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基于测距值修正的温室植保机器人定位方法

农业机械学报 2023年第8期54卷 347-358页

作者：毕松张国轩李志军胡福文北方工业大学电气与控制工程学院北京100144 北方工业大学机械与材料工程学院北京100144

针对温室植保机器人作业过程中,UWB节点之间频繁出现的非视距通信现象导致UWB系统定位精度低和稳定性差的问题,提出了一种基于UWB测距值修正的融合定位方法。首先,设计了基于测距残差的UWB节点间通信类型识别方法;其次,分析了视距和非... 详细信息

针对温室植保机器人作业过程中,UWB节点之间频繁出现的非视距通信现象导致UWB系统定位精度低和稳定性差的问题,提出了一种基于UWB测距值修正的融合定位方法。首先,设计了基于测距残差的UWB节点间通信类型识别方法;其次,分析了视距和非视距通信下UWB测距误差产生原因并建立了两种通信条件下的测距值修正模型;最后,基于扩展卡尔曼滤波器设计了UWB测距修正值和IMU数据融合方法,实现了温室机器人作业过程中的可靠定位。在温室环境下的实际验证结果表明:非视距通信条件下,经过UWB测距修正的融合定位方法的定位误差为11.95 cm,相较于未进行UWB测距值修正的融合定位方法,定位误差降低83.11%,可为温室植保机器人提供稳定的高精度定位信息。

关键词：温室植保机器人 UWB通信类型判别 UWB测距值修正融合定位

高温热处理对Al_(x)CoCrFeNi(0.5≤x≤0.8)高熵合金微观组织及力学性能的影响

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材料工程 2024年第1期52卷 249-258页

作者：曹雷刚王帆侯鹏宇杨越崔岩北方工业大学机械与材料工程学院北京100144

采用电弧熔炼法制备Al_(x)CoCrFeNi(0.5≤x≤0.8)高熵合金,研究1100℃高温热处理对合金微观组织和力学性能的影响。结果表明:铸态合金依次呈现为FCC枝晶组织(x=0.5和0.6)、类共晶组织(x=0.7)和BCC/B2枝晶组织(x=0.8)。相应地,合金屈服... 详细信息

采用电弧熔炼法制备Al_(x)CoCrFeNi(0.5≤x≤0.8)高熵合金,研究1100℃高温热处理对合金微观组织和力学性能的影响。结果表明:铸态合金依次呈现为FCC枝晶组织(x=0.5和0.6)、类共晶组织(x=0.7)和BCC/B2枝晶组织(x=0.8)。相应地,合金屈服强度和抗拉强度分别由291 MPa和733 MPa(x=0.5)提升至1004 MPa和1423 MPa(x=0.7),伸长率由39.7%(x=0.5)降低至6.8%(x=0.7)。经1100℃高温热处理,FCC枝晶相脱溶析出大量棒状B2相,可以提升合金强度,而BCC/B2调幅组织转变为FCC和B2双相组织(FCC相含量增加),可以提升合金塑性。因此,以FCC枝晶组织为主的Al0.5CoCrFeNi合金高温热处理后屈服强度和抗拉强度分别提升至370 MPa和866 MPa,伸长率降低至30.1%。相比而言,Al_(0.6)CoCrFeNi合金调幅组织体积分数有所增加,两种相变对合金组织和性能影响均较大,故而热处理态合金力学性能基本不变。Al_(0.7)CoCrFeNi和Al_(0.8)CoCrFeNi合金调幅组织体积分数更高,热处理态合金均表现为FCC和B2双相组织,合金塑性提升,强度降低。其中热处理态Al_(0.7)CoCrFeNi合金伸长率提升至14.2%,屈服强度和抗拉强度分别降低至586 MPa和1092 MPa。

关键词：高熵合金热处理相变微观组织力学性能

钛合金板材辊弯成形特性及显微组织和织构演化规律

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中国有色金属学报 2023年第6期33卷 1804-1820页

作者：韩飞辛柏朴刘冉北方工业大学机械与材料工程学院北京100144

以TB5、TC4钛合金板材为研究对象,研究了辊弯成形工艺对钛合金板材显微组织、织构和力学性能的影响。结果表明:对于TB5钛合金板材,单道次实验中,随成形角度增大,回弹角度逐渐增大,主要原因为单道次成形存在少量{332}〈113〉孪生变形,导... 详细信息

以TB5、TC4钛合金板材为研究对象,研究了辊弯成形工艺对钛合金板材显微组织、织构和力学性能的影响。结果表明:对于TB5钛合金板材,单道次实验中,随成形角度增大,回弹角度逐渐增大,主要原因为单道次成形存在少量{332}〈113〉孪生变形,导致塑性变形量降低,弹性回复增大;在成形角度30°多道次成形实验中,随道次数增加,回弹角度随孪生变形量先增后减。对于TC4钛合金板材,单道次实验中,随成形角度增大,回弹角度逐渐增大,这是由于基面〈a〉滑移比柱面〈a〉更容易开动,产生〈0112〉//ND织构;多道次实验柱面〈a〉滑移系引起塑性变形,织构转变为〈1234〉//TD,回弹角度逐渐减小。在多道次成形中,TB5、TC4两种板材滑移方向均改变,但相比于单道次30°成形,TB5多道次成形回弹角度增大,而TC4回弹角度减小。

