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随机侧风影响下植保无人机下洗流场分布规律与预测模型研究
1
作者
王玲
朱嘉旺
+1 位作者
刘骋
苏锐
《农业机械学报》
北大核心
2026年第3期140-152,共13页
植保无人机田间作业过程中,随机变化的环境侧风与旋翼下洗流场的交互作用是影响喷洒雾滴沉积与飘移的重要因素。针对田间试验难以获得规律性研究成果,基于数值建模方法的模拟仿真无法准确描述田间速度场与空间分布且耗时耗力等问题,本...
植保无人机田间作业过程中,随机变化的环境侧风与旋翼下洗流场的交互作用是影响喷洒雾滴沉积与飘移的重要因素。针对田间试验难以获得规律性研究成果,基于数值建模方法的模拟仿真无法准确描述田间速度场与空间分布且耗时耗力等问题,本文设计滤波高斯白噪声信号模拟田间随机变化的侧风信号,基于计算流体力学(Computational fluid dynamic,CFD)方法对随机侧风影响下植保无人机旋翼下洗流场进行数值模拟。引入一种余弦退火学习率的物理神经网络(Physics-informed neural networks,PINNs)下洗流场预测模型,该模型嵌入不可压缩方程N-S作为物理学损失项来参与训练,以低分辨率流场数据输入作为约束条件,实现高分辨率流场数据的复现,进而实现旋翼下洗流场任意时空位置速度信息的快速准确预测。结果表明:以气流覆盖面积为评价指标,旋翼下洗气流近似呈“圆柱形”向下发展1 s内,气流覆盖面积达到峰值且具有较强抵抗随机侧风的能力;随着侧风风速增加,下洗气流结构和强度发生明显变化,当随机侧风大于3 m/s时,气流覆盖面积和竖直方向最大速度大幅减小,不利于喷施作业。PINNs预测模型在水平方向和竖直方向速度预测值与试验值的总体拟合优度R^(2)分别为0.971和0.919,均方根误差RMSE分别为0.364、0.253 m/s,模型在预测速度信息方面表现出较高的准确性。基于该模型所获得的高精度流场信息,可进一步进行雾滴漂移趋势的评估,从而为喷雾作业效果分析提供物理依据。
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关键词
植保无人机
随机侧风
下洗气流
物理信息神经网络
预测模型
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职称材料
强横风环境下高速列车运行安全自适应约束跟随控制
2
作者
凌亮
赵靖宇
+3 位作者
谈春波
余浩伟
王开云
翟婉明
《振动工程学报》
北大核心
2025年第11期2464-2473,共10页
随着高速列车运行速度、里程以及运营范围的不断增大,复杂多变的运行环境给高速列车安全平稳运行带来了巨大的挑战。传统的高铁转向架被动悬挂系统难以有效保证高速列车在强横风等复杂环境中安全舒适运行,开展基于主动悬挂系统的高速列...
随着高速列车运行速度、里程以及运营范围的不断增大,复杂多变的运行环境给高速列车安全平稳运行带来了巨大的挑战。传统的高铁转向架被动悬挂系统难以有效保证高速列车在强横风等复杂环境中安全舒适运行,开展基于主动悬挂系统的高速列车主动安全控制技术研究,对于保障强横风作用下高速列车安全平稳运行具有重要意义。本文针对强横风环境下高速列车的动态特性,提出了一种适应于高速列车仿生主动悬挂系统的自适应鲁棒位移不等式约束跟随控制方法,仿真验证了主动控制策略对随机横风环境下高速列车运行安全性的控制效果。结果表明,该主动控制策略可有效提升随机横风环境下高速列车的运行安全性,可为复杂环境下高速列车主动悬挂控制技术研发提供理论依据。
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关键词
高速列车
随机横风
主动控制
安全性
平稳性
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职称材料
随机侧风下高速列车在桥塔环境中气动载荷的时域与频域特性研究
3
作者
杜礼明
葛文帅
章芝霖
《铁道车辆》
2024年第1期13-18,共6页
在列车高速行驶过程中,强侧风的作用使得高速列车气动载荷急剧变化,可能会引起列车倾覆。文章对比分析了在恒定侧风和随机侧风的作用下,某型高速列车通过桥塔环境时头车所受到的气动载荷的时域特性,通过对其气动载荷进行快速傅里叶变换...
