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基于数学方法的破碎煤岩体注浆加固效果评价研究

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数学的实践与认识 2024年第7期54卷 220-227页

作者：王晓蕾王晶姬治岗蒋大鹏吕梁学院资源与机械工程系山西吕梁033000

针对破碎煤岩体注浆加固效果如何受多种因素的影响,运用改进的层次分析法确定指标权重,灰色关联确定参评与标准序列关联度,最大关联度对应的向量等级即为破碎煤岩体注浆加固效果评价效果等级.建立了以注浆施工效果评价为目标层的GRA和I... 详细信息

针对破碎煤岩体注浆加固效果如何受多种因素的影响,运用改进的层次分析法确定指标权重,灰色关联确定参评与标准序列关联度,最大关联度对应的向量等级即为破碎煤岩体注浆加固效果评价效果等级.建立了以注浆施工效果评价为目标层的GRA和IAHP的综合评价体系,改进的层次分析法采用“三标度”确定判断矩阵,保证了矩阵的一致性,并对煤矿注浆施工工程进行了效果评价.研究结果表明,破碎煤岩体注浆加固工程效果为“良好”;人员和设备对破碎煤岩体注浆加固效果的影响较大,是破碎煤岩体注浆加固效果评价重点关注的对象;注浆后两帮移近量降低了606mm,降低比达到86.57%,底鼓量降低了928mm,降低比达到了84.36%.基本上达到了治理的目的与评价结果良好基本吻合,为提高注浆效果提供了科学依据.

关键词：矿业工程破碎煤岩体注浆加固效果评价

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基于RRT^(*)-DR算法的机械臂避障路径规划

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计算机集成制造系统 2024年第3期30卷 1149-1160页

作者：商德勇汪俊杰樊虎索双富中国矿业大学(北京)机电与信息工程学院北京100083 中国矿业大学(北京)智慧矿山与机器人研究院北京100083 煤矿智能化与机器人创新应用应急管理部重点实验室北京100083 清华大学机械工程系北京100081

为使机械臂在障碍物环境下快速规划较优路径,提出了一种基于动态区域采样的改进RRT^(*)-DR路径规划算法,将整个规划过程分为快速探索路径和优化初始路径两个步骤。首先利用半目标导向扩展快速探索,找到连接起始点和目标点的路径。随后... 详细信息

为使机械臂在障碍物环境下快速规划较优路径,提出了一种基于动态区域采样的改进RRT^(*)-DR路径规划算法,将整个规划过程分为快速探索路径和优化初始路径两个步骤。首先利用半目标导向扩展快速探索,找到连接起始点和目标点的路径。随后利用动态区域采样方法,始终在当前最优路径的周边范围内采样,优先密化当前最优路径附近的节点树,节省计算资源,使初始路径经过迭代快速向渐进最优路径收敛。同时,提出一种近障碍节点变步长机制,有选择性地缩短靠近障碍节点的扩展步长,可有效减少碰撞检测失败次数,提高算法效率。最后,在MATLAB和ROS系统下进行路径规划算法仿真,结果表明RRT^(*)-DR算法可在更短时间内实现路径规划,同时有效缩小路径代价。进一步通过实体机器人路径规划避障实验,验证了该算法的实用性和有效性。

关键词：机械臂路径规划动态采样区域变步长

孪生数据驱动的大型矿井提升机主轴承随机振动系统的设计可靠性分析

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振动工程学报 2024年第6期37卷 915-927页

作者：曹爽卢昊朱真才张义民中国矿业大学机电工程学院江苏徐州221008 中国矿业大学江苏省矿山机电装备高校重点实验室江苏徐州221008 沈阳化工大学机械与动力工程学院辽宁沈阳110142

设计阶段的大型矿井提升机主轴承随机振动系统的设计可靠性分析因试验样本不足,无法获取振动加速度响应的完备概率信息。提出了概率信息不完备下大型矿井提升机主轴承设计可靠性分析的技术路线:滚动轴承多尺度耦合系统动力学模型-振动... 详细信息

设计阶段的大型矿井提升机主轴承随机振动系统的设计可靠性分析因试验样本不足,无法获取振动加速度响应的完备概率信息。提出了概率信息不完备下大型矿井提升机主轴承设计可靠性分析的技术路线:滚动轴承多尺度耦合系统动力学模型-振动加速度概率密度演化-概率密度演化路径随机过程建模-振动功率谱密度的概率分布-基于条件概率的设计可靠度计算。运用已采集的工况数据驱动建立滚动轴承多尺度耦合系统动力学模型,开展了振动加速度概率密度演化研究;基于概率密度演化和Karhunen-Loève展开,提出了滚动轴承振动加速度的非平稳随机过程建模方法,获得了滚动轴承振动加速度随机序列的孪生数据;研究了大型矿井提升机主轴承振动加速度功率谱密度的概率分布,并计算了大型矿井提升机主轴承在服役时间上的设计可靠度指标。

