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[成果] 1700600224 河北
TG3 应用技术 矿山、冶金、建筑专用设备制造 公布年份:2017
成果简介:板形检测与控制是带钢冷轧机的核心关键和高端技术。国内只有少数冷轧机装备了板形测控系统,大多依靠进口,价格昂贵,维护困难。为打破国外垄断局面,该项目自主创新,研制了带钢冷轧机集成化智能型板形测控系统,并成功进行了工业应用。 主要创新成果如下: 首创整辊镶块式和整辊无缝式板形检测辊的技术思路,研制成功整辊镶块压磁式和整辊无缝压电式两种新型的板形检测辊,具有辊面硬度高、淬硬层厚的特点,提高了检测辊耐磨耐冲击性能,解决了压伤和划伤带钢表面的难题。 研制成功无线式板形信号处理器,集成化实现了板形检测信号的高精度数字处理、无线传输和无线供电,具有抗干扰、模块化、可靠耐用等优点。 将板形信号的模拟量处理、数字量处理、无线数字传输和无线供电等功能高度集成,实现硬件的模块化和集成化。板形信号的嵌入式数字处理模块,避免传统外置式采集卡受电磁、光电和振动等外界干扰,提高检测精度。板形信号的无线数字传输模块,避免传统碳刷滑环式输出摩擦、磨损和振动的影响,提高抗干扰能力和模块使用寿命。组合磁环式无线供电模块,避免传统接触滑动式供电摩擦、磨损和振动的影响,提高供电的稳定性和可靠性。 研发出板形智能控制系统,实现预设定控制和闭环控制协同、机理模型与智能模型协同的高精度板形控制,具有高精度、高效率、智能化等优点。 以条元法和人工智能为特色的板形预设定控制数学模型和软件系统,提高设定计算速度和精度。机理模型与智能模型协同的板形闭环控制,提高控制精度。分布式计算机协同控制系统,效率高、成本低。 将上述创新成果应用于鞍钢1780mm、河北钢铁1050mm和燕山大学国家工程技术研究中心650mm等3套带钢冷轧机,取得了显著的技术效果。厚度0.5mm以上带钢板形控制在2I以内,0.5mm以下带钢板形控制在4I以内,闭环控制投入时的轧制速度提前到60m/min。板形控制精度和闭环投入轧制速度均达到国际领先水平。正在应用于鞍钢2130冷轧带钢平整机、河南明太铝业1650铝箔冷轧机、江苏九天科技750带钢冷轧机等3套轧机。 该项目近3年共创经济效益3.6297亿元。其中,节省3套板形测控系统引进费用3000万元,鞍钢1780冷轧机板形测控系统创造经济效益19422万元,河北钢铁1050冷轧机板形测控系统创造经济效益13875万元。 该项目形成了具有自主知识产权、先进可靠的带钢冷轧机板形智能测控系统技术成果,是中国冶金工业和高端装备领域的核心技术创新,对产业升级具有推广应用价值。
[成果] 1700600114 河北
TG3 应用技术 钢压延加工 公布年份:2017
成果简介:在带钢轧制过程中,开卷与卷取作为一道重要的辅助生产工序,对成品带钢的质量起着举足轻重的影响。为了定量、准确计算带钢卷取及开卷过程钢卷内部应力分布情况,为卷取及开卷所引起缺陷的治理奠定基础,该项目首次采用螺旋形开口圆筒类模式,提出了一套带钢卷取及开卷过程中钢卷内部应力分布模型,并给出了相应的层间滑移判断条件。然后,针对热轧钢卷卸卷后的“鼓肚”与“翘曲”问题,首次提出了“鼓肚量”与“翘曲度”新概念,开发出了热轧钢卷“鼓肚”与“翘曲”定量预报技术,并以层间滑移、“鼓肚”及“翘曲”的综合治理为目标,建立了适合于热轧卷取机组的卷取张力综合优化技术。