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盐碱水田电驱动履带式作业平台控制系统研究

盐碱水田电驱动履带式作业平台控制系统研究

作者：辛玥霖吉林大学

学位级别：硕士

针对日益严峻的粮食安全问题,我国正在积极应对全球经济形势的不确定性,加快构建以国内大循环为主体,国内国际双循环相互促进的新发展格局。在此背景下,为了更好地保障农业的高质量和可持续发展,迫切需要充分发挥现有耕地的优势,并积极... 详细信息

针对日益严峻的粮食安全问题,我国正在积极应对全球经济形势的不确定性,加快构建以国内大循环为主体,国内国际双循环相互促进的新发展格局。在此背景下,为了更好地保障农业的高质量和可持续发展,迫切需要充分发挥现有耕地的优势,并积极开发利用各类后备耕地资源。盐碱水田相对于普通水田具有土质稀软,车辆作业易沉陷和受到扰动,钠离子悬浊液难以沉降的问题,这些因素限制了传统农业机械装备的应用。因此,本研究针对苏打盐碱水田专用农机装备缺乏、常规农机装备车轮容易沉陷以及人力资源浪费等问题,旨在开发一种适用于苏打盐碱水田专用改良装备的电驱动无人驾驶履带底盘。该电驱动无人驾驶履带底盘具有低比压、低扰动、行走轨迹精确和对环境友好的特点。本研究针对苏打盐碱水田专用农机装备缺乏、常规农机装备车轮容易沉陷以及人力资源浪费等问题,旨在开发一种适用于苏打盐碱水田专用改良装备的电驱动无人驾驶履带底盘。具体研究内容如下:(1)基于研究目标对盐碱地现状、田间环境和国内外农业作业平台路径跟踪技术进行了分析和总结,明确了电驱动电履带式作业平台的控制系统结构及其硬件方案,即集低比压宽履带、环境感知与定位、自主导航等多种功能于一体的电驱动履带式作业平台,根据总体设计要求对作业平台车架进行了设计和制造,完成了履带、驱动轮、支重轮、动力电机、减速器、增速器和动力电池等零部件的设计和选型,基于作业要求和作业平台对上位机、下位机、导航模块和编码器等控制系统硬件部分进行了选型,完成了整个电驱动履带式作业平台硬件部分的设计和制造。(2)基于盐碱水田复杂的作业环境和电驱动履带式作业平台的转向过程,建立了电驱动履带式作业平台的运动学模型。根据履带与地面的相互作用的力学特性对履带式作业平台在田间行驶作业时的受力状况进行了分析,建立并完善了履带式作业平台的动力学模型。基于电驱动履带式作业平台的动力学模型,在ROS(Robot Operating System)系统框架下,设计了基于模型预测控制(Model Predictive Control)理论的路径跟踪控制器和基于PID的路径跟踪控制器。通过搭建Gazebo仿真环境的方式对MPC路径跟踪控制器和PID的路径跟踪控制器的性能进行了测试和验证,并基于仿真结果对控制器进行了参数优化。(3)为保障履带式作业平台无人导航系统在实际应用中的安全性和可靠性,本研究使用幻尔科技生产的Jet Auto Pro电驱动履带式机器人搭载卫星天线和GNSS-IMU导航模块为物理样机开展路面试验,以验证MPC路径跟踪控制算法和PID的路径跟踪控制算法在直线段和曲线段的跟踪精度及稳定性。试验内容包括直线段、曲线段的运动精度试验。试验结果表明,相对于PID路径跟踪控制算法,MPC路径跟踪控制算法的运动轨迹更为光滑,曲率均匀,角速度变化更小。因此,在物理模型实物样机平台下,MPC路径跟踪控制算法在路径跟踪精度方面具有优势。本文针对盐碱水田作业装备车轮沉陷和人力资源浪费的问题设计并制造了盐碱水田电驱动履带式无人作业平台;在建立了相关运动学、动力学模型的基础上对控制进行了仿真,优化了控制算法参数;最后依托物理样机实施了路径跟踪试验,对盐碱水田电驱动履带式无人作业平台控制算法进行验证。研究分析对比了两种路径跟踪控制算法的特点,得出在物理模型实物样机平台下,MPC路径跟踪控制算法相对于PID路径跟踪控制算法在路径跟踪精度方面具有优势。为提高履带式作业平台的作业路径跟踪性能提供了理论支持,为后续盐碱水田电驱动履带式无人作业平台整车试验奠定了基础。

关键词：履带式作业平台路径跟踪 ROS MPC PID

大、中学物理实验教学衔接现状及优化路径——以上海地区为例

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物理教学 2024年第4期46卷 29-34,6页

作者：辛玥尹亚玲杜昕雨陈丽清华东师范大学物理与电子科学学院物理实验教学中心上海200241

为了进一步了解目前大学与高中物理实验教学的衔接现状,本研究对上海市H大学和多所高中展开了调研。基于调查数据,发现教学衔接不足的现象普遍存在,其主要诱因是学生的实验基础能力较差、实验教学不受重视、大学中学物理实验教学存在较... 详细信息

