关键词： Growth cycles   ruderal species   Banana   orchards   glufosinate   Habitat   dynamics   Caribbean region   Commelina diffusa   Lesser Antilles   Population dynamics  

摘要： Commelina diffusa is a colonising species of banana orchard habitats in St. Vincent in the Windward Islands of the Caribbean. In the present study, the population dynamics of C. diffusa were investigated in response to mechanical weed management with either a rotary string trimmer or glufosinate in ruderal and banana habitats. The study focused on density and size distribution of the weed over time and their response to two weed management strategies. The population dynamics of C. diffusa differed between the two habitats. Seedling establishment appeared to be an important factor influencing the dynamics of C. diffusa in banana orchards as there was little recruitment of seeds with less flower production compared with ruderal habitats where plants produced more flowers. Plants of C. diffusa in the banana orchard habitat had a longer growth cycle. In the banana orchard habitat, the C. diffusa population was greater and the plants were shorter with mechanical management than in areas treated with glufosinate. The results suggest that it is possible to manipulate the dynamics of C. diffusa in banana orchards as there is less chance of seed recruitment. Further research is necessary to refine an IPM approach for the management of C. diffusa.

关键词： 挠性空间机械臂   刚柔耦合   轨迹规划   振动抑制  

摘要： 随着航天事业的迅速发展和对太空探索的不断深入，空间机械臂将成为人类探索未来空间活动的重要工具。由于要求工作空间尽可能大且质量轻，大多数空间机械臂的挠性不可忽略。在轨执行任务过程中，不适当的运动会引起挠性机械臂的振动，导致任务的失败。本课题即以挠性空间机械臂为对象，对其刚柔耦合动力学与振动抑制控制策略进行研究，具体内容包括： 基于解析法建立了挠性空间机械臂的刚柔耦合动力学模型，作为轨迹规划与控制方法研究的基础。空间机械臂由多个连杆及关节组成，针对不同的使用条件，各杆件所呈现的挠性特征不一样。基于此，运用拉格朗日方法分别建立了刚性双连杆、刚—柔性双杆及柔性双连杆机械臂的动力学模型，其中柔性杆件的变形描述采用了假设模态法。 利用Ansys软件对挠性空间机械臂进行模态分析，并在Adams环境中建立其刚柔耦合动力学模型，将其模型与解析法所建模型进行校验。针对典型臂型及不同载荷下，分析了挠性机械臂的模态，得出了其固有频率与载荷的关系。然后基于Adams软件建立了机械臂的刚柔耦合动力学模型，对所建的解析模型进行校验，验证了解析模型的正确性。 研究了振动抑制的运动规划方法，并利用所建的刚柔耦合动力学模型进行了仿真验证。根据理论分析，关节运动加速度是产生振动的主要因素，因此以期望加速度为运动规划的目标。在规划中，以“正弦-梯形”函数为基函数，利用多个基函数的叠加，得出加速度的运动轨迹。所采用的“正弦-梯形”基函数加、减速段为正弦函数，通过调整加速、减速、匀速的时间比例，以及函数幅值，可得出不同的加速度曲线。 提出一种前馈补偿与反馈控制相结合的振动抑制策略，并进行仿真研究。振动抑制方法包括被动控制和主动控制两大类，其中被动控制从抑制振源、增大结构阻尼等方面达到抑制目的，缺点是增大系统的重量和体积、且灵活性差，因此提出了采用前馈补偿与反馈控制相结合的主动控制方法，该方法的核心是将规划的期望轨迹(关节角、角速度及角加速度)代入解析法所建立的动力学模型，计算前馈力矩，与反馈控制力矩叠加后作为最终控制力矩，仿真结果验证了所提方法的正确性。 本课题从挠性空间机械臂的刚柔耦合动力学建模、振动抑制的轨迹规划及控制等方面开展研究，所取得的成果对于空间机械臂的应用具有重要的理论和实际意义。

关键词： 库存   库存成本   库存优化   供应链   供应链协同  

摘要： 经济体制的转变使得许多国内企业需要经历一段阵痛期，需要及时改换经营理论才能够在新体制下有所发展，库存作为企业经营中的重要一环对企业的生存和发展具有重要影响。由于生产上下游企业之间的联系日益紧密，企业在进行任何决策时都无法将自身独立于这一链条之外。同时，市场不确定性因素逐渐增多，依靠企业自身难以应对市场变化的冲击。供应链库存管理理论的出现有效的解决了这一难题。 本文在学习库存成本、传统库存管理和供应链库存管理等相关知识的基础上，分析研究了经济批量订货模型、经济批量生产模型和单周期库存模型等常用的库存管理模型。为了更有针对性的分析，对企业自身库存现状进行了分析研究，得到了目前库存管理中存在的主要问题，明确了库存优化的主要目标。利用供应链协同策略和传统库存优化方法，建立了库存优化模型，结合企业库存数据进行计算分析，得到了研究所的库存优化方法，提出了研究所库存管理改进措施。同时，还完成了参数敏感度分析，明确了各参数变化对库存决策的影响。 根据建模计算与分析结果，建议应当提高库存管理理念，建立起与合作伙伴的良好合作关系，采用差异化的库存管理策略。同时，还应当应用标准化技术管理库存，建立有效需求预测机制和提高协同信息管理水平。实践表明优化措施是卓有成效的，应用优化后某类产品的销售利润大幅增长。

