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基于sigmoid滤波器的永磁轮毂电机自抗扰控制

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农业工程学报 2024年第10期40卷 14-23页

作者：全力刘诗龙朱孝勇张超杜怿徐磊张丽江苏大学电气信息工程学院镇江212013

相比燃油拖拉机,电动拖拉机具有节能高效、绿色清洁的优点。分布式驱动电动拖拉机结构简单、控制维度多,能进一步提高电动拖拉机的工作效率和作业精度。但是电机检测转速噪声导致轮毂电机速度波动严重,复杂路面及多种作业工况下进一步... 详细信息

相比燃油拖拉机,电动拖拉机具有节能高效、绿色清洁的优点。分布式驱动电动拖拉机结构简单、控制维度多,能进一步提高电动拖拉机的工作效率和作业精度。但是电机检测转速噪声导致轮毂电机速度波动严重,复杂路面及多种作业工况下进一步加剧了上述问题,严重降低了拖拉机的作业质量。针对上述问题,该研究提出一种基于sigmoid滤波器的线性自抗扰控制(linear active disturbance rejection control,LADRC)以提高轮毂电机的转速稳定性和抗扰动能力。该控制策略在传统LADRC的基础上引入sigmoid滤波器至扩张状态观测器(extended state observer,ESO),根据输入噪声信号误差变化改变滤波器带宽,以抑制观测误差中的中高频干扰信号,同时避免滤波器积分环节对轮毂电机速度跟踪快速性的影响,具有较快的收敛性。搭建试验平台对所提出控制策略进行试验验证,结果表明:与传统LADRC策略相比,本文所提控制策略在变速和变载工况下的转速脉动分别减小了32%和41.67%,iq电流脉动分别减小了6.25%和4.17%,可在快速、准确跟踪给定转速的同时,大幅提高轮毂电机驱动系统的噪声抑制性能,为复杂环境下电动拖拉机高精度作业提供技术参考。

关键词：永磁电机噪声线性自抗扰控制扩张状态观测器 sigmoid滤波器

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直线型倾转多旋翼植保无人机建模与控制

仪器仪表学报 2024年第1期45卷 250-258页

作者：沈跃储金城沈亚运施志翔刘慧江苏大学电气信息工程学院镇江212013

针对直线型倾转多旋翼植保无人机模型耦合复杂、作业时易受施药执行器干扰等问题,提出了一种模型补偿-线性自抗扰控制算法。首先建立无人机运动学和动力学模型,并分析作业时离心喷头产生的力矩作用影响;然后将作业模型中的固定部分作为... 详细信息

针对直线型倾转多旋翼植保无人机模型耦合复杂、作业时易受施药执行器干扰等问题,提出了一种模型补偿-线性自抗扰控制算法。首先建立无人机运动学和动力学模型,并分析作业时离心喷头产生的力矩作用影响;然后将作业模型中的固定部分作为已知扰动,引入模型补偿-扩张状态观测器估计内外未知总扰动并动态补偿控制系统,完成位姿控制器设计。仿真结果表明,所提出的算法在作业场景下偏航角度误差小于0.2°,恢复时间小于0.55 s,相比于PID算法和线性自抗扰算法最大角度偏差分别降低3.4°和0.9°,恢复时间减少3.1和0.99 s,具有较强的鲁棒性。飞行实验表明,该无人机可以很好地跟踪植保作业轨迹,最大位置稳态误差小于15 cm,满足植保作业需求。

关键词：植保无人机可倾转旋翼离心喷头模型自抗扰控制器

纳米限域强化催化降解典型环境污染物的研究进展

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复合材料学报 2024年第4期41卷 1726-1736页

作者：李子涵张武翔郭庆勇史明月包美烁杨福潘建明江苏科技大学环境与化学工程学院镇江212003 江苏大学化学化工学院镇江212013

环境水污染对人类健康和生态环境构成了潜在的威胁,水资源的保护和污染治理是当前全球面临的重要环境问题。然而,传统水处理技术在处理水体中有机污染物时存在一定的限制,如去除机制、去除效率、选择性和稳定性等。近年来,纳米限域催化... 详细信息

