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关键词： 飞机   环控系统   数学模型   均值模型   仿真  

摘要： 飞机环境控制系统作为飞机机载设备关键系统之一,对整机工作性能和机组人员生命安全保障具有重要影响,本文主要对飞机环控系统建模与仿真进行研究。飞机环控系统建模方面,重点研究了空气循环机各附件(包括压气机、涡轮和风扇)的均值模型。首先,用现有性能数据对现有压气机、涡轮和风扇流量特性和效率特性模型进行了分析评价,鉴别出了预测精度较好的现有模型,获得了新模型的建立思路和方法。接着,基于已有的压气机、涡轮和风扇特性数据,利用Matlab迭代寻优程序和1st Opt曲线分析软件,建立精度更高的新的均值模型。获得的压气机流量特性模型的平均绝对偏差(MAD)为1.9%,而现有最好的压气机流量特性模型的MAD为2.4%;获得的压气机效率特性模型的平均绝对偏差MAD为1.8%,而现有最好的压气机效率特性模型的MAD为3.0%。获得的风扇效率特性模型的MAD为1.9%,而现有最好的风扇效率特性模型的MAD为3.4%。可见,获得的新均值模型显著提高了预测精度。建立了换热器静态模型。根据静态模型和换热器性能要求,设计了板翅式换热器,并对其性能进行了校核。结合质量守恒方程和能量守恒方程,运用参数集中法建立了换热器动态模型,编写了换热器性能计算机仿真程序,利用其对换热器的动态性能进行了仿真分析。最后,根据环控系统结构将各附件模型进行连接,构成了环控系统整体模型。基于该模型,编写了环控系统性能仿真计算机程序,通过实验数据与仿真结果对比,验证了仿真结果的准确性。用经过验证的仿真程序,研究了冲压空气温度和发动机引气温度对系统性能的影响,获得了系统和各个部件的性能曲线。

关键词： 可调阻尼减振器   数学模型   外特性   优化设计   道路试验  

摘要： 悬架系统是车辆行驶系统的重要组成部分,悬架系统主要由减振器、弹性元件、导向机构三部分组成,其中减振器直接影响乘坐舒适性和操纵稳定性,由于减振器结构参数设计基本都是在确定阻尼范围后再根据经验及反复试验确定,不具有可靠性,因此研究减振器结构参数对性能的影响和开展优化设计的相关研究就显得尤为重要。本文以某可调阻尼减振器为研究对象,在其结构及工作原理的基础上搭建了数学模型,进行了台架试验,完成了对其部分结构参数的优化设计,通过试验及仿真对比分析,验证该结构参数设计方法的可行性;并开展道路试验对平顺性做了部分研究,为将来该可调阻尼减振器的设计和控制提供指导,具体工作从以下几个方面开展:(1)基于某款可调阻尼减振器的工作原理及结构,运用圆薄板弹性变形理论得到节流阀片变形微分方程、结合边界条件求解得到受非均布载荷的阀片变形量,并分析了该变形量与半径间的关系,然后根据流体力学缝隙流动、细长孔节流理论和该可调阻尼减振器在两个工作行程的油液流动情况及工作过程,推导了该可调阻尼减振器的节流压差和阻尼力公式,在此基础上,在MATLAB/Simulink中成功建立本可调阻尼减振器复原、压缩行程的数学模型。(2)依据汽车减振器性能要求及台架试验标准,制定了相应的可调阻尼减振器的试验方案,在MTS849减振器试验台架上完成了试验,将该可调阻尼减振器试验与Simulink数学模型仿真分别所得的示功特性曲线以及速度特性曲线进行对比分析验证所搭建数学模型的准确性。(3)为进一步提升该可调阻尼减振器的性能,对其结构参数进行优化设计。确定待优化的设计变量及优化目标,通过仿真分析待优化的设计变量对减振器外特性的影响,利用Isight和Matlab软件对优化的设计变量进行采样并计算点集从而建立Kriging模型,在Isight软件中运用自带集成的NSGA-II优化算法求最优解,对优化后的减振器进行示功特性试验,对比仿真结果验证了该方法的可行性。(4)为研究车速及阻尼系数对车辆平顺性地影响,将该可调阻尼减振器搭载于某车上,依据《GBT 4970-2009汽车平顺性试验方法》,制订了具体、可行的道路试验方案,在完成数据采集后,通过MATLAB编程,完成了对传感器采集数据的处理及分析,;在MATLAB中搭建随机路面及整车悬架模型,通过仿真和试验对比分析阻尼系数及车速对车身振动加速度的影响。

