摘要：目的 为了揭示树脂锚杆中的超声纵向导波传播和衰减特性,利用本征函数展开法求解树脂锚杆纵向导波频散方程.方法 树脂锚杆是典型的双层柱状黏弹结构,基于Hysteretic黏弹性模型,考虑连续性边界条件,将其声场位移表示成Legendre多项式级数形式,经矩阵变换把复杂的波动控制偏微分方程组求解问题转化为特征值计算问题,特征值为波数,特征向量为位移场分布,得到树脂锚杆纵向导波频散关系,获得超越频散方程的解析解,进而绘制其纵向导波群速度频散曲线和衰减曲线.通过与已有文献计算的自由锚杆的群速度和衰减结果比较,验证所提方法的正确性.基于COMSOL软件模拟树脂锚杆纵向导波传播,揭示树脂层层厚和握裹段长度对树脂锚杆导波传播特性的影响.结果 结果表明:(1)树脂层层厚对纵向导波的影响显著,随着层厚增大,回收信号波包弥散、波形畸变加剧;导波群速度和振幅比随着层厚增大而减小,衰减随着层厚增大而增大.(2)随着握裹段长度增加,树脂锚杆中的导波群速度减小,振幅比也逐渐减小,导波衰减增大.结论 导波群速度与握裹段长度呈近似线性关系,通过导波群速度变化可对树脂锚杆握裹段长度进行量化判断.

摘要：目的 为探究高温历程对沙漠砂混凝土(desert sand concrete,DSC)抗压强度的影响,考虑沙漠砂替代率、温度、升温速率和静置时间对高温后DSC进行抗压强度试验.方法 借助X射线衍射和扫描电子显微镜分析高温后DSC微观形貌和物相组成变化规律,以反向传播算法为基准,融合粒子群算法和遗传算法训练人工神经网络,建立高温后DSC抗压强度预测模型,并采用十折交叉验证的方法对该模型进行验证.结果 结果表明:随着温度升高,DSC抗压强度呈下降趋势,材料内部水化产物大量分解,微观裂缝逐渐扩展并连接贯通;静置时间越长,抗压强度越高;升温速率越快,DSC破坏速率随之增大;沙漠砂替代率为20%时,DSC抗压强度达到最大值.3种预测模型预测值与实测值的平均绝对百分比误差均控制在8%以内.模型优化程度越高,误差范围越小.采用粒子群优化遗传混合算法神经网络模型预测结果更为精准,该模型预测值均方差RMSE为1.127 2,平均绝对百分比误差MAPE为3.98%,28 d抗压强度预测决定系数R2为0.987 8.结论 本文方法显著提高了DSC高温后力学性能预测的准确性.

摘要：目的 临近基坑同时开挖时,坑间有限土体双侧的基坑变形均会对土压力的分布产生影响,合理分析并确定其有限土压力特性已成为工程面临的重要问题.方法 为了表征临近基坑开挖条件下有限土体土压力,利用离散元分析临近基坑同时开挖条件下有限土体的变形规律和临近基坑开挖对土压力发展的影响机理,通过不同区域土体单元的受力分析构建临近基坑开挖过程中有限土体主动土压力的分析模型,并对不同挡墙位移条件下有限土体土压力的发挥特性进行分析.结果 结果表明,临近基坑开挖时,与单侧基坑开挖情况相比,临近基坑两侧同时开挖条件下挡墙所受有限土体土压力更小,两种情况下的土压力差值受有限土体宽高比和挡墙位移影响,有限土体宽高比越小,压力差值越大;随着挡墙位移的增加,两者土压力差值先增大后减小,当挡墙位移达到土体整体主动状极限态所需位移量的1/2时,土压力差达到最大值.结论 所提方法可以较好表征临近基坑同时开挖条件下的土压力分布特征,为受两侧挡墙位移影响条件下的有限土体主动土压力计算提供理论支撑.

