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关键词： 水稻插秧机   控制系统   模糊PID控制   数学模型  

摘要： 以水稻插秧机仿形机构作业升降和保持过程为研究对象,采用力反馈和位移反馈相互切换的控制方式构建作业过程控制系统,并利用数学建模的方式搭建仿形机构作业过程控制模型,在MatLab/Simulink环境中建立控制系统模型。采用模糊PID算法对控制系统仿真模型进行优化,仿真结果表明:模糊PID控制算法能够显著提升插秧机控制系统在不同控制阶段的工作性能。

关键词： 物理课堂   核心素养   策略探讨  

摘要： 在我国当前的教育改革背景下,高中物理的教学形式及教学内容也应该进行适应性的改动,加强教学过程中情境教学的应用程度,根据学生的实际学习情况及物理基础,探索更具有创新性的教学模式。在高中物理教学中,教师要培养学生学科核心素养,就要正确理解核心素养的内涵,将其与高中物理教学内容、教学方法、教学机制融合起来,确保形成更高质量的高中物理教学格局。

关键词： 生态库建设   水质提升   数学模型   水环境容量  

摘要： 我国水利工程建设从水患治理逐步走向水生态环境修复,工程建设始终发挥着重要的支撑作用。以深圳典型高密度建成区水库水源地生态库建设为例,通过工程建设前后监测和模型等方法,研究雨源型缺水超大城市生态库溢流截污对水源地水环境提升效果。结果表明:生态库建成后水源地各类污染物达标且水质平均提升3.6倍,受调水影响东湖区水动力和水质明显优于西湖区。初期雨水110 mm时和正常雨水40 mm时,可实施生态库集雨溢流入库,模型预测常雨工况库区水质优于初雨工况,初雨和常雨可显著提高水资源利用和水环境状况。生态库建成后,初雨和常雨入库使得水环境容量对现状分别提升4.7,3.3倍。研究对于水源型和水质型缺水发达城市水源地建设研究提供了科学依据。

关键词： 感应电机   匝间短路   数学模型   实用辨识方法  

摘要： 感应电机匝间短路是常见的故障类型,可能引发相间短路或接地短路,严重影响系统稳定性。针对电机匝间短路暂态分析及辨识问题,基于匝间短路模型分析了故障期间定子电流、电磁转矩、转速的暂态特性,研究了不同故障支路电阻与短路绕组系数对短路电流的影响。在此基础上,提出了一种以电流矢量为特征量的匝间短路实用辨识方法,最后通过一台1600 kW感应电机验证了方法的有效性。

关键词： 物流配送   路径优化   算法设计   数学模型  

摘要： 阐述基于电子商务的生鲜物流配送路径优化算法问题。针对生鲜产品的特点，建立物流配送路径优化的数学模型，并设计优化算法。通过对算法的实现和应用效果进行分析，验证算法的有效性。

关键词： 靶场测试   主动式天幕靶   灵敏度   数学模型   调节电路  

摘要： 靶场测试中,天幕靶作为一种专为户外环境设计的高性能光电测试装置,主要用于精确测定外弹道飞行参数。采用有源光电探测技术的主动式天幕靶能够有效规避传统天幕靶存在的性能易受大气光照强度波动、气象条件等多种外部因素制约的问题,实现全天候测速。探测灵敏度作为衡量主动式天幕靶系统性能优劣的核心参数之一,其受背景天空亮度波动、噪声干扰等多种外部因素的显著影响。本文对于研究主动式天幕靶灵敏度调节技术的研究包括以下4个方面: (1)总体方案设计。分析主动式天幕靶的工作原理和灵敏度影响因素,提出抗干扰的解决方案。随后对主动式天幕靶的灵敏度调节技术展开研究,分析影响天幕靶探测灵敏度的各项要素。 (2)主动式天幕靶灵敏度模型和仿真。根据分析构建一套灵敏度调控的数学模型,进一步演绎出接收系统对激光反射能量的数学表达式,根据所推导的灵敏度公式,使用软件对公式中的有效面积、反射激光能量、试验电压进行分布模型仿真,得出相关的数据分布坐标图,用来与之后的试验进行对比分析验证。 (3)主动式天幕靶灵敏度调节电路设计。在设计灵敏度调节电路的过程中,本项目主要围绕单片机调节电路、红外电路、信号处理电路、电源电路及其PCB设计进行。设计了基于STM32的灵敏度高度敏感的近距离非接触调节程序,实现其近距离非接触式的灵活调节。 (4)试验与验。该灵敏度数学模型及其调节电路的有效性得到了证实,它们均满足了初步的设计标准,正常运作,达到技术指标要求。 通过分析主动式天幕靶的灵敏度模型,结合模型设计主动式天幕靶灵敏度调节电路,显著提高了靶场测试中的工作效率。此外,本研究还提出了相关总结与未来发展的展望。

