摘要：为保障急倾斜煤层开采的安全支护,提高急倾斜煤层采出率、降低工作强度。首先,根据急倾斜煤层开采支护实际需求确定支架需要具有的性能:支架可在某个方向上自由活动,但在其他方向上可以控制支架位移量;支架下方操作空间实现全封闭,不漏矸;支架的移动行走方式主要依靠支架上方采空区矸石的推挤和支架自身重力实现自动移架。其次,确定支架适用条件:煤层倾角大于25°的倾斜、急倾斜及有倒转的工作面;煤层厚度变化大的煤层;采用倾斜或伪倾斜壁式俯斜开采布置的工作面;顶板破碎煤层。最后,根据支架性能和适用条件,设计了1种具有无动力、体积小、重量轻、移动灵活、适应性强等特点的自移式柔性掩护液压支架。支架由导向梁、主梁或顶梁、掩护梁或背梁、摆梁或尾梁组成,各部分之间呈一定固定或可调夹角,相邻支架由连接装置连接。支架受到的力主要为采空区垮落矸石重力分力,在由底板自承、顶板自承、采空矸石、煤壁支撑及支架联合支撑所构筑的支护体系中,支架只起到辅助支撑作用。这有效降低了支架横截面所需刚性强度,从而减轻支架重量,降低支架成本和工人劳动强度。支架在土耳其、越南和中国等国家37个工作面使用,取得了较好效果,支架为急倾斜煤层开采提供了1种新的安全支护方式。

摘要：为研究深部地下工程岩体在高温高压条件下开挖响应问题,自主研制岩石高温高压两刚一柔型真三轴时效力学试验系统。该系统主要包括用于施加最大主应力(σ_(1))和中间主应力(σ_(2))的刚性应力加载系统,施加最小主应力(σ_(3))的柔性应力加载系统,温度伺服控制系统及可扩展部分;在σ_(1)和σ_(2)方向上刚性加载力最高2000 kN,σ_(3)方向柔性加载的最大压力为70 MPa。该系统设计采用50 mm×50 mm×100 mm的标准岩石试样,可在最高250℃的长时高温下进行真三轴、蠕变以及循环加卸载等多种应力路径试验。应用该系统研究高温(60℃,100℃,150℃,200℃)高压(σ_(2)=30 MPa,σ_(3)=20 MPa)条件下北山花岗岩强度与变形特征、高温条件下锦屏大理岩真三轴蠕变行为。结果表明,北山花岗岩峰值强度和弹性模量随温度升高而呈现出先增大后减小的趋势,转折点出现在150℃。锦屏大理岩80℃下真三轴蠕变曲线可明显观察到衰减蠕变、稳定蠕变和加速蠕变过程。该系统为认知高温高压下岩石真三轴力学特性提供了一种新的有效手段。

摘要：由于激光增材制造装备具有多维度信息、多流程、多功能、多对象等人机交互特征,导致其人机交互效率低、舒适安全性差,直接影响制件成形质量的稳定性。基于此,提出一种基于可达域的激光增材制造装备人机界面布局优化方法。依据双手垂直可达域的舒适性划分人机交互界面可达域等级,构建基于可达域的激光增材制造装备人机界面布局优化模型。针对基于域模型构建的多决策变量界面布局模型求解问题,提出一种基于狼群-粒子群算法的混合智能求解算法,将狼群算法的奔走围攻行为机制引入粒子群算法,解决粒子群算法因种群多样性较低而导致计算结果容易陷入局部最优解问题。最后,以LDM4030激光增材制造装备为例,对其人机界面布局进行优化,并进行工效学仿真与眼动试验,结果表明:优化后的人机界面布局在舒适性、安全性以及界面的合理性上都优于原装备的设计,验证了该模型的有效性和可行性。

摘要：冲击地压是煤矿最严重的动力灾害之一,研究冲击地压发生机理的理论公式是实现冲击地压定量防治的第一前提。针对目前尚未有直接明了的冲击地压发生理论公式的现状,通过建立与地应力、煤岩物性、支护强度和工程结构参数直接相联系的巷道冲击地压发生力学分析模型,得到了一套冲击地压发生的理论公式。首先,系统探究了冲击地压解析分析所涉及的几何模型、边界条件、煤岩体变形破坏本构关系和冲击地压发生的力学判据;其次,结合煤岩体变形破坏的"双线性"本构关系和"三线性"本构关系,分别建立了巷道"弹性区、塑性软化区"2分区结构模型与"弹性区、塑性软化区、破碎区"3分区结构模型,对巷道围岩展开应力分析,得到了巷道平衡系统方程;最后,由系统方程与冲击地压发生力学判据,得到了冲击地压发生的临界载荷、临界破碎区半径与临界软化区半径指标及其理论计算公式。采用理论公式定量解答了冲击倾向性与冲击危险性的理论关系、矿井冲击地压发生临界开采深度的理论界定和支护在冲击地压启动过程中的作用及支护安全系数设计方法等科学问题,并对我国近30座冲击地压矿井的冲击启动临界载荷、临界开采深度和支护防冲安全能力进行了计算或验算。研究结果表明,临界载荷、冲击能指数和单轴抗压强度3个指标参量间具有明确的理论关系;表征冲击倾向性的理论指标为冲击能指数和单轴抗压强度,表征冲击危险性的理论指标为实际应力与临界载荷比值;基于冲击地压发生的临界载荷,可以得到矿井冲击地压发生临界开采深度的理论确定方法;支护强度的提高能够有效提升冲击地压发生的临界载荷。研究成果旨在继承并突破现有定性或统计定量的冲击地压理论,为实现煤矿冲击地压机理及应用的定量化研究奠定基础。