关键词： 机械式压力机   八连杆   动力学   Adams  

摘要： 随着科学技术的发展，机械行业正在向着高速、高精度、柔性自动化方向发展。特别是近几年汽车行业的蓬勃发展，也大大地推动了锻压设备的大力发展。机械式压力机作为锻压机械的一个类别，在工业生产中有着极其广泛的应用。当压力机的转速不同，工作环境不同，它的受力与运动规律也会不同，这就要求压力机的主传动机构必须为最优结构。锻压机械的动力学性能一直是设计过程中的一个难点，也是设计人员必须要解决的一个重点。多连杆机械式压力机的传动系统的结构比一般的压力机要复杂得多，因此对其进行动力学研究对于设计的成功性来说就显得尤为重要。 本文将多连杆机械式压力机根据其工作原理转化成八连杆机构，再将该八连杆机构拆分成便于分析计算的二级机构。利用解析法求出该机构的运动方程，并采用数学计算软件Matlab对方程进行求解并仿真，得到滑块的位移、速度及加速度曲线，然后与传统的曲柄压力机滑块的位移、速度及加速度曲线进行对比分析，得到多连杆压力机的优点；由得到的运动关系，利用达朗贝尔原理在Matlab中对最关键导柱进行力的分析，得出该导柱能够承受工作力的最小截面面积；同时，利用三维软件Pro/E建立八连杆机构三维模型，将该模型导入到Adams中对上述导柱进行力的分析，进一步验证上述理论分析方法的正确性；最后分析了各根杆长的尺寸误差对滑块位移精度的影响，为企业设计制造多连杆机械式压力机提供了一定的理论依据。

关键词： 支持向量机   局部均值分解   航空发动机   柴油机   故障诊断  

摘要： 动力机械故障诊断对于人们的人身和财产安全具有重要意义。动力机械故障诊断的过程一般包括信号采集、信号处理和模式识别三个主要部分。其中，信号处理和模式识别是故障诊断的关键。本文将最新的时频分析方法局部均值分解(Local mean decomposition，LMD)和先进的模式识别方法支持向量机(SupportVector Machine，SVM)结合应用于动力机械典型故障的诊断中。LMD方法能够自适应的将一个复杂的多分量调频调幅信号分解为若干个瞬时频率有物理意义的乘积函数(ProductionFunction，PF)之和，其中每一个PF分量由一个包络信号和一个纯调频信号相乘得到，包络信号就是该PF分量的瞬时幅值，而PF分量的瞬时频率可以由纯调频信号求出。将所有PF分量的瞬时频率和瞬时幅值相组合，便可以得到信号的时频分布[1]。相比神经网络SVM没有过学习和欠学习的问题，而且具有小样本、非线性、高维模式识别的特点。本文利用SVM对航空发动机典型故障进行诊断，结果表明SVM是一种有效的故障诊断方法。利用LMD和SVM相结合对柴油机气门故障进行诊断，结果表明将LMD方法和SVM相结合应用于故障诊断中是一种行之有效的办法。 本文主要开展了以下几个方面的工作： 1.实验数据的采集：利用LMS数据采集系统采集WP7柴油机第一缸缸盖在正常和故障条件下振动信号。 2.介绍了LMD方法分解的原理，分析了该方法的不足，并提出改进策略。通过对仿真信号的分析，发现改进LMD算法无论是精度还是计算速度都优于原算法。并利用改进算法对轴承的内、外圈故障进行分析，进一步证明了改进LMD算法的有效性。 3.介绍了SVM的原理，并对SVM的参数寻优问题进行了深入研究。提出遗传粒子群混合(GAPSO)算法和改进粒子群算法。利用iris数据对算法进行验证，结果表明采用所提出的算法对SVM参数进行寻优后，SVM的分类准确率得到了明显的提高，并且运算速度也得到了一定程度的提升。 4.利用航空发动机故障影响系数矩阵生成航空发动机典型故障样本，运用GAPSO-SVM算法对航空发动机典型故障进行诊断并与其它典型故障诊断算法进行对比，结果表明GAPSO-SVM算法优于BP神经网络、自组织神经网络、SVM算法、GA-SVM算法。 5.利用改进LMD算法对柴油机气门故障信号进行特征提取，然后用改进PSO-SVM作为分类器对柴油机气门故障进行诊断，实验结果表明该方法适合应用于柴油机气门故障诊断。 6.利用matlab GUI编写基于SVM和神经网络的故障诊断软件。

