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基于CFD-DEM的茶叶风选数值仿真研究

基于CFD-DEM的茶叶风选数值仿真研究

作者：王迪杭州电子科技大学

学位级别：硕士

我国是茶叶大国,当今阶段人工方式种茶、采茶、制茶已无法满足现代化茶行业的实际需求,茶叶的机械化种植生产加工是茶行业降本增效,增量提质所必要的对策之一。茶机自动化的发展对CAE(计算机辅助工程)技术在茶机结构优化上有更高的要求... 详细信息

我国是茶叶大国,当今阶段人工方式种茶、采茶、制茶已无法满足现代化茶行业的实际需求,茶叶的机械化种植生产加工是茶行业降本增效,增量提质所必要的对策之一。茶机自动化的发展对CAE(计算机辅助工程)技术在茶机结构优化上有更高的要求,研究茶叶颗粒在风机气流作用下的动力学特性能够为茶叶风选机的结构设计和参数优化提供理论依据。CFD-DEM耦合方法将计算流体力学CFD与离散元法DEM相结合的颗粒-流体系统建模方法,既可以捕捉颗粒相的离散特性,同时还能保持计算的可处理性。本文以和企业共同研发的茶叶风选机作为研究对象,采用CFD-DEM数值仿真的方法研究模拟茶叶真实形态颗粒在设备中的风选过程,对风选室中几个重要的结构参数进行优化。论文主要工作内容和结论如下:第一,阐述茶叶风选的CFD-DEM耦合模型的理论基础,包括流体相的控制方程、颗粒相的控制方程、流固耦合模型理论、接触模型的选择。第二,完成茶叶风选的流体相的计算。对于风选设备关键部位(风选室)进行流体计算,根据计算结果完成对风选部位的简单优化。针对风选室内部关键部位存在较大涡旋的问题通过安装扰流板的方式减小涡旋对风选的影响,并通过比较入料口速度流率得出垂直放置的扰流板比水平放置的扰流板能更有效的减少涡旋,并采用对比实验得出扰流板长度为240mm时涡旋对入料茶叶影响最小。第三,完成茶叶风选颗粒相的建模和参数标定。使用成像仪获得茶叶颗粒的真实外观,建立茶叶颗粒的真实离散元模型,以茶叶实际的堆积角为参考,通过Placket-Burman试验、最陡爬坡试验、响应曲面试验,完成茶叶颗粒参数标定,所得茶叶颗粒模型及参数可以用于最后的CFD-DEM耦合仿真。最后,使用CFD-DEM方法对茶叶风选机的风选过程流体相和颗粒相进行耦合仿真模拟与数据分析,并与实验进行比较。以碎杂叶的滞留率与优选茶叶损失率为指标进行单因素仿真试验与多因素正交组合仿真试验,得到风选设备最优解为风速3.1m/s,挡板长度200mm,挡板角度32°。进行茶叶风选台架实验,以与仿真相同的因素水平进行风选正交实验,实验结果的溢出率与滞留率虽与仿真结果有差别,但是基本趋势相同,能得到相同的最优解风速3.1m/s,挡板长度200mm,挡板角度32°。

关键词：茶叶风选流体仿真茶叶颗粒建模参数标定 CFD-DEM耦合

基于STM32的割草机用无刷直流电机FOC控制

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基于STM32的割草机用无刷直流电机FOC控制

作者：王迪齐鲁工业大学

学位级别：硕士

无刷直流电机(Brushless DC Motor,BLDC)凭借效率高、使用寿命长、运行噪声低等优点,已成为割草机所用电机的主流选择,对割草机用无刷直流电机控制系统进行研究具有重大现实意义。本文基于磁场定向控制(Field Oriented Control,FOC)策略... 详细信息

