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弧焊机器人摆动跟踪时摆幅与频率的模糊模式识别

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机械工程学报 2005年第9期41卷 228-231页

作者：段晓宁武传松胡家琨贾传宝山东大学材料连接技术研究所济南250061

针对10 mm厚钢板V形坡口接头的弧焊机器人摆动跟踪焊接,实时测量电弧电压和焊接电流的瞬时值,对其进行两次统计处理,构建不同摆幅和摆动频率时的焊接电参数特征矢量,采用模糊模式识别技术,建立了焊接电参数特征矢量与摆动焊接摆幅和频... 详细信息

针对10 mm厚钢板V形坡口接头的弧焊机器人摆动跟踪焊接,实时测量电弧电压和焊接电流的瞬时值,对其进行两次统计处理,构建不同摆幅和摆动频率时的焊接电参数特征矢量,采用模糊模式识别技术,建立了焊接电参数特征矢量与摆动焊接摆幅和频率的内在联系,为定量研究摆幅和频率对V形坡口焊缝成形的影响提供依据。

关键词：摆动焊接弧焊机器人摆动幅度摆动频率模式识别

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复合管道内液-固两相流浆体水击压强计算

工程热物理学报 2004年第2期25卷 251-254页

作者：周云龙孙斌段晓宁洪文鹏张玲东北电力学院吉林吉林132012

对于单一管道的单相液体水击现象计算已经比较成熟,但是很少有对于复合管道的液固两相流系统的浆体水击计算方面的报道。根据实际工程设计需要,提出了具有复合管道的液-固两相流浆体水击压强的计算方法。同时对某电厂液一固两相流输... 详细信息

对于单一管道的单相液体水击现象计算已经比较成熟,但是很少有对于复合管道的液固两相流系统的浆体水击计算方面的报道。根据实际工程设计需要,提出了具有复合管道的液-固两相流浆体水击压强的计算方法。同时对某电厂液一固两相流输灰系统浆体水击压强进行了计算与分析,提出了防止浆体水击的措施。

关键词：液—固两相流除灰泵复合管道水击压强浆体计算

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自压两级枢纽滴灌系统管网优化设计方法研究

自压两级枢纽滴灌系统管网优化设计方法研究

作者：段晓宁西北农林科技大学

学位级别：硕士

自压滴灌是利用自然落差形成水头以满足灌溉所需压力的滴灌技术,具有显著的节水、节能和增产等效益。近年来,自压滴灌技术在我国得到广泛应用,工程建设规模越来越大,已经由过去小规模的滴灌系统发展到目前多个田间滴灌子系统联合灌溉的... 详细信息