关键词：辊弯成形显微组织织构力学性能

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不同弯曲方法对辊弯成形回弹的影响研究

中国机械工程 2023年第19期34卷 2353-2361页

作者：韩飞孙玮隆张若青北方工业大学机械与材料工程学院北京100144

为研究辊弯成形过程中不同弯曲方法对回弹的影响,采用试验与有限元仿真相结合的方法分析了不同弯曲方法、圆角半径、板材厚度对回弹的影响;对不同弯曲方法下辊弯成形过程中的应力应变分布情况进行分析,揭示了不同弯曲方法下辊弯成形的... 详细信息

为研究辊弯成形过程中不同弯曲方法对回弹的影响,采用试验与有限元仿真相结合的方法分析了不同弯曲方法、圆角半径、板材厚度对回弹的影响;对不同弯曲方法下辊弯成形过程中的应力应变分布情况进行分析,揭示了不同弯曲方法下辊弯成形的回弹机理。研究结果表明:根据不同弯曲方法(定半径法及定长度法)的工艺原理,各道次圆角半径与弯曲段弧长的设计差异是影响两者应力-应变分布以及回弹量不同的主要因素;定半径法回弹量随道次数的增加而增大,增幅也随之增大;定长度法回弹量随道次数的增加变化不明显,且幅值大于定半径法的幅值;在两种弯曲方法下,回弹量均出现随圆角半径增大而增大、板材厚度增大而减小的趋势。

关键词：辊弯成形回弹弯曲方法定半径法定长度法

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辊弯成形力影响因素作用的机理分析

中国机械工程 2023年第8期34卷 993-999,1006页

作者：韩飞李冲北方工业大学机械与材料工程学院北京100144

为研究成形力影响因素,根据定半径成形法建立了6道次辊弯成形的仿真模型。通过实验测量了不同板材每道次的成形力和同一板材变形后弯角区相同位置的硬度,分析了立边长度、加工硬化、板厚对成形力的影响。结果表明,成形力随板宽的增加有... 详细信息

为研究成形力影响因素,根据定半径成形法建立了6道次辊弯成形的仿真模型。通过实验测量了不同板材每道次的成形力和同一板材变形后弯角区相同位置的硬度,分析了立边长度、加工硬化、板厚对成形力的影响。结果表明,成形力随板宽的增加有不显著的增大趋势;成形力与板厚的平方近似成正比;成形力与弯角区硬度呈现相同的变化规律。

关键词：辊弯成形成形力定半径成形法加工硬化

基于多峰协同和纯元素特征峰面积归一化的重叠峰快速解析算法

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光谱学与光谱分析 2023年第1期43卷 151-155页

作者：陈吉文杨浈张帅崔恩迪李明北方工业大学电气与控制工程学院北京100144

由于元素间特征峰的相互干扰,受实验仪器能量分辨率的影响,当多个元素的特征峰峰位相近且展宽较宽时就会形成重叠峰。以分离度低且分解需求精度高的重叠峰为研究对象,提出一种基于多峰协同和纯元素特征峰面积归一化的重叠峰快速解析算法... 详细信息

由于元素间特征峰的相互干扰,受实验仪器能量分辨率的影响,当多个元素的特征峰峰位相近且展宽较宽时就会形成重叠峰。以分离度低且分解需求精度高的重叠峰为研究对象,提出一种基于多峰协同和纯元素特征峰面积归一化的重叠峰快速解析算法,并结合实际的X射线荧光光谱进行了新方法的验证。选取镝铁合金的X射线荧光光谱图作为实例,在该实验条件下镝Lα特征峰和铁Kα特征峰形成的重叠峰分离度约为0.2735,同时还存在分离度较大但荧光产额较低的镝Lβ特征峰和铁Kβ特征峰。首先,配置浓度范围(7.8~8.2 mg·mL^(-1))的镝标液和浓度范围(1.8~2.2 mg·mL^(-1))的铁标液进行测量获取到纯元素谱图,分别进行面积归一化处理并取平均得到镝Lα峰和铁Kα峰的归一化特征峰。然后,使用镝、铁标液混兑出铁元素质量百分比范围在19.1%~21%,梯度为0.1%的20组样品液进行测量。由于重叠峰部分仅由镝Lα峰和铁Kα峰组成,因此设定重叠峰中镝Lα峰权重加上铁Kα峰权重等于1,使用镝Lα峰和铁Kα峰的归一化特征峰进行重叠峰的拟合。通过镝Lβ特征峰和铁Kβ特征峰确定铁元素大概权重区间,结合粒子群寻优算法进行权重值寻优完成重叠峰的分解。通过寻优解出的铁元素权重与实际样品液的铁元素质量百分比进行拟合,得到一条镝铁样品液中铁元素权重到实际铁元素质量百分比的回归线。最后进行实际样品实验,对比该方法检测的铁元素含量值与国标重铬酸钾容量法测定的铁元素含量参考值,得出两方法测定结果偏差绝对值小于0.2%,低于国标允许差。结果证明:基于多峰协同和纯元素特征峰面积归一化的重叠峰快速解析算法能够解析分离度低且分解需求精度高的重叠峰。