关键词： 核桃仁   热辐射   物理特性   种皮去除机理   传热模型  

摘要： 核桃是重要的经济树种、油料树种和生态树种,是全球消费量最大的四种坚果之一。目前,我国在核桃种植面积、年产量及核桃油产量已处于世界领先地位。且随着需求量的不断增加,核桃各个环节的加工问题日益凸显。核桃的加工过程主要包括采摘、青皮去除、烘干、脱壳、核桃仁种皮去除等系列操作,然而这些环节并没有完全实现机械化,尤其是核桃仁种皮去除,国内的核桃仁种皮去除加工多采用碱液浸泡的方法,存在水资源浪费、环境污染严重、并且加工后核桃仁存在碱液残留等问题,严重制约我国核桃产业的发展。高温热辐射干法去皮作为一种新兴技术在核桃仁种皮去除领域具有巨大潜力,但是相关研究较为匮乏,因此高温热辐射干法去皮机理、相关装置研发和核桃仁温度场预测成为亟待解决的问题 本课题对核桃仁种皮去除机理进行了理论与实验研究,并设计研发了高温热辐射核桃仁种皮去除装置。基于此,对装置去皮效果进行了实验验证,并建立了核桃仁三维传热模型。具体研究内容如下: (1)针对目前核桃加工生产环节中核桃仁种皮去除存在的问题,分析了核桃仁去皮工艺、不同去皮工艺对核桃仁品质的影响,得出了核桃仁干法去除种皮方法替代传统的碱液去除种皮法有巨大潜力;综述了热辐射作用机理及种皮去除设备的国内外研究现状。在此基础上提出了高温热辐射核桃仁种皮去除的研究课题。 (2)研制了高温热辐射核桃仁种皮去除装置,该装置主要由上辐射发射器与物料承载台动力传动升降系统(Ⅰ)、上辐射发射器与下辐射发射器(Ⅱ)、物料承载台(Ⅲ)和温度控制系统(Ⅳ)组成,分别对各个模块进行了设计并对传动升降系统进行了强度校核。工作时,利用核桃仁/种皮热膨胀系数的差异,基于匹配吸收理论实现种皮快速升温膨胀实现核桃仁种皮分离。 (3)分析了核桃仁的物料特性,测量了核桃仁外形尺寸、平均重量和含水量的物理参数;通过穿刺实验研究了种皮破裂力与破裂距离;基于核桃仁物理特性的研究结果通过解析法研究了核桃仁种皮去除机理得出了种皮破裂的临界温度;利用共聚焦显微镜和SEM对热辐射前后核桃仁微观结构变化进行了表征。 (4)利用图像处理技术开发了一种快速计算核桃仁种皮表面积的方法,建立了种皮表面积预测模型,实现了核桃仁种皮去除率的量化。通过单因素实验和正交实验确定了热辐射核桃仁种皮去除的最佳工艺参数,设计了核桃油提取的工艺路线并组装了相应的提取装置,提取了新鲜、碱液去皮和热辐射去皮三种工况下的核桃油,并通过拉曼光谱对三种核桃油品质进行了表征。 (5)利用三维扫描技术建立了不同粒径核桃仁的几何模型,并在离散元软件EDEM中模拟了核桃仁的填充过程,为后续高温热辐射模型的建立提供了基础。分析了核桃仁传热机制,建立了核桃仁表面辐射换热公式,考虑了不同表面微元到发射器的视角因子、角度因素、发射率和吸收率,得出了核桃仁表面的净辐射通量,为进一步研究提供了理论支持。通过核桃仁三维传热模型,可视化了核桃仁表面和内部的温度分布情况,通过实验对模型进行了验证。

