关键词： 超声波焊接   遗传算法   神经网络   参数优化   有限元仿真  

摘要： 本论文围绕电力电子和新能源汽车等领域对铝/铜线束接头的需求,结合国内外学者在铜和铝超声波焊接领域的研究现状展开探讨。鉴于铝/铜线束接头的焊接参数对其强度的影响机制复杂且难以揭示,同时考虑到铝与铜之间存在显著的物理和化学性能差异,焊接过程中容易生成大量脆性金属间化合物,传统熔化焊方法难以实现有效连接的难题。开展了超声波焊接6061铝合金与纯铜线束实验工作;引入基于遗传算法的BP神经网络对接头强度进行预测;并利用Abaqus软件对线束接头的超声波焊接过程进行仿真分析。具体研究内容如下: 首先,设计了6061铝合金/纯铜线束超声波焊接三因素三水平的全面实验,发现铜丝与铝合金超声焊接的最大强度可达719.11 N。结合极差和方差分析方法,明确了焊接参数及其相互作用对接头强度的影响权重,其中,焊接振幅对接头强度的影响最大,焊接时间次之,焊接压力的影响最弱。针对焊接结构微观组织开展研究,探究铝和铜超声波焊接的连接机制。结果表明,铝合金与铜线通过界面处形成的扩散层实现超声波连接,扩散层主要由Cu组成,含有少量的Al和Al2Cu。 接下来,采用遗传算法优化的人工神经网络（GA-ANN）模型,探讨焊接参数对接头强度的详细影响,优化了不同焊接压力条件下的最优参数范围,在此范围内,接头强度可稳定超过680 N。随着焊接压力的增加,最佳参数组合逐渐从高振动幅值和高焊接时间过渡到高振动幅值和低焊接时间。 最后,基于Abaqus软件建立了铝/铜线束超声波焊接热-力耦合模型,分析接头在不同焊接时间下界面的温度分布和塑性变形规律。仿真结果显示,铝和铜线束超声波焊接界面的最高温度始终低于铝的熔点,属于典型的固相焊接过程。随着时间的延长,中心区域的峰值温度逐渐升高,但其增速逐步放缓。适当增大焊接压力,温升响应提前了约150 ms,接头界面峰值温度和塑性变形进一步增加,且塑性变形分布更加均匀,界面处形成“塑性铰链”结构。 图[44]表[12]参[82]

关键词： 风电机组   偏航系统   自抗扰控制   麻雀算法   损失功率   遗传算法  

摘要： 偏航系统是风电机组实现最大风能捕获的关键部件之一,易受到复杂风况、高温、极寒等多环境因素的影响造成故障频发,特别是高风速高湍流风况易造成偏航轴承载荷波动幅度较大以及风向的随机变化常使得偏航系统频繁动作,在长时间运行下造成偏航系统故障居高不下。统计表明偏航系统故障率约为8%,是齿轮箱或发电机故障率的2倍,在导致较高维修费用的同时也造成较大的风电机组发电量损失,因此,开展偏航系统降载延寿控制策略研究对降低风电机组故障率和延长使用寿命具有重要意义。现有偏航系统执行对风控制策略研究多以实现精准对风为目的,缺乏对高风速高湍流强度下偏航速度波动的考虑,易造成偏航轴承载荷波动幅度增大;现有偏航系统重启对风控制策略多采用双固定阈值,缺乏对风速差异的考虑,导致偏航系统频繁启停,降低了偏航系统的使用寿命。本文以风电机组偏航系统为研究对象,开展偏航系统降载延寿控制研究,通过改进偏航系统执行对风控制策略和重启对风控制策略,达到偏航系统降载延寿目的。主要工作如下: (1)在高风速高湍流强度工况下,考虑传统PI控制策略易受风向、风速变化等突加干扰造成偏航速度波动的问题,引起偏航轴承载荷大幅度波动导致降低航轴承使用寿命。本文提出基于麻雀算法(Sparrow Search Algorithm,SSA)-自抗扰(Active Disturbance Rejection Control,ADRC)的风电机组偏航系统降载执行对风控制策略。利用ADRC的扩张状态观测器对偏航速度波动信息进行观测并补偿,建立基于ADRC的偏航系统降载执行对风控制模型,并通过SSA寻求并获得ADRC控制器控制参数。通过仿真实验研究表明:在高风速高湍流强度工况下,相比传统PI控制和遗传模糊控制,所提出的控制策略降载效果最优且明显,特别是在水平轴方向上疲劳载荷和极限载荷降低幅度在70%左右,解决了传统执行对风控制策略在极端风况下的载荷波动幅度较大的问题。 (2)当前研究中偏航系统重启对风控制策略中多采用双固定控制参数阈值,难以实现偏航系统动作次数在不同风速区间的合理分配,导致总偏航系统动作次数过多,影响偏航系统使用寿命。本文提出了基于损失功率的风电机组偏航系统延寿控制策略,通过直接控制风电损失功率及其延时时间,在保证风电机组发电量不降低甚至提升的前提下,实现高、中、低风速区间偏航次数转移和分配。采用风电机组历史监测数据,应用遗传算法实现了对基于损失功率的偏航系统控制参数阈值寻优。最后,与传统偏航系统控制策略对比表明:所提控制策略解决了当前重启对风控制策略中偏航系统动作次数较多的问题,能够实现风电机组偏航系统增功延寿,发电量可提高0.24%～0.5%,偏航动作次数减少了30.01%～42.93%。 本文所提控制策略研究能够实现偏航系统降载延寿,实施实现简单易行,无需另外增加监测装置,无需额外增加维护费用,仅需改变现有偏航系统控制算法即可部署,具有广泛应用前景,对提高风电机组安全可靠性和风电场经济效益具有重要工程应用价值。