关键词：随机振动设计可靠性分析孪生数据大型矿井提升机主轴承概率信息不完备

基于SERS的苹果树腐烂病原菌早期侵染检测

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农业工程学报 2024年第5期40卷 224-230页

作者：关洪浦耿明阳周逸博王妍许德芳赵艳茹西北农林科技大学机械与电子工程学院杨凌712100 西北农林科技大学植物保护学院杨凌712100 吕梁学院矿业工程系吕梁033001 农业农村部农业物联网重点实验室杨凌712100 陕西省农业信息感知与智能服务重点实验室杨凌712100

为了早期诊断由黑腐皮壳真菌(Valsa mali Miyabe et Yamada)引起的苹果树腐烂病,该研究基于表面增强拉曼光谱(surface-enhanced Raman scattering,SERS)技术,以腐烂病菌丝、病原菌丝侵染的苹果树和健康的苹果树枝作为研究对象,结合S-G... 详细信息

为了早期诊断由黑腐皮壳真菌(Valsa mali Miyabe et Yamada)引起的苹果树腐烂病,该研究基于表面增强拉曼光谱(surface-enhanced Raman scattering,SERS)技术,以腐烂病菌丝、病原菌丝侵染的苹果树和健康的苹果树枝作为研究对象,结合S-G平滑和迭代自适应加权惩罚最小二乘法进行拉曼光谱预处理,经解析发现病原菌丝与染菌样本在1 598、1 595 cm^(-1)和2 930、2 925 cm^(-1)附近敏感谱峰明显区别于健康样本。重复试验分析发现,病原菌侵染可致寄主特征谱峰偏移以及谱峰强度改变:健康样本在1 286 cm^(-1)附近的特征峰随病原菌的侵染偏移至1 365 cm^(-1)附近;健康样本在1 286与1 587 cm^(-1)附近的谱峰强度比值小于0.5,染菌样本在1 365与1 595 cm^(-1)附近的谱峰强度比值大于0.5,而菌丝在1 327与1 598 cm^(-1)附近的谱峰强度比值大于1.0;1 595 cm^(-1)附近谱峰强度因染病而增强。构建BP神经网络模型进行早期染病样本的快速判别,识别率达90%以上。研究表明SERS技术结合BP神经网络可以准确识别苹果树腐烂病原菌丝,从而进行苹果树枝腐烂病的早期诊断,为植物病害的早期快速诊断和病害发生预警提供了研究思路和有效手段。

关键词：病害光谱表面增强拉曼光谱(SERS) 苹果树腐烂病早期检测 BP-ANN

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基于扭转减振的汽车机械式自动变速系统设计

吉林大学学报（工学版） 2024年第7期54卷 1844-1850页

作者：安颖高帅湖南科技大学机电工程学院湖南湘潭411201

为了提高汽车变速的连贯性和稳定性,提出基于扭转减振的汽车机械式自动变速系统设计方法。由主控制芯片、最小系统、输入/输出电路、通信接口、电机驱动电路和扭转减振器构成汽车机械式自动变速系统的硬件结构。建立了汽车起步状态和滑... 详细信息

为了提高汽车变速的连贯性和稳定性,提出基于扭转减振的汽车机械式自动变速系统设计方法。由主控制芯片、最小系统、输入/输出电路、通信接口、电机驱动电路和扭转减振器构成汽车机械式自动变速系统的硬件结构。建立了汽车起步状态和滑挡状态下的动力学模型,在此基础上分别通过模糊控制和Fuzzy-Bang Bang双模式控制实现汽车的变速控制,完成汽车机械式自动变速系统的设计。实验结果表明,本文方法的换挡时间短,换挡过程的稳定性高。

关键词：汽车机械式自动变速扭转减振器动力学模型模糊控制变速系统设计

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高速包装机传动系统声学贡献分析与降噪优化

振动工程学报 2024年第3期37卷 457-463页

作者：陈哲吾袁加乾陈文郭海保湖南科技大学机电工程学院湖南湘潭411201 中烟机械技术中心有限责任公司上海201206 西门子工业软件(北京)有限公司北京100102

传动系统引起的机械结构振动噪声问题是高速机械设备研究中需要解决的关键问题之一。本文结合振动噪声实验与仿真分析研究了高速包装机传动系统振动噪声源的定位及降噪优化问题。建立了高速包装机传动系统振动噪声实验装置,构建了对应的... 详细信息

传动系统引起的机械结构振动噪声问题是高速机械设备研究中需要解决的关键问题之一。本文结合振动噪声实验与仿真分析研究了高速包装机传动系统振动噪声源的定位及降噪优化问题。建立了高速包装机传动系统振动噪声实验装置,构建了对应的刚-柔耦合动力学仿真分析模型,基于实验测试数据进行了载荷识别并验证了模型的准确性与可靠性。以该模型为基础,结合模态参与因子及声学贡献量分析方法,明确了高速包装机传动系统声学贡献量较大的模态频率和板面区域,并对传动系统的设计进行了改进和优化。结果表明:通过模态贡献量分析和板面贡献量分析可以快速准确地定位噪声问题区域,以服务于相应机械结构设计的优化;在声学贡献量基础上进行结构优化可以有效抑制高速包装机传动系统的振动噪声。

