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基于无人机果树冠层卷吸效应的窄弧扇形防漂移喷嘴设计

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农机化研究 2025年第1期47卷 79-86页

作者：李毅轩赵耀辉汪星星武汉科技大学机械自动化学院武汉430081 冶金装备及其控制教育部重点实验室武汉430081 机械传动与制造工程湖北省重点实验室武汉430081

针对植保无人机对果树冠层喷洒易产生的药液漂移问题,结合植保无人机对果树喷洒时产生的卷吸效应和扇形喷嘴雾化原理,设计了一种窄弧扇形喷嘴结构,并通过对不同冠层压力损失系数下的喷洒过程进行仿真分析,得到最佳防漂移的窄弧扇形喷嘴... 详细信息

针对植保无人机对果树冠层喷洒易产生的药液漂移问题,结合植保无人机对果树喷洒时产生的卷吸效应和扇形喷嘴雾化原理,设计了一种窄弧扇形喷嘴结构,并通过对不同冠层压力损失系数下的喷洒过程进行仿真分析,得到最佳防漂移的窄弧扇形喷嘴结构参数。研究结果表明:喷嘴内径增大,液膜与液带结构趋于稳定,液滴分布均匀,沉积率呈先降后升趋势;冠层压力损失系数降低,粒径频谱宽度减小,但沉积率总体提高;对较厚冠层果树植保时,选择内径1.3 mm、狭缝宽度0.15 mm的喷嘴,防漂移性能较好;对较薄冠层果树植保时,选择内径1.03 mm、狭缝宽度0.2 mm的喷嘴,防漂移性能较好;采用窄弧扇形喷嘴的液滴频谱宽度>0.7,沉积率>94.1%。

关键词：植保无人机窄弧扇形喷嘴卷吸效应防漂移性能

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高温高压对三元预混燃料爆炸特性的影响

高压物理学报 2025年第1期39卷 64-78页

作者：朱源姜根柱王筱蓉郭宏展苏傲成江苏科技大学机械工程学院江苏镇江212003

乙醇/甲烷/氢气(C_(2)H_(5)OH/CH_(4)/H_(2))作为一种新型的替代燃料,研究其爆炸特性对于我国新能源的可持续发展具有重要意义。在不同的当量比(0.8~1.4)、初始压力(0.1、0.2和0.4 MPa)和初始温度(370、400和450 K)下,从实验和化学动力... 详细信息

乙醇/甲烷/氢气(C_(2)H_(5)OH/CH_(4)/H_(2))作为一种新型的替代燃料,研究其爆炸特性对于我国新能源的可持续发展具有重要意义。在不同的当量比(0.8~1.4)、初始压力(0.1、0.2和0.4 MPa)和初始温度(370、400和450 K)下,从实验和化学动力学角度分析了其对关键爆炸特性参数,如峰值爆炸压力、峰值爆炸压力上升速率、爆炸时间以及爆燃指数的影响。结果表明,爆炸特性参数在当量比为1.2~1.3之间时出现极值。峰值爆炸压力与初始压力呈线性正相关,而与初始温度呈线性负相关。增大初始压力,火焰锋面裂纹、胞化程度加深,峰值爆炸压力增大。此外,实验工况下评估的最大爆燃指数为20.83 MPa·m/s,表明预混燃料的燃烧处于相对安全水平。基元反应敏感性分析表明:爆燃反应与H和OH自由基密切相关,而R1、R8、R24、R96是影响爆炸反应强度最重要的4个基元反应。研究成果可为C_(2)H_(5)OH/CH_(4)/H_(2)三元混合燃料在实际燃烧装置中的应用、燃料安全性评估以及爆炸事故预防提供参考。

关键词：乙醇/甲烷/氢气爆炸特性线性相关 H和OH自由基

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基于前馈非线性模型预测控制的类车机器人路径跟踪

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工程科学学报 2025年第1期47卷 101-112页

作者：伊力夏提·伊力哈木江孟宇白国星顾青王国栋常鑫睿黄建秀郑燕北京科技大学机械工程学院北京100083 北京科技大学顺德创新学院顺德528399 中国移动通信集团内蒙古有限公司呼和浩特010020

类车机器人由于零件标准化程度低,侧偏刚度等轮胎力学参数难以准确获得,存在动力学建模十分困难的问题,因此现有研究工作通常以运动学模型作为类车机器人的控制模型,但由于其运动学模型存在模型失配,导致类车机器人与参考路径之间的误... 详细信息