关键词： 辐射制冷   光学薄膜   二氧化钒   遗传算法   智能窗  

摘要： 辐射制冷窗,作为一种新型的,不消耗能源的,绿色节能技术,可以实现多光谱的调控（可见光,近红外和中红外波段）,理想辐射制冷窗应满足可见光波段（0.3-0.78μm）具有高透过率保证可见度,近红外波段（0.78-2.5μm）具有尽可能高的反射率反射太阳辐射,大气窗口（8-13μm）具有尽可能高的发射率进行辐射制冷,被动降温。本文基于金属/介质多层膜结构,使用遗传算法和传输矩阵法设计和优化了静态保色辐射制冷窗和动态辐射制冷智能窗,并且探究其光学性能和辐射制冷性能。 本文提出并且设计了基于金属/介质多层膜的静态的保色辐射制冷窗。首先用遗传算法和传输矩阵法设计7层膜的透明近红外反射器,在将其放置在100μm厚的PDMS基底上,形成静态保色的辐射制冷窗,然后分析了设计多层薄膜结构所需要的材料为Ag,TiO2,Al2O3,和MgF2,接着分析光谱特性,它们都可以达到不同的目标透射率（从10%到90%）,且在可见光波段都有平坦的透射率曲线用于保色。最终得出最佳结构的辐射制冷窗,其可见光波段具有高透射率（86%）近红外光波段对太阳辐射高反射（86%）,中红外波段具有高发射（95%）,与等厚度玻璃窗相比,本文提出的保色辐射制冷窗可以降温15.8 K。 本文提出并且设计了基于金属/介质多层膜的动态辐射制冷智能窗用遗传算法和传输矩阵法设计和优化薄膜的层数,厚度和材料,发现它们都可以达到不同的目标透射率（30%～60%）。最终得出最佳结构是薄膜层数为10的VO2/Ba F2堆叠结构,该结构以1μm的Ba F2为基底,可见光透过率平均值为50%（其中,绝缘态下的可见光透过率55%,金属态下的可见光透过率45%）,该结构在具备一定可见度的同时,还有足够光谱调控能力,在温度低于293 K时,VO2处于绝缘态,其近红外波段（0.78-2.5μm）透射率为81%,中红外波段（8-13μm）发射率为7%,可以透过太阳制热,被动升温5.6 K。在温度高于293 K时,VO2处于金属态,其近红外波段（0.78-2.5μm）透射率为11%,中红外波段（8-13μm）发射率为88%,可以辐射制冷,被动降温60.4 K。 综上,我们基于金属/介质多层膜结构,利用遗传算法,理论分析并且设计了静态保色辐射制冷窗和动态辐射制冷智能窗,实现了对多光谱的同时调控（可见光,近红外,中红外）,两种辐射制冷窗无需外部能源输入即可调节热辐射,节能,对环境友好,应用广泛,适用于绿色建筑、节能建筑及极端气候地区的窗户应用,对辐射制冷窗的进一步研究做出贡献。

关键词： 旅游阴影区   阴影区消解路径   古村落旅游  

摘要： 皖南地区是古村落发展集聚地,在高知名度景区强大的“形象遮蔽”效应笼罩下,周边众多古村落长期深陷旅游发展阴影区。研究选取西递、宏村、呈坎、西溪南古村落为案例地,深入探讨皖南古村落旅游阴影区是否存在,并针对性地提出文化主题重构、旅游线路优化,以及全域旅游协同发展等一系列消解路径,以求有效突破皖南地区古村落旅游的遮蔽效应,推动区域旅游朝着均衡方向发展。