在列车高速行驶过程中,强侧风的作用使得高速列车气动载荷急剧变化,可能会引起列车倾覆。文章对比分析了在恒定侧风和随机侧风的作用下,某型高速列车通过桥塔环境时头车所受到的气动载荷的时域特性,通过对其气动载荷进行快速傅里叶变换,得到了频谱分布特性。结果表明:在恒定侧风作用下,高速列车的气动载荷变化平缓,波动较随机侧风明显平缓;而在随机侧风的作用下,随着基频风速增大,气动载荷的极值大小基本不变,但极值点数目增加,这表明随机侧风模型和基频风速增加,对列车气动载荷变化影响显著。气动载荷功率谱密度集中出现在0~5 Hz范围内,最大值对应频率集中在0~1 Hz范围内,表明由侧风导致的列车所受非定常气动载荷的频率较低,这与列车本身的一些固有振动模态频率非常接近,易形成共振;与恒定侧风相比,随机侧风下气动载荷功率谱密度峰值更大,且随着基频风速增大而增大。
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关键词
随机侧风
桥塔
气动载荷
时域
频域
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职称材料
题名
随机侧风影响下植保无人机下洗流场分布规律与预测模型研究
1
作者
王玲
朱嘉旺
刘骋
苏锐
机构
中国农业大学工学院
智能农业动力装备全国重点实验室
出处
《农业机械学报》
北大核心
2026年第3期140-152,共13页
基金
国家自然科学基金项目(32372592)。
文摘
植保无人机田间作业过程中,随机变化的环境侧风与旋翼下洗流场的交互作用是影响喷洒雾滴沉积与飘移的重要因素。针对田间试验难以获得规律性研究成果,基于数值建模方法的模拟仿真无法准确描述田间速度场与空间分布且耗时耗力等问题,本文设计滤波高斯白噪声信号模拟田间随机变化的侧风信号,基于计算流体力学(Computational fluid dynamic,CFD)方法对随机侧风影响下植保无人机旋翼下洗流场进行数值模拟。引入一种余弦退火学习率的物理神经网络(Physics-informed neural networks,PINNs)下洗流场预测模型,该模型嵌入不可压缩方程N-S作为物理学损失项来参与训练,以低分辨率流场数据输入作为约束条件,实现高分辨率流场数据的复现,进而实现旋翼下洗流场任意时空位置速度信息的快速准确预测。结果表明:以气流覆盖面积为评价指标,旋翼下洗气流近似呈“圆柱形”向下发展1 s内,气流覆盖面积达到峰值且具有较强抵抗随机侧风的能力;随着侧风风速增加,下洗气流结构和强度发生明显变化,当随机侧风大于3 m/s时,气流覆盖面积和竖直方向最大速度大幅减小,不利于喷施作业。PINNs预测模型在水平方向和竖直方向速度预测值与试验值的总体拟合优度R^(2)分别为0.971和0.919,均方根误差RMSE分别为0.364、0.253 m/s,模型在预测速度信息方面表现出较高的准确性。基于该模型所获得的高精度流场信息,可进一步进行雾滴漂移趋势的评估,从而为喷雾作业效果分析提供物理依据。
关键词
植保无人机
随机侧风
下洗气流
物理信息神经网络
预测模型
Keywords
plant protection UAV
random crosswind
downwash airflow
physics-informed neural networks
predictive model
分类号
S23 [农业科学—农业机械化工程]
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职称材料
题名
强横风环境下高速列车运行安全自适应约束跟随控制
2
作者
凌亮
赵靖宇
谈春波
余浩伟
王开云
翟婉明
机构
西南交通大学轨道交通运载系统全国重点实验室
出处
《振动工程学报》
北大核心
2025年第11期2464-2473,共10页
基金
国家自然科学基金资助项目(52388102,U2268210)
四川省重大科技专项(2023ZDZX0008)。
文摘
随着高速列车运行速度、里程以及运营范围的不断增大,复杂多变的运行环境给高速列车安全平稳运行带来了巨大的挑战。传统的高铁转向架被动悬挂系统难以有效保证高速列车在强横风等复杂环境中安全舒适运行,开展基于主动悬挂系统的高速列车主动安全控制技术研究,对于保障强横风作用下高速列车安全平稳运行具有重要意义。本文针对强横风环境下高速列车的动态特性,提出了一种适应于高速列车仿生主动悬挂系统的自适应鲁棒位移不等式约束跟随控制方法,仿真验证了主动控制策略对随机横风环境下高速列车运行安全性的控制效果。结果表明,该主动控制策略可有效提升随机横风环境下高速列车的运行安全性,可为复杂环境下高速列车主动悬挂控制技术研发提供理论依据。
关键词
高速列车
随机横风
主动控制
安全性
平稳性
Keywords
high-speed train
random crosswind
active control
operational safety
operational stability
分类号
U270 [机械工程—车辆工程]
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职称材料
题名
随机侧风下高速列车在桥塔环境中气动载荷的时域与频域特性研究
3
作者
杜礼明
葛文帅
章芝霖
机构
大连交通大学机车车辆工程学院
出处
《铁道车辆》
2024年第1期13-18,共6页
文摘
在列车高速行驶过程中,强侧风的作用使得高速列车气动载荷急剧变化,可能会引起列车倾覆。文章对比分析了在恒定侧风和随机侧风的作用下,某型高速列车通过桥塔环境时头车所受到的气动载荷的时域特性,通过对其气动载荷进行快速傅里叶变换,得到了频谱分布特性。结果表明:在恒定侧风作用下,高速列车的气动载荷变化平缓,波动较随机侧风明显平缓;而在随机侧风的作用下,随着基频风速增大,气动载荷的极值大小基本不变,但极值点数目增加,这表明随机侧风模型和基频风速增加,对列车气动载荷变化影响显著。气动载荷功率谱密度集中出现在0~5 Hz范围内,最大值对应频率集中在0~1 Hz范围内,表明由侧风导致的列车所受非定常气动载荷的频率较低,这与列车本身的一些固有振动模态频率非常接近,易形成共振;与恒定侧风相比,随机侧风下气动载荷功率谱密度峰值更大,且随着基频风速增大而增大。
关键词
随机侧风
桥塔
气动载荷
时域
频域
Keywords
random crosswind
bridge tower
aerodynamic load
time domain
frequency domain
分类号
U271.91 [机械工程—车辆工程]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
随机侧风影响下植保无人机下洗流场分布规律与预测模型研究
王玲
朱嘉旺
刘骋
苏锐
《农业机械学报》
北大核心
2026
0
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职称材料
2
强横风环境下高速列车运行安全自适应约束跟随控制
凌亮
赵靖宇
谈春波
余浩伟
王开云
翟婉明
《振动工程学报》
北大核心
2025
0
在线阅读
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职称材料
3
随机侧风下高速列车在桥塔环境中气动载荷的时域与频域特性研究
杜礼明
葛文帅
章芝霖
《铁道车辆》
2024
0
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职称材料
已选择
0
条
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引用分析
参考文献
引证文献
统计分析
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