类车机器人由于零件标准化程度低,侧偏刚度等轮胎力学参数难以准确获得,存在动力学建模十分困难的问题,因此现有研究工作通常以运动学模型作为类车机器人的控制模型,但由于其运动学模型存在模型失配,导致类车机器人与参考路径之间的误差、类车机器人的前轮转角和前轮转角速度出现剧烈振荡现象.针对前述问题,本文基于非线性模型预测控制(Nonlinear model predictive control,NMPC)的滚动优化原理,引入基于逆运动学模型的前馈转角信息,将前轮转向角作为预测模型的第四维,提出了一种基于前馈非线性模型预测控制(Feedforward NMPC,FNMPC)的类车机器人路径跟踪控制算法.并通过Simulink和CarSim进行了联合仿真,结果表明FNMPC有效减小了模型失配导致的振荡现象,同时具有较高的跟踪精度.其中前馈非线性模型预测控制器的位移误差幅值不超过0.1106 m,航向误差幅值不超过0.1253 rad.在相同工况下,线性模型预测控制、前馈线性模型预测控制、纯跟踪控制和Stanley控制误差发散,而本文提出的FNMPC相比已有NMPC跟踪精度更高,且控制增量绝对累计值相比NMPC控制器减小67.53%.通过线控类车机器人底盘作为实验平台完成的测试结果表明,NMPC系统在进入弯道时出现控制失控现象,在相同工况下,FNMPC系统能够有效完成对参考路径的跟踪,同时将位移误差幅值控制在0.1624 m以内,航向误差幅值控制在0.1138 rad以内.

关键词：类车机器人路径跟踪前馈信息模型预测控制平顺性

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主路式水肥一体机施肥系统的设计与试验

农机化研究 2025年第2期47卷 68-74页

作者：李擎李家春熊贤沙蔡家斌贵州大学机械工程学院贵阳550025

针对现阶段水肥一体化设备存在施肥不均、自动化程度不高及滞后性严重的问题,根据现代化农业节水省肥和减少环境污染的灌溉要求,设计了一款可实现自动混肥、施肥、节水灌溉的主路式水肥一体化施肥机。根据液肥的EC和pH值调节过程的特点... 详细信息

针对现阶段水肥一体化设备存在施肥不均、自动化程度不高及滞后性严重的问题,根据现代化农业节水省肥和减少环境污染的灌溉要求,设计了一款可实现自动混肥、施肥、节水灌溉的主路式水肥一体化施肥机。根据液肥的EC和pH值调节过程的特点,开发了以SIEMENS S7-1200为核心的液肥控制系统硬件,并结合MatLab设计了以模糊PID为控制器的液肥EC和pH值控制系统。为验证施肥机在实际应用中的精确性和鲁棒性,设计了施肥系统动态调节性能试验,结果表明:在施肥阶段,模糊PID控制系统具有较短的稳态时间和较小的超调量,相比于PID控制系统,对EC和pH值进行调节的稳态时间分别减少了37.7%和52.1%,稳态超调量分别降低了1.2%和2.2%,可实现对混肥溶液进行迅速有效的调节,满足现代农业实际生产需要。

关键词：水肥一体化施肥机模糊PID 过程控制

肌肉负荷对股骨干骨折早期愈合生物力学影响的有限元分析

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中国组织工程研究 2025年第21期29卷 4413-4420页

作者：程超然张峻霞贾军天津科技大学机械工程学院天津市300222 天津市轻工与食品工程机械装备集成设计与在线监控重点实验室天津科技大学天津市300222 天津市天津医院骨科天津市300200

背景:以往的研究多通过忽略肌肉负荷和采用简化股骨负荷的方式,进行骨折早期愈合的生物力学分析。然而,肌肉负荷对骨折早期愈合产生的生物力学影响尚不清楚。目的:构建不同的股骨负荷模型,研究肌肉负荷对骨折愈合的生物力学影响,帮助临... 详细信息

背景:以往的研究多通过忽略肌肉负荷和采用简化股骨负荷的方式,进行骨折早期愈合的生物力学分析。然而,肌肉负荷对骨折早期愈合产生的生物力学影响尚不清楚。目的:构建不同的股骨负荷模型,研究肌肉负荷对骨折愈合的生物力学影响,帮助临床医生更好地理解骨折愈合的生物力学过程,优化治疗方案。方法:利用AnyBody Modeling System软件构建个性化的人体肌肉骨骼系统,通过仿真分析以获取体内的肌肉骨骼负荷模型。该模型和采用改进简化负荷方法、简化负荷方法构建的股骨负荷模型,分别作为有限元输入的边界条件,对站立状态下锁定加压钢板应力应变、骨折块应变进行分析。结果与结论:(1)与简化负荷方法相比,肌肉骨骼方法得到的锁定加压钢板应力、应变和骨折块应变分别小了31.9%;38.9%和19.5%;(2)肌肉骨骼方法与改进简化负荷方法对比发现,忽略肌肉负荷则会造成锁定加压钢板的应力、应变和骨折块应变分别高估16.8%,14.3%和19.5%,肌肉负荷对骨折块的剪切运动大小无明显影响,而对运动方向有明显的影响;(3)结果表明,简化股骨负荷和忽略肌肉负荷的方法与肌骨骨骼负荷情况存在一定的偏差,因此,在研究骨折愈合时需考虑肌肉负荷的生物力学影响。

关键词：肌肉负荷骨折愈合锁定加压钢板骨折块应变有限元分析

基于BPMN的数控机床能耗多源动态特性建模及应用

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机械工程学报 2017年第11期53卷 195-202页

