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一种倾转旋翼无人机的气动特性分析及控制设计

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一种倾转旋翼无人机的气动特性分析及控制设计

作者：尹宜坤中国民航大学

学位级别：硕士

倾转旋翼无人机作为固定翼无人机与多旋翼无人机的结合体,其融合了两种无人飞行器的工作模式,也继承了二者明显的优点。相较于传统飞行器,倾转旋翼无人机增加了一种特殊的工作模式,即倾转过渡模式,此状态下的无人机动力学模型发生改变,... 详细信息

倾转旋翼无人机作为固定翼无人机与多旋翼无人机的结合体,其融合了两种无人飞行器的工作模式,也继承了二者明显的优点。相较于传统飞行器,倾转旋翼无人机增加了一种特殊的工作模式,即倾转过渡模式,此状态下的无人机动力学模型发生改变,飞机自身鲁棒性降低,对其自身增稳控制律具有较高的要求。论文就倾转旋翼无人机的三种飞行状态,针对鲁棒性弱的垂直起降和过渡倾转模态设计一种带扩张观测器的动态面滑模控制器,针对定翼平飞模态使用PID方法设计飞行控制器,最后整合控制器并使用Flight Gear平台实现无人机的飞行仿真。论文的主要研究内容如下:倾转旋翼无人机气动特性分析。首先,根据飞机设计手册及相关资料,给定具体的性能参数和限制,使用“工字型”布局设计出一种倾转旋翼无人机的气动外形;其次,在Solidworks与CATIA中分别建立飞机模型与简化模型,并通过数值计算与模拟仿真分别在Fluent和XFLR5软件中对设计的气动外形进行空气动力学仿真,并对关键舵面参数进行单独的气动仿真分析;最后,分析数据得出相关空气动力与力矩参数信息。垂直起降与倾转模态控制设计。首先,针对倾转旋翼无人机的垂直起降模态,建立四旋翼飞行器动力学模型,以模型为基础设计一种基于扩张观测器的动态面滑模控制器,并通过设计对比实验,以验证设计控制器的鲁棒性;其次,针对倾转过渡模态,在理想状态下对其进行动力学简化建模,分离其纵横模态,使用动态面滑模控制方法对动力学模型进行控制设计,并在相同初始条件下设计对比实验,验证控制器的鲁棒性。实验结果表明,在垂直起降阶段,设计控制器与普通滑模控制相比,姿态运动的总误差幅值减小了44%,姿态运动的抖振抑制效果相对于添加扩张观测器的传统滑模控制器提高了55%;在倾转过渡阶段,设计控制器相较于传统滑模面控制器在高度控制量的波动抑制方面提升了40%,在幅度控制方面提高了16.7%;而在俯仰角控制量的波动抑制方面提高了16.7%,在幅度控制方面提高了56.25%。固定翼模态下的控制设计。首先,依据气动分析得到的参数数据,以小扰动模型为基础建立固定翼模态下的纵横分离动力学模型,并对模型进行动静稳定性分析;其次,使用代价函数对固定翼模态下的飞机进行配平,得到配平角及配平输入;最后,针对纵横分离模型,使用PID控制方法设计纵横模态的控制器。实验结果表明,构建的PID控制器能有效保证纵横模态下的飞机姿态与位置的参数跟踪。基于Flightgear的可视化仿真平台搭建。首先,建立平台内模型,并定义模型动作机构;其次,以Flightgear为平台,在matlab/simulink中搭建通信模块实现二者的数据通信,以搭建仿真环境;最后在搭建的仿真环境中对倾转旋翼无人机的整个运动状态进行模拟仿真,得到仿真飞行轨迹及飞机参数轨迹图。实验结果表明,倾转旋翼机在设计控制律的控制下能够稳定的完成垂直起飞——过渡倾转——定翼平飞——过渡倾转——垂直降落的全部流程。