环境水污染对人类健康和生态环境构成了潜在的威胁,水资源的保护和污染治理是当前全球面临的重要环境问题。然而,传统水处理技术在处理水体中有机污染物时存在一定的限制,如去除机制、去除效率、选择性和稳定性等。近年来,纳米限域催化作为一种新兴技术在水处理领域引起了广泛关注。该技术通过纳米限域介导的强化催化,能够实现纳米材料内部的催化调控,在降解环境污染物方面展现了独特的优势。本文综述了纳米限域在热强化催化、光强化催化、电强化催化和膜强化催化降解典型环境污染物方面的研究进展。其中,对催化原理、催化效率及影响因素等进行总结,并展望了限域催化未的来研究方向和挑战。

关键词：纳米限域催化高级氧化技术降解有机污染物环境水污染

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碎石桩-排水板组合型复合地基固结解析解

工程科学与技术 2024年第4期56卷 130-140页

作者：李传勋刘聪陆向综江苏大学土木工程与力学学院江苏镇江212013

碎石桩-排水板组合型复合地基以成本低、固结速率快及加固效果好等优势被广泛应用于工程实际。虽然目前竖井地基或碎石桩复合地基固结理论已较为完善,但同时包含以上两种排水体的复合地基固结理论还鲜见报道。此外,以往固结模型中土体... 详细信息

碎石桩-排水板组合型复合地基以成本低、固结速率快及加固效果好等优势被广泛应用于工程实际。虽然目前竖井地基或碎石桩复合地基固结理论已较为完善,但同时包含以上两种排水体的复合地基固结理论还鲜见报道。此外,以往固结模型中土体内孔隙水在径向仅发生单向渗流,这与实际情况存在差别。基于此,以碎石桩-排水板组合型复合地基为研究对象,考虑外荷载作用下土中孔隙水分别向碎石桩和排水板发生径向渗流,在复合地基顶面排水、底面不透水条件下建立碎石桩-排水板复合地基固结模型。利用桩体、桩周土体和竖井间流量相等的连续条件,获得该模型的解析解答。在一定条件下,该解答可退化为碎石桩复合地基固结解或竖井地基固结解,表明该解答的普适性及正确性。将该解答应用于工程实例及室内模型试验的沉降计算,计算结果与实测值吻合较好。开展大量计算研究此类复合地基不同工况下的固结性状,结果表明:在碎石桩桩间打设排水板,能有效提高复合地基固结速率,复合地基固结速率随排水板数量增加而加快;排水板渗透系数对复合地基固结速率及沉降速率的影响较大;与传统复合地基技术相比,碎石桩桩间增设排水板的工法具有更好的经济价值。

关键词：碎石桩排水板组合型复合地基固结解析解双向渗流

基于语义分割网络的植保机器人视觉伺服控制方法

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农业机械学报 2024年第5期55卷 21-27,39页

作者：李秀智方会敏朱玉垒杜博文董泓佑北京工业大学信息学部北京100124 江苏大学农业工程学院镇江212013 现代农业装备与技术教育部重点实验室(江苏大学) 镇江212013

为实现稳定可靠的植保机器人视觉伺服控制,提出了一种基于语义分割网络的作物行特征检测方法。基于语义分割网络ESNet实现农田场景图像像素级带状区域检测,并利用最小二乘算法拟合得到每条行作物线特征;在此基础上通过设计一种主导航线... 详细信息