同时,针对热轧卷取过程夹送辊夹紧力横向分布问题建立了相应的预报技术;随后,针对冷轧带钢卷取过程及卸卷后钢卷的粘结、松卷、心型卷以及附加浪形等缺陷,首次提出了适合于冷轧卷取机组的钢卷粘结、松卷、心型卷以及附加浪形模型,并以此为基础,建立了一套适合于冷轧机组以粘结、松卷、心型卷以及附加浪形缺陷综合防治为目标的卷取张力综合优化模型;最后,针对开卷过程中的在线松卷与表面擦划伤问题,充分考虑到开卷机组的设备与工艺特点,提出了一套适合于开卷机组以松卷与表面擦划伤防治为目标的开卷张力综合优化模型。 该项目所述冷轧卷取与开卷过程关键工艺模型与缺陷治理技术从2007年开始,陆续被推广应用到宝山钢铁股份有限公司等钢铁企业的相关机组,近三年共创经济效益超过2.5亿元人民币;而该项目所述热轧卷取及开卷过程关键工艺模型与缺陷治理技术从2011年开始通过技术贸易被推广应用到中冶赛迪工程技术股份有限公司、衡阳中钢衡重设备有限公司等设备设计与制造企业,取得了良好的经济与社会效益。该项目打破了国外技术垄断,形成了国内自主知识产权,共被授权发明专利9项、软件著作权4项;发表学术论文8篇。经河北省科技成果转化服务中心组织专家鉴定,该项目的相关成果达到国际先进水平。
[成果] 1700530038 河北
TG3 应用技术 钢压延加工 公布年份:2017
成果简介:该项目属于精密薄带钢轧制工艺及装备技术领域。在新的环保要求与市场形势之下,高强减薄已成为板带产品发展的必然趋势。与此同时,随着大部分板带用户由低端转向高端,对带钢板形、表面及边部质量提出了越来越高的要求。在该背景下,该项目以高等级超薄带钢为研究对象,对其冷轧过程关键工艺与质量控制技术展开专题研究,主要内容及特点包括以下四方面:高等级超薄带钢极限轧薄能力精评估技术。针对现有冷轧机组都非为超薄带钢生产而专门设计、原有产品大纲并不涵盖超薄带钢、而超薄带钢又必须利用现有机组进行生产的问题,该项目首次开发出了一套适合于冷连轧机组超薄带钢生产的极限轧薄能力精评估技术,为机组产品大纲的拓展及高等级超薄带钢的批量生产奠定了基础。高等级超薄带钢一次冷轧关键工艺及质量综合控制技术。充分考虑一次冷轧设备特征与超薄轧制工艺特点,采用轧制规程综合优化“硬调控”与工艺润滑制度综合优化“软调控”相结合的控制手段,同时兼顾生产效率、吨钢电耗以及产品质量的控制问题,提出了一套适合于超薄带钢一次冷轧生产的关键工艺及质量综合控制技术。高等级超薄带钢二次冷轧关键工艺及质量综合控制技术。针对超薄带钢二次冷轧的设备与工艺特点,从乳化液工艺优化、乳化液喷射装置与喷射方法改进、轧制工艺优化设定、弯辊快速调整及切水控制策略的开发等方面入手,提出了一套完整的适合于超薄带钢二次冷轧生产的关键工艺与质量控制技术,解决了超薄带钢二次冷轧过程中的质量问题。高等级超薄带钢切边过程关键工艺及质量综合控制技术。边部质量作为超薄带钢的重要质量指标之一,已经越来越被用户所重视,该项目将工艺优化与设备改进相结合,从圆盘剪间隙量、重叠量以及张力等基本工艺参数优化设定与带钢边部修磨装置的设计入手,开发出一套超薄带钢切边过程关键工艺,实现了切边质量的综合控制。以上述四项核心技术为基础,形成了一套完整的高等级超薄带钢冷轧过程关键工艺及质量综合控制技术。从2005年开始,该项目被推广应用到宝钢、江苏九天等相关机组,将成品板形控制在2-41以内、板形封闭率控制在0.5%以内;带钢表面缺陷控制在0.5%以内;成品带钢厚度最薄可以达到0.1mm以下;边部缺陷控制到0%,近三年共创经济效益超过22亿元人民币,该项目共被授权发明专利29项、实用新型专利2项、软件著作权18项;公开发明专利9项;8项发明专利实现了专利权转让;发表论文33篇,出版专著1部,取得了良好的经济与社会效益。
[成果] 1700470416 北京
U44 应用技术 土木工程建筑 公布年份:2017