关键词：倾转旋翼无人机滑模控制扩张观测器可视化仿真

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垄作作物颗粒肥排施装置设计与试验

垄作作物颗粒肥排施装置设计与试验

作者：裴宜坤河南农业大学

学位级别：硕士

垄作种植模式具有提高地温、蓄水保墒等优点,利于作物生长,许多作物如玉米、甜菜、烟草等多采用垄作种植模式。在起垄作业时同时进行基肥条施多功能复式作业,可以减少机具进地次数,提高作业效率。目前垄作种植中的施肥作业,作业方式粗放... 详细信息

垄作种植模式具有提高地温、蓄水保墒等优点,利于作物生长,许多作物如玉米、甜菜、烟草等多采用垄作种植模式。在起垄作业时同时进行基肥条施多功能复式作业,可以减少机具进地次数,提高作业效率。目前垄作种植中的施肥作业,作业方式粗放,肥料利用率和机器工作效率较低。现有施肥装置在颗粒肥排肥时多存在肥料磨损严重进一步导致排肥堵塞、且排肥稳定性差等问题,另外目前关于垄内分层施肥的研究也较少。本文在查阅大量国内外相关文献的基础上,设计了一种垄作作物颗粒排施肥装置,对其关键排肥和施肥部件进行了设计与分析,并通过仿真试验、台架试验和田间试验对其性能进行了测试。本文的研究包含以下几个部分:（1）以高垄种植作物烟草为研究对象,研究烟草种植农艺,确定起垄时以颗粒肥为特征的基肥排肥方式和分层施肥的相关农艺要求,并对整机结构进行初步介绍。（2）对肥料的物理特性参数进行标定为后续EDEM仿真提供基础。对变型腔颗粒肥排肥装置的关键结构进行设计,分析充肥阶段颗粒的运动和受力情况,并结合防结拱原理进行结构优化,结合施肥量农艺要求初步确定排肥盘的结构尺寸。（3）使用EDEM软件分析排肥装置的排肥性能。首先以排肥盘厚度为因素设计试验探究排肥盘厚度对于排肥性能的影响,确定了排肥盘最佳厚度为35 mm。以排肥盘转速为因素设计进行单因素试验确定转速范围,然后设计正交试验研究转速和排肥盘开度两个工作参数对排肥性能的影响。通过对试验数据进行分析得到最优工作参数组合为转速90 rpm,型腔开度45°,此时排肥均匀性变异系数为2.12%。（4）研究垄体压缩时其内部颗粒的偏移情况,并基于此设计分层施肥装置。基于EDEM仿真对分层施肥装置的结构进行设计,通过分层施肥比例试验确定施肥靴倾角范围,通过模拟分层施肥试验以前端面形状、施肥靴倾角以及工作速度三个因素设计进行正交试验,最终得到工作阻力和土壤扰动均较小的组合为尖角渐变形前端面,施肥靴倾角35°,工作速度0.6m·s-1。（5）根据仿真试验结果,对排肥装置和分层施肥装置进行验证试验。根据最终的三维模型绘制工程图加工制作样机进行台架与田间验证试验,台架排肥试验的结果与仿真试验结果一致,验证了仿真的正确性。将所有机构装配好进行田间试验,试验结果表明:排肥成条性好,分层施肥深度稳定,施肥效果符合烟草施肥农艺。

关键词：变型腔排肥装置分层施肥装置 EDEM 田间试验

基于改进Bingham模型的磁流变悬置性能优化设计研究

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基于改进Bingham模型的磁流变悬置性能优化设计研究

作者：尹亚坤重庆理工大学

学位级别：硕士

磁流变悬置是一种利用磁流变液的流变特性和橡胶体的超弹性来实现隔振和支撑的技术,常应用于汽车动力总成系统中。在汽车行驶过程中,它可以实时调节自身的刚度和阻尼,从而提高汽车行驶舒适性、稳定性和安全性。为有效提升磁流变悬置在... 详细信息

