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基于改进滑模控制的水稻直播机路径跟踪研究

农机化研究 2025年第4期47卷 28-34页

作者：徐长赓李彦明刘子翔刘成良上海交通大学机械与动力工程学院上海200240 农业农村部长三角智慧农业技术重点实验室上海200240

为了提高水稻直播机自动作业时路径跟踪的精度和稳定性,提出了一种基于新型非线性滑模面和改进快速变幂次趋近率的滑模路径跟踪控制方法。首先,建立Frenet坐标系下直播机的路径跟踪运动学模型;然后,为保证路径跟踪过程中横向偏差和航向... 详细信息

为了提高水稻直播机自动作业时路径跟踪的精度和稳定性,提出了一种基于新型非线性滑模面和改进快速变幂次趋近率的滑模路径跟踪控制方法。首先,建立Frenet坐标系下直播机的路径跟踪运动学模型;然后,为保证路径跟踪过程中横向偏差和航向偏差全局收敛,采用双曲正切函数设计滑模面;最后,在快速幂次趋近率的基础上设计了变指数幂次项,提高了系统趋近速度并有效抑制了抖振。在Simulink上搭建模型并进行仿真,与基于快速幂次趋近率和指数趋近率的滑模控制方法相比,本文改进滑模控制方法的路径跟踪误差收敛时间最短并且无抖振现象发生。直播机采用改进算法以0.8 m/s的速度在水田实际自动作业时,横向偏差和航向偏差的平均绝对误差为0.016 9 m和1.099 9°,均方差为0.021 5 m和1.499 2°,提高了路径跟踪的精度和稳定性,满足了实际作业需求。

关键词：水稻直播机路径跟踪滑模控制趋近率

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基于静电微量润滑的AlSi7Mg铝合金高速铣削能量消耗研究

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表面技术 2022年第6期51卷 317-326页

作者：林铁宇徐锦泱李超安庆龙明伟伟陈明时轮上海交通大学机械与动力工程学院上海200240 上海交大智邦科技有限公司上海200120

目的通过开展AlSi7Mg铝合金高速铣削实验,研究静电微量润滑(Electrostatic Minimal Quantity Lubrication,EMQL)条件下不同的铣削参数对铣削过程中能量消耗的影响规律。方法采用AlSi7Mg铝合金板材,在PT50A加工中心开展EMQL条件下不同铣... 详细信息

目的通过开展AlSi7Mg铝合金高速铣削实验,研究静电微量润滑(Electrostatic Minimal Quantity Lubrication,EMQL)条件下不同的铣削参数对铣削过程中能量消耗的影响规律。方法采用AlSi7Mg铝合金板材,在PT50A加工中心开展EMQL条件下不同铣削参数(切削速度、进给量和铣削深度)的正交实验,以及4种润滑条件(干式、传统浇注润滑、微量润滑和EMQL)下的对比实验,监测不同铣削条件下机床功率P情况,并对功率进行曲线拟合,再依据拟合函数积分求解不同条件下铣削过程的材料去除能量E_(k),进而换算出相同材料去除体积下(即单位深度下)消耗的能量E′,然后根据功率求解铣削比能E_(k)。根据实验结果分析不同铣削参数和润滑条件对4种能量消耗指标(P、E、E′和E_(k))的影响规律,并将依据4种指标选出的正交实验优化参数应用于缸盖加工中。结果尽管切削速度v和进给量f各有不同,当铣削深度ap取最小值(0.4 mm)时,功率曲线水平以及材料去除能量E均位于各数据组的最低水平。在实验11加工过程中,每毫米切削深度的材料去除能量E′为最小值。不论ap值如何变化,铣削比能均随着f的增大而逐渐减小。EMQL与传统润滑在功率、材料去除能量及铣削比能的结果上均较为接近。根据4种指标结果选出了优化铣削参数,v=1800 m/min,f=0.16 mm/r,ap=0.4 mm。结论铣削深度对功率及材料去除能量的影响较显著,进给量对铣削比能的影响更为突出,而切削速度对E′值的影响较明显。此外,EMQL对传统润滑具有较好的替代性。

关键词：静电微量润滑 AlSi7Mg铝合金能量消耗材料去除能量铣削比能

雾化治疗中气溶胶在深层肺泡输运特性的数值模拟

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医用生物力学 2022年第4期37卷 644-649页

作者：唐浦 Aranyak CHAKRAVARTY Neelesh A.PATANKAR 匡波上海交大通大学机械与动力工程学院上海200240 美国西北大学机械工程学院伊利诺伊州60208

目的基于计算流体动力学的方法,模拟计算单个肺泡中的气体与气溶胶颗粒输运情况,研究深层肺泡内气体流动和气溶胶颗粒输运特性。方法采用一端有周期性扩张/收缩半球形壁的长直导管作为单一肺泡及肺泡管的简化近似,建立二维数学模拟模型... 详细信息