为了进一步了解目前大学与高中物理实验教学的衔接现状,本研究对上海市H大学和多所高中展开了调研。基于调查数据,发现教学衔接不足的现象普遍存在,其主要诱因是学生的实验基础能力较差、实验教学不受重视、大学中学物理实验教学存在较大差异等等。最后,从高中层面提出了相应的优化建议,以帮助学生尽快完成两个学段的学习衔接过渡,提升教学质量。

关键词：大中衔接物理实验优化路径

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内蒙古羊草草原的群落特征

植物生态学报 2024年

作者：要振宇辛玥穆文奎张全民杨柳赵利清中国水利水电科学研究院内蒙古阴山北麓草原生态水文国家野外科学观测研究站内蒙古大学生态与环境学院蒙古高原生态学与资源利用教育部重点实验室呼和浩特市气象局蒙草生态环境(集团)股份有限公司中化地质矿山总局内蒙古地质勘查院

羊草群系在我国温性草原区分布较广,是畜牧业利用价值最高的草原植被类型。调查羊草群系的分布、群落特征可为天然草地管理和恢复提供数据资料。该研究利用在内蒙古调查的46个样地的数据,对区域内羊草群系的物种组成、生态特征和群落分... 详细信息

羊草群系在我国温性草原区分布较广,是畜牧业利用价值最高的草原植被类型。调查羊草群系的分布、群落特征可为天然草地管理和恢复提供数据资料。该研究利用在内蒙古调查的46个样地的数据,对区域内羊草群系的物种组成、生态特征和群落分类进行了详细描述和分析。共记录到维管植物187种,隶属于37科109属,包含物种最多的科为菊科,物种最多的属为蒿属(Artemisia)。生活型以多年生草本植物为主,占71.66%;水分生态类型以旱生植物为主,占67.38%;区系地理成分以东古北极分布种最多,其次是亚洲中部分布种。调查到的羊草群系可划分为羊草-丛生禾草、羊草-半灌木、羊草-根茎型禾草、羊草-薹草类、羊草-一年生杂类草、灌丛化羊草、羊草-鳞茎型草本和羊草-杂类草共8个群丛组, 26个群丛。

关键词：羊草草原群落特征内蒙古

澳大利亚阿瓦巴卡尔环境教育中心:为学生提供亲近自然原生态的学习经历

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上海教育 2024年第14期 70-72页

作者：刘莉辛玥上海交通大学教育学院

澳大利亚的环境教育一直处于世界前列,构建了比较完整的环境与可持续发展教育体系,其中,以新南威尔士州最为出色。早在20世纪60～80年代,新南威尔士州就成立了许多环境教育组织及环境教育基地(中心),该州环保部门及教育部门推出了“地...

澳大利亚的环境教育一直处于世界前列,构建了比较完整的环境与可持续发展教育体系,其中,以新南威尔士州最为出色。早在20世纪60～80年代,新南威尔士州就成立了许多环境教育组织及环境教育基地(中心),该州环保部门及教育部门推出了“地球工作”及“地球公民权”等环境与可持续发展教育项目。截至目前,新州教育部(DoE)共运营了24个环境和动物园教育中心(EZEC),这些中心是新州环境和可持续发展教育领域的领导者,

关键词：

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消失的玻璃棒

十万个为什么（探索版） 2024年第3期 32-33页

作者：辛玥黄蕊(指导) 追光科普宣讲团不详

在木里放一根玻璃捧,你能看木中的它。但是,在食用油里放一根玻璃捧呢?你会现食用油中的玻璃捧看不见了!其实,这和光的折射有关。

关键词：食用油光的折射玻璃棒

数字技术变革与企业股价崩盘风险:来自“两化融合”试点的证据

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系统工程理论与实践 2024年第1期44卷 207-225页

作者：戴严科左晓萌顾研上海对外经贸大学国际经贸学院上海201620 复旦大学泛海国际金融学院上海200433

数字技术变革已经成为企业高质量发展的重要助力.利用“两化融合”试点这一准自然试验并以2007–2021年我国制造业上市公司为样本,本文采用多时点双重差分法考察数字技术变革对企业股价崩盘风险的影响.结果发现:1)随着“两化融合”试点... 详细信息

数字技术变革已经成为企业高质量发展的重要助力.利用“两化融合”试点这一准自然试验并以2007–2021年我国制造业上市公司为样本,本文采用多时点双重差分法考察数字技术变革对企业股价崩盘风险的影响.结果发现:1)随着“两化融合”试点大幅促进企业数字技术变革,企业未来的股价崩盘风险显著下降,这一结论进一步得到了一系列稳健性检验的支持. 2)机制分析揭示,“两化融合”试点通过提升内部控制质量降低了企业未来的股价崩盘风险,在此过程中并未吸引更多的外部监督. 3)当会计稳健性差、盈余激进度高、分析师跟踪少以及媒体关注度低时,“两化融合”试点降低股价崩盘风险的效应更显著,可见新兴数字技术与传统治理机制存在一定的互补作用.本研究丰富了数字经济支持上市公司治理改善的经验证据和作用路径,所得结论为推动数字治理提升上市公司质量提供了决策参考.

