摘要：液晶光学相控阵被广泛应用于激光雷达、激光通信以及激光武器,进行激光光束的扫描控制。为了实现液晶相控阵的最优设计和激光光束高精度控制,本文重点研究了工作波长、像素数、像素尺寸及有效灰度数对光束指向精度的影响规律。首先,根据液晶相位调制原理,仿真分析了周期光栅法和变周期光栅法的有效扫描角度和衍射效率;然后,基于驱动电压灰度等分相位调制量,仿真分析了指向误差随工作波长、像素数、像素尺寸以及有效灰度数的变化规律,推导出多变量普适公式;接着,仿真分析了驱动电压灰度非等分相位调制量时的指向精度,并和等分相位调制量的结果进行对比分析;最后,实验验证了有效灰度数、像素数和指向误差的关系,初步证实了经验公式的有效性。本文的研究结果可为液晶相控阵的设计提供理论依据。

摘要：针对钻爆法和机械法在岩石破碎工程中的弊端,基于泡沫的高黏性和可压缩性,提出了高压泡沫涨裂破岩技术。首先设计高压泡沫涨裂破岩装置,理论分析高压泡沫瞬间释放冲击岩石涨裂孔过程,搭建高压泡沫涨裂力测试装置并开展涨裂力影响试验,建立高压泡沫涨裂破岩试验系统,探讨不同空气体积分数时的泡沫涨裂特性,揭示高压泡沫涨裂破岩机理。研究表明:高压泡沫释放时,能够在涨裂孔内产生比泡沫初始压力更高的涨裂力,但涨裂力随泡沫空气体积分数增加而先增大后减小,高压泡沫涨裂破岩经历了裂纹初生、裂纹扩展、涨裂抛掷、涨裂结束4个阶段,破岩重量随泡沫空气体积分数的增加而先增大后减小,当空气体积分数为60%时,由高压泡沫冲击涨裂孔产生的压应力波在岩石上表面反射形成的拉应力造成岩石破坏形式为涨裂坑,空气体积分数为70%~90%时,泡沫涨裂形式为大块岩石分离,这主要是由孔底直角处应力集中效应造成。

摘要：针对复杂障碍环境下的动态目标围捕问题,本文提出一种基于分层强化学习的多无人机协同围捕方法.该方法包含两个层级的学习过程:底层的子策略学习和高层的子策略切换.具体而言,将协同围捕任务分解为导航避障和导航避碰两个子任务,独立学习相应的底层子策略,分别赋予无人机协同围捕目标时所需的避障与避碰技能.在此基础上,设计带有切换惩罚的稀疏回报函数训练高层的子策略切换模块,避免了对人工定义规则的依赖,实现了底层技能的自动组合.数值仿真与软件在环实验结果表明,所提方法能够显著降低围捕策略的学习难度,相较于基线方法具有最高的围捕成功率.

摘要：【目的】验证基于知识图谱的空间推理方法在煤矿区生态损伤主动发现和智慧识别的适应性,探索新时期煤矿区生态环境治理的新思路与新技术。【方法】基于知识图谱构建技术,对接矿山“天-空-地-人”多源监测、感知数据,总结概括煤矿区生态单元的位置、形态、群体分布、分布格局以及时空演变等知识,设计了煤矿区生态单元的描述指标,构建了知识图谱辅助下的煤矿区生态损伤智慧识别推理规则,以辅助实现煤矿区地表生态环境采动损伤的主动发现与智能识别。【结果】以山西省某矿区作为研究区,构建了精准识别采动扰动塌陷单元和自然水面单元的空间推理规则。实验证明,知识图谱辅助下的煤矿区采动扰动单元的精准化、智能化识别精度能得到一定的提升,与传统识别结果相比,本文方法对错误图斑的剔除率为21.43%。【结论】知识图谱在煤矿区生态环境分析与评估具有良好适应性,可为采动扰动生态单元的主动发现、快速和精准识别提供技术支持,可为解决新时期复杂条件下的煤矿区生态环境治理问题提供了新的技术手段。

摘要：鉴于地震激励对弧形闸门可能造成的振动破坏问题,通过振动优化设计,对比分析了3种调谐质量阻尼器(TMD)结构,即单个TMD(S-TMD)、多个串联TMD(M-TMD-Ⅰ)和多个并联TMD(M-TMD-Ⅱ)在弧形闸门地震响应控制中的减振效果。建立了与实际弧形闸门等效的力学简化模型,并基于达朗贝尔原理建立了含有3种减振结构的弧形闸门动力学控制方程;利用遗传算法以动力放大系数为优化目标,优化了各个TMD的质量比、频率比、阻尼比,以实现与弧形闸门振动特性的最佳匹配;利用ANSYS软件对加装优化减振结构的弧形闸门进行了动力时程响应分析,模拟了不同地震波作用下闸门的振动响应。研究结果表明:3种减振结构均能有效降低弧形闸门在地震作用下的动力响应,尤其是M-TMD-I结构,在位移和加速度的减振方面展现出最优的减振效果。研究可为弧形闸门的振动控制设计提供理论依据与实践参考。