自压滴灌是利用自然落差形成水头以满足灌溉所需压力的滴灌技术,具有显著的节水、节能和增产等效益。近年来,自压滴灌技术在我国得到广泛应用,工程建设规模越来越大,已经由过去小规模的滴灌系统发展到目前多个田间滴灌子系统联合灌溉的大规模滴灌工程。两级枢纽滴灌系统通常以一级枢纽为水源,通过输配水主管网系统将水流输送到每个田间子系统二级枢纽,然后通过田间滴灌子管网系统进行灌溉。过去滴灌管网优化设计多集中在田间滴灌独立管网的研究,而尚未针对两级枢纽滴灌管网优化设计进行研究。因此,本文提出了自压两级枢纽滴灌系统优化设计方法,并进行了自压滴灌田间管网系统工程建设规模优化方法研究。主要研究成果如下:(1)分析了自压两级枢纽滴灌管网系统的优化设计要点,建立了自压两级枢纽滴灌系统管网布置与管径选择同步优化的数学模型,提出了原子搜索优化算法(ASO)求解的方法和步骤。首先对所有田间滴灌子管网系统进行优化设计,然后以田间子系统优化结果作为基本设计参数优化输配水主管网系统。针对输配水主管网系统,引入除二级枢纽节点以外的其他可用分水节点,综合考虑拓扑结构约束及水力约束条件,在分水节点不确定的情况下实现了管网布置和管径选择的同步优化;针对田间滴灌子管网系统,将田块宽度视为长度的线性分段函数,并且综合考虑了管网布置、流速、流量、压力和灌溉制度等约束条件,所提出优化模型可以实现多数不规则形状田块的优化设计。(2)以新疆某自压两级枢纽滴灌管网工程为例,验证了所提出的优化模型和算法的有效性和优越性。将ASO与遗传算法(GA)和粒子群算法(PSO)进行了对比分析,结果表明应用ASO、GA和PSO的优化设计方案投资分别比原设计方案投资降低了18.37%、16.45%、16.85%,ASO优化投资最低且收敛速度最快。另外,ASO简单易行,易于实现。所提出的优化方法对多个滴灌子系统联合灌溉的自压两级枢纽滴灌系统管网设计具有良好的应用价值。(3)分析了自压两级枢纽滴灌系统田间管网工程规模对投资的影响,建立了自压滴灌系统田间管网工程规模优化模型,并应用ASO算法进行了求解。在该优化模型中,以考虑工程使用年限的单位面积综合成本费用最低为目标函数,综合考虑了管网布置、管径、首部枢纽选择、压力等约束条件。以新疆某自压两级枢纽滴灌工程为例,采用该方法对其田间管网工程规模进行优化计算,结果表明该工程最优工程规模为89.00 hm,优化后的工程规模较原设计典型管网规模对应的单位面积综合成本费用降低了23.02%。所提出的优化方法为自压两级枢纽滴灌系统田间管网工程规模的划分提供了一个全新的思路和优化计算方法。(4)利用MATLAB的图形用户界面(GUI),将所有需要设置的滴灌系统参数及ASO算法参数设计为“可编辑文本”实现可视化操作,开发了自压两级枢纽滴灌管网优化辅助设计软件和自压滴灌系统田间管网工程规模优化计算软件。通过实例测试表明,设计软件界面简洁美观,使用方便,功能完备,可供设计人员快捷高效地进行自压两级枢纽滴灌管网系统优化设计。

关键词：自压两级枢纽滴灌系统管网优化设计工程规模优化原子搜索优化算法优化设计软件

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基于双向拍卖机制的共享泊位分配与定价研究

基于双向拍卖机制的共享泊位分配与定价研究

作者：段晓宁北京工业大学

学位级别：硕士

为解决现有泊位资源优化配置问题,共享泊位双向拍卖机制作为一种停车需求管理措施被提出。现有的共享泊位双向拍卖机制多围绕停车需求者(P-user)的单个竞价需求展开研究,多考虑泊位的时间属性和用户的价格意愿。近年来小汽车出行者一次... 详细信息

