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基于改进鱼群算法的履带式收割机路径跟踪

山西农业大学学报（自然科学版） 2024年第4期44卷 109-117页

作者：王芳张伟申珂刘中峰山西省农业机械发展中心山西太原030027 神农农业机械发展(山西)集团有限公司山西太原030031 神农科技集团有限公司山西太原030045

[目的]农田环境的复杂性对履带式收割机的路径跟踪精度提出了严峻挑战。为了提升收割机在农田作业中的路径跟踪性能,减少跟踪偏差,本研究提出了一种基于改进鱼群算法的履带式收割机全田块路径跟踪方法。[方法]根据履带式收割机的结构特... 详细信息

[目的]农田环境的复杂性对履带式收割机的路径跟踪精度提出了严峻挑战。为了提升收割机在农田作业中的路径跟踪性能,减少跟踪偏差,本研究提出了一种基于改进鱼群算法的履带式收割机全田块路径跟踪方法。[方法]根据履带式收割机的结构特性,将其作业过程简化为二维平面上的运动形式。通过结合全局与局部坐标系的转换,构建了收割机运动轨迹的数学模型,并进一步建立了相邻时刻履带式收割机全田块作业的运动模型。随后,根据不同作业状态,以收割机的前视距离作为关键参数,确定增益系数,从而获取其实时控制变量。为优化路径跟踪效果,引入了粒子滤波算法对鱼群算法进行改进,并以此构建了目标函数。在目标求解过程中,通过算法的不断迭代和优化,实现了收割机路径的精准跟踪。[结果]经过多次试验验证,在设定不同起始偏差点的情况下,本文提出的方法表现出了良好的跟踪性能。应用本文方法后,作业路径跟踪平均响应时间为0.52 s,最小转弯半径为5.0 m,平均偏差0.8 m,最小偏差0.5 m,与设定路线基本一致。这一结果充分证明了本文设计方法的有效性。[结论]综上所述,本文提出的基于改进鱼群算法的履带式收割机全田块路径跟踪方法,能够准确实现收割机在复杂农田环境中的精准跟踪,跟踪效果好,具有广泛的应用价值。

关键词：粒子滤波鱼群算法履带式收割机路径跟踪农田作业

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钢渣、电石渣增强硫化砷渣稳定化/固化机制

化工学报 2024年第7期75卷 2656-2669页

作者：张亚斌苏杨张慧荣宋一朋李健郭彦霞山西大学环境与资源学院国家环境保护煤炭废弃物资源化高效利用技术重点实验室山西太原030006 山西省黄河实验室山西太原030006 山西省太原固体废物处置中心(有限公司) 山西太原030000 山西大地生态环境技术研究院有限公司山西太原030012

随着金属冶炼等工业的发展,难以处理的硫化砷渣大量堆存,对资源环境和人体健康造成严重危害。稳定化/固化技术是一种应用前景广阔的高效固砷技术,但是药剂消耗大、成本高、对复杂高浓度砷渣处理效果差等问题一直限制着该技术的发展。以... 详细信息

随着金属冶炼等工业的发展,难以处理的硫化砷渣大量堆存,对资源环境和人体健康造成严重危害。稳定化/固化技术是一种应用前景广阔的高效固砷技术,但是药剂消耗大、成本高、对复杂高浓度砷渣处理效果差等问题一直限制着该技术的发展。以低成本、高活性的钢渣和电石渣代替化学稳定剂,利用酸改性钢渣、铁离子和H2O2形成高级氧化/稳定化体系,随后在水泥作用下固化。通过XRD、FTIR、XPS等对上述过程进行表征,结果显示低价态砷、硫和有机物质被高效氧化成稳定的高价态钙铁盐,最终形成的固化体结构较为稳定。工艺优化后,1.0 g硫化砷渣在0.2 g钢渣、0.5 g H_(2)O_(2)、0.3 g电石渣和1.0 g水泥的分步协同稳定化/固化处理后,固化体抗压强度为5.7 MPa,砷浸出浓度仅为0.66 mg·L^(-1),远低于1.2 mg·L^(-1)的安全填埋标准。

关键词：硫化砷渣钢渣高级氧化稳定化固化

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基于PSO算法和BAS算法的机器人运动学逆解

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武汉大学学报（工学版） 2024年第7期57卷 971-978页

