侵蚀细沟水力学特性及细沟侵蚀与形态特征的试验研究

本文进行了一系列水槽试验 ,研究不同长度的侵蚀细沟在坡度及入流量影响下的浅水水流水力学特性、侵蚀量及细沟的形态特征 .所采用的土壤材料为砂壤土 ,试验使用四种入流流量 ,四种坡度 ,四种细沟长度 .记录水流速度、沟宽及径流中的泥沙含量 ,并用多元回归方法分析了它们与坡度、入流量或它们的交互项之间的关系 .提出了一种数学模型来描述试验中沟宽的周期性形态变化 .提出了通过试验得出的不同细沟长度的产沙量来确定水流输沙能力的方法 ,并得出出测定输沙能力的采样长度为 2～ 4m ,通过对细沟形态变化分析进一步说明了所确定的水流输沙能力采样长度的正确性

不同坡度草地含沙水流水力学特性及其拦沙机理

参照黄土区侵蚀降雨和坡面片蚀产沙特征,采用恒流泥沙输送装置模拟坡面上方来水来沙,探讨不同坡度草地含沙水流的水力学特性及其对上方来沙的拦蓄机理。结果表明,草地坡面的水流弗劳德数随坡度增大而增加,而阻力系数与坡度呈反势。按明渠水流的一般标准,不同坡度草地水流均为层状缓流。草地坡面拦沙效应随坡度增大而减小,且径流前期的减沙作用较后期更为显著。不同坡度草地坡面的出流泥沙平均直径和大颗粒(>10μm)泥沙含量均显著小于上方来沙,这说明草地的拦沙效应主要体现在对大粒径泥沙的拦蓄上。

干旱下植物气孔运动的调控

概述了植物气孔对大气干旱和土壤干旱的反应 ,认为植物气孔对大气干旱的反应并不是一种反馈机制 ;并就干旱条件下植物气孔运动的水力学和化学信号调控机制进行了简要论述 ,认为虽然化学信号调控干旱下气孔运动更为广泛 ,但 ABA不是唯一的化学信号 ,水分关系影响了信号的产生、运转和气孔对信号的敏感性 ,干旱条件下水力学和化学信号共同调控着植物的气孔运动

压力室测定根系导水率方法探讨

用压力室连续测定了玉米根系升压和降压过程的导水率。结果表明 ,降压过程测得的根系导水率显著大于用升压过程的 ,并且前者的相关系数大于后者。这种差异是由于这两个过程中质外体途径细胞壁空间充水量不同造成的。开始升压时 ,由于细胞壁空间含水量低 ,质外体途径阻力大 ,导致非结构阻力 ;随着压力的升高 ,细胞壁空间含水量增大 ,质外体途径导度增大 ,减小甚至可以消除非结构阻力。降压法可以使根系快速复水 ,消除传统方法因长时间复水所致根结构的改变。建议用降压法测定根系导水率

根输水机理研究进展

概述了从根的结构出发开展根运输水分机理的研究进展 ,包括输水阻力的分布、水孔蛋白和根的复合运输模型等 ,并就其可能的生理意义加以评述。

土石混合介质饱和导水率的研究

采用恒定水头法对土石混合介质的饱和导水率进行测定,分析不同碎石含量及碎石直径对饱和导水率的影响,同时利用实测值对Peck-W atson及Bouw er-R ice两个传统估算方程的估测精度进行比较。结果表明:(1)饱和导水率随碎石含量先增大后减小,且两者呈二项式关系;(2)饱和导水率随碎石直径增大而减小,两者呈幂函数关系;(3)碎石直径介于1.0~5.0 cm时,Bouw er-R ice和Peck-W atson方程对饱和导水率的估算结果均大于实测值。

Modeling of Hillslope Runoff and Soil Erosion at Rainfall Events Using Cellular Automata Approach

National Science Fund for Distinguished Young Scholars of China [40225004]; National Natural Science Foundation of China [40471048]

Impacts of socio-economic factors on sediment yield in the Upper Yangtze River

In recent years, the role of human activities in changing sediment yield has become more apparent for the construction of hydraulic engineering and water conservation projections in the Upper Yangtze River, but it has not been evaluated at the macro scale. Taking Sichuan Province and Chongqing City as an example, this paper studies the relationship between socio-economic factors and sediment yield in the Upper Yangtze River based on section data in 1989 and 2007. The results show that sediment yield is significantly correlated with population density and cultivated area, in which the former appears to be more closely related to sediment yield. Moreover, in the relation of sediment yield vs. population density, a critical value of population density exists, below which the sediment yield increases with the increase of population density and over which the sediment yield increases with the decrease of population density. The phenomenon essentially reflects the influence of natural factors, such as topography, precipitation and soil property, and some human activities on sediment yield. The region with a higher population density than critical value is located in the east of the study area and is characterized by plains, hills and low mountains, whereas the opposite is located in the west and characterized by middle and high mountains. In the eastern region, more people live on the lands with a low slope where regional soil erosion is slight; therefore, sediment yield is negatively related with population density. In contrast, in the western region, the population tends to aggregate in the areas with abundant soil and water resources which usually lead to a higher intensity of natural erosion, and in turn, high-intensity agricultural practices in these areas may further strengthen local soil erosion. It is also found that population tends to move from the areas with bad environment and high sediment yield to the areas with more comfortable environment and less sediment yield. The natural factors have greater influence on sediment yield of western region than that of eastern region. Generally, the natural factors play a dominant role on sediment yield in the Upper Yangtze River.