关键词：高速包装机传动系统声学贡献分析噪声优化

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顶强帮弱半煤岩巷道围岩变形特性及控制对策

煤矿安全 2024年第8期55卷 124-132页

作者：任兴云郝兵元张霁吕梁学院资源与机械工程系太原理工大学矿业工程学院

针对“顶强帮弱”半煤岩巷道巷帮围岩塑性破坏范围大、锚杆支护强度不足等围岩控制难题，以某矿8#煤层回采巷道为工程背景，在围岩力学性能测试、钻孔可视化观测及声波法实测巷帮不同高度松动圈的基础上，对该类巷道围岩的力学及宏观变... 详细信息

针对“顶强帮弱”半煤岩巷道巷帮围岩塑性破坏范围大、锚杆支护强度不足等围岩控制难题，以某矿8#煤层回采巷道为工程背景，在围岩力学性能测试、钻孔可视化观测及声波法实测巷帮不同高度松动圈的基础上，对该类巷道围岩的力学及宏观变形特征进行了研究，得出巷帮煤层既是影响巷道整体稳定的“短板”，又是支护的“关键”。建立数值模型分析了“顶强帮弱”半煤岩巷道围岩受采动影响的变形特征、应力分布规律及承载特性，提出了强化帮部薄弱部位的围岩控制对策，并进行了工业性试验。结果表明：对“顶强帮弱”半煤岩巷道帮部煤层采用“锚杆+斜拉穿层锚索+强护表构件”的支护对策可使其处于三向压缩受力状态，约束其向巷道内挤出变形，发挥封闭及主动促稳作用。

关键词：半煤岩巷道顶强帮弱变形特征锚杆支护围岩控制

基于SORT映射的IRCMFDE在旋转机械故障诊断中的应用

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机电工程 2024年第1期41卷 11-21页

作者：王潞红邹平吉中国矿业大学机电工程学院江苏徐州221116 长治职业技术学院机械电子工程系山西长治046000 兰州职业技术学院人事处甘肃兰州730070

针对旋转机械振动信号的强非线性和非平稳性,导致故障特征提取困难的问题,提出了一种基于SORT映射的改进精细复合多尺度波动散布熵(IRCMFDE)和蝙蝠算法优化的相关向量机(BA-RVM)的旋转机械故障诊断方法。首先,利用SORT映射函数替换了精... 详细信息

针对旋转机械振动信号的强非线性和非平稳性,导致故障特征提取困难的问题,提出了一种基于SORT映射的改进精细复合多尺度波动散布熵(IRCMFDE)和蝙蝠算法优化的相关向量机(BA-RVM)的旋转机械故障诊断方法。首先,利用SORT映射函数替换了精细复合多尺度波动散布熵(RCMFDE)方法的正态累积分布函数,同时对RCMFDE方法的粗粒化方式进行了改进,提出了基于SORT映射的IRCMFDE方法;随后,利用IRCMFDE方法提取了旋转机械振动信号的故障特征,构造了故障特征集;最后,采用BA-RVM分类器对旋转机械的故障类型进行了智能化的识别和分类;将基于IRCMFDE和BA-RVM的故障诊断方法应用于滚动轴承、离心泵和齿轮箱的实验数据分析,并将其与现有故障诊断方法进行了对比分析。研究结果表明:基于IRCMFDE和BA-RVM的故障诊断方法能够有效地识别旋转机械的故障状态,识别准确率分别达到了100%、98%和99%,相比基于RCMFDE、精细复合多尺度熵、精细复合多尺度模糊熵、精细复合多尺度排列熵和精细复合多尺度散布熵的故障特征提取方法,该故障诊断方法的效率和平均识别准确率均优于对比方法,其更适合应用于旋转机械的在线实时故障监测。

关键词：改进精细复合多尺度波动散布熵 SORT映射蝙蝠算法优化的相关向量机旋转机械故障分类识别

高校智能采矿工程人才的行业能力需求及培养目标设定

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吕梁学院学报 2024年第2期14卷 27-31页

作者：顾清恒张向阳卢卫永安徽理工大学矿业工程学院安徽淮南232001 吕梁学院资源与机械工程系山西离石033001

近年煤矿的智能化发展取得了一些成就但仍存在一系列问题.这为高校智能采矿工程新专业人才的培养提出了行业要求.总结我国采矿工程智能化发展存在的问题和对智能采矿工程专业人才的总体要求,在知识储备与运用、问题分析与评价、方案设... 详细信息

近年煤矿的智能化发展取得了一些成就但仍存在一系列问题.这为高校智能采矿工程新专业人才的培养提出了行业要求.总结我国采矿工程智能化发展存在的问题和对智能采矿工程专业人才的总体要求,在知识储备与运用、问题分析与评价、方案设计与开发、研究手段掌握、现代工具使用、工程问题社会影响分析、环境保护和可持续发展意识、职业规范、组织管理与协作沟通、终身学习意识和能力10个方面形成行业对智能采矿工程专业人才的需求,制定了5大培养目标,可为其他高校智能采矿工程专业人才培养提供一定参考.

关键词：煤矿智能化智能采矿工程能力需求培养目标关联性

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