NB-IoT无线路灯控制器研究

设计了一款高性能NB-IoT无线路灯控制器.该路灯控制器使用M5311窄带物联网传输模块实现无线通信,使用嵌入式单片机STM8作为控制器,使用智能电量采集芯片HLW8112实时采集路灯的电压、电流、功率、电能、功率因数等电气参数,具有灯具故障诊断与报警、灯具远程或本地渐变与瞬时调光、灯具电源开关控制等功能.分析与设计了路灯控制器的M5311与CPU接口电路、D/A调光电路、电气参数采集电路、主程序、定时器中断服务子程序、联网服务子程序、指令解析子程序、故障诊断子程序、路灯控制器与远程控制平台的通信协议.路灯控制器测试平台的实验结果验证了NB-IoT无线路灯控制器的功能与性能,满足现代城市路灯智能控制的要求.     

预应力钢板带加固砖砌体墙抗震性能试验研究

为了改善正交钢板带加固砖砌体墙的应力滞后问题,提出在横向钢板带中施加预拉应力,并进行了5片墙体的低周往复荷载试验,得到试件的破坏过程,分析其滞回曲线、骨架曲线、承载力、刚度和延性.结果表明:预应力钢板带加固砖砌体墙能够有效地提高其抗震性能;横向钢板带中的预应力水平在适当范围内提高时,能进一步提高试件的承载力,且对开裂点抗侧刚度几乎无影响,但延性有所下降;提高墙体的负荷水平,试件的承载力和抗侧刚度均增加,延性有小幅下降;当墙体的高宽比提高至1时,加固效果相对较差.此外,基于横向钢板带中应变发展规律的分析,可以发现施加预应力能有效提高材料的利用率.最后,给出了预应力控制的建议值和抗剪承载力计算公式.     

基于充电电压片段的锂离子电池状态联合估计方法

锂离子电池的荷电状态(SOC)、健康状态(SOH)和剩余使用使命(RUL)是锂离子电池安全稳定运行的重要状态参数,本文提出一种基于充电电压上升片段的锂离子电池状态联合估计方法,实现对电池预测起点(SP)到寿命终点(EOL)的较长运行周期内SOC、SOH和RUL的联合估计.该框架在充电阶段进行SOH和RUL估计,在放电阶段进行SOC估计.首先提取电池恒流充电电压曲线片段的上升时间作为健康特征(HF),以HF作为输入,循环容量作为输出,建立最小二乘支持向量机(LSSVM)电池老化模型,对当前健康状态进行估计;采用等效电路模型对该电压区段进行非线性拟合,用拟合参数建立状态空间模型,结合无迹卡尔曼滤波算法进行SOC估计;用高斯过程回归时间序列模型对电池的健康特征序列进行建模,通过循环次数外推预测健康特征的变化趋势,并结合LSSVM老化模型,对RUL进行预测并给出置信区间.实验结果表明,所提方法具有较高的估计精度和较好的稳定性.     

悬索桥吊索断裂动力响应分析的有限元模拟方法研究

为精确模拟吊索断裂动力过程,基于拆除构件法,对模拟悬索桥断索动力过程的数值方法展开研究.以某自锚式悬索桥为工程背景,详述了三种悬索桥吊索断裂动力过程模拟方法(瞬时刚度退化法、瞬时加载法、等效卸载法)的机理和特点,并对影响结构断索动力响应的因素展开分析.研究表明:采用瞬时刚度退化法模拟悬索桥吊索断裂动力过程简单有效;悬索桥断索后结构的动力响应与限元分析模型中是否包含失效吊索单元、断索持续时间、断索过程中吊索拉力损失变化关系以及断索工况等因素密切相关.     

考虑剪应力水平和土体干密度影响的锚-土界面剪切蠕变模型

岩土锚固工程中,土体密实度影响着锚-土界面剪切蠕变特性.为研究不同干密度土层中灌浆锚杆锚固体-红土界面的剪切蠕变特性,研制了一套钻孔成孔的锚固单元体试样制作装置,制备了不同干密度的锚固单元体试样.利用自行设计制作的锚-土界面剪切蠕变特性测试系统对试样进行分级加载,并按照陈宗基等提出的蠕变曲线处理方法,得到了不同干密度下锚-土界面分别加载下的蠕变曲线,再采用等时曲线法获得了不同干密度下锚-土界面长期抗剪强度.选取不同干密度试样中部分应力水平下的蠕变曲线,分别采用双曲线模型对其等时曲线进行回归分析并建立出相应的蠕变模型,再通过建立蠕变模型参数与土体干密度的经验关系,得到可同时考虑剪应力水平和土体干密度影响的锚-土界面剪切蠕变模型.结果表明,本文模型对已参与和未参与建模的蠕变曲线的预测精度均较高.     

