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多补偿融合的气动末端柔顺机构非线性自抗扰控制

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工程科学与技术 2024年

作者：张树忠吴乾新戴福全王亚兵张弓福建省智能加工技术及装备重点实验室(福建理工大学) 广州先进技术研究所

在基于气动末端柔顺机构的机器人打磨作业中，机构恒力控制性能直接影响打磨质量和效率。为了提高机构恒力控制性能，针对末端柔顺机构气动系统气体压缩、比例阀死区、气缸活塞摩擦力等非线性因素以及机构姿态变化对打磨端输出力的影响... 详细信息

在基于气动末端柔顺机构的机器人打磨作业中，机构恒力控制性能直接影响打磨质量和效率。为了提高机构恒力控制性能，针对末端柔顺机构气动系统气体压缩、比例阀死区、气缸活塞摩擦力等非线性因素以及机构姿态变化对打磨端输出力的影响，提出一种融合重力补偿、死区补偿及LuGre摩擦模型补偿的非线性自抗扰控制算法。该算法采用跟踪微分器对输入信号进行过渡，利用扩张状态观测器对系统的总扰动进行观测，通过非线性状态误差反馈控制律进行反馈和总扰动补偿；分析打磨装置所受重力在不同打磨角度下对输出力的影响，通过试验获得比例阀进气和排气的最小工作电压，基于LuGre摩擦模型通过试验拟合出气缸的非线性摩擦力，在此基础上设计重力、比例阀死区和气缸摩擦力补偿，而后在所搭建的实验台上开展了多工况模拟实验。实验结果表明：所设计控制器在50 N加载下的平均误差为0.21 N，小于PID控制的0.27 N；在打磨角度从0°～75°变化的50 N加载中，打磨端输出力的误差最大为1.44 N；在存在干扰的50 N加载下的最大误差为7.24 N，小于常规自抗扰控制的11.79 N和PID控制器的14.77 N。该控制算法相对于传统PID控制具有更好的鲁棒性、跟踪性和抗干扰能力，而且针对打磨姿态变化的末端输出力有较好的补偿效果，提高了系统的恒力控制性能。

关键词：力控制气动系统 LuGre摩擦模型补偿重力补偿自抗扰控制

任意边界条件下Timoshenko梁及其修正理论的自振特性分析

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计算力学学报 2024年第3期41卷 421-427页

作者：吴宗欢马乾瑛王亚波李冰冰孙正长安大学建筑工程学院西安710061

提出一种求解任意边界条件下经典Timoshenko梁以及修正Timoshenko梁自振频率和振型的新方法。利用改进的傅立叶级数消除传统傅立叶级数的边界不收敛问题,然后通过Rayleigh-Ritz法导出Timoshenko梁的拉格朗日泛函,根据Hamilton原理将原... 详细信息

提出一种求解任意边界条件下经典Timoshenko梁以及修正Timoshenko梁自振频率和振型的新方法。利用改进的傅立叶级数消除传统傅立叶级数的边界不收敛问题,然后通过Rayleigh-Ritz法导出Timoshenko梁的拉格朗日泛函,根据Hamilton原理将原问题转化为求解矩阵广义特征值问题。通过与解析解对比,本文采用的方法具有较好的收敛性以及较高的计算精度;通过数值计算发现,经典Timoshenko梁的自振频率略高于修正的Timoshenko梁,随着振型阶数的提高,经典Timoshenko梁的计算结果逐渐偏离文献解和有限元结果,而修正的Timoshenko梁能够保持较好的一致性;对于不同边界条件下修正Timoshenko梁的计算结果均能与有限元的计算结果吻合得很好。最后运用MATLAB编程软件将程序设计为App,对于不同情形的梁只需要修改参数即可,可为实际工程提供高效便捷的计算方案和可靠理论依据。

关键词：边界条件自振频率修正Timoshenko梁 Rayleigh-Ritz法 APP设计

融合负荷引力聚类与深度Q网络的智能化台区设计

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电工电能新技术 2024年第8期43卷 105-112页