关键词： 初三年级学生   数学模型   模型思想   实际问题  

摘要： 数学模型思想是一种重要的数学思想,在当前实施的《义务教育数学课程标准(2011年版)》中,模型思想已被列为十大核心词之一,《普通高中数学课程标准(2017版)》也把数学建模能力列为六大核心素养之一,可见数学模型思想对学生的数学学习具有非常重要的意义。模型思想虽然如此重要,但在数学教学中仍存在着许多问题。比如学生能否应用数学模型思想解决实际问题,在解题时存在哪些问题,教师能否针对模型思想的理解和应用进行有效教学等等,这些都是需要我们思考与探究。因此本研究以初三年级学生为调查对象,对学生数学模型思想学习现状进行调查,一方面可以帮助初中数学教师了解初三年级学生应用数学模型思想解题的现状,另一方面给数学一线教师提供了教学参考。本研究主要采用了文献分析法、测试法、问卷调查法,访谈等研究方法。首先根据已有的文献,将初三年级学生对数学模型思想的了解分为四个维度,并编制初三年级学生数学模型思想问卷,在南宁市的某一中学初三年级中抽取两个班进行调查,了解初三年级学生对数学模型思想的了解情况。其次结合新课标对数学模型思想的要求,将初三年级学生数学模型思想应用水平分为三个水平,并编制初三年级学生数学模型思想测试卷,在南宁市的某一中学初三年级中抽取三个班进行调查,探究初三年级学生数学模型思想的应用水平以及不同性别,不同层次的学生数学模型思想应用水平的差异性。最后,在此基础上进行访谈研究,对测试班级的部分学生与教师进行访谈,进一步探究初三年级学生在应用数学模型思想解决实际问题时遇到的困难和产生的原因,并由此提出一些合理化的教学建议。本研究所得到的结论主要有:(1)从整体上看,初三年级学生对数学模型思想还是有一定的认识的,并且从总体上看初三年级学生数学模型思想的应用水平的处于中上水平。(2)不同性别的学生数学模型思想的应用水平的差异未达到显著性水平。(3)在涉及方程模型与概率统计模型的实际问题时,重点班与普通班学生数学模型思想的应用水平的差异未达到显著性水平,但涉及几何模型与函数模型的实际问题中,重点班与普通班学生数学模型思想的应用水平的差异达到显著性水平。表明在涉及到几何模型与函数模型的实际问题的考试中,重点班的学生更有优势。(4)对数学模型思想的应用水平中处于较低水平的学生,主要在以下方面的原因:(1)阅读理解能力较弱;(2)知识结构不够完善;(3)没有良好的数学学习习惯。(5)部分数学一线教师对学生应用数学模型思想解题问题的不够重视。