目的基于计算流体动力学的方法,模拟计算单个肺泡中的气体与气溶胶颗粒输运情况,研究深层肺泡内气体流动和气溶胶颗粒输运特性。方法采用一端有周期性扩张/收缩半球形壁的长直导管作为单一肺泡及肺泡管的简化近似,建立二维数学模拟模型。考虑呼吸气体在半球边界上的扩散,采用欧拉-欧拉方法对肺泡管中气体以及气溶胶颗粒的输运方程进行求解。结果整个呼吸过程中,管道中空气的成分比率以稳定的周期方式随时间变化。气溶胶在管道输运主要依赖于颗粒的扩散系数,平流输运只有微小的影响。气溶胶颗粒尺寸减小时,气溶胶的扩散速度与深度均有提高,粒径小于4μm时该现象尤为明显,且呼吸频率和幅度的增大可以显著提升颗粒的输运能力。结论雾化治疗中,粒径较小的气溶胶颗粒可以增强药物扩散速度。深呼吸有助于提升颗粒的输运效果,治疗中应鼓励患者深呼吸。

关键词：雾化疗法深层肺泡模型气溶胶输运欧拉-欧拉方法数值模拟动网格

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基于主轴电机功率珩磨加工过程的监控

计量学报 2006年第Z1期27卷 150-153页

作者：马春翔潘铭跃时轮刘南邵华上海交通大学机械与动力工程学院上海200030 上海交通大学机械与动力工程学院上海200030 上海交通大学机械与动力工程学院上海200030 上海交通大学机械与动力工程学院上海200030 上海交通大学机械与动力工程学院上海200030

珩磨加工是一种封闭式加工,珩磨油石是否按照所设定的加工工艺进行切削,将会影响到工件的珩磨加工尺寸精度和几何形状精度.由于在珩磨加工过程中其封闭式的加工环境,很难通过安装传感器直接获取加工信号,然而,可以通过获取主轴功率信号... 详细信息

珩磨加工是一种封闭式加工,珩磨油石是否按照所设定的加工工艺进行切削,将会影响到工件的珩磨加工尺寸精度和几何形状精度.由于在珩磨加工过程中其封闭式的加工环境,很难通过安装传感器直接获取加工信号,然而,可以通过获取主轴功率信号来监控珩磨加工过程.文中讨论了珩磨进给量与主轴电机功率的关系,从理论上分析了基于主轴电机功率的珩磨加工过程监控原理,给出了珩磨加工过程监控系统,最后进行了试验论证.

关键词：计量学珩磨加工过程主轴电机功率监控

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机动车排放物对臭氧生成机理的影响

农业机械学报 2005年第5期36卷 23-27页

作者：谢晓敏王嘉松黄震上海交通大学机械与动力工程学院交通大学机械与动力工程学院

研究了机动车排放对臭氧前体物的影响机理。结果表明,燃用汽油时排放物中臭氧生成前体物浓度较高,臭氧的生成潜势相对高;代用燃料排放物中臭氧生成前体物浓度较低,臭氧的生成潜势低。代用燃料又以甲烷排放的生成潜势最低,其次是LPG,醇... 详细信息

研究了机动车排放对臭氧前体物的影响机理。结果表明,燃用汽油时排放物中臭氧生成前体物浓度较高,臭氧的生成潜势相对高;代用燃料排放物中臭氧生成前体物浓度较低,臭氧的生成潜势低。代用燃料又以甲烷排放的生成潜势最低,其次是LPG,醇类燃料最高。

关键词：机动车排放物臭氧前体物燃料生成潜势非甲烷碳氢化物氮氧化物

一种滑移区气体流动的格子Boltzmann曲边界处理新格式

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物理学报 2017年第11期66卷 188-196页

作者：顾娟黄荣宗刘振宇吴慧英上海交通大学机械与动力工程学院上海200240

针对滑移区复杂气-固边界存在速度滑移现象,提出了一种基于格子Boltzmann方法的非平衡态外推与有限差分相结合的曲边界处理新格式.该格式具有可考虑实际物理边界与网格线偏移量的优势,较传统half-way DBB(diffusive bounce-back)格式更... 详细信息

针对滑移区复杂气-固边界存在速度滑移现象,提出了一种基于格子Boltzmann方法的非平衡态外推与有限差分相结合的曲边界处理新格式.该格式具有可考虑实际物理边界与网格线偏移量的优势,较传统half-way DBB(diffusive bounce-back)格式更能准确反映实际边界情况,同时还可获取壁面处气体宏观量及其法向梯度等信息.采用本文所提曲边界处理格式模拟分析了滑移区气体平直/倾斜微通道Poiseuille流、微圆柱绕流和同心微圆柱面旋转Couette流问题.研究结果表明,采用曲边界处理新格式所得结果与理论值以及文献结果符合良好,适用于滑移区气体流动的复杂边界处理,且比half-way DBB格式具有更高的精度,较修正DBB格式具有更好的适应性.