摘要：目的 为明确深层煤岩气藏储层敏感性特征及损害机理,开展深层煤岩气藏储层敏感性评价及损害机理研究.方法 以鄂尔多斯盆地大吉区块深层煤岩为研究对象,利用薄片鉴定、X射线衍射检测、扫描电镜分析等方法,明确深层煤岩储层特征和潜在敏感性因素,揭示深层煤岩储层敏感性损害机理.结果 结果表明:(1)研究区煤岩显微组分以镜质组为主,惰质组含量较少,不含壳质组;无机组分以石英和黏土矿物为主,石英含量为 22.60%,黏土矿物为57.05%(以高岭石为主);孔隙结构多见铸模孔、胞腔孔和气孔,裂缝较发育但多被充填;孔隙度和渗透率较低,孔隙连通性差.(2)存在速敏、水敏、盐敏、碱敏和应力敏感损害.其中,速敏指数82.64%,表现出强速敏损害;水敏、盐敏和碱敏指数分别为53.90%,57.00%,63.50%,均为中等偏强敏感性损害;应力敏感系数为0.692 9～0.938 3,为中等偏强至强应力敏感损害.无酸敏损害,酸液处理可提高渗透率.(3)高温、高压、高应力环境导致岩石力学强度较弱,易诱发应力敏感损害;矿物成分中黄铁矿、高岭石和伊利石含量较高,在复杂流体作用下易产生自生胶结,并在裂缝或孔喉处沉积,阻碍气体产出;高矿化度地层水在钻采过程中易引发盐析堵塞.结论 研究结果提高了工作液体系和生产制度的合理性,对加大煤岩气储层保护,提高煤层气产量具有积极意义.

摘要：目的 为了解决煤巷树脂锚杆承载时尾部钢材抗拔性能不能充分发挥的问题,提出一种尾部空心的变截面锚杆,开展拉拔荷载下变截面锚杆承载特性研究.方法 采用理论分析研究拉拔荷载下变截面锚杆锚固段内力分布规律、破坏模式和弹性承载力,揭示空心段对锚杆承载性能的影响规律,并通过室内拉拔试验验证理论成果.结果 结果发现:与普通锚杆相比,空心段引起锚杆轴力分布曲线非线性增加和锚固剂-围岩界面最大剪应力增大,变化幅度随着空心段尺寸参数增大而增大;变截面锚杆的2种破坏模式为锚固剂-围岩界面滑脱和变截面位置锚杆破断,根据二者发生条件推导出相应的弹性承载力计算公式和破坏模式临界状态方程,对比2种破坏模式下锚杆弹性承载力和安全性的基础上,确立以锚固剂-围岩界面滑脱为首要破坏模式;当变截面锚杆发生锚固剂-围岩界面滑脱破坏时,其弹性承载力随着空心段尺寸参数增大,初始阶段先缓慢下降,随后加速下降,呈现负指数衰减.结论 该研究结果可为提高煤巷支护系统的经济效益和解决传统锚杆钢材利用率较低的问题提供借鉴.

摘要：目的 针对咸水层CO2封存过程中多种封存方式协同机理不明和地质、工程参数敏感性问题,开展CO2-咸水-岩体系下储层孔渗和不同封存方式协同演化规律研究.方法 采用TOUGHREACT软件ECO2N模块,以淮南煤田顾北煤矿奥陶系马家沟组咸水层为研究对象,开展为期100 a(注入期10 a)的数值模拟研究.通过参数敏感性分析,揭示关键地质(储层各向异性、盐度)、工程(CO2 注入速率)因素对深部咸水层CO2 不同封存方式下的封存效果影响.结果 结果表明:模拟周期内,CO2羽流最大扩展半径约1 000 m;CO2注入导致注入井周围pH降至 5.36,白云石等矿物溶解,释放的Mg2⁺抑制方解石沉淀,间接促进溶蚀,孔隙度提升 0～0.52%,渗透率提升0～1.6%;构造封存为主要封存形式,束缚、溶解和矿化封存分别占16.9%,3.9%,0.5%;敏感性分析表明,CO2注入速率越大,其封存量越大;咸水层初始盐度越大,浮力效应越明显,构造封存量越大,但盐析效应会抑制溶解封存效果;水平与垂向渗透率比值kh/kv从1增至100,束缚和溶解封存量分别提升43.1%和34.3%,kh/kv增大影响CO2 分布与赋存状态,促使封存方式由构造主导向物理-化学协同转化.结论 深部咸水层CO2 封存以构造封存为主导,地球化学作用通过矿物溶解-离子迁移-沉淀循环转化影响孔渗结构,储层各向异性、咸水盐度、CO2注入速率可通过调控流体运移路径和相态分布优化不同封存方式下封存效果.