关键词： 铜板带   冷轧   板形控制   数学模型   板形标准曲线  

摘要： 随5G时代的来临,各种新兴产业对铜及铜合金板带的需求日益增加,对于铜及铜合金板带的质量要求也越来越高。提高板带材的板形质量一直以来都是轧制领域的热点话题,相对于黑色金属来说,铜及铜合金板带板形控制的研究较少。在钢铁板带轧制理论基础上,建立了铜板带轧机板形理论模型,使用实际生产数据对模型进行计算验证。使用所建立的板形理论模型对铜板带轧制过程板形控制特性进行了分析,并提出了考虑后续工序要求的铜板带轧机板形标准曲线设定方法,为实际生产提供了一定的参考价值。论述了板带轧制理论发展现状,针对铜板带轧制过程建立了轧机辊系弹性变形模型、金属塑性变形模型、板形模式识别模型及板形失稳判别模型等板形基本理论模型,在此基础上建立了铜板带轧机板形预报模型,并采用现场生产数据对模型进行了验证,结果表明所建立模型能够满足理论分析使用。利用所建立的板形基本理论模型,对冷轧来料板凸度为中凸及中凹时,不同工作辊弯辊力下的轧制过程进行仿真计算,分析工作辊弯辊力变化对轧后板带板形、板凸度的影响;对来料板厚不同的工况,采用不同工作辊弯辊力的轧制过程进行仿真计算,分析轧件在不同厚度时,工作辊弯辊力变化对轧后板形、板厚分布的影响;对同一冷轧来料,不同压下率的板带轧制过程进行仿真计算,分析压下率变化对轧后板带板形、板凸度的影响。针对铜板带冷轧板形调控特点,充分考虑后续工序对其来料板形的要求,分别以轧后板形为边浪、中浪及板形良好为目标,提出了一种考虑后续工序要求的铜板带轧机板形标准曲线设定方法。相较于之前的设定方法,该板形标准曲线设定方法更适用于铜板带粗轧过程,能够根据不同的后续工序进行设定,尽可能的满足后续工序对其来料板形的要求。以某典型铜板带的五个道次轧制过程为例,进行了仿真计算,验证该方法的可行性。在建立的板形基本理论和板形标准曲线设定模型的基础上,采用C++语言编写计算程序,采用VB语言将计算界面可视化,编写板形标准曲线计算软件,便于现场操作人员的使用。

关键词： 船舶辅锅炉系统   数学模型   可视化仿真   界面开发   评估算法  

关键词： 浮态   舰船结构   极限承载力   数学模型  

摘要： 传统的舰船结构极限承载力变化数学模型在计算时,受到船舶吃水、装载重量的影响,导致不同浮态下舰船结构极限承载力变化计算结果准确性较低,为此设计不同浮态下舰船结构极限承载力变化数学模型。提出了正浮、横倾、纵倾与任意倾斜情况下浮态计算公式,并建立目标函数,计算船体的结构形变概况,同时采用有限元分析方法中的相似定理对结构极限承载力变化情况推导,以此完成不同浮态下舰船结构极限承载力变化情况计算。结果表明,在正浮、横倾、纵倾情况下,所研究的不同浮态下舰船结构极限承载力变化数学模型都获得了较高的准确性。

关键词： 运动性肌肉疲劳   恢复   最大功率   肌电信号   数学模型  

摘要： 目的:运动性肌肉疲劳的积累导致损伤风险增加,且不局限于疲劳肌肉所在局部关节,在运动中严重的肌肉疲劳会引发全身动作变形出现高跌倒风险等,是运动生理学研究的重要的基础理论问题,也是竞技体育的重要实际应用问题。采用肌肉疲劳的直接测量法和间接测量法检测运动性肌肉疲劳恢复过程,发现肌肉疲劳和恢复特征,选择适合的肌肉疲劳评价方法;同时验证肌肉疲劳的数学模型,为提出适用于体育领域内的数学模型提供理论基础。方法:32名普通大学生（男性:16人;女性:16人）,采用Mark 10测试三次MVC,并根据自身MVC的30%、40%、50%、60%、70%设置阻力负荷;膝关节屈伸过程中,采用节拍器设置频率为30次/分,使用肌电设备和三维加速度计同步采集伸膝肌群肌电数据和加速度,经MATLAB R2019b编程经小波变换处理后肌电数据得出瞬时平均频率和瞬时中位频率。应用线性回归描述最大功率、IMNF、IMDF随着伸膝次数增加而下降的趋势,同时使用IMNF和IMDF的斜率（Slope）与“0”做比较。恢复过程欧姆龙血压计每1min测试一次心率和血压,结合每20s报一次Borg量表值。将平静心率与测试后恢复心率做独立样本t检验,同时应用曲线估计描述Borg值变化。结果:1.男性和女性3次MVC测试结果组内相关系数分别为0.97、0.98,3次测量之间无显著性差异（P>0.05）。2.最大功率输出呈线性变化,同一负荷下,随时间的增大而减小;不同负荷下,负荷越大,最大功率输出越大。女性受试者施加负荷大于60%MVC,随着负荷的增大,最大功率减小变慢。3.32位受试者的肌电数据的斜率均为负值,且与“0”相比较,均具有显著性差异（P<0.01）,其中男性50%MVC下的下降率小于40%MVC。4.恢复过程中,休息5min后的心率和血压与测试前平静心率和血压无显著性差异（P>0.05）。Borg值在恢复过程中呈现指数变化的趋势,R2均大于0.994,Borg值恢复率是先增大后减小的趋势。5.使用实验数据验证数学模型,疲劳率为线性变化趋势。结论:1.抗阻训练中,在既要完成动作,又避免错误动作或借力的情况下,女性负荷设置不用超过自身MVC的60%。2.表面肌电的小波变化分析优于其他指标,既能检测肌肉疲劳状态,还可以发现肌肉疲劳的积累。3.恢复过程中,心率和血压恢复较快,建议恢复阶段使用心理物理学量表进行评价。4.验证肌肉疲劳模型发现,此数学模型中的疲劳率为指数变化,使用下肢肌肉测试结果验证为线性变化。