关键词： 铁死亡   铁代谢   铁调控蛋白   数学模型   PINN   灵敏度分析  

摘要： 铁死亡是一种新发现的依赖于细胞内脂质过氧化水平的细胞死亡类型,它在形态学、生理学和生物化学方面区别于传统的程序性死亡。肿瘤治疗的方法一般有三种,化疗,放疗和免疫治疗。广谱损失和肿瘤耐受性是化疗和放疗在肿瘤治疗后期失败的主要原因。而肿瘤免疫疗法的效率不足30%。激活癌细胞的铁死亡为解决癌症治疗耐药性问题提供有效途径。铁死亡的发生是细胞内游离铁池累积,活性氧诱导脂质过氧化导致的。而细胞内游离铁池的平衡受到参与铁的输入、储存和输出的不同蛋白质密切调节的。研究表明游离铁池含量的增加会促进上皮-间质转化,从而导致肿瘤进展。 在乳腺癌细胞中,与恶性程度低或无恶性程度的乳腺癌细胞相比,侵袭性乳腺癌细胞中铁输出蛋白丰度的降低更加明显。因此探索游离铁池中铁的调控机制有助于应用铁死亡为靶点的癌症治疗方法。铁调控蛋白是调节铁的输入、储存和输出相关的蛋白,并进一步介导游离铁池的含量,研究表明鉴于癌症的表型不同,控制铁代谢的铁调控蛋白也不同。SIRT3通过抑制胰腺癌中的IRP1来调节细胞铁代谢。顺铂与IRP2的Cys512和Cys516共价结合,使IRP2失活,从而导致细胞缺铁。因此定量研究IRP1和IRP2对游离铁池的调控作用具有重要意义。目前已有多种数学模型被开发用于深入探讨铁代谢调控机制,这些已有数学模型对于IRP1和IRP2的不同调控途径考虑不充分。然而,考虑到它们可能在游离铁池调控中具有不同的作用,有必要将IRP1和IRP2独立的调控途径纳入到铁代谢数学模型的建立与分析中。 数学模型中的参数对于模型准确地定量分析是必要步骤。不同的实验目标、环境以及不同的细胞类型可能会影响模型参数值的普适性。此外,根据不同的实验数据结果类型来源(比如western blot的荧光条带结果或者定量的表示方法)拟合得到的参数的兼容性有限。因此,针对不同的应用场景,合理的参数估计对与数学模型的准确预测是至关重要的。 针对上述问题,本文建立了铁调控蛋白IRP1/IRP2介导的铁代谢模型,详细阐述了IRP1/IRP2对于铁输入、存储和输出的调控模式,进而得到游离铁池量的精确表征。该模型应用于针对乳腺癌中顺铂对铁代谢影响的场景研究。针对于模型的参数估计,我们首先利用有向图推导法定性评估所建立模型的参数是否可由实验中的可观测变量得到。其次,通过判断模型未知参数灵敏度矩阵的秩判断模型中的参数能否由现有的可观测变量唯一确定。最后,通过基于内嵌物理知识神经网络(PINN)的参数估计方法得到模型的最优参数。在模型分析部分,通过Efast全局灵敏度分析法确立对于模型结果影响最大的参数,为寻找潜在的治疗因素提供理论支持。根据Fisher information matrix(FIM)法评估模型的实际可识别性。通过表征相应参数对于模型变量的影响,阐明了IRP1/IRP2介导的对游离铁池的精确控制,并且为定量研究分子网络的动态响应提供了有效的方案,并可根据参数估计方法扩展到多种应用中。