摘要：目的 为了研究多种间隙对并联机构动态特性的影响,以3-PRS并联机构为研究对象,建立含转动副和球面副混合间隙的动力学模型,进行动力学分析.方法 首先,对3-PRS并联机构的位置、速度和加速度进行运动学分析,建立基于"接触-分离"二状态模型的含间隙转动副运动学模型和含间隙球面副运动学模型;其次,采用Flores接触模型和修正的库仑摩擦模型,建立接触力模型;然后,利用牛顿-欧拉法建立含混合间隙的3-PRS并联机构的动力学模型;最后,通过仿真实验对比分析混合间隙、不同间隙值、不同驱动对并联机构动态特性的影响.结果 结果表明,机构含有混合间隙时与不含间隙的理想状态的运动轨迹整体趋于一致,但是混合间隙使机构在运动时偏离理想位置,速度产生波动,加速度产生较为频繁的突变.对比不同间隙值,当间隙增大时,机构达到稳定运行时间越晚,位置偏移量增大,速度波动更大,机构运行更不稳定.对比不同驱动,当驱动幅值减小时,机构达到稳定运行时间更早,位置、速度曲线更为平滑,机构运行更稳定.结论 研究结果表明,混合间隙对并联机构的速度、加速度等动态特性影响较为严重.该研究可为分析3-PRS并联机构的实际运动情况以及间隙误差控制等提供方法和理论基础.

摘要：目的 永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)控制系统的动态响应和抗干扰性能需要进一步提高.方法 提出基于灰色预测模型和降阶Luenberger观测器的双闭环预测控制方案.首先,在双闭环预测控制的基础上,为了利用历史电流数据更精确地预测PMSM的d,q轴参考电流,将灰色预测模型引入电流内环,提高电流的动态响应性能;其次,在速度外环中设计降阶Luenberger观测器对负载转矩进行观测并作出补偿控制,减少系统动态响应时间和受到干扰后的恢复时间;最后,分别通过仿真与实验对所提方案进行验证.结果 结果表明,电机采用传统的双闭环预测控制方案时,永磁同步电机空载启动的转速上升时间为0.3 s左右,对电机突加6 N ⋅ m的负载转矩时,电机转速下降,最大转速波动为100 r/min,转速恢复时间为0.4 s,之后平稳运行,A相电流THD=27.59%;电机采用所提方案时,永磁同步电机空载启动的转速上升时间为0.18 s左右,对电机突加6 N ⋅ m的负载时,电机转速下降,最大转速波动为65 r/min,转速恢复时间为0.2 s,之后平稳运行,A相电流THD=19.35%.结论 永磁同步电机采用改进双闭环预测控制方案时,空载启动时间更短;突加负载时,受到的转速波动更小,转速恢复速度更快;电流扰动更小,具有更快的动态响应性能、更强的抗扰动能力和更好的电流控制性能.

摘要：目的 探究造成尾矿库溃坝各成因之间的关系,研究尾矿库溃坝不同因素之间的演化路径、影响因素之间驱动与依赖的影响关系,识别有较高驱动力和较高依赖度的因素,针对不同成因提出对应策略.方法 采用AISM-MICMAC模型,系统研究影响因素之间的层级关系和及类别分布.结果 分析事故案例,得到可能导致尾矿库溃坝因素共69个,分为10个层级,包括直接原因、中间原因和根本原因,位于结构底层的因素为根本原因,位于结构顶层的因素为直接原因.计算因素的驱动力值和依赖度值,得到驱动力值-依赖度值关系图.结论 关系图揭示各因素所属层级及其演化关系,以及因素间影响关系的相互传递:根本原因具有较高的驱动力和较低的依赖度,直接原因具有较低的驱动力和较高的依赖度.四象限图可有效反映各因素的驱动力值和依赖度值,将各个因素的驱动力值和依赖度值可视化,甄别尾矿库溃坝的关键因素,根据不同象限的因素,提供防控思路和防控措施.