作者：奚振乾韩祝明王亚辉任新丁崔秋实国网安徽省电力有限公司安徽合肥230022 安徽明生恒卓科技有限公司安徽合肥230031 上海电力大学电气工程学院上海200090 郑州大方软件股份有限公司河南郑州450052 重庆大学电气工程学院重庆400044

随着电网的深化改革,对电网企业的精准投资和合理运行也提出了更高的要求。传统的配电台区规划设计,缺少科学的计算模型,导致设计阶段即出现供电距离长、导线曲折系数大等一系列问题。为了更好地推进配电台区规划设计方案科学制定,本文... 详细信息

随着电网的深化改革,对电网企业的精准投资和合理运行也提出了更高的要求。传统的配电台区规划设计,缺少科学的计算模型,导致设计阶段即出现供电距离长、导线曲折系数大等一系列问题。为了更好地推进配电台区规划设计方案科学制定,本文提出了一种基于强化学习的台区智能一体化规划设计方法。本文首先利用用户的历史负荷数据,采用负荷间引力的密度聚类算法对用户区域进行合理地划分,确定负荷中心。在划分好的区域内,采用深度强化学习算法对用户点、负荷中心点以及障碍物进行建模,设定最优路线的损失函数,对乡镇台区低压线路拓扑结构进行合理的规划设计。最后基于规划设计的拓扑及用户历史用电数据开展节点中性线电流最小计算,给出单相用户到相计算,实现低压电网中性线损耗最低。本文利用安徽省某地区的实际情况进行验证,使用本文所提的方法改造低压台区,变压器的布局偏移负荷中心点仅17 m,台区的线损率为1.5%,低于2.0%。

关键词：台区智能规划设计负荷引力密度聚类深度强化学习

任意边界条件下带集中质量的连续多跨梁自振特性分析

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噪声与振动控制 2024年第1期44卷 52-58,85页

作者：吴宗欢王亚波李冰冰闻保健马乾瑛长安大学建筑工程学院西安710061

提出一种用于求解任意边界条件下带有任意集中质量的连续多跨梁的自振特性的方法。求解过程为:运用改进的傅里叶级数法(Improved Fourier Series Method,IFSM)确定梁的位移形函数,通过Rayleigh-Ritz法得到梁的拉格朗日方程,然后利用Hami... 详细信息

提出一种用于求解任意边界条件下带有任意集中质量的连续多跨梁的自振特性的方法。求解过程为:运用改进的傅里叶级数法(Improved Fourier Series Method,IFSM)确定梁的位移形函数,通过Rayleigh-Ritz法得到梁的拉格朗日方程,然后利用Hamilton原理得到频率特征矩阵,通过求解广义特征值求得自振频率及位移振型。随后,对所提出的方法的收敛性和精度进行讨论,与现有文献中的方法对比,该方法具有计算精度较高、收敛性好、收敛速度快等特点。讨论不同边界条件下截断数、跨数以及频率阶数之间的关系。最后通过工程中的实际案例说明该方法的实用性,与现有文献对比可知,其精度可达99.9%以上,由此验证了该方法的可靠性以及适用性。该方法易于通过编程实现快速计算,可为工程运用提供便捷有效的理论支撑。

关键词：振动与波连续多跨梁集中质量自振特性 IFSM法 Rayleigh-Ritz法

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当代金矿地质勘查技术与方法研究

中国金属通报 2024年第1期 172-174页

作者：陈晨宫贯乾王亚洲华北地质勘查局第四地质大队

金矿资源作为社会经济进步过程中会用到的重要资源,我国十分重视对金矿资源的开发和利用。目前,其在开发过程中所应用到的地质勘查技术和方法虽然比较多样,在一定程度上为金矿地质勘查与开发提供了更多选择,加强了找矿水平,但是随着科... 详细信息