为实现稳定可靠的植保机器人视觉伺服控制,提出了一种基于语义分割网络的作物行特征检测方法。基于语义分割网络ESNet实现农田场景图像像素级带状区域检测,并利用最小二乘算法拟合得到每条行作物线特征;在此基础上通过设计一种主导航线提取算法获取导航路径,并利用卡尔曼滤波对主导航线几何参数进行平滑处理,有效抑制了不平整地面导致的机器人运动颠簸与视觉图像测量噪声引起的导航参数波动。继而构建机器人前轮转向、后轮差速的阿克曼运动学模型;在图像空间坐标下设计纯追踪控制器实现植保机器人的伺服运动控制。大田环境下的现场实验结果为:总体横向偏差为0.092 m,验证了本文方法的有效性。

关键词：植保机器人视觉伺服控制深度学习语义分割网络作物行特征检测

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小孔内表面磁力研磨加工技术研究进展

表面技术 2024年第6期53卷 28-44页

作者：张博李富柱郭玉琴王匀申坤伦狄智成江苏大学机械工程学院江苏镇江212000

磁力研磨加工是提高小孔内表面质量的一种重要光整技术,利用该技术能高效提升小孔类零部件在极端环境下的使役性能。针对小孔内表面的磁力研磨光整加工,按其发展历程对磁力研磨加工技术进行总结,归纳了磁性磨粒研磨、磁针磁力研磨、液... 详细信息

磁力研磨加工是提高小孔内表面质量的一种重要光整技术,利用该技术能高效提升小孔类零部件在极端环境下的使役性能。针对小孔内表面的磁力研磨光整加工,按其发展历程对磁力研磨加工技术进行总结,归纳了磁性磨粒研磨、磁针磁力研磨、液体磁性磨具研磨、超声辅助磁力研磨和电解磁力复合研磨等加工方法的技术特点,并分析评述了其局限性。对磁力研磨加工过程中材料去除机理进行了研究,材料主要以微量切削与挤压、塑性变形磨损、腐蚀磨损、电化学磨损等方式去除,材料种类不同,去除机理也不同。其中,硬脆性材料主要以脆性断裂、塑性变形和粉末化的形式去除;塑性材料在经历滑擦阶段、耕犁阶段和材料去除阶段后主要以切屑的形式去除。此外,还对磁力研磨加工过程中的材料去除模型进行了研究,对单颗磁性磨粒材料去除模型和“磁力刷”材料去除模型进行了分析讨论。最后,对磁力研磨加工技术今后的研究发展给出了建议并进行了展望。

关键词：小孔内表面磁力研磨加工材料去除机理材料去除模型

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竖井地基大应变非线性固结解析解

岩土力学 2024年第5期45卷 1446-1456页

作者：王亦炀李传勋李阔陆向综江苏大学土木工程与力学学院江苏镇江212013

已有的研究表明,高压缩性软土的大应变及非线性固结特性对其固结具有显著影响。但目前能同时考虑两者影响的竖井地基大应变非线性固结解析解还鲜见报道。考虑高压缩性软土在固结中的大变形特性,应用双对数压缩渗透非线性模型描述软土在... 详细信息

已有的研究表明,高压缩性软土的大应变及非线性固结特性对其固结具有显著影响。但目前能同时考虑两者影响的竖井地基大应变非线性固结解析解还鲜见报道。考虑高压缩性软土在固结中的大变形特性,应用双对数压缩渗透非线性模型描述软土在固结中的压缩渗透特性变化,基于Gibson大应变固结理论,建立竖井地基大应变非线性固结模型并获得模型的解析解。将所获得的解析解与竖井地基大应变非线性固结数值解及特定工况下小应变线性固结解析解进行对比,以验证所获解析解的可靠性。在此基础上,通过大量计算对不同工况下竖井地基非线性固结性状开展分析。结果表明:压缩指数I_(c)为定值时竖井地基固结速率随参数α减小而增大。α保持不变时竖井地基固结速率随I_(c)减小而增大。压缩渗透参数保持不变时,竖井地基固结速率随着外荷载的增大而加快,随着井径比增大而减慢。将所获解析解应用于深港西部通道口岸区填海地基处理的工程计算,表明理论计算的沉降曲线与实测曲线较为吻合,说明了所获解析解的工程可应用性。