成果简介:研究目的: 新建滨北线松花江公铁两用桥是既有桥的改建工程。新建滨北桥铁路由单线扩增为双线,公路由两车道扩增为六车道,是严寒地区规模最大、跨度最大、用钢等级最高的双层整体钢桥面、板桁结合的公铁两用钢桁梁桥。设计温度-43℃,对低温承载结构的安全性和耐久性要求极高,如何防止低温脆断是急需突破的关键技术问题。该项目自2009年初立项,围绕滨北桥工程“低温环境桥梁钢结构的开发及应用”开展结构构造、质量标准、高性能钢材、焊接工艺、质量控制等关键技术的研究。目的是突破桥梁钢结构抗低温脆断集成技术,开发出低温环境桥梁钢结构产品,实现高品质制造和应用;形成低温桥梁钢结构技术标准和工法,为严寒地区钢桥的设计建造提供工程经验和技术依据。 主要技术创新点: 1、双层整体钢桥面,板桁结合的设计方法、钢桥面板的有效宽度、动力系数进行相关研究; 2、结构在活载作用下产生疲劳裂纹引起应力集中、应力突变、低温疲劳,结构设计时尽可能避免。 3、设计温度-43℃时,材料及焊缝的冲击性能规范未作要求,基于断裂力学及防断实验,建立防断裂关系式,确定防脆断所要求的冲击性能特征值,制订质量标准。 4、首创低温桥梁用Q420qE钢“V-N处理”微合金化新技术,明显使焊接热影响区因大量(V,Ti)(C,N)粒子诱发晶内针状铁素体形核生长而细化组织、-43℃冲击功提高2倍以上,形成发明专利技术。 5、首创低温桥梁用Q370qE钢“降C增Ni”与“控轧正火后适当控冷”材料热处理新技术,明显使焊接性改善、热输入窗口扩大、-43℃冲击功提高近3倍,为解决低温构件焊接接头的低温韧性奠定了材料基础。 6、针对低温桥梁用Q420qE和Q370qE钢,优化焊接热输入参数,形成低温钢桥构件焊接技术,接头低温韧性显著优于国内外同类产品,解决了低温桥梁钢结构焊接质量控制问题,低温桥梁用Q420q钢焊接技术形成发明专利。 经济、社会效益及推广应用情况: 围绕滨北桥工程应用上述关键技术,累积制造低温桥梁钢结构5.27万吨,销售收入59435万元、新增利润4947万元、上缴税收3571万元,吨钢结构降本230元、节支总额1212万元,缩短工期4个月。新建滨北桥构成了铁路、公路、航运立体交通大通量运输体系,支撑了区域经济社会的持续发展。项目成果在中国高寒地区大型钢桥建设中的应用前景十分广阔,将带动桥梁、钢结构、冶金等相关行业的发展和技术进步。
[成果] 1700520093 河北
TG1 应用技术 工程和技术研究与试验发展 公布年份:2017
成果简介:在核工业、化工、电子、冶炼等高浓度酸、碱、盐、重污染废水处理及空间原子氧侵蚀等极端特殊的腐蚀环境下,传统的耐蚀材料很难满足要求,由此引起的严重腐蚀损伤、停产检修、甚至重污水泄露等,不仅造成巨大经济损失,还可能威胁人民生命和财产安全。亟需具有极高的抗腐蚀能力,同时还具有良好力学性能和抗冲刷能力的关键材料。该项目针对特殊腐蚀环境,开发出了具有高抗腐蚀性和高综合力学性能的新型锆合金材料,满足了极端腐蚀环境下关键构件的迫切需求,实现了大量工业推广应用,并创造了显著的社会经济效益。1、开发了特殊腐蚀环境用新型锆合金,实现了关键技术上的重大突破和自主创新。该项目解决了无序固溶体强化与多相材料强度计算难题,发展了锆合金强韧化理论,为技术上的重大突破提供了坚实的理论支撑;解决了锆合金腐蚀过程中过钝化及微裂纹形成等关键技术难题,提出了具有高抗腐蚀性和综合力学性能的新型锆合金设计方法。在该基础上设计开发出10余种具有优异抗腐蚀性能和综合力学性能的新型锆合金。进一步开发了亚稳相复合锻造热处理新技术,解决了高强韧锆合金加工的关键技术难题。2、新型锆合金技术与国内外耐极端腐蚀环境材料技术相比,总体技术水平、主要技术、经济、环境等指标达到国际同类技术领先水平,与国际上重度污染废水处理关键构件所用的不锈钢相比,新开发锆合金抗腐蚀性能提高了10倍以上,且综合力学性能显著提高。