无刷直流电机(Brushless DC Motor,BLDC)凭借效率高、使用寿命长、运行噪声低等优点,已成为割草机所用电机的主流选择,对割草机用无刷直流电机控制系统进行研究具有重大现实意义。本文基于磁场定向控制(Field Oriented Control,FOC)策略,使用扩展卡尔曼滤波算法(Extended Kalman Filter,EKF)实现了对BLDC的无位置传感器控制,设计出一种用于割草机的无刷直流电机FOC控制系统。在MATLAB中对所设计的电机控制系统进行仿真,验证了理论的有效性。基于STM32芯片进行控制系统软硬件设计,搭建出完整的电机控制系统。根据市场中割草机电机的性能参数,选型了一款功率为500W的BLDC作为控制对象,搭建实验平台检验所设计电机控制系统的性能。论文主要工作如下:(1)首先,对BLDC控制策略以及电机转子位置检测技术的研究现状进行了叙述。介绍了BLDC的数学模型,分析了FOC控制策略的实现原理,推导了空间矢量脉宽调制技术的实现过程,并分析了FOC控制中电流环与速度环PI控制器参数的整定方法。(2)其次,介绍了卡尔曼滤波以及扩展卡尔曼滤波的实现过程,对EKF在无刷直流电机FOC控制中的应用进行研究。在MATLAB中建立了基于EKF的无刷直流电机FOC控制系统仿真模型,进行仿真实验与分析。仿真结果表明,电机控制系统各模块功能正常,EKF能准确输出转子位置,证明了控制理论的有效性。(3)然后,基于STM32F407IGT6芯片对无刷直流电机FOC控制系统的硬件和软件部分进行设计。在硬件设计中首先对电路元器件进行选型,所设计的电路有:控制电路、电源电路、三相逆变电路、电流和电压采样电路以及过流保护电路,完成PCB的设计与实物制作。软件设计中,首先对主程序进行设计,在中断程序中对FOC算法、SVPWM算法以及EKF等核心算法进行设计。(4)最后,搭建实验平台检验所设计电机控制系统的性能,将一款功率为500W的BLDC作为控制对象,设计了空载运行实验、调速运行实验、带载运行实验以及模拟割草机典型工况运行实验,对电机运行效率进行了记录分析。实验结果表明,本文设计的基于STM32的无刷直流电机FOC控制系统对电机转速的控制准确、抗负载能力强、动态性能好,满足割草机电机控制系统的性能需求。

关键词：割草机无刷直流电机 FOC控制扩展卡尔曼滤波

C市突发公共卫生事件下民生物品价格政府监管问题研究

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C市突发公共卫生事件下民生物品价格政府监管问题研究

作者：王迪长春工业大学

学位级别：硕士

党的二十大报告提出,转变政府职能,提升行政效率,不断改善和优化政府的服务质量和服务水平,以满足人民群众的需求和期望。近年来,公共卫生事件频发,给人民生活带来了一定的影响,民众尤其关注公共卫生事件下民生物品的价格,在突发公共卫... 详细信息

党的二十大报告提出,转变政府职能,提升行政效率,不断改善和优化政府的服务质量和服务水平,以满足人民群众的需求和期望。近年来,公共卫生事件频发,给人民生活带来了一定的影响,民众尤其关注公共卫生事件下民生物品的价格,在突发公共卫生事件下,民生物品价格出现过短暂迅速上升的局面,给人们基本生活带来了一定程度上的恐慌,同时,也出现了民生物品价格投诉、举报激增的情况。21世纪爆发了H1N1流感、埃博拉疫情、新冠肺炎疫情、猴痘疫情等公共卫生事件,其呈现出日益频繁的趋势,对公共卫生以及人们生活造成了极大风险。在上述背景下,本文采用了文献研究、问卷调研、访谈三种研究方法,在市场失灵理论、新公共服务理论的研究基础上,以C市突发公共卫生事件下民生物品价格政府监管为研究对象,深入剖析C市在突发公共卫生事件下民生物品价格政府监管存在的问题并指出原因所在,据此,本文从立足实际完善价格监管相关法规及政策、因地制宜强化政策宣传开展协同治理、优化信息采集方式构建价格预警体系、优化队伍组成机构开展价格监管培训四个方面提出了针对性的对策,以期为突发公共卫生事件下的民生物品价格政府监管工作提供有益参考。

关键词：公共卫生事件民生物品价格价格监管

基于业务流程管理的高校图书馆数字学术服务提升路径研究——以某“双一流”大学图书馆为例

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图书情报知识 2024年第3期41卷 72-83页

作者：周力虹李平王迪武汉大学信息管理学院武汉430072 武汉大学图书馆武汉430072 中国人民大学信息资源管理学院北京100872

[目的/意义]在大数据、人工智能、区块链等信息技术飞速发展的时代背景下,开展数字学术服务成为高校图书馆发展的主要趋势之一。本文以某“双一流”大学图书馆为例,对我国高校图书馆数字学术服务流程进行梳理,归纳有效的服务提升路径。... 详细信息