关键词： X射线荧光光谱重叠峰分解多峰协同

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风光储参与电网预防-紧急控制策略研究

太阳能学报 2024年第4期45卷 404-415页

作者：万庆祝袁润娇李伊梦李治萱北方工业大学电气与控制工程学院北京100144

基于风光储有功功率连续平滑调节能力,提出一种风光储协同切负荷优化的电网预防-紧急控制策略。首先,分析风光储参与电网预防-紧急控制原理,给出风光储参与电网预防-紧急控制策略。在故障发生前通过削减风光出力预留有功备用容量,通过... 详细信息

基于风光储有功功率连续平滑调节能力,提出一种风光储协同切负荷优化的电网预防-紧急控制策略。首先,分析风光储参与电网预防-紧急控制原理,给出风光储参与电网预防-紧急控制策略。在故障发生前通过削减风光出力预留有功备用容量,通过调整发电机机组出力、储能充放电状态平抑风光出力改变引起的系统功率波动;在故障发生后,优先考虑风光预留有功备用量填补系统功率不平衡量,若风光预留有功备用量不足,则采取切负荷措施进行紧急控制。然后,综合考虑风光有功备用成本、预防、紧急控制措施成本,分别建立风光储参与电网预防、紧急控制模型,采用Matlab/CPLEX求解模型。最后在改进IEEE 39节点系统进行仿真验证本文所提控制策略的有效性。

关键词：可再生能源优化成本风光有功备用预防-紧急控制策略

基于EEMD-MRA方法的LIBS信号处理研究

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光谱学与光谱分析 2022年第12期42卷 3836-3841页

作者：李明张帅吴天宇王楗关丛荣陈吉文北方工业大学电气与控制工程学院北京100144

LIBS技术优点众多,但由于光谱噪声干扰和基体效应等因素,影响了分析的准确度[1];EEMD方法能清晰的将LIBS信号中的不同特征成分自适应的分解开来。MRA方法能够补偿元素信号之间的互干扰,可进一步提高LIBS信号的准确性。通过自行搭建的测... 详细信息

LIBS技术优点众多,但由于光谱噪声干扰和基体效应等因素,影响了分析的准确度[1];EEMD方法能清晰的将LIBS信号中的不同特征成分自适应的分解开来。MRA方法能够补偿元素信号之间的互干扰,可进一步提高LIBS信号的准确性。通过自行搭建的测试系统获得了标准样品的原始信号,使用EEMD-MRA方法进行处理后,元素浓度曲线的决定系数R^(2)得到了极大的提高,大大的提高数据的准确性,为LIBS信号的处理提供了一种全新的方式。

关键词： LIBS技术 EEMD方法 MRA方法信号分析与处理

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NO快速检测光腔结构设计与光路仿真

北京航空航天大学学报 2022年第11期48卷 2146-2152页

作者：李文蔡永青陈梦凡刘鹏北方工业大学机械与材料工程学院北京100144

根据NO与臭氧的化学发光反应机理,提出了一种基于化学发光反应检测原理的用于NO气体快速检测的新型圆柱全反射S型光腔结构。该结构以圆柱内壁全反射S型结构为光腔模型,采用圆柱体光源作为光散射元件,将化学发光光线最大效率地汇聚到探... 详细信息

根据NO与臭氧的化学发光反应机理,提出了一种基于化学发光反应检测原理的用于NO气体快速检测的新型圆柱全反射S型光腔结构。该结构以圆柱内壁全反射S型结构为光腔模型,采用圆柱体光源作为光散射元件,将化学发光光线最大效率地汇聚到探测器的感光面,增强了NO浓度测量信号,提高了检测精度。采用光学软件ZEMAX对所提模型进行光路仿真,通过对比分析表明,S型光腔采集光路对化学发光的采集效率为36.6%。通过实验验证,结果表明,在一定浓度范围内NO气体浓度与化学反应发光强度线性相关度为0.999 2,在量程0‰~2.5‰的范围内,检出限为0.001‰。所提模型结构简单,满足国家标准,为尾气在线检测提供了一种实用的设计方案。

关键词： S型光腔结构光路仿真 NO浓度化学发光 ZEMAX