一种用于异步电机效率优化的混合搜索方法

针对异步电机效率优化问题,提出了一种混合搜索方法。该方法起始于模糊自适应搜索,然后切换至黄金分割法以获取确定收敛速度。这样的搜索步骤能够降低转矩波动,避免在最优点附近发生振荡。利用一个包含铁损和机械损耗的异步电机模型,对该方法进行了矢量控制下的性能验证。仿真结果验证了该方法的有效性。

异步电机非侵入式效率检测与节能控制

异步电机结构简单、坚固耐用，是主要工业动力设备。异步电机的运行节能问题是工业节能研究的重要内容和热点之一。本文分析了异步电机运行性能，对异步电机的转速和效率检测的非侵入式方法、各种运行方式下的节能控制方法进行了研究，主要贡献有： 对比研究异步电机转速检测的各种方法，采用高分辨率谱估计和混叠采样处理实现了准确的转速检测，给出了转速自动判断方法，为非侵入式效率检测提供了重要的支撑技术。 研究了异步电机的低成本非侵入式效率检测方法，研制了相应的测试装置并进行了相关实验，对检测方法进行精度分析并提出了减小误差的措施。 在非侵入式效率检测的基础上，对于异步电机工频运行、转速开环变频调速和转速闭环转差频率控制变频调速三种运行方式进行了基于效率反馈的节能控制研究。通过专门设计的效率优化模糊控制器实现这三种运行方式下的节能控制，仿真分析表明了所提方法是合理有效的。 针对矢量控制异步电机的效率优化问题，对比分析了模糊搜索和黄金分割法这两种主要效率优化策略的特性，提出了一种混合搜索效率优化方法。这种新方法发挥了前两种寻优策略的互补优势，既保证了收敛的确定性，又降低了对电机输出转矩的影响。仿真分析表明了这种混合搜索方法的可行性。同时，在对输入功率的精确检测条件下，提出了一种全新的效率优化方法，该方法能够在更短时间内实现效率寻优。 探讨了基于无线网络技术的工厂电能管理系统。本文说明了工业无线网络技术的优势，阐述了能够实现系统节能的电能检测与管理技术，如异步电机能效分析模型、异步电机状态监测与预测技术等，分析了基于IEEE802.15.4无线传输协议构建异步电机能效监测系统的可行性。

仿人机器人腰部机构的动力学建模、控制与仿真

本文介绍的仿人机器人具有差动腰部机构,它除了受自身的动力学影响以外,还受到手臂和车体运动以及外力、外力矩等对腰部机构关节力矩的影响。笔者利用高效牛顿-欧拉算法完成了仿人机器人的整体建模;在不考虑各关节间耦合运动的情况下,对整体动力学模型进行适当简化,得到了腰部机构的动力学模型。简化后的动力学模型既反映了机器人车体、腰部及双臂的动力学关系,又大大地减小了计算量,易于实现基于动力学的控制算法。基于动力学模型,给出了腰部机构PD伺服轨迹跟踪控制算法,并结合计算力矩方法用于补偿腰部机构两关节受到的力矩扰动。仿真分析表明,该控制方法可以明显提高腰部机构的位置跟踪精度,并提高仿人机器人的整体作业精度。

小型爬壁机器人系统设计与应用

针对一种小型的双足爬壁机器人,设计开发了基于DSP2812处理芯片的控制系统.该机器人系统采用双足真空吸盘式结构和用3个电机驱动5个关节的欠驱动结构.双足真空吸盘式结构使其可以在光滑的墙面和天棚行走,又能够在交接面之间完成跨步行走.而欠驱动结构减少了电机的数目,从而减小了机器人的尺寸和降低了机器人的质量和能量消耗,但它也给机器人的控制和运动规划带来了新的挑战.已完成的系统设计包括运动模式设计、关节控制、通信模块设计和吸盘足控制等.实验结果证明了所提出方案的可行性.

运动解耦机理分析与解耦关节设计

分析了运动解耦机理,提出了只有结构解耦才能方便地做到运动解耦,给出了结构解耦的条件:所有回转轴线交于一点,前面的转动使得有关回转轴线的位姿发生变化,后面的转动按照已经发生变化的回转轴线转动,即保证杆的长度不发生变化和杆的回转中心不发生平移。在此基础上,设计了一种三自由度运动解耦液压伺服关节。

并联柔索驱动操作臂静刚度的理论分析

文章对并联柔索驱动机器人(PWDRs)的静态刚度问题进行了理论分析。首先，基于微分变换原理，提出并证明了关于柔索矩阵微小变化变分形式的命题，在此基础上推导了操作臂完整刚度的解析公式，它包括与结构参数有关的刚度及与柔索张力有关的刚度两部分。然后，对这一理论结果进行了数值仿真。研究结果表明：操作臂刚度不仅依赖于机构几何尺寸、柔索与电机刚度及操作臂位置与姿态等结构参数，还与柔索的张力有关、因此，可以通过改变柔索张力来调节PWDRs操作臂的刚度．实现机构变刚度。