[目的/意义]在大数据、人工智能、区块链等信息技术飞速发展的时代背景下,开展数字学术服务成为高校图书馆发展的主要趋势之一。本文以某“双一流”大学图书馆为例,对我国高校图书馆数字学术服务流程进行梳理,归纳有效的服务提升路径。[研究设计/方法]综合运用BPM方法与案例研究法,通过对该大学图书馆业务部门负责人进行半结构化访谈获取研究数据,分析数据库荐购、文献计量、机构知识库、教学培训、参考咨询、查收查引和科技查新的业务流程,并绘制复杂流程的泳道图。通过PPMS方法,从资金维度、人力维度、用户维度、社会维度和创新维度对数字学术服务的业务流程进行了分析评估。[结论/发现]该大学图书馆的数字学术服务存在业务较分散、部分业务环节重复、以“馆藏驱动”为核心动力、以及新兴信息技术引入较为有限的问题。未来可通过架构顶层设计、识别用户需求、设计服务框架、融入服务流程、完善运营评估机制五方面的路径,对数字学术服务的业务流程进行优化提升,改善服务质量。[创新/价值]创新性地使用BPM方法对我国高校图书馆数字学术服务的业务流程进行了深度解析,提出了高校图书馆数字学术服务业务优化路径,对于我国高校图书馆在未来开展和改进本馆的数字学术服务业务具有一定的指导和借鉴意义。

关键词：高校图书馆数字学术数字学术服务业务流程管理图书馆服务

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一种基于模型可信度的强化学习方法

控制工程 2024年

作者：王迪张震王洋任坤山东省工业控制技术重点实验室青岛大学自动化学院

针对无模型强化学习样本效率低下和基于模型的强化学习存在模型偏差的问题，文中提出了一种基于模型可信度的强化学习方法MBMC。该算法采用Dyna框架，同时利用无模型方法和基于模型的方法进行更新，有效的提升了样本的利用效率，并提出... 详细信息

针对无模型强化学习样本效率低下和基于模型的强化学习存在模型偏差的问题，文中提出了一种基于模型可信度的强化学习方法MBMC。该算法采用Dyna框架，同时利用无模型方法和基于模型的方法进行更新，有效的提升了样本的利用效率，并提出了一种模型可信度机制，通过模型可信度判断当前模型是否精确，帮助智能体在利用模型进行训练时，在数据缺乏的区域减少更新，有效的避免了模型偏差的累积。所提算法在机器人合作运输任务中进行验证，实验结果表明，MBMC算法能以最快的速度收敛到最优策略。

关键词：强化学习基于模型的强化学习模型可信度协作优化

基于高频脉冲激光除漆的等离子体激发与光谱采集研究

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基于高频脉冲激光除漆的等离子体激发与光谱采集研究

作者：王迪升中国民用航空飞行学院

学位级别：硕士

激光除漆因其高效、可控等优势,有望作为一种潜在的清洗技术应用于飞机蒙皮漆层清洗。由于脉冲激光较连续激光可减少基体热累积,因此可应用于激光清洗,过程与质量监测是实现有效质量控制的基本手段,激光诱导击穿光谱技术(LIBS)可监测清... 详细信息

激光除漆因其高效、可控等优势,有望作为一种潜在的清洗技术应用于飞机蒙皮漆层清洗。由于脉冲激光较连续激光可减少基体热累积,因此可应用于激光清洗,过程与质量监测是实现有效质量控制的基本手段,激光诱导击穿光谱技术(LIBS)可监测清洗材料元素特征峰的变化,实现高频激光除漆过程监测与反馈控制。然而,高频(k Hz级)激光较低频(Hz级)激光峰值功率相对较低、较难激发等离子体,从而影响LIBS监测效果。因此,有必要针对高频脉冲激光除漆的等离子体激发与光谱采集效果研究。研究采用Hz级、k Hz级脉冲激光器激发飞机蒙皮漆层(CA7700底漆+CA8000面漆)等离子体,并通过光谱峰值强度、谱峰数量、波长偏移量分析激发及采集效果。为研究高频脉冲激光参数对等离子体激发效果的影响,通过激光频率、激光功率及脉宽实验,对比分析LIBS光谱谱峰数量和峰值强度变化规律,通过谱峰数量判断等离子体是否成功激发,通过峰值强度判断等离子体激发效果。在激光峰值功率密度及能量累积的共同作用下,增加功率与脉宽,等离子体激发的数量及强度逐渐上升。表明在高频脉冲激光除漆过程中,需合理控制激光参数才可使LIBS技术有效监测高频除漆过程。为研究采集设置对光谱效果的影响,通过积分时间、延时时间及不同限制数量的限域腔实验,对比分析LIBS光谱谱峰数量和峰值强度变化规律。光谱仪积分时间的增加会使光谱强度及背景噪声提高,但总体谱峰数量未发生变化;延时时间对光谱质量和特征的影响可忽略不计;通过设置限域腔,光谱峰值强度明显提升,但谱峰数量无变化。表明在高频脉冲激光除漆过程中,增大光谱仪采集信号数量可有效提升LIBS监测效果。对比Hz级与k Hz级光谱,分析k Hz激光对谱峰波长、数量及强度的影响,结合原子光谱数据库数据,检验LIBS光谱的有效性。结果表明:k Hz谱峰较Hz谱峰波长位置向蓝光区域偏移,最大不超过0.18 nm,小于光谱仪分辨率0.22 nm;漆层元素谱峰主要分布于380 nm～610 nm间,随着激光频率的增加,380 nm～425 nm间的谱峰完全消失,425 nm～610 nm范围内的谱峰信噪比下降,但Ca III 430.1005、Ti I 499.1067、Ti 551.4532等元素特征峰依旧存在。因此k Hz级LIBS光谱可用于除漆过程监测。本文得出高频激光等离子体激发及采集设置影响机理,促进了民航业激光除漆技术应用进程,研究可为高频激光除漆过程LIBS监测工艺摸索及设备开发提供参考。