摘要：为了实现微小磁性零件装配设备的精密装配任务,弥补加工误差和安装误差带来的系统精度损失,提出了一套自动标定及误差补偿方法。依照设备布置形式建立了不同模块的坐标系,提取影响装配精度的全部误差参数。根据导轨的位置关系建立了模块之间的运动转换模型,进而推导出基于装配任务的误差补偿模型。以设备中的机器视觉系统作为测量工具,同时设计专用标定板。通过观察各模块运动前后特征点的坐标变化对误差参数进行测量和辨识,并使用粒子群算法对参数进行了全局优化。基于开发的自动标定软件,在装配区域进行了标定和验证实验。实验结果表明,补偿后的系统开环控制精度在6μm以内,满足设备的装配精度需求。该方法为微小零件装配设备提供了自动化、高精度和高效率的标定方案。

摘要：针对现有基于深度神经网络的工业过程故障诊断方法存在网络结构设计烦琐及参数寻优耗时等问题,提出了一种基于网络结构搜索的工业过程自动故障诊断方法(automatic fault diagnosis, AutoFD),该方法采用AutoFD网络结构搜索算法,来自动完成卷积神经网络的网络结构设计和网络参数寻优。在此基础上,首先通过在原始数据上施加操作生成新通道;接着利用表现预测加速获取通道适应性排序的过程;然后依据通道适应性排序,通过表现预测来快速选取最优卷积通道数;最终根据最优卷积通道来搜索表现最优的多通道卷积神经网络模型用于工业过程自动故障诊断。采用田纳西—伊斯曼(Tennessee Eastman, TE)工业过程和数值系统对提出方法进行验证,结果表明该方法可以实现网络结构自动设计及网络参数的自动寻优,并且具有优良的故障诊断性能。

摘要：为改善永磁同步电机的转速控制性能,提高系统的抗干扰能力,提出一种基于super-twisting滑模观测器的转速控制策略。首先,基于新型趋近律设计滑模速度控制器替代传统的PI控制器;其次,引入super-twisting算法设计三阶滑模观测器,并将观测值补偿到速度控制器的输出端;最后,在MATLAB/Simulink环境下,搭建系统矢量控制模型进行仿真分析和实验验证。结果表明,负载突加减时,该控制方式下转速的最大波动值约为8 r/min,相比于传统PI速度控制策略减小了60 r/min,鲁棒性更好;同时系统的动态性和抗扰性也得到有效提高。

摘要：先进聚合物基复合材料(APC)取代传统金属材料实现了航空航天结构件的轻量化,其用量已成为衡量大型飞行器技术先进性的重要标志。高效连接工艺技术是影响APC构件制造成本和使用安全的关键因素之一。文中综述了纤维增强热塑性树脂基复合材料和热固性树脂基复合材料超声焊接的研究进展;详细讨论了超声波焊接机理、焊接头结构设计及焊接工艺参数(焊接时间、焊接压力、振幅、能量导向器类型等)等对APC焊接头承载性能的影响,并总结了目前APC超声焊接领域存在的问题,指出了未来的研究方向。

摘要：综合能源系统(Integrated energy system,IES)运行状态分析常以广泛化信息技术应用提供的数据为支撑,然而传感器故障、网络通信中断等信息异常导致的数据缺失会直接影响数据质量.在考虑数据缺失的情况下,本文提出了一种基于关联信息对抗学习的综合能源系统运行状态分析方法.首先构建深度生成对抗网络(Generative adversarial network,GAN)对数据缺失部分进行可靠性补偿.在设计生成器结构过程中,通过引入系统拓扑邻接矩阵对生成器输入数据进行优化排序,进而在训练过程中采用设计的多属性融合生成器损失函数,促使生成器进一步得到高精度补偿数据.接着将判别器提取的不同时刻完整能源数据的特征作为基础,采用浅层特征分布及深层特征信息差异值融合判断,从而实现系统运行状态分析.最后对不同数据缺失补偿及不同类型节点改变情况进行仿真,验证了本文所提方法的可行性与有效性.

摘要：土壤冻融会影响土壤氮的有效性。氮的转化与土壤微生物密不可分,而土壤冻融对温带土壤细菌群落的影响并不十分清楚。假设:冻融影响细菌群落结构多样性及其组成,从而改变土壤可溶氮含量和氮转化过程。为了验证这一假设,本研究设计了不同冻融循环次数(分别为6次和15次循环)的培养试验,并以2℃恒温培养作为对照。结果表明:随着冻融循环次数的增加,可溶性全氮、可溶性无机氮、微生物生物量氮和净氮矿化率均显著降低。冻融循环次数对细菌α多样性(包括Chao1和Shannon指数)无显著影响,恒温培养的培养周期数与细菌的α多样性呈显著正相关。冻融处理显著影响细菌群落功能和组成,但冻融循环次数对细菌群落结构的影响较小。偏冗余分析表明,冻融处理下细菌群落结构和功能多样性与土壤可溶氮含量和氮转化过程密切相关。