摘要：为了充分重用已有数控工艺设计成果,克服现有工艺优化方法柔性差、效率低、人工依赖性强的不足,提出一种基于相似实例重用的铣削类零件数控工艺决策方法。首先,建立以生产耗费最低为优化目标的数学模型,包括机床、刀具、装夹等因素,给出生产耗费的计算公式;其次,综合考虑生产车间资源的动态变化,通过重用已有相似实例的加工操作自适应获得新局部结构的多份备选数控工艺;然后,依据各备选数控工艺的相似度,采用轮盘赌算法进行选择,映射为工艺方案有向图的顶点;随后,分析加工操作顺序约束规则,确定各顶点之间有向边的方向,构建完整的工艺方案有向图作为零件数控工艺方案的有效表征;最后,提出一种混合蚁群模拟退火算法,采用蚁群算法结合图论理论对工艺方案有向图进行自动优化搜索,获得若干较优路径后输入模拟退火算法进行全局搜索获得最优解。以某典型零件MBD模型为例,基于CATIA平台对本文所提方法进行加工仿真验证。实验结果表明,相比于现有基于CAPP软件的工艺设计方法,本文方法决策结果能够满足实际数控加工要求,人工交互次数及时间减少84.6%,生产耗费降低16.6%。因此,本文方法能够合理且自动生成零件整体最优数控工艺方案,降低生产成本,缩短研制周期,提升企业数控工艺设计效率和智能化水平。

摘要：针对整体叶盘复杂扭曲的叶栅通道,提出了一种柔性螺旋管电极电解加工方法,通过在加工中对柔性螺旋管电极施加载荷,使其产生可控的弯曲变形,利用其侧壁作为加工面进行切割式电解,从而实现复杂型面的电解加工。对柔性螺旋管电极的结构进行了设计与优化,探究了电极结构参数对其弹性、刚度和流场性能的影响,通过有限元仿真的方法得到了优化后的电极结构参数,进行开式和闭式工件的电解加工试验,获得表面粗糙度约为Ra1.3μm的叶盆和叶背型面,验证了方法的可行性。

摘要：太阳能光伏/光热复合热泵(PV/T-HP)系统在绿色建筑及供热绿电替代方面具有广泛应用前景.然而,目前PV/T-HP系统设计往往基于稳态额定工况,未考虑运行过程中面临的源荷多源扰动、多变量耦合及动态能效衰减等问题.为此,本文提出了基于扩张状态卡尔曼滤波器(ESKF)的经济模型预测控制(EMPC)策略.首先,建立PV/T-HP系统的非线性机理模型,并基于部分工况下的线性化状态空间模型设计ESKF,实现系统状态与总扰动的联合实时估计.其次,基于ESKF扰动补偿,以系统能耗为优化目标设计了EMPC策略,并设定运行安全约束,实现控制量的滚动优化求解,证明了控制策略的可行性和最优性.最后,基于PV/T-HP系统实验平台验证了模型准确性,并对比了MPC和EMPC控制器的变负荷控制响应性能.实验测试结果显示,相比传统MPC,ESKF-EMPC方法可使系统耗电量降低8.1%,能效提升7.83%,验证了本文方案的有效性、鲁棒性与经济性.

摘要：新能源占比逐渐提高的新型电力系统中,电力平衡压力凸显,利用规模庞大、响应灵活的负荷向系统提供调节资源能够有效提升系统平衡能力。因此,在全面梳理负荷响应具体进展的基础上,对负荷响应能力的进一步管理做出展望。概述新型电力系统中面对的电力平衡新问题,并对负荷响应新特征进行分析。围绕响应运营考虑、收益机制设计、关键响应技术和参与模式扩展4个层面,递进地对负荷响应管理进行综述。针对现阶段平衡过程中的实际挑战,提出对新型电力系统负荷响应管理能力深入挖掘的未来展望,包括跨区负荷响应研究、理性人视角下的负荷响应、有限信息和强随机性下的主体决策3个方面。

摘要：分析了生物质致密成型单孔试验装置的受力状况,推导了成型模具内壁法向应力与外壁周向应变的关系式。结合有限元法对成型过程进行了数值模拟,以木屑为对象分析了压制速度和含水率对模孔内壁法向应力的影响,并进行了试验验证。结果表明,压缩速度和含水率都对模孔受力影响显著,压缩速度为80mm/min,含水率为10%时,模孔内壁法向应力最小。通过测量模具外壁周向应变来获得对应内壁法向应力这一方法是可行的,增大压缩速度、减小含水率均能使模孔内压减小。提出的方法对研究成型过程中物料与模具的接触、模具的应力场分布有重要价值。