为解决现有泊位资源优化配置问题,共享泊位双向拍卖机制作为一种停车需求管理措施被提出。现有的共享泊位双向拍卖机制多围绕停车需求者(P-user)的单个竞价需求展开研究,多考虑泊位的时间属性和用户的价格意愿。近年来小汽车出行者一次出行中的活动数量逐渐增多,复杂出行链约占总出行链的10%-50%。复杂出行链P-user的多活动出行产生多个停车竞价需求,需求的响应程度(全部、部分满足、不满足)及P-user对停车泊位的时间和空间属性(停车位至目的地步行距离)要求影响P-user的竞价决策行为(接受/不接受),进而影响其出行计划。因此,有必要考虑停车泊位的时空属性设计基于简单出行链、复杂出行链竞价需求的共享泊位双向拍卖机制,制定共享泊位双向拍卖流程,构建基于共享泊位时空特性的分配及定价模型,探讨不同类型P-user(简单出行链、复杂出行链)比例对系统效用的影响。研究可提升双向拍卖机制在共享停车领域的可实施性,缓解停车难题。首先,论文梳理了拍卖的相关理论,介绍双向拍卖的定义及分类,分析现有双向拍卖机制对本文共享泊位分配与定价研究的适用性。考虑泊位供需双方的价格意愿、停车场位置要求、停车时长等因素,设计基于简单出行链竞价需求的共享泊位的双向拍卖机制;以参与者(O-user、P-user)和平台两方社会福利最大为目标,建立基于泊位时空属性的共享泊位分配模型,基于VCG(Vickery-ClarkeGroves)模型测算O-user和P-user交易支付价格,设计供给者投标价格非增序-需求者投标价格非降序(NI-ND)算法,并开展仿真实验。对比分析拍卖与非拍卖机制下共享泊位分配的系统效用。实验结果表明相较于非拍卖机制下,双向拍卖机制平台收益提升了约34%;交易成功率和成功交易单元数方面分别提升了约40%和47%。考虑到复杂出行链P-user多个停车竞价需求间的关联性、系统对其需求的响应程度及P-user对停车泊位的时间和空间属性(停车位至目的地步行距离)要求等因素对P-user竞价决策行为(接受/不接受)的影响,设计基于复杂出行链竞价需求的共享泊位双向拍卖机制;以参与者(O-user、P-user)和平台两方社会福利最大为目标,构建基于复杂出行链的共享泊位分配模型;基于VCG模型测算O-user和P-user交易支付价格,设计NI-ND算法并开展仿真实验,讨论不同停车场规模N(大、中、小型)、不同需求规模M、复杂出行链P-user比例R对系统效用的影响。实验结果分析表明,对于小型停车场(N=50),当停车时长利用率达到公共停车场平均利用率70%时,R为0(全为简单链)和R为100%(全为复杂链)对应的供需比(M/N)分别为3.26和2.00;对于中型停车场(N=200),当停车时长利用率达到70%,R为0和R为100%对应的供需比(M/N)分别为0.98和0.96;随着供给规模的增大,达到70%和最大值对应的供需比均逐渐下降。同一供给规模下,交易成功率达到50%及以上、供给者交易成功率达到最大值时,R为100%对应的供需比小于R为0。研究结果可为推动共享泊位双向拍卖机制的实施提供数据支撑。

关键词：双向拍卖机制复杂出行链泊位分配与定价共享停车泊位 VCG(Vickery-Clarke-Groves)拍卖定价机制

电力负荷气象多因素降维可视化分析及改进ELM预测方法研究

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电力负荷气象多因素降维可视化分析及改进ELM预测方法研究

作者：段晓宁燕山大学

学位级别：硕士

社会经济的发展给电力系统供应部门带来了挑战。精确的电力负荷预测能够保证电网系统的稳定运行。论文在分析电力负荷分类和基本特性基础上,对影响电力负荷预测的多种气象因素进行了可视化降维分析,减少了多维数据间的耦合性。研究了改... 详细信息

社会经济的发展给电力系统供应部门带来了挑战。精确的电力负荷预测能够保证电网系统的稳定运行。论文在分析电力负荷分类和基本特性基础上,对影响电力负荷预测的多种气象因素进行了可视化降维分析,减少了多维数据间的耦合性。研究了改进的极限学习机(Extreme Learning Machine,ELM)预测方法,提升了预测精度。论文的主要工作如下:首先,引入地区气象因素对电力负荷预测精度的影响。为简化预测模型,提出将随机邻域嵌入(Stochastic Neighbor Embedding,SNE)的改进算法T分布随机邻域嵌入(T-distributed stochastic neighbor embedding,Tsne)可视化降维算法用于气象数据的降维,解决了SNE算法的可视化效果不佳且数据结构易发生改变的问题。其中,针对Tsne算法困惑度参数筛选困难的缺点,提出了一种困惑度参数自动筛选准则方法,将复杂的图文交互选择简化为数值的比较,并完成参数的自动筛选,有效地规避了Tsne算法使用过程中人为设定参数时具有主观性。通过对比实验验证了Tsne降维对原始数据的保留程度更高,验证了自动筛选困惑度参数方法的有效性。其次,针对ELM电力负荷预测模型存在的局限性,提出利用飞蛾火焰(Moth Flame Optimization,MFO)算法在求解具有约束和未知搜索空间这类复杂问题时具有的优越性对ELM改进,得到MFOELM预测模型,解决了ELM权值输出不稳定,预测精度不够高的问题。经过函数的寻优实验验证了MFO优化参数的优越性,通过电网48点电力负荷预测实验,将本文方法与粒子群(Particle Swarm Optimization,PSO)算法对ELM改进后模型的参数寻优性能和预测性能分别进行对比分析,验证了飞蛾火焰算法改进了ELM神经网络输出权值不稳定的问题,更好地提高了ELM模型的预测精度。最后,针对上述方法在负荷变化量极大的时刻,预测误差与其他时间点的预测误差相比较大的问题,提出自适应蚱蜢算法(Adaptive Grasshopper Optimization Algorithm,AGOA)对ELM算法进行改进,在蚱蜢优化算法(Grasshopper Optimization Algorithm,GOA)的基础上,引入自适应策略以调整蚱蜢探索和开发过程,得到新的更新机制。通过变步长的机制指导粒子进行更新,可以提升个体粒子达到最优,增加了更新指导过程的可靠性并加快粒子收敛速度。经过多峰多谷函数的寻优实验验证了AGOA优化参数的优越性。通过电网96点电力负荷预测实验,AGOAELM消除了个别预测误差大的点,进一步提升了预测精度和预测稳定性。