作者：乔志鹏白峭峰赵春江李启航郭鑫刘映良太原科技大学机械工程学院山西太原030024 山西省朔州金华实业有限公司山西朔州036000

针对激光熔覆工业场景中对激光离焦量的高精度要求,提出了一种基于粒子群优化算法和天牛须搜索算法的智能组合算法,以最小化目标位姿误差为目标,设计组合算法的适应度公式。在组合算法中,引入机器人数学模型,通过粒子群优化算法求解符... 详细信息

针对激光熔覆工业场景中对激光离焦量的高精度要求,提出了一种基于粒子群优化算法和天牛须搜索算法的智能组合算法,以最小化目标位姿误差为目标,设计组合算法的适应度公式。在组合算法中,引入机器人数学模型,通过粒子群优化算法求解符合精度要求的初步解,即机器人6个轴角的初值;再利用天牛须搜索算法,基于分块搜索的思路,将适应度分解为位置误差和姿态误差进行探索;同时做出动态惯性调整、自适应步长2个方面的改进策略,取组合适应度值最小的1组解输出,并作为机器人逆解的最优解。通过和单独的粒子群优化算法、天牛须搜索算法以及改进的差分进化算法的对比试验,表明组合算法在机器人运动学逆解方面具有收敛速度快和收敛精度较高的优势。

关键词：激光熔覆运动学逆解组合算法最优解

基于实际损伤的桥梁体外预应力加固锚固区应力分析与配筋设计

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世界桥梁 2024年第1期52卷 110-116页

作者：胡营李淑明骆佐龙王美霞中路启明交通科技有限公司山西太原030031 中裕铁信交通科技股份有限公司河北衡水053020 山西大学电力与建筑学院山西太原030031 中公高科养护科技股份有限公司北京100095

为准确计算桥梁体外预应力加固锚固区应力,指导锚固区配筋设计,以一座4跨预应力混凝土连续刚构桥为背景,提出一种基于实际损伤的体外预应力加固锚固区应力分析与配筋设计方法。首先根据连续刚构桥下挠计算参数敏感性分析结果,确定计算... 详细信息

为准确计算桥梁体外预应力加固锚固区应力,指导锚固区配筋设计,以一座4跨预应力混凝土连续刚构桥为背景,提出一种基于实际损伤的体外预应力加固锚固区应力分析与配筋设计方法。首先根据连续刚构桥下挠计算参数敏感性分析结果,确定计算参数组合,建立锚固区局部分析有限元模型;然后基于容许应力法对锚固区进行应力分析;最后对锚固区三向应力较大区域进行配筋设计。以3座桥梁为算例计算锚固区配筋量,并与基于全桥有限元法的实桥配筋结果进行对比,结果表明:采用该方法计算的锚固区横桥向、竖向和单锚局部承压区配筋量与采用全桥有限元法计算的配筋结果基本接近。该方法考虑了加固前原结构的损伤,对于非规则、异形锚固构造也具有适用性,同时避免了冗繁的全桥有限元建模与计算过程。

关键词：桥梁工程损伤体外预应力加固锚固区应力容许应力法配筋设计

浅埋偏压黄土隧道地表旋喷桩加固工艺参数研究

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公路交通科技 2024年第7期41卷 126-133页

作者：王志超李伟黎盼赵博涛王毅斌长安大学公路学院陕西西安710064 长安大学西安长安大学工程设计研究院有限公司陕西西安710064 陕西建工机械施工集团有限公司陕西西安710032

在黄土隧道修建过程中,其洞口段因浅埋偏压、围岩软弱破碎等通常需要进行加固处理。地表旋喷桩法具有适用范围广、加固效果好等优点,被广泛应用于隧道浅埋偏压段软弱围岩地表加固工程。以浅埋偏压黄土隧道进口段初期支护侵限为研究背景... 详细信息