关键词： Serpenoid曲线   推进关节   遗传算法   拟合圆法   步态切换  

摘要： 蛇形机器人以其灵活的运动能力和强大的地形适应性,在灾难救援、野外探测和危险区域作业等复杂场景中展现出广泛的应用前景。一般来说,蛇形机器人的关节数目越多,可以实现的步态构型种类也越多,对环境的适应能力也越强,探索周围环境所需损耗的时间越少,探索效率越高。传统蛇形机器人多依赖旋转关节实现运动,而在复杂环境下的推进效率和运动稳定性方面仍存在一定局限性。本文基于旋转关节与推进关节交替组合的结构特点,设计了一种新型具有推进关节的蛇形机器人。推进关节能够通过适时的伸展与缩回显著提升机器人在复杂地形中的推进效率。具体工作如下: (1)通过查阅文献分析了当前蛇形机器人运动控制的国内外发展现状,确定了蛇形机器人主体采用Serpenoid曲线进行运动控制,并阐述了论文的章节安排。 (2)针对蛇形机器人采用D-H参数法进行建模并进行正逆运动学分析,对蛇形机器人几种典型步态进行分析研究,确定了蛇形机器人各关节的转动范围,并分别在仿真平台和现实环境搭建出1:1的蛇形机器人模型。 (3)以Serpenoid曲线为基础,对有无推进关节进行了实验对比分析,说明了推进关节存在的优势。从能量角度使用控制变量法分别对幅值α、波形个数Kn及单位变化弧度Δs变化对蛇形机器人的影响做了分析,得到了Serpenoid曲线在具有推进关节蛇形机器人上的最优参数。 (4)以Serpenoid曲线最优参数作为基础,从力矩、单位长度内波长、减速作用、辅助转弯能力等方面出发,从能量角度对推进关节进行了一系列分析,寻找出了推进关节与旋转关节之间的耦合关系。并通过遗传算法、拟合圆法等对蛇形机器人转弯性能、直线性能及运行轨迹进行了优化,得到了一组最优参数为后续蛇形机器人的应用打下了基础。 (5)对于全局移动策略进行了分析,对步态切换规则和传感器测距原理做出了解释,通过仿真实验对翻越障碍物,直线运动,避障运动等进行了验证,证明了具有推进关节蛇形机器人的可控性及可应用性。

关键词： 自主水下航行器   地形匹配导航   三维路径   路径规划   地形适配性   遗传算法   运动解耦  

摘要： 地形匹配导航的路径规划要求路径经过高适应性区域，并在导航过程中进行地形测量，这比常规的自主水下航行器路径规划面临更多的约束条件，且这些条件更为复杂。为了解决这些复杂的约束条件并提高路径搜索效率，提出了一种基于遗传算法的运动解耦路径规划方法。首先，建立了一个包含适应性、声呐测量距离和机动性等多重约束条件的数学模型，以满足复杂环境下的路径规划需求。其次，提出了一种基于遗传算法的运动解耦路径规划方法，通过适应度函数评估路径的优劣，并利用遗传算法的优化过程找到最优路径。最后，选择适应性区域进行路径规划，实验结果表明，所提出的路径规划方法将规划路径的精度提高了12.5%，证明了其在提高自主水下航行器导航精度和确保复杂海底地形中安全航行方面的有效性。

关键词： 马克思机器观   人工智能   转型阵痛   技术   劳动  

摘要： 智能化转型阵痛是技术转型阵痛在智能时代的表现形式。马克思对“机器问题”的诊断深入到资本的运动过程中，考察了资本、技术、劳动间的结构性关系，科学地揭示了“机器问题”的内在机理，具有跨越时空的解释力。在马克思所处的时代，技术作为资本主义生产关系的物性表达，充当了资本控制劳动的工具，技术越发达，对劳动的规训就越显著。当今智能化时代仍然存在资本通过垄断数据和算力以控制劳动，服务于资本增殖的问题。我国也面临着数智化浪潮带来的风险与挑战。消解智能化转型阵痛的关键在于正确认识和把握资本的特性和行为规律，趋利避害；使智能技术服务于劳动者全面发展，培育新型劳动者；探索人机相处之道，促进智能向善，构建一个人机和谐的文明社会。

关键词： 货到人   订单分批   优化算法   遗传算法  

摘要： 研究“货到人”拣选系统中订单分批问题，包括不可拆分订单的分批整合与批次货架的分配问题。以最小化货架搬运次数为目标构建了数学模型，设计了一种改进的遗传算法，在标准遗传算法的基础上，引入基于订单关联系数的订单批次求解来改进遗传算法的局部搜索能力，以求解订单分批问题。最后，通过算例实验验证了算法的有效性与稳定性。研究结论如下：采用引入基于订单关联系数的订单批次求解后的遗传算法，能够得到更少的货架搬运次数，可见算法在求解精度上得到了提高，进而提高了后续的拣选效率；设计的算法相较于标准的遗传算法收敛速度更快，可见算法在稳定性上得到了提高。