摘要：目的 地铁运维过程中产生的地表形变已成为当前城市建设、规划和管理部门面临的最为棘手的问题之一,严重制约了城市的健康与可持续发展.开展地铁沿线地表形变监测,研究其沉降特征及规律,对防范地铁在运维过程中潜在的风险,保障公共安全具有现实意义.方法 以郑州市主城区为研究区,利用 2016年 2月—2022年 1月的 88景Sentinel-1A升轨影像数据,采用MT-InSAR地表形变反演方法,提取研究区内地表时序形变场和形变速率场,探究地铁沿线缓冲区内的地表形变时空演变规律.采用基于概率模型的贝叶斯估计降噪算法对提取的地铁典型站点沙门站下沉曲线进行降噪处理,去除监测数据中的噪声干扰,同时分析该站点下沉速度特征与沉降机理.结果 结果表明,地铁沿线显著沉降区主要集中在郑州市主城区东部、西北部和西南部,其中,西北部惠济区(2号地铁线)和东部金水区(1号、5号地铁线)沉降最明显,最大沉降速率分别为16,12 mm/a.沙门地铁站为2号和4号线的交叉站点,地表沉降槽最大沉降点下沉速率(初始期、活跃期、衰退期)符合Logistic时间函数曲线,该站点地表出现双沉降漏斗的主要原因是地铁运维过程中疏排地下水.结论 研究结果可以揭示地表沉降机理,为城市地铁穿越区地表形变灾害防控提供理论依据与技术参考.

摘要：目的 黄土高原是中国生态安全的重要组成部分,了解其植被的时空变化及其气候控制因子,可为生态环境保护与恢复提供重要的理论依据.方法 基于中国黄土高原2000-2022年逐年核植被归一化差异指数(kNDVI)表征植被覆盖度,利用植被覆盖度变化趋势分析、稳定性分析和Hurst指数预测,探讨植被时空变化特征.此外,结合气象资料,利用偏导数分析方法进一步量化气候变化和人为因素对kNDVI年际变化的贡献.结果 结果表明:(1)近23 a来,植被覆盖度以0.005 7/a速率增长,受坡度影响,植被覆盖度时空异质性显著.(2)矿区内大部分地区(79.04%)植被生长呈上升趋势,部分地区(3.74%)植被生长呈下降趋势.(3)降水和温度对黄土高原kNDVI变化的平均贡献分别为0.000 81/a,0.001 31/a,人为活动对植被活动影响占主导地位,对kNDVI变化的相对贡献率为62.33%(气候变化贡献率为37.67%).(4)土地利用效率动态表现为林地面积增加和大规模生态造林工程增加,植被覆盖度增加,相反,城市化对植被覆盖变化产生不利影响.结论 研究结果可为生态恢复和环境质量改善提供理论依据和技术支撑.

摘要：目的 洪水是影响尾矿库安全的重要因素,明晰洪水对尾矿库的风险传导路径有利于帮助识别关键风险因素,优化防控措施.方法 结合文献计量法和专家决策筛选出尾矿库洪水风险的重要影响指标,利用解释结构模型(interpretative structural modeling,ISM)对指标层次进行划分,最后基于事故树分析(fault tree analysis,FTA)解析灾害的演化路径,并提出相应预防措施.结果 结果表明:(1)基于文献计量法总共筛选出24个尾矿库洪水风险影响因素,结合平均权重值与专家经验确定10个相对重要的尾矿库洪水风险影响因素;(2)基于ISM计算得出10个影响因素和洪水风险间的相互影响关系,确定尾矿库洪水灾害的直接、间接和最根本影响因素;(3)结合ISM和事故案例,建立尾矿库洪水灾害事故树,通过布尔代数运算得出18种致灾路径和9种预防事故的路径;(4)分析事故树的结构重要度后发现对尾矿库洪水风险影响最大的事件是排洪能力不足、洪峰流量大和初始浸润线埋深浅.结论 提出的文献计量法、ISM与FTA相结合的方法不仅实现了客观指标筛选与系统建模的融合,而且为尾矿库防洪实现从"被动应对"向"主动阻断"的转变提供了理论支撑.