基于CPT的振动沉桩贯入分析理论模型

针对振动沉桩贯入预测问题,推导了基于一维波动方程的理论模型,建立了基于静力触探试验(Cone Penetration Test,CPT)结果的预测方法,编写了对应的计算程序,并通过实际工程案例进行了验证.在此基础上,探讨了桩锤工作频率、偏心力矩和配重对沉桩速度的影响.研究结果表明,该模型可较好地模拟桩的振动贯入过程;在桩的贯入过程中,桩身各位置最大拉应力一般小于最大压应力,桩身最大拉应力出现在沉桩结束时.此外,参数分析表明增加桩锤工作频率和偏心力矩均可有效提升桩锤沉桩能力和加快桩的贯入速率,如工作频率由30 Hz提高67％时,平均贯入速率可提高约170％;桩锤偏心力矩提高50％时,平均贯入速率可提高240％;相比于前两种方式,增加配重的方式起到的效果较为有限.     

中间支撑冷弯薄壁型钢灌浆墙体抗剪性能研究

为了提高C形冷弯薄壁型钢墙体抗剪承载力和抗侧刚度,提出了一种新型中间"Z"字形支撑冷弯薄壁型钢灌浆墙体,并基于低周反复试验,采用ABAQUS有限元软件建立了墙体模型,通过墙体破坏特征、荷载-位移曲线和墙体最大抗剪承载力三方面验证了模型的准确性,进一步分析了"Z"字形斜撑、钢材厚度、横撑以及竖向荷载对墙体抗剪性能的影响.研究结果表明:墙体抗剪承载力主要由"Z"字形斜撑、填充材料、内墙板三部分承担,墙面板、填充材料与钢框架相互约束,共同工作;"Z"字形斜撑可以有效提高墙体抗剪承载力,在空框架墙体中作用尤其明显;随着钢材厚度的增大,墙体抗剪承载力逐渐提高,但影响程度随着钢材厚度的增加而减小;横龙骨和竖向荷载对墙体抗剪承载力的影响较小;竖向荷载的增大会降低墙体抗剪承载力,但较低幅度较小;推导出了适用于新型中间支撑冷弯薄壁型钢灌浆墙体的抗剪承载力计算公式,并提出了墙体构造要点.     

考虑柔性资源技能进化的多项目组合调度问题

在飞机移动装配线中,人力资源的技能水平可以通过一定时间的学习培训得到提升.针对该现象,提出了在已知期望人力资源结构条件下考虑柔性资源技能进化的多项目组合调度问题,建立了以最小化达到目标人力资源结构所需项目个数和投入总成本为目标的混合整数规划模型.针对该模型,设计了一种多层链表结构编码方式的混合多目标教学优化算法,并结合邻域搜索提高算法的局部搜索能力.最后,通过实验数据结果验证了本文模型与算法的有效性.     

一种利用单通道母体腹部心电信号 提取胎儿心电信号的新技术

针对母体腹部混合心电信号中胎儿心电信号微弱、包含诸多噪声,难以清晰提取的问题,本文提出了一种基于奇异值分解(SVD)、平滑窗(SW)技术和最小二乘支持向量机(LSSVM)的胎儿心电提取新方法.首先,利用SVD从单通道母体腹部心电信号中重构分解矩阵,估计出母体心电参考信号,并利用SW方法对估计出的母体心电参考信号进行平滑处理;然后,利用LSSVM建立非线性估计模型,通过该模型和平滑后的母体心电参考信号估计出腹部信号中的母体心电成分,并采用布谷鸟搜索算法(CS)优化LSSVM的超参数;最后,将腹部混合信号与CS-LSSVM模型估计出的母体心电成分相减,即可获得初步胎儿心电信号,为了进一步消除干扰,对初步获取的胎儿心电信号再进行SW-SVD操作,从而获得较为清晰的胎儿心电信号.采用Daisy数据集进行实验,结果表明,本文所提出的方法在可视化对比分析和四个统计评价指标上均优于其他三种经典方法,可从腹部混合信号中提取出更清晰的胎儿心电信号.     

特定制动工况下肌肉主动力对颈部损伤的影响

为研究特定制动工况下颈部肌肉主动力对人体颈部损伤的影响,建立了一个包含颈部详细几何结构并且具有肌肉主被动响应能力的混合假人有限元模型. 以特定制动工况加速度作为输入,研究当假人颈部肌肉分别处于放松和预先紧张状态下并佩戴某头盔时,颈部的运动学以及生物力学响应. 结果表明：在制动开始前,预先紧张颈部肌肉使头部质心水平加速度、头部相对T1胸椎水平位移以及转角3个运动学参数的峰值下降20%以上,导致颈部在整个运动过程中表现出了更好的稳定性. 从生物力学的角度来说,预先紧张颈部肌肉使得椎骨以及椎间盘最大米塞斯应力分别降低了36.95%和48.20%;颈部损伤评价指标Nij值降低25.06%,降低了乘员在该制动工况下颈部受伤的风险.