摘要：水分迁移引起的分凝冻胀是土体冻胀变形的主要来源,而掌握冻结过程中水分迁移规律是揭示土体冻胀机理的关键。为探究钢纤维改良土抑制冻胀机理,利用改进的冻胀装置设计进行了独立补水条件下的分层冻胀试验,获得如下结论:冻结过程中试样下部的冻胀作用会引起上部未冻土的排水,冻结过程中0.5%掺量试样的中层与上层土体排水量分别占相应土体水分迁入量的1.22%和3.45%;掺入钢纤维可明显减小试样的补水量,相比于未掺钢纤维试样,0.5%掺量试样的中层和上层补水量可分别减小10.19%,17.87%;钢纤维掺量及长度的增加不仅可促进试样中水分排出,而且会抑制土体中冰透镜体生长,降低外部水分迁入量,从而减小试样冻胀率。研究结果表明,试样中掺入钢纤维后引起的排水效应及限制冰透镜体的生长过程,是钢纤维改良土抑制冻胀的主要原因。

摘要：近年来,各种大型空间结构逐渐在我国航天工程中得到应用,相应的热诱发振动问题也日益受到重视.在此背景下,有必要进一步梳理热诱发振动的机理和分析设计中的关键问题.本文将结合作者的研究工作对此问题进行全面介绍,并主要强调在分析复杂工程结构的热诱发振动问题时需要注意的特殊问题.本文首先介绍了可以高效地分析空间薄壁杆件结构(包含开口和闭口薄壁杆件)在辐射换热条件下的瞬态温度场的Fourier有限元方法;随后介绍了热诱发振动的线性和非线性分析方法,强调了热-动力学耦合效应.为了对复杂空间结构产生热诱发振动的必要条件给出解析表达式,本文将瞬态温度场与振动位移场统一在模态空间中进行分析,从而得到评价热诱发振动剧烈程度的一般性条件.在此基础上,本文进一步讨论了热诱发振动的运动稳定性问题,以悬臂杆件的热颤振准则为例揭示了热诱发振动发散的物理机理,并给出了评定复杂工程结构热颤振的分析方法.论文最后概要地指出了在热诱发振动的地面试验和抑制方法中需要注意的问题,并对将来的研究工作进行了展望.

摘要：为了实现机械相控阵列天线的波束扫描,采用微型无刷直流电机驱动螺旋天线单元转动来到达预定的辐射相位。设计了一种新型微型无刷直流电机位置控制系统,构建了比例滑模面-超螺旋二阶滑模控制器用于速度控制,利用结合速度剖面策略的PID控制算法实现了转动位置的中间过程控制。建立了基于Simulink的系统仿真模型,验证了方案的可行性,并构建了FPGA硬件实验平台。仿真和实验结果均表明,微型无刷直流电机驱动天线单元精确按照预设的速度剖面曲线运行,在50 ms控制周期内转动角度达到180°,中间控制过程的位置跟踪误差和平衡位置处的残余震荡误差均小于±3°。

摘要：声纳利用声波进行水深探测时,需要通过声线追踪才能反演计算出准确的波束脚印位置。针对深水多波束声纳作业过程中对声线追踪计算兼顾效率与准确性的实际需求,提出了一种快速声线追踪方法。该方法主要利用海洋中声速在温度跃变层与深海等温层中存在的线性变化特征,通过道格拉斯-普克算法对声速剖面进行减缓,剔除掉对声线追踪结果影响较小的声速采样点,以提高声线追踪的计算效率。分析并证明了声速剖面简化对声纳边缘波束脚印反演精度影响最大的结论,以此设计并实现了一种基于“反馈”机制的误差控制方法,能够自适应对声速剖面进行最大程度简化,在保证声线追踪结果满足准确性需求的基础上,有效提高计算效率。实验结果表明所提方法能够在1‰的允许误差条件下,提高声线追踪计算效率10倍~100倍,有效兼顾了声线追踪的效率与准确性,满足多波束声纳作业现场分析与决策需求。

摘要：为了优化步进电机开环控制性能,对非零速启停的加减速曲线算法及其低功耗硬件逻辑实现进行了研究。针对零速启停的加减速曲线存在控制性能难以充分发挥的问题,提出了一种非零速启停的步进电机线性加减速曲线算法,将加减速过程划分为4种转动模式,可构建任意的线性速度剖面。首先理论推导了4种加减速转动模式的控制脉冲周期;其次结合流水线设计思想优化加减速曲线算法的硬件逻辑模型,在FPGA中设计了步进电机控制器IP核,并采用门控时钟等低功耗IC设计技术实现了IP核的低功耗;最后,搭建了实验平台进行验证。实验结果表明,IP核可以实现4种转动模式的非零速启停控制,实现了高实时、高精度驱动,提升了20%的控制性能,电路面积优化约30%,功耗降低53%,验证了方案的可行性与有效性。