金矿资源作为社会经济进步过程中会用到的重要资源,我国十分重视对金矿资源的开发和利用。目前,其在开发过程中所应用到的地质勘查技术和方法虽然比较多样,在一定程度上为金矿地质勘查与开发提供了更多选择,加强了找矿水平,但是随着科学技术的更新以及环保理念的发展,想要提升金矿资源的开采效果,使得其开发和应用更加合理,还需要对金矿地质勘查技术与方法进行优化。因此,本文通过阐述我国金矿资源的分布情况及特点,对我国金矿地质勘查现状以及当代金矿地质勘查技术与方法进行分析,并提出金矿地质勘查技术与方法的优化策略。

关键词：金矿资源地质勘查技术与方法

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基于Energetic和改进Jiles-Atherton-Sablik模型的电工钢片动态磁致伸缩特性模拟

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中国电机工程学报 2024年第2期44卷 848-858,I0035页

作者：陈昊李琳王亚琦新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学) 北京市昌平区102206

准确模拟电工钢片的动态磁致伸缩特性是电工装备铁心振动和噪声分析的关键步骤。该文提出一种基于Energetic磁滞模型和改进Jiles-Atherton-Sablik(J-A-S)模型的电工钢片动态磁致伸缩特性模拟方法。首先,基于静态Energetic磁滞模型和损... 详细信息

准确模拟电工钢片的动态磁致伸缩特性是电工装备铁心振动和噪声分析的关键步骤。该文提出一种基于Energetic磁滞模型和改进Jiles-Atherton-Sablik(J-A-S)模型的电工钢片动态磁致伸缩特性模拟方法。首先,基于静态Energetic磁滞模型和损耗分离理论,考虑由励磁频率引起的动态损耗密度分量,并采用场分离技术建立动态Energetic磁滞模型。其次,将动态Energetic磁滞模型求解的动态磁场强度作为改进J-A-S模型的已知量,从而根据铁磁材料的非线性本构关系,建立以磁感应强度为输入量的动态磁致伸缩逆模型。在此基础上,设计电工钢片动态磁致伸缩曲线的模拟流程。最后,将所提方法的模拟结果与实测结果和现有方法模拟结果进行对比,可知所提方法的模拟结果与实测结果吻合更好,从而验证所提模拟方法的准确性。

关键词：电工钢片动态磁致伸缩特性 Energetic磁滞模型改进Jiles-Atherton-Sablik模型

基于双分支卷积网络的玉米叶片叶绿素含量高光谱和多光谱协同反演

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农业机械学报 2024年第1期55卷 196-202,378页

作者：王亚洲肖志云内蒙古工业大学电力学院呼和浩特010080

针对智慧农业中叶绿素的精准预测问题,本文提出了基于双分支网络的玉米叶片叶绿素含量高光谱与多光谱协同反演的方法。使用欠完备自编码器进行数据降维,捕捉数据中最为显著的特征,使降维后的数据可以代替原始数据进行训练,从而加快训练... 详细信息

针对智慧农业中叶绿素的精准预测问题,本文提出了基于双分支网络的玉米叶片叶绿素含量高光谱与多光谱协同反演的方法。使用欠完备自编码器进行数据降维,捕捉数据中最为显著的特征,使降维后的数据可以代替原始数据进行训练,从而加快训练效率,使用双分支卷积网络将多光谱数据用于填充高光谱数据信息,充分利用高光谱数据的空间细节信息,再结合1DCNN建立玉米叶片叶绿素含量预测模型。结果表明,与传统降维算法相比较,欠完备自编码器处理后预测结果最佳,决定系数R2为0.988,均方根误差(RMSE)为0.273,表明使用欠完备自编码器进行降维可以有效提高数据反演精度;与单一的高光谱数据反演模型和多光谱数据反演模型相比,双分支卷积网络预测模型均取得较优的预测结果,R2在0.932以上,RMSE均在1.765以下,表明基于双分支卷积网络的高光谱与多光谱图像协同反演模型可以有效地利用数据的特征;对于其他数据结合本文提及的双分支卷积网络模型进行反演,其R2均在0.905以上,RMSE均在2.149以下,表明该预测模型具有一定的普适性。