关键词： 水力耦合   分形维数   声发射   全应力-应变   渗透率   破坏特征   数学模型  

摘要： 煤岩体渗透率是考察岩体工程稳定性的一个重要指标,是地下水渗流、水下采煤等工程设计中的一个重要课题。探究水力耦合条件下煤体的渗透特征演变规律及力学性质变化特征,对煤矿围岩稳定性与安全开采具有重大意义。本文基于不同围压（水压）对煤样水力耦合下渗透率影响及不同强度煤体水力耦合下渗透率的变化,开展了煤样三轴压缩-渗流试验,建立了煤体全应力-应变过程中渗透率-声发射分形理论模型,研究了全应力-应变过程中渗透率及声发射分形演化规律,主要结论如下: （1）煤样试件渗流试验中裂隙（或孔隙）发育与声发射振铃具有一致性,裂隙（或孔隙）扩展与分形维数、渗透率密切相关,通过体积应变表征声发射分形、渗透率,建立了基于声发射分形的水力耦合下煤样试件体积压缩与体积膨胀2段式声发射分形-渗透率模型。 （2）不同围压及不同强度煤样试件渗流全应力-应变过程中渗透率均表现为短时减少-长时缓慢增加-急速增加-小幅回落过程,声发射振铃计数均呈快速增加-减少-增加-减少波浪型发展,围压2～5MPa条件下煤样最小渗透率变化在0.124×10-17m2～1.250×10-17m2;相同围压（3MPa）条件下23.450～44.098MPa煤样最小渗透率变化在0.124×10-17m2～0.426×10-17m2。 （3）不同围压与不同强度煤样试件峰值偏应力、峰值轴向应变与峰值体积应变均表现为随着围压或强度的增加,呈增大趋势,线性特征显著,煤样试件峰值渗透率滞后峰值强度呈减小趋势,最大声发射振铃计数表现为增加趋势;但对于不同强度煤样,高强度煤样声发射信号少于低强度煤样。 （4）水力耦合下煤样试件有效内聚力和有效内摩擦角分别提高到6.5116MPa与36.56°,随着围压（2～5MPa）增加,煤样试件声发射信息由单斜面向不规整斜面过渡,失稳由单块体剪切变为多块体压缩形态;相同围压条件下随着煤样强度的增加,煤样破坏失稳由多块体压缩变为单块体剪切形态。 （5）声发射分形-体积应变、渗透率与体积应变、声发射分形与渗透率3个试验曲线与理论曲线较为吻合,不同围压（水压）与不同强度煤样声发射分形-渗透率模型相关性R2均达到85%以上。

关键词： 道路养护   注浆材料   聚氨酯   物理特性   路用性能  

摘要： 高速公路在通车后的不久,便受到来自车辆重压及自然环境的双重考验,在短短2-3年的运营期内,路面便会出现诸如开裂、沉降、脱空以及地基松软等多重损害问题。本文致力于道路养护注浆材料的制备,以满足当前道路养护的更高标准,旨在实现高速公路病害的快速修复,提高养护效率。 本文从聚氨酯的反应原理以及助剂的作用机制作为出发点,采用一步法,将各种助剂与聚醚多元醇相结合,制备出A料,随后将A料与B料（即异氰酸酯）进行充分混合,分析各组分的用量对聚氨酯注浆材料性能影响规律,最后得到了的道路用聚氨酯注浆材料配方质量比:4118P:POP2140:PM200:MOCA:水溶性聚醚硅氧烷:三乙烯二胺:水:=50:50:130:22:10:2:2.5。 从聚氨酯注浆材料的抗压、抗弯、抗拉以及膨胀力试验,得到了聚氨酯注浆材料的密度对物理力学特性的影响规律:抗压强度与密度之间呈现正相关关系,符合幂函数的特征,当材料固化后的密度在0.082g/cm3至0.251g/cm3范围时,抗压强度在0.76MPa至2.71MPa之间变化;抗弯强度与密度呈正相关,符合二次函数关系,当聚氨酯密度在0.082g/cm3至0.419g/cm3区间时,弯曲强度值在0.61MPa至7.49MPa之间;抗拉强度随密度呈正相关,符合二次函数关系,当聚氨酯密度在0.073g/cm3至0.243g/cm3区间时,弯曲强度值位于0.65MPa～至3.91MPa之间。聚氨酯注浆材料的最大膨胀力与密度之间存在正相关线性关系,当聚氨酯密度在0.07g/cm3至0.522g/cm3区间时,最大膨胀力位于0.03MPa～至1.53MPa之间。 接着将本文制备的聚氨酯注浆材料与聚氨酯样品、传统的路面修补材料开展性能对比试验,四种材料在抗水损坏、抗高温、耐老化方面的表现均为:制备的聚氨酯材料>聚氨酯样品>SBS改性沥青>70#基质沥青;修补界面条件如水、灰尘和泥浆等因素都会对四种材料的粘结效果产生不良影响,其中泥浆的存在对材料粘结能力的影响最为严重,但总体上本文制备的聚氨酯材料性能表现最佳。 最后构建道路非开挖处治模型开展注浆试验,验证了本文制备的聚氨酯注浆材料注浆后的路用表现。模型在注浆后渗水系数试验从405 m L/min降到8m L/min;注浆前不同压实度模型的基层无侧限抗压强度在2.44MPa至5.45MPa范围,注浆后提升到3.87MPa至5.85MPa,均能达到3.5MPa以上;注浆后不同压实度的模型冻融劈裂抗拉强度比在84%至90%,均能达到75%以上,证实了本文制备的聚氨酯注浆材料具备良好的路用性能。