链锯锯齿结构参数优化

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森林工程 2024年第2期40卷 142-150页

作者：刘九庆张天翼金攀朱斌海东北林业大学机电工程学院哈尔滨150040 永康市自然资源和规划局浙江永康321300

为提高电链锯的锯切效率,对电链锯锯齿的齿形结构参数进行研究,以单位锯切功为电链锯锯切效率的衡量指标,通过对电链锯锯切过程的仿真研究,得出不同结构锯齿的单位锯切功。以电链锯锯齿中的外形前角、侧刃楔角和顶刃楔角等结构参数作为... 详细信息

为提高电链锯的锯切效率,对电链锯锯齿的齿形结构参数进行研究,以单位锯切功为电链锯锯切效率的衡量指标,通过对电链锯锯切过程的仿真研究,得出不同结构锯齿的单位锯切功。以电链锯锯齿中的外形前角、侧刃楔角和顶刃楔角等结构参数作为影响因子,采用Box-Benhnken中心组合试验方法设计多因素正交试验,使用Design-expert软件进行数据分析得出最优齿形结构参数组合。研究结果表明,所选取的齿形结构参数对单位锯切功影响程度由大到小顺序依次为外形前角、侧刃楔角、顶刃楔角,并获得最优齿形结构参数组合,外形前角为10.92°、侧刃楔角为45.7°、顶刃楔角为45.41°。

关键词：电链锯锯切效率齿形结构参数 Design-expert 单位锯切功

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木工超薄圆锯片消音缝多目标优化设计

林产工业 2024年第5期61卷 46-52,69页

作者：贾娜郭磊陈肖男刘九庆王瑞森东北林业大学机电工程学院黑龙江哈尔滨150040 中国航发东安发动机有限公司黑龙江哈尔滨150066

针对超薄圆锯片消音缝设计问题,提出并实施了一种基于MATLAB/ANSYS联合仿真协同非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)的多目标优化设计方法。通过Inspire软件采用变密度法进行拓扑优化,确定消音缝的设计域。构建以消音缝位置、角度及缝宽等形状... 详细信息

针对超薄圆锯片消音缝设计问题,提出并实施了一种基于MATLAB/ANSYS联合仿真协同非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)的多目标优化设计方法。通过Inspire软件采用变密度法进行拓扑优化,确定消音缝的设计域。构建以消音缝位置、角度及缝宽等形状参数为设计变量,以最大变形量、最大等效应力及整体振幅最小化为目标的多目标优化模型。通过MATLAB/ANSYS联合仿真协同NSGA-Ⅱ的策略,进行模型的优化求解。结果表明:4个优化解均能有效减少锯切过程中锯片的变形和整体振幅,为决策者提供了更广泛的选择空间。研究为圆锯片消音缝的多目标优化设计问题提供了可行的解决方案。

关键词：超薄圆锯片消音缝多目标优化联合仿真减振降噪

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长途货运司机疲劳驾驶原因分析及对策

黑龙江交通科技 2024年第1期47卷 178-180页

作者：刘九庆顾琪东北林业大学机电工程学院黑龙江哈尔滨150040

为减少长途运输中驾驶员因疲劳驾驶对个人和社会造成的严重损失,从驾驶员生理和心理两大因素、车辆和环境三个角度对货运司机疲劳驾驶原因进行分析,并针对不同问题对驾驶员开展安全教育活动、优化座椅和驾驶室设计、采取多种措施来改善... 详细信息

为减少长途运输中驾驶员因疲劳驾驶对个人和社会造成的严重损失,从驾驶员生理和心理两大因素、车辆和环境三个角度对货运司机疲劳驾驶原因进行分析,并针对不同问题对驾驶员开展安全教育活动、优化座椅和驾驶室设计、采取多种措施来改善长途运输的环境条件以及在货车上设置主动安全装置等提出了相应的改进对策,为以后的驾驶室设计提供了参考依据。

关键词：长途运输交通安全疲劳驾驶驾驶室设计