关键词：电力负荷预测 T分布随机邻域嵌入可视化降维飞蛾火焰算法优化ELM 自适应蚱蜢算法优化ELM

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弧焊机器人摆动跟踪时的焊接电参数特征

弧焊机器人摆动跟踪时的焊接电参数特征

作者：段晓宁山东大学

学位级别：硕士

弧焊机器人摆动跟踪焊接过程中,焊枪摆动频率、电弧电压、接头间隙以及接缝跟踪与否,都是影响焊缝熔深的因素。因此,对于机器人摆动跟踪焊接过程,考察不同工艺条件对熔深的影响有重要的理论意义和工程应用价值。本文以工程机械中广泛... 详细信息

弧焊机器人摆动跟踪焊接过程中,焊枪摆动频率、电弧电压、接头间隙以及接缝跟踪与否,都是影响焊缝熔深的因素。因此,对于机器人摆动跟踪焊接过程,考察不同工艺条件对熔深的影响有重要的理论意义和工程应用价值。本文以工程机械中广泛采用的厚钢板Vee型坡口接头为研究对象,使用弧焊机器人摆动跟踪焊接工艺,进行了48种不同工艺条件的机器人焊接实验。制备了试样,拍摄出了相应的焊缝横截面宏观金相图片。对不同工艺条件下的Vee接头试件的熔深尺寸、熔敷面积和焊缝横断面积进行了测量。根据实验数据,对预选焊接工艺参数和坡口形状尺寸的合理性进行了验证。并考察了不同焊接工艺条件下熔深与接头间隙和焊接工艺参数之间的相关性。工艺试验过程中,对焊接过程的电参数信号(焊接电流和电弧电压)进行实时采集和离线处理。基于两种数据统计方法对电参数信号进行处理,一是对焊接电流和电弧电压的瞬态值直接进行一次统计处理,二是对焊接电流和电弧电压的概率密度分布(PDD)值进行二次统计处理。分别构造出了焊接过程电参数的特征矢量M10和S10以描述焊接过程。发现不同焊接过程的电参数特征矢量之间存在较大差异。这表明焊接工艺条件与电参数特征矢量具有相关性,可以定量地描述相应的焊接过程信息。以10mm厚钢板V型坡口接头的弧焊机器人摆动跟踪焊接为例,设计出五种不同摆幅与摆动频率的焊接工艺试验,将焊接电参数处理为10维特征矢量S10,对不同摆幅和摆动频率时的焊接电参数特征矢量进行了模式识别,建立了特征矢量S10与摆幅和摆动频率的内在联系。