在黄土隧道修建过程中,其洞口段因浅埋偏压、围岩软弱破碎等通常需要进行加固处理。地表旋喷桩法具有适用范围广、加固效果好等优点,被广泛应用于隧道浅埋偏压段软弱围岩地表加固工程。以浅埋偏压黄土隧道进口段初期支护侵限为研究背景,介绍了现场地表旋喷桩加固的施工过程;建立了侵限段三维加固模型并分析了地表旋喷桩加固前后的变形控制效果,说明了处治措施的合理性;对比分析了现场监控量测结果,验证了数值模拟的准确性;开展了地表旋喷桩的工艺设计参数优化分析。结果表明:由于偏压作用,地表最大沉降值偏离隧道中心线,且拱顶中心线处沉降>右拱肩处沉降>左拱肩处沉降;施加地表旋喷桩对于减小地表沉降十分有效,地表最大沉降值减小了45.5%;采用地表旋喷桩加固处理后,拱顶处加固效果最为显著,较加固前沉降减小了57.9%,同时加固后左、右拱肩沉降差值减小了17.4%;建议隧道浅埋偏压段地表旋喷桩加固工艺设计参数:桩直径为0.4~0.6 m、桩间距为1.2 m、横向加固范围为1.5~2倍洞径、竖向加固范围为洞身两侧旋喷桩与隧道拱底平齐。

关键词：隧道工程地表加固数值模拟高压旋喷桩浅埋偏压

湿热处理对藜麦淀粉流变和体外消化性质及结构的影响

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食品工业科技 2024年第15期45卷 144-151页

作者：吴晓江肖婧楠李麟芳柴建新曹雅婧董美琪贾馨郭星妤李若楠徐建国山西师范大学食品科学学院山西太原030000 药食同源功能食品山西省重点实验室山西长治046000 山西振东制药股份有限公司山西长治046000

湿热处理因其安全、绿色、环保、高效的特点被广泛应用于淀粉的改性。本研究采用不同含水量的湿热处理(分别为20%、25%和30%,处理温度为120℃,处理时间为10 h)对藜麦淀粉进行改性并对其流变性质、体外消化性质和结构进行了测定。结果表... 详细信息

湿热处理因其安全、绿色、环保、高效的特点被广泛应用于淀粉的改性。本研究采用不同含水量的湿热处理(分别为20%、25%和30%,处理温度为120℃,处理时间为10 h)对藜麦淀粉进行改性并对其流变性质、体外消化性质和结构进行了测定。结果表明:所有样品均为剪切变稀型非牛顿流体,湿热处理后藜麦淀粉的表观粘度均显著降低,且随着湿热处理含水量的增加而降低。频率扫描实验结果表明随着湿热处理含水量的增加,藜麦淀粉的储能模量G'呈不断降低趋势,而损耗模量G''和损耗因子呈不断增加的趋势。触变实验表明,随着湿热处理含水量的增加样品的触变环面积不断降低。体外消化结果表明,湿热处理能够显著降低藜麦淀粉中的快速消化淀粉含量(P<0.05),且藜麦淀粉中的慢性消化淀粉含量随着湿热处理含水量的增加而显著增加(P<0.05)。在30%含水量下,湿热处理后淀粉所含慢性消化淀粉含量最高,为24.93%,相较原淀粉提高了31.42%。X-衍射结果表明湿热处理后藜麦淀粉的晶型未发生变化,均为A型结晶,但处理后淀粉的相对结晶度显著降低(P<0.05)。傅里叶红外结果表明湿热处理会降低淀粉的整体有序性,但会增加藜麦淀粉中双螺旋结构含量。扫描电镜下观察到相较于原淀粉,改性后的藜麦淀粉出现粘结团聚,部分颗粒表面会出现部分塌陷的现象。本研究结果表明,湿热处理能够显著改变藜麦淀粉的流变学性质,提高藜麦淀粉的慢消化淀粉含量。淀粉的含水量是影响湿热处理改性效果的主要因素。相关结果将为藜麦淀粉的应用提供理论依据。

关键词：湿热处理藜麦淀粉流变性质体外消化结构

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众包地图道路要素融合判别聚类方法研究

测绘科学 2024年第4期49卷 196-207页

作者：石作琴李健刘昌锋王建文金晔重庆长安智途科技有限公司智能汽车安全技术全国重点实验室重庆400023

针对单靠高精度定位建图成本高、更新慢、不适用于大范围,而只基于即时定位与地图构建(SLAM)建图累积误差高,且传统的聚类方法在数据偏移等输入不好时容易导致聚类错误的问题,该文采用基于众包的方法生产高精度地图,包括车端SLAM和云端... 详细信息

针对单靠高精度定位建图成本高、更新慢、不适用于大范围,而只基于即时定位与地图构建(SLAM)建图累积误差高,且传统的聚类方法在数据偏移等输入不好时容易导致聚类错误的问题,该文采用基于众包的方法生产高精度地图,包括车端SLAM和云端地图学习两个模块,致力于构建多源异构成图的关键能力。在传统DBSCAN聚类算法的基础上,优化核心种子聚类方式,分析不同类型的道路要素的数据特性,灵活地使用不同的判别要素代替传统的距离判定,并在长安汽车实际采集的众包数据集上进行了实验。与传统的方法相比,该文方法更加适用于较全面的道路要素聚类,不受道路类型的限制,也更加符合实际的工程需求。