作者：鄢威张华江志刚武汉科技大学机械制造及自动化学院武汉430081

针对数控机床能量源多、能量消耗动态变化复杂的特点,提出了一种基于业务流程模型和符号(Business process model and notation,BPMN)的数控机床多源动态能耗建模方法。依据数控机床不同子系统的功率特性,将其划分为时变能耗单元和非时... 详细信息

针对数控机床能量源多、能量消耗动态变化复杂的特点,提出了一种基于业务流程模型和符号(Business process model and notation,BPMN)的数控机床多源动态能耗建模方法。依据数控机床不同子系统的功率特性,将其划分为时变能耗单元和非时变能耗单元,分析了其工作状态及耦合关系对数控机床能耗的影响;基于BPMN2.0规范,构建了能耗单元工作状态BPMN流程模型和BPMN耦合模型,提出了能耗单元工作状态能耗数据及耦合关系时序数据与BPMN模型的数据集成方法,构建了数控机床能耗多源动态特性模型。以某数控铣床加工过程为例验证了所述模型及方法的有效性。

关键词：数控机床能耗单元多源动态特性耦合关系 BPMN

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逆向供应链服务及其系统体系结构

计算机集成制造系统 2015年第10期21卷 2720-2731页

作者：王蕾夏绪辉熊颖清周敏武汉科技大学机械自动化学院

为了有助于解决资源短缺和环境污染的问题,阐述了逆向供应链服务的定义及内涵。提出一种逆向供应链服务系统的体系结构。分析了逆向供应链服务系统的业务流程与运行过程、逆向供应链服务系统的静态功能组成和动态功能联系、逆向供应链... 详细信息

为了有助于解决资源短缺和环境污染的问题,阐述了逆向供应链服务的定义及内涵。提出一种逆向供应链服务系统的体系结构。分析了逆向供应链服务系统的业务流程与运行过程、逆向供应链服务系统的静态功能组成和动态功能联系、逆向供应链服务系统的知识平台架构和知识获取等关键技术、逆向供应链服务系统资源构成和资源流,以及逆向供应链服务模块组合、组织重构和协同管理方式等,为系统研究和应用逆向供应链服务提供了理论基础。以一种钢铁企业废钢铁逆向供应服务系统应用体系为例,说明了逆向供应链服务的实际应用价值。

关键词：逆向供应链服务内涵服务系统体系结构

面向节能高效的电弧焊工艺参数多目标优化方法

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计算机集成制造系统 2015年第12期21卷 3174-3181页

作者：鄢威张辉张华江志刚向琴武汉科技大学机械制造及自动化学院湖北武汉430081

为降低电弧焊加工过程的能量消耗、减少环境排放,对电弧焊加工节能高效工艺参数优化问题进行了研究。建立了电弧焊加工过程电能消耗目标函数及热效率目标函数,在考虑焊接质量及设备、工艺对等实际约束的基础上,建立了以焊接电流和焊接... 详细信息

为降低电弧焊加工过程的能量消耗、减少环境排放,对电弧焊加工节能高效工艺参数优化问题进行了研究。建立了电弧焊加工过程电能消耗目标函数及热效率目标函数,在考虑焊接质量及设备、工艺对等实际约束的基础上,建立了以焊接电流和焊接速度为优化变量,以最小电能消耗(节能)和最大热有效利用率(高效)为优化目标的多目标优化模型;利用自适应进化梯度小生境遗传算法对模型进行了寻优求解;通过某阀座密封面手工电弧焊加工实例对所建模型及方法的可行性和有效性进行了验证,并将优化结果与实际结果及传统遗传算法的结果进行了比较分析。

关键词：电弧焊节能高效多目标优化进化梯度小生境遗传算法

考虑加班的无拖期作业车间调度问题多目标金鹰优化算法研究

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中国机械工程 2023年第17期34卷 2077-2088页

作者：史双元熊禾根武汉科技大学机械自动化学院武汉430081

按期交货是面向订单型制造企业生产运作所追求的重要目标之一。当制造系统生产负荷较重时,加班作业是保证交货期最常采用的有效措施。为实现订单的无拖期交付和加班时间的合理优化使用,以面向订单型制造系统为背景,提出了一种考虑加班... 详细信息

按期交货是面向订单型制造企业生产运作所追求的重要目标之一。当制造系统生产负荷较重时,加班作业是保证交货期最常采用的有效措施。为实现订单的无拖期交付和加班时间的合理优化使用,以面向订单型制造系统为背景,提出了一种考虑加班的多目标无拖期作业车间调度问题,建立了以最小化总加班时间和最大完工时间为目标的数学规划模型。为有效求解该问题,提出了一种多目标金鹰优化算法。在算法中设计了连续解空间映射至问题离散解空间的编码方法;提出了两阶段解码方案;融入了基于精英保留策略的非支配排序选择算子;引入了自适应子代个体生成策略。以23个作业车间调度问题基准算例为实验对象进行了对比实验,实验结果验证了所提出算法的有效性和优越性。

关键词：作业车间调度无拖期加班作业多目标金鹰优化算法