关键词：竖井地基非线性大应变变荷载解析解

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声场操控微颗粒图案化实验研究

力学学报 2024年第5期56卷 1233-1240页

作者：李玉洋宁宏阳王紫阳张福建张忠强江苏大学机械工程学院江苏镇江212013

体声波(bulk acoustic wave,BAW)作为一种典型的声场操控方法,能够实现微颗粒三维方向上的直接排列,并因其优良的生物兼容性,在微小生物目标图案化排列方面展示出巨大的应用潜力.在组织工程和生物3D打印等相关应用领域中,微颗粒图案化... 详细信息

体声波(bulk acoustic wave,BAW)作为一种典型的声场操控方法,能够实现微颗粒三维方向上的直接排列,并因其优良的生物兼容性,在微小生物目标图案化排列方面展示出巨大的应用潜力.在组织工程和生物3D打印等相关应用领域中,微颗粒图案化排列的效率是最终成型质量的关键因素.尽管已有对图案化排列过程中微粒运动的理论描述,但由于微尺度下无法实施高精度测量,难以构建准确可靠的仿真模型,因此影响图案化排列效率的具体因素尚不明确.为了探究影响图案化排列效率的主要因素及其特征,本研究设计并构建了一套可视化实验平台.通过显微视觉系统,精确观察了BAW作用下微颗粒的运动行为以及单个微颗粒的状态变化,分析了压电陶瓷换能器驱动电压、悬浮液浓度、颗粒尺寸和液体黏度对排列时间的影响规律.结果表明,在特定范围内,微球悬浮液浓度的增加会导致排列时间略微延长,然而这种差异并不显著;对于直径范围在10~100μm之间的微球,其尺寸的增大有助于提高排列效率;相较于其他参数,液体黏度对排列效率的影响最为显著.本研究为基于BAW实现微颗粒图案化研究及相关应用提供了重要数据和设计指导,有助于推动生物医学和材料科学等相关领域的发展.

关键词：体声波微操作聚苯乙烯微球图案化效率组织工程

异常威克汉姆酵母和酿酒酵母复合发酵对馒头品质的改善

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食品科学 2024年第13期45卷 125-137页

作者：岳玫香顾桁浩丁夏亮刘宇函王亮孙玲江苏大学食品与生物工程学院江苏镇江212000

本研究从酸面团中分离酿酒酵母和非酿酒酵母菌,在78株酿酒酵母中筛选出1株产气能力强于商业活性干酵母的菌株,命名为酿酒酵母SQJ20。为提高馒头风味等品质,选择异常威克汉姆酵母GZJ2和德尔布有孢圆酵母SDJ6进行复合发酵馒头制作。当酿... 详细信息

本研究从酸面团中分离酿酒酵母和非酿酒酵母菌,在78株酿酒酵母中筛选出1株产气能力强于商业活性干酵母的菌株,命名为酿酒酵母SQJ20。为提高馒头风味等品质,选择异常威克汉姆酵母GZJ2和德尔布有孢圆酵母SDJ6进行复合发酵馒头制作。当酿酒酵母SQJ20与异常威克汉姆酵母GZJ2以1∶2的比例共发酵时可显著提高馒头的品质。此外,异常威克汉姆酵母GZJ2的添加提高了总蛋白质和游离氨基酸含量(13.69%),其中以甜味脯氨酸(94.69%)、芳香型苯丙氨酸(82.63%)和必需赖氨酸(66.26%)提高的幅度最大。电子鼻和感官评价结果也证实,添加异常威克汉姆酵母GZJ2能有效改善馒头的品质。综上,在不延长发酵时间的情况下,用酿酒酵母SQJ20和异常威克汉姆酵母GZJ2复合发酵能够提高馒头品质,本研究结果可为风味馒头的工业化生产提供参考。

关键词：异常威克汉姆酵母酿酒酵母酸面团馒头复合发酵