关键词：众包数据 GNSS轨迹 DBSCAN聚类高精地图

高压叶片泵叶片-定子副弹流动压润滑特性研究

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机械工程学报 2024年第8期60卷 308-319页

作者：赵二辉邵波乔妙杰权龙汪成文太原理工大学机械与运载工程学院太原030024 山西中电科技特种装备有限公司太原030032

目前高压叶片泵叶片-定子副间的弹流动压润滑特性尚不清楚,叶片-定子副的过早磨损失效已成为制约叶片泵高压化发展的瓶颈。建立叶片-定子副弹流动压润滑数学模型,结合双色光干涉弹流动压润滑试验和高压叶片泵台架试验,研究叶片-定子副... 详细信息

目前高压叶片泵叶片-定子副间的弹流动压润滑特性尚不清楚,叶片-定子副的过早磨损失效已成为制约叶片泵高压化发展的瓶颈。建立叶片-定子副弹流动压润滑数学模型,结合双色光干涉弹流动压润滑试验和高压叶片泵台架试验,研究叶片-定子副间的压强分布特性、弹性变形特性、油膜厚度分布特性和油膜动压承载特性,并给出不同相位处叶片-定子副间的油膜动压承载分布图。结果显示,吸油区叶片-定子副间油膜较薄,最小油膜厚度约为0.45μm,且宽度方向两端油膜厚度比中部薄约0.01μm,因此,吸油区定子内壁两端边沿区域出现较宽且较严重的磨损。此外,吸油区流体动压也较强,最高局部压强可达1.2 GPa,吸油区油膜动压承担的载荷约占总载荷的14%。通过研究高压叶片泵叶片-定子副间的弹流动压润滑特性,揭示油膜动压承载对叶片-定子副的减阻抗磨机理,为高压叶片泵减阻抗磨优化设计提供理论基础。

关键词：高压叶片泵叶片-定子副弹流润滑油膜承载减阻抗磨

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公路边坡GFS生态防护基材力学与水稳特性

地球科学与环境学报 2024年第4期46卷 544-556页

作者：许飞王耿尹晓晴包含曹占强葛亚军敖新林郑涵北京首创环境科技有限公司北京100028 长安大学公路学院陕西西安710064 长安大学水利与环境学院陕西西安710054

裸露边坡在降雨和坡面径流作用下易发生冲蚀和垮塌,对坡面防护基材的力学和水稳特性提出了更高要求。在引入瓜尔豆胶、木纤维以及保水剂等功能材料的基础上,通过开展直剪试验、崩解试验、渗透试验、植生试验以及边坡模型冲刷试验,对比... 详细信息

裸露边坡在降雨和坡面径流作用下易发生冲蚀和垮塌,对坡面防护基材的力学和水稳特性提出了更高要求。在引入瓜尔豆胶、木纤维以及保水剂等功能材料的基础上,通过开展直剪试验、崩解试验、渗透试验、植生试验以及边坡模型冲刷试验,对比分析不同配比条件下瓜尔豆胶-纤维改性土新型生态防护基材(GFS)的力学强度和水稳能力,并采用响应面法与微观试验探究不同添加材料对基材性能的影响程度。结果表明:①功能材料均存在最优掺量使其对基材力学强度和水稳能力的强化效果达到最佳,最优掺量分别为瓜尔豆胶1.0%,木纤维1.5%,保水剂0.1%;②瓜尔豆胶和木纤维增强基材的抗剪强度,保水剂改善基材的水土保持能力,基材抗剪强度随瓜尔豆胶和木纤维掺量的增加先增大后减小;③功能材料的合理配置大幅度提升了基材的水稳能力,瓜尔豆胶配合适量的木纤维显著抑制了基材的崩解,保水剂增加了基材的有效含水量,降低了其饱和渗透系数;④功能材料对基材黏聚力、抗崩解能力以及渗透性能的影响程度表现为瓜尔豆胶最大,其次是木纤维,保水剂影响程度相对最小。

关键词：生态防护生态基材力学强度水稳性能响应面法生态功能电镜扫描核磁共振