关键词：曲边界格子Boltzmann方法滑移区微气体流动

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低压条件下紧凑叉排管束沸腾换热特性试验

机械工程学报 2007年第8期43卷 224-228页

作者：刘振华杨荣华上海交通大学机械与动力工程学院上海 200030 上海交通大学机械与动力工程学院

针对传统的满液型蒸发换热器,将蒸发器中的水平加热管束按叉排方式紧凑排列形成窄缝空间,在大气压和低压运行条件下,利用窄缝空间沸腾强化换热机理,可以将在低壁温/低热负荷条件下的自然对流换热转化为核态沸腾换热,能有效提高满液式蒸... 详细信息

针对传统的满液型蒸发换热器,将蒸发器中的水平加热管束按叉排方式紧凑排列形成窄缝空间,在大气压和低压运行条件下,利用窄缝空间沸腾强化换热机理,可以将在低壁温/低热负荷条件下的自然对流换热转化为核态沸腾换热,能有效提高满液式蒸发器的换热性能。和传统的满液型蒸发换热器相比,这种紧凑式蒸发器平均换热系数能提高一倍以上。紧凑蒸发器的管距、管位置,工作压力都对蒸发器的换热性能有显著影响,管距的影响是最大的。不同的压力条件下存在一个对应的最佳管距。在此管距下,蒸发换热器的强化换热性能达到最大。最佳管距对应的管束水力当量直径近似等于池内沸腾时的气泡脱离直径。随着压力减小,最佳管距逐渐增大。同时,紧凑式管束布置引起的窄缝空间内沸腾强化换热强化效果也逐步降低。

关键词：沸腾紧凑式换热器强化换热管束

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粘滑式压电驱动平台的复合控制

光学精密工程 2019年第12期27卷 2571-2580页

作者：徐斯强朱晓博刘品宽上海交通大学机械与动力工程学院

粘滑式压电驱动平台能实现高精度的大行程运动,它由微动台和滑块组成,而微动台的低阻尼振动限制了粘滑式压电驱动平台的运动速度。为了解决这一问题,提出了一种基于主动阻尼的复合控制策略(PI-DPF-FF)。首先,对输入的锯齿波信号进行滤波... 详细信息

粘滑式压电驱动平台能实现高精度的大行程运动,它由微动台和滑块组成,而微动台的低阻尼振动限制了粘滑式压电驱动平台的运动速度。为了解决这一问题,提出了一种基于主动阻尼的复合控制策略(PI-DPF-FF)。首先,对输入的锯齿波信号进行滤波,使其更平滑。接着,采用时滞位置反馈控制器来主动提高微动台的阻尼,抑制振动。选用跟踪控制器和改进型零相位误差跟踪控制器来减小跟踪误差,提高跟踪带宽。最后,在粘滑式压电驱动平台的样机上对PI-DPF-FF控制器进行了验证。实验结果表明与常规的比例积分控制器相比,PI-DPF-FF控制器将微动台跟踪带宽由32.7 Hz提高到1466.5 Hz。当系统输入占空比为0.2和频率为100 Hz的信号时,与常规的前馈控制器相比,PI-DPF-FF控制器将滑块角速度由3.52 mrad/s提高到9.03 mrad/s,平台运动速度有了明显的提高。

关键词：压电驱动复合控制微动台主动阻尼

运行工况和直喷正时对双喷射汽油机颗粒物排放的影响

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上海交通大学学报 2019年第11期53卷 1269-1275页

作者：陈文浩夏淳毛克让陶杰方俊华黄震上海交通大学机械与动力工程学院

应用DMS500快速颗粒分析仪对一台进气道-缸内双喷射汽油机的颗粒物排放特性进行试验研究,考察运行工况(转速、负荷)以及直喷时刻对颗粒物排放量及其粒径分布的影响.研究结果表明:在低负荷下双喷与直喷模式的燃烧特性区别较小,而在中、... 详细信息

应用DMS500快速颗粒分析仪对一台进气道-缸内双喷射汽油机的颗粒物排放特性进行试验研究,考察运行工况(转速、负荷)以及直喷时刻对颗粒物排放量及其粒径分布的影响.研究结果表明:在低负荷下双喷与直喷模式的燃烧特性区别较小,而在中、高负荷下双喷模式的缸压峰值相比于直喷模式的缸压峰值略有升高;双喷模式具有非常显著的降低颗粒物排放的效果,但随着转速、负荷的升高双喷模式的颗粒物排放量也逐渐上升;在中、高负荷下,直喷比例为50%的双喷模式对降低颗粒物排放量的效果显著;与直喷模式相比,双喷模式的颗粒物粒径分布向小粒径方向移动;直喷模式存在最佳的喷射正时使得颗粒物排放量达到最低水平,双喷模式的最佳直喷正时要比直喷模式更靠近排气上止点.

关键词：缸内直喷双喷射汽油机颗粒物排放粒径分布直喷正时