与空间原子氧特殊腐蚀环境下关键构件常用合金钢相比,新开发锆合金抗腐蚀性能提高近3倍,并且拉伸强度提高1.4倍,密度降低35%,膨胀系数为1/2,无磁性。发明的用锆合金处理工程用钢新技术,使大量应用于沿海与防洪抗灾工程的钢材抗腐蚀寿命提高了25%以上。3、形成了一整套稳定、可靠的新型锆合金生产技术,成功转化为相关企业的核心竞争力,已实现规模化工业生产,产品具有明显的国际市场竞争优势。使用新型锆合金替代不锈钢制作的传动构件、反应器、管道阀门等,已作为国家重点创新产品推广应用于近百家重要企业中。成功制备了空间原子氧环境下的导轨、滑块和定位销等关键部件,在多款空间机构设计中获得应用,有效提高了服役寿命并实现大幅减重。锆合金处理工程用钢新技术,推进了线钢、螺钢、盘螺钢等在沿海工程和抗洪防灾工程中的大量使用,产品年产量达90万吨以上,畅销华北、华东、华南等地,并出口东南亚、北美等多国和地区。近三年为相关企业新增产值112亿元,利润超3亿元。该项目解决了极端腐蚀环境下缺乏高性能金属结构材料的国际难题,新开发锆合金已成为极端腐蚀环境处理行业关键构件的首选材料。开创了锆合金作为非核领域结构材料应用的新领域。申报国家发明专利28项,其中17项已授权;在PRL、Acta Mat.等期刊发表论文200多篇,SCI收录165篇,EI收录95篇,SCI他引1000多次,相关工作被Science、Nat.Mater.等论文多次评价和引用。获2016年中国电子学会科学技术一等奖。
[成果] 1700220083 河北
TG7 应用技术 工程和技术研究与试验发展 公布年份:2016
成果简介:该项目对用于刀具制造的纳米孪晶CBN(nt-cBN)块材的机械物理性能进行了研究,并完成了nt-cBN块材的焊接;对nt-cBN材料进行了机械刃磨机理的理论分析及实验验证,提出一种nt-cBN表层材料去除理论,脆塑转变临界研磨深度理论计算结果为23.9nm,并基于实验分析了研磨工艺参数对加工质量的影响规律;完成了nt-cBN刀具超精密切削淬硬钢的数值模拟分析模型的建立,对切削过程中的切屑形态、切削力、切削温度、残余应力等进行了数值模拟分析,进而优化刀具几何参数和切削工艺参数;研究了飞秒激光加工策略及工艺参数对刀具表面质量和刃口锋利度的影响机制,完成了nt-cBN毫米级尺寸切削刀具的轮廓加工,基于聚焦离子束(FIB)技术实现了切削刃钝圆半径低于60nm的nt-cBN圆弧刃微刀具的精密制造;采用nt-cBN刀具完成了淬硬钢的超精密切削加工实验,加工表面粗糙度Sa低于7nm,结合仿真结果研究了淬硬钢纳米级表面的形成机理,以及亚表层损伤即表面完整性的产生机制及影响因素;根据刀具磨损的实验和仿真结果,研究了nt-cBN刀具的磨损机理以及刀具磨损量和磨损形态随着工艺参数变化的演化过程,面向淬硬钢的超精密切削提出了nt-cBN刀具磨损的控制策略。
[成果] 1700220123 河北
U27 应用技术 技术检测 公布年份:2016
成果简介:该项目通过对翻车机系统工作流程以及运煤敞车机械结构进行深入研究,提出通过制动风管的挂接位置间接识别是否发生反位现象。针对此问题提出以模糊理论为基础,通过分析Mamdani模糊推理方法来判断是否发生反位。创新性的研究成果:1.基于模糊推理的运煤敞车车皮反位自动识别系统及保护装置所用的激光传感器工作温度范围宽,且在保护罩的作用下,保证其能在各种气候及光照条件下实现准确的检测,结果稳定、成本低,避免了工作人员目测带来的视觉误差及其它因素带来的影响。2.基于Mamdani型推理的算法根据风管扭曲特征可以快速地检测到车皮反位现象,并及时反馈给操作室,因此该方法又起到防止钩头被翻车机损坏的报警和保护作用。该项目研究提出基于模糊推理系统的运煤敞车车皮反位检测方法。针对检测的实时性和高精度要求,尽可能减少每组样本数据的数量,以提高检测速度。在模糊推理系统输入变量(即数据特征值提取)确定时,在保证检测精度要求的前提下,尽可能使算法复杂度最低。并根据操作人员的经验以及样本数据的规律,构建完善的规则库,提高反位识别精度。设计软件界面和功能以便现场工作人员操作,使反位识别自动化。