摘要：针对国家“双碳”政策和斜轴式轴向柱塞马达轻量化的需求问题,以柱塞马达的壳体为研究对象,从材料和结构方面出发,提出了一种结合动态特性分析、强度分析、拓扑优化等的柱塞马达壳体轻量化设计方法。首先,利用AMESim对斜轴式轴向柱塞马达进行了动态特性分析,获取了斜轴式轴向柱塞马达的内部压力载荷激励,并将其作为马达壳体受力分析的边界条件;然后,选取铝合金ZL205A作为壳体的轻质材料,应用ABAQUS对轻质材料的壳体进行了强度分析,并验证了其可行性;利用ABAQUS的TOSCA优化模块,对壳体进行了无参拓扑优化分析;最后,根据优化迭代的最佳材料分布图,对模型进行了结构改进,并对其进行了强度分析验证。研究结果表明:在满足马达壳体结构设计要求的情况下,马达壳体质量由9.07 kg降低至3.38 kg,马达壳体质量相比优化前减小了62.7%;通过优化前后的结果对比,验证了该方案的可行性,实现了斜轴式轴向柱塞马达轻量化设计的目的。

摘要：为满足高功率微波系统功率容量和紧凑化需求,提出了一种新型波导双工器。选用过模波导进行设计以提高功率容量,引入三角形金属插片结构谐振腔设计滤波器并在其间引入波导弯头以实现紧凑化。采用微波网络方法对滤波器进行理论分析并设计了两个工作在X波段的滤波器,选择终端短路法确定T型结尺寸并组成双工器。利用电磁仿真软件建模优化和仿真模拟,并对实物进行测试。仿真与测试结果表明,该波导双工器单通道工作时的功率容量分别大于0.11 GW和0.12 GW,两个通道的传输效率分别大于83.9%和82.4%,通道间隔离度大于20 dB。此外还可以根据需求增加滤波器阶数和引入更多的波导弯头以提高空间利用率。

摘要：为解决现有配电线路保护越级跳闸、动作时限长以及分布式电源(distributed generation,DG)并网后保护不适用等问题,提出了配电网站域式快速线路保护及其实现方案。首先,采用基于连接点路径搜索的拓扑模型解析方法,并构建基于单向邻接矩阵的拓扑描述模型,形成保护应用拓扑矩阵。然后,分析随机投退的多类型DG并网系统相间和接地短路时的故障特征,并提取故障定位有效信息,形成故障信息矩阵。综合保护应用拓扑和故障信息生成故障定位矩阵,提出故障定位判据。最后,设计开发保护成套装置,并利用已研制样机进行基于RTplus平台的试验。试验结果证明配电线路不同位置发生不同类型故障时保护出口时间不超过60 ms,目标终端接收到跳闸命令并控制相应断路器跳闸,保护速动性和选择性要求均能得到满足。

摘要：针对中国传统酿醋所采用的固态发酵工艺发酵周期长、劳动强度大、生产效率低等缺点,该研究结合固态食醋酿造工艺,探索开发了一种集食醋固态发酵、熏醅、淋醋于一体的卧式滚筒反应器。文章分别对3 m^(3)、18 m^(3)和36 m^(3)该型发酵罐的食醋发酵过程进行了探索总结,对该反应器发酵食醋中主要理化指标进行了在线实时监测。结果表明,该型发酵罐系统具有发酵周期短、产品质量稳定等优点,基本理化指标完全符合国标要求。该研究为固态发酵食醋反应器设计及优化生产工艺条件提供了数据参考,也为进一步放大固态发酵反应器并将其运用于食醋发展产业化提供技术支撑。

摘要：针对滑模控制的机械臂轨迹跟踪中存在收敛速度慢和系统抖振问题,为进一步提高机械臂控制的动态性能,通过分析两种类型趋近律的优缺点,设计了一种能够在提升收敛速度的同时对系统抖振进行有效控制并提高系统鲁棒性的改进型滑模趋近律。以二关节串联机械臂为控制对象,使用仿真工具Simulink进行仿真实验。仿真结果表明,该改进型趋近律可以缩短收敛时间,能够对系统抖振进行有效控制,验证了该改进型趋近律的可行性与有效性。