摘要：目的 为解决薄煤层开采沿空留巷围岩稳定性问题,开展薄煤层深浅孔协同爆破切顶卸压沿空留巷技术研究.方法 以孟津煤矿11031工作面薄煤层开采沿空留巷为工程背景,通过理论分析阐述了薄煤层沿空留巷顶板垮落特征,提出了深浅孔协同爆破切顶卸压技术.利用数值模拟方法分析了浅孔预裂成缝、深浅孔协同爆破切缝、深孔预裂成缝3种切顶方式下巷道的应力和位移分布特征,确定了深浅孔协同爆破切缝的合理性;同时,优化设计二 2煤层工作面沿空留巷顶板超前与滞后支护参数,并在孟津煤矿 11031工作面胶带运输巷进行工业性试验.结果 模拟结果显示,深浅孔协同爆破切顶卸压技术可以使采空区顶板上覆岩层充分垮落,有效阻断覆岩之间的应力传递,改善巷道顶板应力环境;工程应用监测结果表明,深浅孔协同爆破切顶卸压配合超前与滞后支护可以有效减少留巷过程中巷道围岩变形量,保证留设巷道的稳定性.结论 深浅孔协同爆破切顶卸压技术可以较为有效解决薄煤层开采沿空留巷围岩稳定性的问题.

摘要：目的 为探究固体质量分数对尾砂固结行为的影响机制,揭示其孔隙水压与基质吸力的演化规律,进行固体质量分数对全尾砂固结特性影响机制研究.方法 系统考察固体质量分数60%～70%尾砂的固结动力学特征.采用含水率传感器追踪体积含水率的三阶段时空演化,结合孔隙水压力和基质吸力动态监测,分析不同质量分数试样的渗流特性与固结过程.基于实验数据探讨颗粒骨架形成与水分迁移的耦合机制,并提出工程优化建议.结果 固体质量分数显著影响尾砂固结动力学特征,高固体质量分数体系因颗粒间作用力增强形成更稳定的骨架结构,抑制渗流效率并延长超孔隙水压消散时间.体积含水率空间分布呈现显著梯度效应,70%试样上下层差异约5.6%.孔隙水压消散速率与质量分数呈正相关,基质吸力最大值随质量分数增加呈非线性增长,由59.12 kPa(Cs=60%)升至254.34 kPa(Cs=70%).多阶段固结动力学特征揭示了水分迁移机制演变规律,最终体积含水率与初始质量分数显著负相关.固体质量分数通过调控渗流动力学与非饱和特性实现高固体含量尾砂固结行为的非线性调控.优化排放尾砂浆的固体含量可显著降低固结沉降量,从而提升坝体稳定性.结论 该研究为尾矿库高浓度排放工艺的参数优化提供了理论依据,通过智能监测体系与动态调控策略的结合,有效强化坝体结构性能,满足现代尾矿库安全管理需求.