关键词：熔深弧焊机器人焊接电参数特征矢量摆动跟踪

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基于双向拍卖机制的共享泊位分配与定价研究

重庆交通大学学报（自然科学版） 2022年第7期41卷 14-19,33页

作者：韩艳段晓宁北京工业大学交通工程北京市重点实验室北京100124

考虑泊位空间属性和服务时间弹性调整需求下的共享泊位双向拍卖机制的设计,对于提高共享参与者的参与度和系统效率具有重要意义。设计考虑共享泊位时空属性的双向拍卖机制,以社会福利最优为目标,构建基于双向拍卖机制的共享泊位分配模型... 详细信息

考虑泊位空间属性和服务时间弹性调整需求下的共享泊位双向拍卖机制的设计,对于提高共享参与者的参与度和系统效率具有重要意义。设计考虑共享泊位时空属性的双向拍卖机制,以社会福利最优为目标,构建基于双向拍卖机制的共享泊位分配模型;为保证用户能够真实竞价,基于VCG(vickery-clarke-groves)拍卖定价机制构建共享泊位定价模型,设计算法并开展算例分析。算例计算分析表明:相较于传统的共享预约模式,双向拍卖机制在交易成功率、成功交易单元数和平台收益分别提升了25%、28%和198元。

关键词：交通运输工程双向拍卖机制泊位分配与定价共享停车泊位

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基于凸优化的闭环辨识测试信号设计

控制工程 2017年第7期24卷 1297-1302页

作者：段晓宁林文益谢磊浙江农业商贸职业学院财会金融系绍兴312088 浙江大学工业控制技术国家重点实验室智能系统与控制研究所杭州310027

辨识过程中测试信号的设计与选取是影响最后辨识结果准确性的重要因素,针对PID闭环回路进行了最优测试信号设计研究,提出了以测试信号功率为约束,最小化参数协方差矩阵的闭环最优测试信号设计方法,通过在设定点上添加测试信号,保证系统... 详细信息

辨识过程中测试信号的设计与选取是影响最后辨识结果准确性的重要因素,针对PID闭环回路进行了最优测试信号设计研究,提出了以测试信号功率为约束,最小化参数协方差矩阵的闭环最优测试信号设计方法,通过在设定点上添加测试信号,保证系统安全与质量稳定。在频域范围内构造凸优化命题进行求解并将测试信号转化为余弦信号叠加表达式。最后使用Monte Carlo仿真测试证明该测试信号在同等能量的前提下能比白噪声测试信号和随机二进制测试信号得到更好的模型。

关键词：闭环辨识最优信号设计凸优化

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山丘区自压输水管道水锤计算与模拟方法

排灌机械工程学报 2024年第3期42卷 282-287页

作者：石晓悟何武全李渤段晓宁田雨丰西北农林科技大学水利与建筑工程学院陕西杨凌712100 旱区农业水土工程教育部重点实验室陕西杨凌712100 中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司陕西西安710065

为了准确预测和防护山丘区自压输水管道的水锤破坏,提高管道输水的安全性和可靠性,针对山丘区自压输水管道落差大、距离长和地势起伏的特点,提出将输水管道划分为弯曲段和带倾斜角度的直管段,利用极限思想将弯曲管段基于切线的曲线拟合... 详细信息

为了准确预测和防护山丘区自压输水管道的水锤破坏,提高管道输水的安全性和可靠性,针对山丘区自压输水管道落差大、距离长和地势起伏的特点,提出将输水管道划分为弯曲段和带倾斜角度的直管段,利用极限思想将弯曲管段基于切线的曲线拟合矢量化方法,拟合为沿管道中心线具有相同过流断面的多段等效短管;采用拟合等效短管和倾斜直管相结合的方法进行水锤计算,建立了自压输水管道的数值计算模型.以陕西省千阳县一自压管道输水工程为例进行了验证分析,通过模拟管道末端阀门不同关阀时间的水锤压力变化规律,得出最优关阀时间为50 s≤T≤120 s,提出了相应的水锤防护方案.结果表明该方法的计算和模拟精度高,可为山丘区长距离自压管道输水工程建设与管理提供参考.

关键词：山丘区自压输水管道弯曲管道关阀时间水锤模拟