[成果] 1700220149 河北
TN92 应用技术 通信设备制造 公布年份:2016
成果简介:无线传感器网络抗毁性研究主要借助无标度拓扑对节点随机故障的强容错性。然而,无标度拓扑对节点随机失效的强容错性是一种静态的容错性,没有兼顾到拓扑的动态特征,即节点失效会引起拓扑流量变化,拓扑流量变化反过来又会引发其他节点因承载流量过大超过其处理能力而失效,这一过程不断持续的进行,出现节点失效的级联效应。针对这一问题,该项目利用已有静态容错性研究中的无标度理论和方法,设计抵御级联失效的无线传感器网络无标度拓扑安全机制。跟国内现有研究成果相比,该项目首次从无线传感器网络自身特点出发研究无标度拓扑的级联失效问题,先后建立了混合节点失效模型、容量恒定级联失效模型、以及加权无标度拓扑演化模型,探索了级联失效临界流量分布,并通过权值演化与拓扑演化行为紧密结合,提出了抵御级联失效的无标度拓扑安全机制。该项目的完成,弥补了国内在混合节点失效下级联失效建模及其加权无标度拓扑动力学特性分析等方面理论研究的不足,从拓扑流量参数的角度给出了级联失效发生的临界条件,为避免网络级联失效现象的发生提供了有效途径。
[成果] 1700220663 河北
F27 应用技术 企业管理服务 公布年份:2016
成果简介:该课题运用访谈和问卷调查等方法收集数据信息;运用质性分析和统计分析等方法对数据进行处理和分析,检验假设和模型;并整合心理学、社会学和管理学理论对研究发现进行了理论升华,提出了理论模型。该课题应用于制造、工商和服务业等类型企业的人力资源管理,有助于企业管理者掌握员工的离职规律和影响因素,进而采取有效的措施降低员工离职率和提升工作绩效。该课题在概念方面,进一步厘清了中国情境下工作嵌入的概念内涵,发掘出不同于西方的区域维度及其所包含的三类依附关系;在测量方面,改进了工作嵌入的量表,基于中国情境开发出适用可靠的本土组合量表;在机理方面,选择了组织公平、组织伦理氛围、组织公民行为和离职等重要组织行为变量,构建假设和模型,深入的分析了工作嵌入在其中的中介和调节作用,填补了相关研究缺乏的空白。研究成果的应用能够使课题组对员工的离职动因、过程和机理有更加清晰的认识,这对企业管理者有重要的指导意义,有助于他们更有效的吸引、保持和激励员工,降低员工离职,减少离职损失,进而提升企业绩效,具有很强的理论价值。
[成果] 1700200094 河北
TG3 应用技术 矿山、冶金、建筑专用设备制造 公布年份:2016
成果简介:轧钢机的轧制速度和轧制精度不断提高,板带生产过程中常常会由于轧制条件的变化而诱发低频振荡甚至失稳现象,这种非平稳过程会对造成带钢表面形成明暗条纹、增加板带厚度误差,增加设备磨损以及严重影响产量等危害。该项目应用Lagrange-maxwell原理并考虑时滞因素影响,建立轧机主传动机电耦合动力学模型,应用机电分析理论研究机电耦合系统的非线性振动行为,并通过时滞非线性反馈控制器对振动行为予以抑制。其先进性在于:考虑磁场能与机械能耦合作用建立轧机主传动非线性机电耦合动力学模型;给出了电气参数(包括电磁刚度和电磁阻尼)对轧机主传动系统振动特性的影响规律;提出轧机机电耦系统的时滞非线性状态反馈控制方法。研究揭示了轧机主传动系统机电耦合关系和时滞特性对振动行为的影响规律,并给出抑制轧机振动行为的有效方法,用以指导主传动系统机电参数匹配和扭振控制器设计,为解决困扰已久的由于机电参数匹配不合理导致的突发性的机电耦合振动问题提供有力的科学依据。