关键词： 初中   物理课堂   问题   对策  

摘要： 众所周知,课堂是一个向学生传授知识的过程,学生是课堂的主体。从这个角度来讲,课堂中各个环节的存在,应当围绕学生的成长与进步而存在。而提问环节的设计,是教师为了了解学生的学习状况,尤其是对某一个具体知识点的深刻掌握程度的考查。因此,教师在课堂上进行的提问环节的设计,应当从学生的具体学习实践出发,在一个学生踊跃参与的课堂氛围中,针对性地进行提问。这样的提问环节的设计,才能够发挥其应有的价值,才能够有助于学生学习兴趣的提升、学习习惯的培养,能够真正达到有利于学生的成长与进步的效果。笔者从这一目的出发,从自身多年的教育实践中总结出了一些初中物理课堂上在提问环节有益的意见和建议。

关键词： 直线旋转开关磁阻电机   独立控制策略   直接转矩与直接轴向力控制   直接瞬时转矩与直接轴向力控制   数学模型  

摘要： 直线旋转电机是集合了旋转运动与直线运动的两自由度电机,具有响应速度快、精度高等优点。开关磁阻电机(SRM)定、转子采用双凸极结构,具有结构简单、可维护性好等优点。基于开关磁阻电机简单的结构,本文研究了一种直线运动和旋转运动相结合的电机——直线旋转开关磁阻电机(LRSRM)。为了实现LRSRM的控制,分别研究了LRSRM的独立控制策略、直接转矩与直接轴向力控制策略(DTC&DAFC)、直接瞬时转矩与直接轴向力控制策略(DITC&DAFC)。首先,利用虚位移法建立了电机的数学模型,并利用Ansoft仿真软件对数学模型进行了仿真验证,同时利用仿真研究了该电机转矩和轴向力之间的关系,分析了LRSRM的电磁特性。其次,为了实现对LRSRM的协调控制,将电机电感曲线划分为六个区间,研究了一种基于电流斩波控制的LRSRM独立控制策略。利用Matlab/Simulink仿真验证了方法的有效性,并在样机上进行实验验证。再次,针对LRSRM转矩脉动大,转速波动的问题,基于直接转矩控制策略(DTC)研究了DTC&DAFC控制策略,并进行了仿真和实验验证,结果表明该方法相较独立控制方法转速波动和轴向力波动有了一定改善;基于直接瞬时转矩(DITC)控制策略,研究了DITC&DAFC控制策略,该方法省去磁链控制环节,控制过程简单,并进行了仿真和实验验证。最后,介绍了LRSRM的软硬件实验平台,给出主拓扑、驱动电路、信号检测等电路的设计方案。

关键词： 数学模型   舰船   运动特性  

摘要： 舰船领域的研究中,运动特性分析是重点内容,在研究过程中,可以采用非线性数学模型。通过对舰船运动特性的准确分析,能够为运动预报提供可靠依据,从而确保舰船上武器系统的发射精度。不仅如此,舰船的运动预报准确度与舰载飞机起落降的安全性有着密切关联,还能为舰船耐波性的研究提供帮助。在对舰船运动模型进行构建的过程中,可以选用MMG分离模型。基于此,以分离模型作为主要依据,对相关的数学模型进行构建,分析船舶在海面上的运动特性。