关键词：玉米叶片叶绿素含量高光谱双分支卷积网络自编码器协同反演

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光开关分子在不同有机相变材料中光控热能的适用性研究

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工程热物理学报 2024年第3期45卷 803-810页

作者：汪毅施娟陈振乾东南大学能源与环境学院南京210096 江苏省太阳能技术重点实验室南京210096

有机相变材料(PCMs)因其具有可逆性蓄放热特性、高能量密度、可选则的工作温度以及无相分离现象,在储能领域得到了广泛的研究和应用,但是无法实现能量的长效储存和可控热释放。偶氮苯分子作为一种光响应分子,可以通过分子结构的调控能... 详细信息

有机相变材料(PCMs)因其具有可逆性蓄放热特性、高能量密度、可选则的工作温度以及无相分离现象,在储能领域得到了广泛的研究和应用,但是无法实现能量的长效储存和可控热释放。偶氮苯分子作为一种光响应分子,可以通过分子结构的调控能够实现光控相变,同时储存光热和相变热。本文研究了2种不同接枝基团(AZO-A-14、AZO-O-14)的光开关分子在直链烷烃和脂肪酸相变材料中,以不同比例混合后的可控相变行为。结果显示,光开关分子更适用脂肪酸相变材料的相变温度控制,不同浓度情况均是如此。其原因在于脂肪酸分子极性较大,使得光开关分子在顺式的亚稳态状态下能更好的分散在其中,阻碍了其成核。另外,采用酯基接枝的光开关分子(AZO-A-14)自身的光控温差小于采用醚基接枝的光开关分子(AZO-O-14),而AZO-A-14掺杂于相变材料中形成的光控温差更大。进一步的,我们分别解耦了相变焓和光异构化焓。本研究为今后光控相变材料的改进、发展和应用提供了思路。

关键词：偶氮苯光开关相变材料储能

农户视角下乡村感知韧性的作用机制及提升路径——以山东省曲阜市为例

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地理学报 2024年第2期79卷 321-336页

作者：王亚男吕晓张学波东北大学文法学院沈阳110169 曲阜师范大学地理与旅游学院日照276826

从感知韧性视角提升乡村可持续发展能力对全面推进乡村振兴至关重要。本文基于乡村感知韧性概念内涵,从“压力—状态—感知—行为—响应”层面论述乡村感知韧性的运作逻辑,并基于山东省曲阜市3镇12村的农户调查问卷数据,从“状态—感知... 详细信息

从感知韧性视角提升乡村可持续发展能力对全面推进乡村振兴至关重要。本文基于乡村感知韧性概念内涵,从“压力—状态—感知—行为—响应”层面论述乡村感知韧性的运作逻辑,并基于山东省曲阜市3镇12村的农户调查问卷数据,从“状态—感知”“行为—响应”视角构建指标体系,在评估乡村感知韧性的同时,运用结构方程模型论证乡村感知韧性作用机制。结果表明:(1)乡村感知韧性是指乡村系统依靠其资源要素水平,促使农户主动利用乡村资源预测、吸收、适应乡村变化,推动乡村要素结构重组和生产生活方式变革的能力;(2)社会网络多元化响应和生产建设状态已经成为乡村感知韧性的主要组成部分,而生计多样化和物质资本富裕化的响应路径未完全形成;(3)乡村系统响应压力的方式能否促进传统乡村向现代化转型取决于农户对乡村状态的感知和行为决策,农户对乡村状态的感知越好,其越偏向主动利用资源促进乡村要素结构重组,从根本上实现乡村转型发展;(4)应从空间治理优化、促进“状态—感知”到“行为—响应”的转化、精准调控乡村“压力”等方面出发,提高乡村感知韧性。

关键词：乡村韧性农户满意度压力—状态—感知—行为—响应乡村感知韧性曲阜市