磁流变悬置是一种利用磁流变液的流变特性和橡胶体的超弹性来实现隔振和支撑的技术,常应用于汽车动力总成系统中。在汽车行驶过程中,它可以实时调节自身的刚度和阻尼,从而提高汽车行驶舒适性、稳定性和安全性。为有效提升磁流变悬置在汽车动力总成中的性能表现,对其性能进行优化设计研究是很有必要的。由于磁流变悬置工作机理比较复杂,受磁场、流体、固体等多个物理场的共同作用,而且其动特性在外部振动激励下会发生一系列变化,导致一些经典力学模型在描述磁流变悬置动特性上存在一定的不足,如精确性、复杂性等问题。本文以磁流变悬置为研究对象,建立多场耦合仿真模型,进行静动特性分析;结合多场耦合仿真结果,提出改进Bingham模型,采用最小二乘法对改进Bingham模型进行参数辨识;基于改进Bingham模型,研究主要结构参数对磁流变悬置动特性影响规律,结合响应面法对悬置进行性能优化设计。建立磁流变悬置电磁耦合和流固耦合数学模型,对悬置内部的耦合原理进行简要分析。在仿真软件中建立磁流变悬置多场耦合模型,包括流体与固体之间的流固耦合模型和磁路结构的电磁耦合模型。在建立磁流变悬置多场耦合模型时,考虑了磁流变液在不同磁场下的性能变化规律,并将其代入流固耦合模型中。通过多场耦合模型,可以对磁流变悬置在不同工作条件下的性能进行仿真分析,研究固体和液体的运动规律,并计算悬置的静、动刚度。将试验结果与多场耦合模型的仿真结果进行对比,以验证模型的预测精度。综合考虑磁流变悬置的结构特点和工作原理,对三种经典力学模型进行归纳分析,并指出它们在描述磁流变悬置输出阻尼力上存在的优缺点。在此基础上,对适用性最强的参数模型—Bingham模型进行改进修正;采用最小二乘法对改进Bingham模型的主要参数进行辨识,并结合多场耦合仿真验证参数辨识结果。最后,基于改进Bingham模型推导出悬置恢复力公式,采用单因素分析方法,研究主要结构参数对悬置动态特性的影响。运用响应面法对磁流变悬置进行性能优化设计。以最大输出阻尼力和动态可调系数为优化目标,根据单因素分析结果,选取影响悬置动特性较大的参数为设计变量。在确保悬置总体积不变的情况下设计了试验方案,通过响应面法建立优化目标与设计变量之间的响应面模型,并对其进行多目标优化求解。基于多场耦合模型对优化前后进行仿真分析,结果表明,优化后的磁流变悬置动特性得到了显著提升。

关键词：磁流变悬置多物理场耦合改进Bingham模型参数辨识性能优化

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水利工程建设管理中的项目管理方法与实践

水上安全 2024年第2期 40-42页

作者：尹宜亮济南市水利工程服务中心济南250400

本文探讨了水利工程建设管理中的项目管理方法与实践。水利工程在现代社会中具有重要地位,因此项目管理在其建设过程中至关重要。本文首先分析了水利工程项目管理的背景和重要性,然后介绍了项目管理的基本原则和方法,包括项目计划、进... 详细信息

本文探讨了水利工程建设管理中的项目管理方法与实践。水利工程在现代社会中具有重要地位,因此项目管理在其建设过程中至关重要。本文首先分析了水利工程项目管理的背景和重要性,然后介绍了项目管理的基本原则和方法,包括项目计划、进度控制、成本管理及风险评估等方面。随后,通过实际案例,详细阐述了项目管理方法在水利工程建设中的应用,包括项目目标的明确定义、资源的有效分配、团队协作与沟通等方面的实践经验。最后,总结了项目管理在水利工程建设中的重要性,并提出了进一步提高项目管理效率的建议,以推动水利工程的可持续发展。

关键词：水利工程项目管理方法实践建设管理

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块裂隧道围岩等效岩体变形参数研究

铁道学报 2024年第5期46卷 152-159页

作者：谭鑫任亚坤刘飞香唐崇茂黄明华尹心湖南大学土木工程学院湖南长沙410082 湖南大学建筑安全与节能教育部重点实验室湖南长沙410082 中国铁建重工集团股份有限公司湖南长沙410100