关键词：数字技术变革两化融合股价崩盘风险内部控制

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从经济到政治：郑观应《商战》再研究

中国社会经济史研究 2024年第3期 85-95页

作者：戴圆北京印刷学院马克思主义学院

《商战》一文是郑观应“夫子之学”“性命之学”在国家政策方面的具现，其本意是在政治方案下的工商业应对策略。在具体论述中，论据存在着诸多错误之处。郑观应的思想吸收了德国李斯特贸易保护主义的观点，但并不彻底和全面，以致在当... 详细信息

《商战》一文是郑观应“夫子之学”“性命之学”在国家政策方面的具现，其本意是在政治方案下的工商业应对策略。在具体论述中，论据存在着诸多错误之处。郑观应的思想吸收了德国李斯特贸易保护主义的观点，但并不彻底和全面，以致在当时和后世引起了一些争论。

关键词：郑观应《商战》重商主义

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流场波系引导的三维消波翼优化设计方法

航空学报 2024年第6期45卷 183-197页

作者：戴今钊陈海昕清华大学航天航空学院北京100084

为提升高超声速飞行器的升阻比,一种重要设计思想是让飞行器各组件的激波、膨胀波产生有利的相互作用,获得增升、减阻的效果。基于上述设计思想的高升阻比构型通常根据无黏二维/轴对称流场的激波-膨胀波关系设计。由于三维效应与空气黏... 详细信息

为提升高超声速飞行器的升阻比,一种重要设计思想是让飞行器各组件的激波、膨胀波产生有利的相互作用,获得增升、减阻的效果。基于上述设计思想的高升阻比构型通常根据无黏二维/轴对称流场的激波-膨胀波关系设计。由于三维效应与空气黏性的影响,其实际性能相比理想设计性能往往存在较明显的退化。针对上述问题,提出流场波系引导的优化设计方法。不同于以气动性能指标为目标的传统优化方法,该方法以设计流场的波系形态为目标引导几何参数的优化方向。设计方法在一种主翼、上翼产生有利干扰的三维消波翼的设计中得到应用验证。通过将优化构型的流场、气动性能与根据二维无黏方法设计的初始构型对比,证明了优化设计方法的有效性。通过与菱形翼对比,验证了消波翼在设计工况下相比于常规构型的升阻比优势。

关键词：优化设计消波高超声速高升阻比气动布局

LYP225低屈服点钢锥形钢棒阻尼器剪切力学性能研究

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振动与冲击 2024年第10期43卷 268-278页

作者：连鸣戴柏豪李伟西安建筑科技大学土木工程学院西安710055 西安建筑科技大学结构工程与抗震教育部重点实验室西安710055

为了研究LYP225低屈服点钢锥形钢棒阻尼器(low yield point-web hourglass pin, LYP-WHP)在剪切荷载作用下的滞回性能与疲劳性能,对两个LYP-WHP试件分别进行了滞回加载与疲劳加载试验。基于试验结果,采用混合强化本构模型,通过ABAQUS软... 详细信息

为了研究LYP225低屈服点钢锥形钢棒阻尼器(low yield point-web hourglass pin, LYP-WHP)在剪切荷载作用下的滞回性能与疲劳性能,对两个LYP-WHP试件分别进行了滞回加载与疲劳加载试验。基于试验结果,采用混合强化本构模型,通过ABAQUS软件建立了12个LYP-WHP的足尺精细化数值模型,分别以阻尼器的内径、外径和耗能段长度为参数,研究以上参数对LYP-WHP在剪切荷载作用下LYP-WHP滞回性能的影响规律,推导了LYP-WHP的弹性刚度计算公式,并给出了初步确定LYP-WHP屈服力与屈服位移的方法,基于试验与数值分析结果,得到了LYP-WHP屈服后的刚度折减系数建议值。研究结果表明:在剪切位移下,LYP-WHP具有良好的滞回性能与疲劳性能;增大外径和内径可明显提高LYP-WHP的承载力、刚度和耗能能力,增大耗能段长度则会降低LYP-WHP的承载力、刚度和耗能能力;增大内径、外径使材料的利用率先增大后减小,增大耗能段长度则基本无影响;推导的LYP-WHP弹性刚度计算式可以较为准确地计算LYP-WHP的弹性刚度;基于该研究的分析结果,建议LYP-WHP的内径与外径比值取0.375~0.625,屈服后的刚度折减系数取0.11,得到了理论骨架曲线的计算式。

关键词：低屈服点钢(LYP) 锥形钢棒阻尼器(WHP) 参数分析滞回性能疲劳性能