摘要：目的 为了探讨煤层底板隔水层采动破坏规律,保证工作面安全开采,开展基于微震监测的底板隔水层采动破坏规律研究.方法 以赵固一矿 16001工作面为研究背景,采用微震监测、数值模拟等方法分析工作面回采过程中底板隔水层的破坏特征.结果 结果表明:底板隔水层垂向上具有明显的分层破坏特征,其中底板下≥0～10 m为"全面采动破坏层位",具有超前性,即超前破坏占主导;底板下≥10～15 m为"局部采动破坏层位",具有滞后性,即滞后破坏占主导;底板下≥15 m为"点状采动破坏层位",主要表现为受地质构造影响下的采动破坏;采用微震能量核密度分析法计算得到16001工作面底板破坏深度,为15～20 m,最大破坏位置位于回采区域内工作面的中部,底板隔水关键岩层为L9 灰岩下伏的粉砂岩层,数值模拟计算出的底板破坏深度结果与微震监测结果基本吻合.结论 研究结果揭示了承压水上大采高工作面底板采动破坏规律,可为矿井底板突水治理提供参考依据.

摘要：目的 为了探讨环鄱阳湖区域频发强降雨和长历时降雨条件下尾矿坝稳定性问题,针对不同降雨工况下尾矿坝的渗流场和稳定性演化规律开展研究.方法 以环鄱阳湖区某上游筑坝法尾矿坝为例,应用有限元软件GeoStudio中的Seep/W和Slope/W模块对坝体进行流固耦合模拟,分别计算在强降雨和长历时降雨工况下尾矿坝抗滑稳定的安全系数和坝体内部渗流场抬升量.结果 结果表明:极端强降雨工况下,降雨入渗导致坝体稳定性降低,坝体抗滑稳定的安全系数降低速率与降雨强度呈正相关;500,700 mm/d工况下尾矿坝整体迅速达到饱和,对应的安全系数分别在第36,24 h低于标准允许的最小安全系数,坝体判定为失稳;长历时降雨工况下尾矿坝安全系数逐渐降低,在中雨和大雨工况下,坝体经历 70 d降雨后未发生失稳.结论 强降雨工况下,表层尾砂部分区域含水率增大并达到饱和,易诱发坝体浅层滑移失稳破坏;长历时降雨工况下,坝体不同层位尾砂渗透性存在差异导致坝体内部出现局部孔隙水压力增大,局部区域重度增加,可能诱发深层尾砂滑移失稳.为定量描述坝体渗流场抬升特征,采用浸润系数指标表征堆积坝内部渗流场的抬升作用和抬升速率.研究成果可为环鄱阳湖区域上游式尾矿坝复杂降雨工况下的尾矿坝稳定性分析提供参考.

摘要：目的 为解决不完美信道车联网中任务卸载与资源分配的关键问题,降低计算成本,方法 结合不完美信道特征对基础的车联网任务卸载环境抽象化,联合优化任务卸载比、功率选择和服务器资源分配,建立所有用户的长期平均成本最小化问题模型.采用基于深度强化学习的动态卸载优化方案,同时考虑求解变量的连续性,提出优化的深度确定性策略梯度算法SP-DDPG(deep deterministic policy gradient with importance sampling and prioritized experience replay)求解问题模型.对比现有的一些深度强化学习方法,研究单一变量影响下SP-DDPG算法的运行表现,分别计算平均卸载成本和任务丢弃数2个重要指标.结果 所提算法与所设置的完全任务卸载算法F-DDPG与DDQN算法相比,任务平均卸载成本分别降低了约36.13%和44.02%,任务丢弃数至少下降了4.38%和9.76%;与部分卸载算法DDPG相比,任务平均卸载成本和任务丢弃数分别下降13.34%和3.17%.实验结果取多次运行后的平均值(时延及能耗权衡因子ω=0.5,信道估计精度值ρ=0.95),具有较好可靠性.结论 在复杂变化的不稳定车联网环境中,所提优化深度确定性策略梯度算法SP-DDPG,相较几种常规的深度强化学习算法任务计算成本更低,任务处理效果更好.