摘要： The dynamics of a system define the expected loads on the system and are critical for the design and evaluation of a control strategy. This thesis aims to experimentally validate the dynamics of a free-floating or free-flying spacecraft testbed with a manipulator using the theoretical model developed by Papadopoulos. A 2-DOF manipulator was added to an existing air-bearing vehicle to serve as a testbed. Papadopoulos' dynamics model was adapted for the testbed using the simplifications afforded by a planar system. The system's physical parameters were determined, some analytically and some experimentally. Three experiments were performed using different manipulator maneuvers, and the observed accelerations were compared to the model's predicted accelerations. The experimental data followed the general trends of the model prediction, but did not align in magnitude. The observed position motions were then compared to an integrated model using a simulated controller, yielding much better results.

关键词： 机械动力学   ADAMS   交互式动态教学   案例教学  

摘要： 采用以计算多体系统动力学理论为核心的虚拟样机仿真软件(如ADAMS)进行虚拟设计是一种全新的产品设计理念。学校开设的机械系统动力学及仿真课程,围绕着不断提高"实践性"这个主线来明确教学目的和选择课程内容;在有机结合理论与实践两部分内容的基础上,以案例教学和交互式动态教学法为特色来组织教学,取得了预定的教学效果,CAE技术的快速发展给本课程的教学提出了更高的要求。

关键词： 风力机桨叶   机械动力学特性   模态测试   静力测试   覆冰  

摘要： 风力机桨叶是风力发电机组的关键部件，桨叶的结构设计是整个风力机组设计的基础。风力发电机组运行于大气中，风机的桨叶工作环境特别恶劣，受到气动载荷、重力载荷和惯性载荷的叠加作用，而且长期不停的工作，风力发电机的桨叶损坏率较高，桨叶损坏对风力发电造成了很大的经济损失。因此对风力机桨叶进行机械动力学特性测试和分析，对提高风力发电整体效率和节约风力发电成本，进一步促进风力发电是很有必要的。 本文采用理论计算和实验研究相结合的方法，以实验研究为主对风力机桨叶机械动力学特性进行研究分析，针对风力机桨叶进行了模态测试实验、静力测试实验和覆冰状态下的桨叶模态测试实验。 首先介绍了以风力机桨叶振动特性分析实验装置实验台待测桨叶为例，在Solidworks软件中建立风力机桨叶实体模型，应用有限元软件ANSYS对静止状态下的桨叶进行振动模态分析和静力分析，得出了风力机桨叶的固有频率和振型，并获得了风力机桨叶的主要承力部件，为后续的实验研究打下了重要的理论基础。 然后，利用实验室建成的风力机桨叶振动特性分析装置及其主要实验设备，分别设计了风力机桨叶模态测试和静力测试实验系统和实验方法，采用不测力法、测力法和共振法对风力机桨叶进行了实验模态测试，得出了风力机桨叶模态参数。利用液压加载装置对桨叶施加不同载荷，获得了桨叶在不同载荷作用下的形变特性，通过实验和有限元静力分析结果验证了叶根为风力机桨叶的主要承力部件。 最后，在模态测试和静力测试实验的基础上，搭建了用于风力机桨叶覆冰实验的实验台系统，在人工环境实验室中模拟大气结冰环境，监测不同覆冰厚度和温度下对桨叶覆冰机械动力学特性的影响，得出覆冰厚度和温度对桨叶固有特性的影响关系曲线。同时，建立了基于多传感器信息的覆冰厚度评价方法，获得了风力机桨叶覆冰厚度和评价指标之间定量关系，从而将覆冰厚度评价公式化、实用化。本文针对风力机桨叶机械动力学特性研究能够促进全面深入的了解风力机桨叶的结构特性，从而对我国风机制造的发展起到积极的作用。

关键词： 富营养化   沉水植物   苦草   联合仿真   多体系统动力学  

摘要： 在水生态方向上，水污染问题是最重要的问题，而水体富营养化是最为重要的一种水污染形式。此次研究的目的在于找到一种方法改变东湖水体富营养化的现状乃至改变淡水湖泊水体的富营养化趋势从而修复水体的生态平衡。针对此目的，本文设计了一种新型苦草种植机械用于提高水生植被修复的工作效率，并建立其虚拟样机模型进行动力学分析与优化设计。 所完成的主要工作包括：从水体富营养化开始讨论，提出修复水生植被的方式改善水质环境，通过对武汉东湖的采样数值分析得出东湖的富营养化指数，选用水生植被当中的沉水植物作为修复东湖水生态的基础对象，着重分析了沉水植物苦草对富营养化水体的水质改善效果，得出苦草种植在富营养化水体中的重要性。以四杆机构为设计理论依据，以苦草为种植目标通过三维软件SolidWorks设计了一种新型苦草种植机械作为水生态修复的工具，通过简化的数学模型推导了机械在植苗过程中幼苗的运动轨迹方程。针对部件设计的特殊性，通过对建立的分类管理，引进PIM模型导入法，直接实现了SolidWorks与ADAMS联合仿真，并结合苦草种植机械的动力学仿真的结果，为该设备的结构优化设计提供方案参考。本文的研究工作表明，通过水草种植等生态修复手段有助于对水体富营养化的改善，而此次设计的苦草种植机械可以大为提高沉水植物——苦草种植的工作效率。