采用Voronoi离散单元方法建立块裂岩体隧道的随机DEM数值模型,通过大量随机数值计算结果验证采用岩体等效变形参数预测隧道收敛变形的可行性。在规则裂隙岩体等效变形参数计算方法的基础上,针对数值模拟揭示的深埋隧道变形特征提出改进... 详细信息

采用Voronoi离散单元方法建立块裂岩体隧道的随机DEM数值模型,通过大量随机数值计算结果验证采用岩体等效变形参数预测隧道收敛变形的可行性。在规则裂隙岩体等效变形参数计算方法的基础上,针对数值模拟揭示的深埋隧道变形特征提出改进的修正计算公式及相应的特征参数。通过与既有解答以及大量随机数值计算结果的对比和统计分析验证修正解的合理性,修正解较为合理改善既有规则裂隙岩体等效变形参数计算方法在反映随机块裂岩体在隧道卸荷条件下变形估算的较大误差。采用修正计算方法得到的岩体等效变形参数可以很好地预测随机块裂岩体中隧道开挖后收敛变形的数学期望值。提出的修正计算方法对当前深部岩体变形参数研究和隧道洞壁收敛位移的估算具有一定的参考价值。

关键词：隧道工程岩体变形参数离散单元法块裂岩体围岩收敛

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木犀草素减轻小鼠溃疡性结肠炎损伤的作用机制

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中国老年学杂志 2024年第6期44卷 1504-1508页

作者：王玮杨淑媚罗丹李启祥尹合坤江门市中心医院消化内科广东江门529030

目的探究木犀草素(Lut)通过蛋白酪氨酸激酶(JAK)2/信号转导与转录激活因子(STAT)3通路调控巨噬细胞极化对葡聚糖硫酸钠(DSS)诱导的小鼠溃疡性结肠炎(UC)损伤的影响。方法将小鼠分为Control组、DSS组、DSS+Lut组及DSS+JAK2抑制剂(AG490... 详细信息

目的探究木犀草素(Lut)通过蛋白酪氨酸激酶(JAK)2/信号转导与转录激活因子(STAT)3通路调控巨噬细胞极化对葡聚糖硫酸钠(DSS)诱导的小鼠溃疡性结肠炎(UC)损伤的影响。方法将小鼠分为Control组、DSS组、DSS+Lut组及DSS+JAK2抑制剂(AG490)组。观察比较各组体质量、结肠组织长度、疾病活动指数、隐窝深度及结肠组织病理学的变化;实时荧光定量聚合酶链反应(qRT-PCR)和Western印迹检测诱导型一氧化氮合成酶(iNOS)、精氨酸酶(Arg)-1表达;酶联免疫吸附试验(ELISA)检测白细胞介素(IL)-6、IL-1β、IL-10及肿瘤坏死因子(TNF)-α水平;TUNEL法检测细胞凋亡;Western印迹检测磷酸化(p)-JAK2、p-STAT3B、B淋巴细胞瘤(Bcl)-2、Bcl-2相关X基因(Bax)和半胱氨酸蛋白酶(Caspase)-3蛋白表达。结果 DSS处理后,小鼠体质量下降,结肠组织长度缩短,疾病活动指数、隐窝深度和病理学评分升高;结肠组织中iNOS和Arg-1水平增加,IL-6、IL-1β和TNF-α水平增加,IL-10水平降低;细胞凋亡率和Bax、Caspase-3水平升高,Bcl-2水平降低;p-JAK2和p-STAT3水平增高,差异均有统计学意义(P0.05)。结论 Lut可能通过抑制JAK2/STAT3通路调控巨噬细胞M2极化减轻DSS诱导的UC损伤。

关键词：木犀草素蛋白酪氨酸激酶(JAK)2/信号转导与转录激活因子(STAT)3通路巨噬细胞极化葡聚糖硫酸钠溃疡性结肠炎(UC)