关键词：等离子体激发光谱采集激光诱导击穿光谱技术激光除漆高频激光

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光学相干层析血管造影原理及其临床定量分析

激光与光电子学进展 2024年

作者：王迪张婷梁姗姗张军国家高性能医疗器械创新中心桂林电子科技大学生命与环境科学学院

光学相干层析血管造影术(OCTA)以光学相干层析(OCT)技术为基础，是一种使用流动的红细胞作为内在造影剂的血管造影方法，具有高分辨率、高灵敏度以及非侵入性的优势。利用流动的红细胞与静态组织在OCT信号上的幅值与相位差异，可实现对... 详细信息

光学相干层析血管造影术(OCTA)以光学相干层析(OCT)技术为基础，是一种使用流动的红细胞作为内在造影剂的血管造影方法，具有高分辨率、高灵敏度以及非侵入性的优势。利用流动的红细胞与静态组织在OCT信号上的幅值与相位差异，可实现对视网膜血管网的三维造影。根据血管网的复杂性与形貌扭曲程度，设有血管密度指数、血管直径指数、血管周长指数、血管复杂指数等指标应用于糖尿病视网膜病变(DR)、静脉阻塞(VO)等眼病的筛查，在临床治疗中表现卓越。本文对OCTA的发展、算法的基本原理以及临床定量指标进行了概述，并简述了几种OCTA方法在标准定量指标上的对比。

关键词：医用光学光学相干层析成像光学相干层析血管造影临床定量指标

培养高阶思维的初中科学综合学习——以自行车“旧车焕新”为例

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物理教学 2024年第8期46卷 74-80页

作者：朱红王迪宁波市海曙区教研室浙江315010 宁波市海曙区古林镇中心初级中学浙江315174

综合学习突出以“整合与联结”的思想引领学习内容与学习方式的变革。在整体主义思维影响下,依据知识的结构化与课程综合性的特点,综合学习强调学生的学习要加强知识间的联系、加强与生活经验的联系、加强与生产实践的联系。在“力是改... 详细信息

综合学习突出以“整合与联结”的思想引领学习内容与学习方式的变革。在整体主义思维影响下,依据知识的结构化与课程综合性的特点,综合学习强调学生的学习要加强知识间的联系、加强与生活经验的联系、加强与生产实践的联系。在“力是改变物体运动状态的原因”单元学习中设计自行车“旧车焕新”的真实生活情境,通过问题解决、联结知识,获取证据、作出决策,批判质疑、作出解释,问题探讨、提出创见等环节的综合学习,培养学生的问题求解能力、决策力、批判性思维、创新思维等高阶思维能力,在此过程中培养学生的核心素养。

关键词：高阶思维综合学习自行车

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基于模型策略迁移和强化学习的AMR路径规划方法

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控制工程 2024年

作者：任坤张震王迪王洋青岛大学自动化学院山东省工业控制技术重点实验室

在自主移动机器人(autonomous mobile robot， AMR)上应用强化学习算法是解决机器人路径规划问题的一种有效手段。然而，在任务环境发生变化时，单纯使用强化学习算法重新学习需要大量的交互数据，且花费较长的时间。针对该问题，提出... 详细信息

在自主移动机器人(autonomous mobile robot， AMR)上应用强化学习算法是解决机器人路径规划问题的一种有效手段。然而，在任务环境发生变化时，单纯使用强化学习算法重新学习需要大量的交互数据，且花费较长的时间。针对该问题，提出了一种名为对模型和策略进行迁移的强化学习方法(Model and Policy Transfer Reinforcement Learning， MPTRL)，该方法利用源任务学习到的模型来指导AMR在目标任务的Q值函数的学习，并使用源任务中的策略指导目标任务的动作选择，以进行高效学习。将该方法应用于AMR合作运输任务中，与其他方法相比，该方法有更快的启动速度和收敛速度。

关键词：强化学习迁移学习自主移动机器人路径规划