关键词： 输电线路   脱冰跳跃   除冰   机械式除冰装置   数值模拟  

摘要： 在特定的温度和风等自然条件下，输电线上的覆冰会融化脱落，从而引起电线的上下振动和横向摆动。输电线覆冰脱落可能引起闪络、跳闸、烧伤电线等电气事故，甚至导致金具损坏、断线、杆塔折损、倒塔等机械事故，严重影响输电线路的安全运行。因此对输电线路脱冰动力响应问题及其除冰技术的研究具有重要的理论意义和工程实用价值。 本论文首先研究并获得了利用ABAQUS有限元软件模拟输电线路覆冰脱落动力响应的数值模拟方法。通过将桁架单元设置为材料不可压缩，得到模拟覆冰导线的索单元，进一步利用等效密度和等效惯性加速度的方法模拟输电线路的覆冰荷载、风荷载以及导地线的脱冰荷载等，利用文献中脱冰跳跃模拟实验结果验证了方法的正确性。 以某500kV同塔双回输电线路为研究对象，采用数值方法对塔线体系在覆冰、脱冰以及风荷载组合工况下的安全性进行全面地研究。首先建立包括输电杆塔、导地线、绝缘子串和间隔棒等金具在内的塔线耦合体系精细有限元模型。数值计算塔线体系覆冰后的应力分布，模拟得到覆冰脱落后输电杆塔和导地线的动力响应，进而分析研究塔线体系的安全性。结果表明，所研究线路在覆冰和脱冰跳跃过程中塔线体系是安全的。此外，将塔线耦合体系中导地线脱冰后的动力响应计算结果与不考虑杆塔变形的导地线模型模拟结果进行比较，得出杆塔变形对导地线脱冰动力响应影响很小的结论。 利用导线模型模拟了不同参数条件和脱冰工况下导线的脱冰动力响应，得到耐张段档数、脱冰率、档距、覆冰厚度、风速、高差、绝缘子串长度、导线型号和子导线根数等因素对导线脱冰后最大冰跳高度和横向摆幅的影响规律。结果表明，最大冰跳高度和横向摆幅均随档距和脱冰率的增加而增大，而耐张段档数、高差、绝缘子串长度和子导线根数等对其值影响较小。基于数值模拟结果，得到导线脱冰后最大冰跳高度与其脱冰前后静止状态下弧垂差之间的线性关系，以及风荷载作用下导线脱冰后最大横向摆幅与其脱冰前后平衡状态下风偏改变量之间的线性关系，进而给出连续档覆冰导线最大冰跳高度和横向摆幅的简化计算公式。利用该简化计算公式可以简化高压输电线路导线之间以及导地线之间绝缘间隙的设计。 研究了覆冰导线机械式除冰过程的数值模拟方法。用相互平行且共用节点的两层单元分别模拟导线和覆冰，实现导线覆冰状态的模拟。覆冰采用多孔弹性模型，考虑温度和孔隙率对其力学行为的影响，并引入拉伸破坏准则判断覆冰的失效。编写了ABAQUS有限元软件的用户材料子程序VUMAT，利用VUMAT定义覆冰的本构模型和删除破坏单元。模拟研究了不同孔隙率、环境温度、耐张段档数、档距、覆冰厚度、冲击载荷大小等条件下覆冰单导线的冲击除冰过程。模拟结果表明，覆冰孔隙率较小时可将其简化为弹性体，孔隙率较大时采用多孔弹性模型与实际更接近。温度变化对除冰效果的影响很小，而冲击载荷幅值、档距和覆冰厚度等对除冰效果的影响明显，在设计机械式冲击除冰装置时应予以考虑。 提出一种覆冰四分裂导线机械式除冰装置设计原理，该装置可以替代冰区分裂导线的相内间隔棒，具有经济、安全等特点。实现该机械式除冰装置除冰过程的数值模拟方法，模拟研究了该装置的可行性和除冰效能。讨论了除冰装置张开位移、除冰装置安装个数、档距、覆冰厚度和耐张段档数等对除冰效果的影响规律，所得结果可以为四分裂导线机械式除冰装置的设计提供参考。