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有创和无创序贯性机械通气治疗重症肺炎伴呼吸衰竭效果

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中国科技期刊数据库医药 2024年第6期 0135-0138页

作者：尹所坤罗平县人民医院云南罗平655800

观察重症肺炎(SP)合并呼吸衰竭病症患者应用有创和无创序贯性机械通气的效果。方法于2021年5月至2023年5月开展此次研究,将在罗平县人民医院就诊的70例SP合并呼吸衰竭患者纳入研究中。根据其入院时间分为治疗方式不同的两组,其中一组... 详细信息

观察重症肺炎(SP)合并呼吸衰竭病症患者应用有创和无创序贯性机械通气的效果。方法于2021年5月至2023年5月开展此次研究,将在罗平县人民医院就诊的70例SP合并呼吸衰竭患者纳入研究中。根据其入院时间分为治疗方式不同的两组,其中一组行有创机械通气(参照组),另一组行有创-无创序贯性机械通气(分析组),对比通气情况、血气分析结果、炎症因子改变情况以及心肌功能指标。结果分析组通气质量指标、治疗后的血气分析指标、炎症因子水平以及心功能相关指标均显著优于参照组(P<0.05)。结论有创和无创序贯性机械通气在SP合并呼吸衰竭病症治疗中效果明显,在提高患者通气质量、调节血气状况、降低炎性因子水平以及保护心肌功能上均具有优势,在临床上有较好的发展前景。

关键词：重症肺炎呼吸衰竭有创和无创序贯性机械通气

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浅谈乡镇医院高血压病人的健康教育及护理

中文科技期刊数据库（文摘版）医药卫生 2024年第1期 0110-0112页

作者：尹世坤灵寿县塔上镇卫生院河北石家庄050500

针对乡镇医院在为高血压患者提供治疗过程中,采取的健康教育和护理对策进行分析和评价。方法筛选本院在2022.3-2023.1期间收治的50名高血压患者,为高血压病人提供治疗的同时,重视患者的健康教育和科学护理。结果经过健康教育和护理后... 详细信息

针对乡镇医院在为高血压患者提供治疗过程中,采取的健康教育和护理对策进行分析和评价。方法筛选本院在2022.3-2023.1期间收治的50名高血压患者,为高血压病人提供治疗的同时,重视患者的健康教育和科学护理。结果经过健康教育和护理后,患者的血压控制情况良好,有相对较低的并发症发生概率,相较于干预前结果比对有显著统计学差异,P<0.05。结论通过对高血压患者实施健康教育及护理干预,能够有效降低患者的血压,改善患者生活质量,值得在乡镇医院推广普及。

关键词：乡镇医院高血压健康教育护理干预

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复合围壳-上层建筑结构流激振动噪声特性

船舶工程 2024年第8期 35-47页

作者：尹耀薇叶天贵陈玉坤靳国永欧阳肖哈尔滨工程大学动力与能源工程学院

为降低水下航行器在高航速下的流激噪声，提升其性能，将复合材料应用于围壳和上层建筑，利用数值计算方法研究围壳-上层建筑结构外部流场的特点及内部流激噪声的变化规律，对比全金属材料与复合材料下围壳-上层建筑结构流激噪声的变化... 详细信息

为降低水下航行器在高航速下的流激噪声，提升其性能，将复合材料应用于围壳和上层建筑，利用数值计算方法研究围壳-上层建筑结构外部流场的特点及内部流激噪声的变化规律，对比全金属材料与复合材料下围壳-上层建筑结构流激噪声的变化规律及不同工况下复合围壳-上层建筑结构流激振动噪声的变化规律。研究表明：围壳-上层建筑结构内部的流激噪声分布主要与场点到结构表面的距离有关；全金属材料围壳-上层建筑结构的流激噪声整体上大于复合材料围壳-上层建筑结构的流激噪声；围壳-上层建筑结构的流激噪声随速度的增大而增大。研究结果可供复合材料在潜艇降噪领域的应用参考。

关键词：围壳大涡模拟流激噪声减振降噪