摘要：目的 为了分析含水饱和度、各向异性、孔隙结构对煤体复电阻率及其频散特性的影响,开展不同含水饱和度煤体复电阻率各向异性及频散特征试验研究.方法 选取赵固二矿无烟煤为研究样本,探究其电学特性,分别测量煤样在不同方向、不同含水饱和度条件下的复电阻阻抗值Z(复阻抗,表示实际能量耗散)和复电阻虚部值X(电抗,表示介质内部的储能能力),得出相应的复电阻率频谱曲线,并使用各向异性系数表示含水饱和度、孔隙度对煤样各向异性的影响.结果 结果表明,含水煤体复电阻率具有频散特征,即复电阻率的大小随频率变化而变化.具体表现为,Z和X的绝对值随含水饱和度增加而降低,且虚部值X明显偏移.随着含水饱和度增加,界面临界值向频率增大方向移动.煤体在不同含水饱和度下的复电阻率值均呈明显各向异性.随着含水饱和度增加,各向异性系数呈上升趋势,并且随着孔隙度升高,各向异性系数也随之增加,这一现象主要与煤的孔隙结构及分布有关.结论 研究结果证实了含水饱和度、孔隙结构与煤体复电阻率的各向异性及频散特性之间密切相关,为利用煤体复电性特征探测煤层孔隙结构、发育状况及矿物组成提供了实验和理论依据,同时对于煤矿瓦斯灾害的防治具有重要的实际意义.

摘要：目的 为实现复杂煤层赋存条件下的采煤机装煤性能和生产效率最优化,基于离散元法、灵敏度分析理论和结构进化算法对爬底板采煤机螺旋滚筒进行研究.方法 联合建立螺旋滚筒和夹矸煤岩的物理模型,采用Hertz模型构建滚筒与夹矸煤岩的耦合模型,通过赋予滚筒和夹矸煤岩的物理特性参数和滚筒运动参数,对采煤机装煤性能进行仿真分析,通过区域统计得到爬底板采煤机螺旋滚筒的装煤率.建立滚筒不同几何参数和运动参数的离散元耦合模型,将离散元耦合模型模拟得到的数据进行拟合,基于多目标优化设计加权算法,得到螺旋滚筒多目标设计函数,基于应力-强度干涉理论,构建采煤机螺旋滚筒装煤性能的状态评价函数.结合可靠性灵敏度设计理论得到螺旋滚筒设计联合,采用改进结构进化算法进行求解,得到采煤机螺旋滚筒设计变量的最优解.结果 结果表明,优化后螺旋滚筒装煤率得到提高,由61.35%提高至64.17%,达到了螺旋滚筒优化设计的目的.优化后的螺旋滚筒设计变量灵敏度得到降低,优化后的螺旋滚筒装煤性能得到提升,表明优化后的滚筒装煤率整体性能趋于稳健.结论 将离散元技术、灵敏度设计理论和结构进化算法相结合,为设计含夹矸煤层赋存条件下高效截割性能的螺旋滚筒提供了一种有效的技术路线.

摘要：目的 执行器故障及其非线性和有界扰动对不确定机械臂系统影响较大,需要实现机械臂对期望轨迹的快速和高精度跟踪.方法 基于多项式平方和(sum-of-squares,SOS)理论提出一种固定时间变参数滑模容错同步控制(fixed-time parameter-varying sliding fault tolerant syn-chronous control,FPS-FTSC)策略.首先,建立具有未知执行器故障及其非线性的统一数学模型;其次,为了使控制器满足机械臂各轴间的协调性,引入同步误差控制项,并结合预设性能函数(prescribed performance function,PPF)完成误差转换,在变参数终端滑模框架下,基于Ly-apunov稳定性理论保证位置跟踪误差可以在固定时间收敛到PPF限定的范围内;最后,在求解变参数控制器增益的同时,给出系统具有全局最优H∞扰动抑制性能存在的条件.结果 仿真和实验中,在没有执行器故障及其非线性存在的理想情况下,FPS-FTSC策略使位置跟踪误差和同步误差均能快速收敛到0的较小邻域内;在多种执行器故障及执行器非线性存在的情况下,所提策略仍能使系统实现对期望轨迹快速稳定地跟踪,且控制性能优于已有算法.结论 仿真和实验结果表明,所提控制策略能够使系统在多重约束下具有较好的暂态和稳态性能,表现出良好的鲁棒性和容错性.