[成果] 1600270020 河北
F30 应用技术 社会人文科学研究与试验发展 公布年份:2016
成果简介:以土地利用图为研究对象,基于制图约束确定土地利用图的综合质量评价指标,借助模糊多层次综合评价的方法建立土地利用图综合质量评价模型,旨在比较综合算法的优劣,发现综合过程中的问题,改进土地利用的综合过程,完善土地利用总体规划工作。基于制图约束确定土地利用图综合质量评价指标,根据土地利用图的特点,从几何约束、拓扑约束、结构约束和格式塔约束四个方面确定了评价指标。采用模糊多层次综合评判的方法,根据选取的评价指标确定因素集,确定各指标的评价等级组成评语集,由因素集和评语集组成模糊评价矩阵。根据各因素对土地利用图综合质量的不同影响程度确定权重集,最后通过模糊变换得到评价结果,建立土地利用图综合质量评价模型。通过试验分析得到的质量评价结果,能够比较不同综合算法的优劣,发现综合过程中的问题,改善土地利用图综合过程,对建立多尺度国土资源数据提供技术支持,达到模型研究的目的。
[成果] 1700220122 河北
TN2 应用技术 电子器件制造 公布年份:2016
成果简介:该项目针对皮带撕裂检测及保护问题进行深入的研究,设计了一种基于线激光辅助的皮带撕裂视觉检测及保护装置,利用重心法对光条中心进行粗略提取,在此基础上计算光条法线方向,之后在光条法线方向上利用高斯曲线拟合法实现了光条中心的亚像素精度提取。通过对光条中心相邻像素间距、光条中心曲率以及光条偏移程度等特征的提取和分析,完成撕裂检测。实验结果验证了各算法的有效性。创新性研究成果:1.建立线激光辅助的皮带撕裂视觉检测系统,将对皮带底面撕裂区域图像的分割提取转移到对皮带底面图像中激光条纹特征提取与分析上,解决了撕裂特征提取不准确以及计算代价高等问题,确保了检测任务的实时、准确实现;2.利用光条截面光强近似服从高斯分布及具有高对比度的特点,用迭代阈值法对检测图像进行分割阈值求取,之后在光条截面光强分布曲线上,以迭代法求得阈值为起始点,对分割阈值进行逼近,获得最佳阈值,完成对激光影像区域的准确分割;3.根据光条截面光强近似服从高斯分布的特点,在重心法粗略提取光条中心的基础上,通过梯度算子计算光条法线方向,并在光条法线截面上进行曲线拟合计算光条中心,使得其精度达到亚像素级。该项目提出一种基于网格候选点筛选机制的三维重建新方法。实验成果通过计算机仿真验证和自主移动三目测量模拟实验平台的实验验证。有望拓展立体视觉技术在水下自主航行器导航、海洋生物监测、水下考古海底勘探、海洋环境监测等方面的应用。
[成果] 1700200093 河北
TG3 应用技术 矿山、冶金、建筑专用设备制造 公布年份:2016
成果简介:课题考虑齿轮传动中的间隙、时变刚度、时变误差,以及油膜因素影响,建立了一类含间隙非光滑特性的轧机主传动系统的动力学方程。分析间隙出现的瞬间及其前后的局部动态特性,建立了零时间不连续映射以及Poincare映射,并结合碰撞理论以及Floquet理论对擦边分岔机理进行了理论分析;综合考虑齿轮传动过程中轧辊与轧件之间的摩擦因素、齿轮副的扭转振动以及轧辊的水平振动,建立了一类扭转与水平耦合振动的轧机系统的动力学方程。运用Filippov凸方法对系统进行集值扩展,给出轧辊与轧件产生滑动分岔的充要条件,利用所给出的理论条件对系统滑动分岔进行振动分析;研究了轧机主传动系统在齿轮时变参数激励下的非线性振动行为,为抑制主传动系统中参数激励导致的各种非线性振动行为,设计了基于自抗扰控制技术的主动控制器,研究表明该控制器可以有效的抑制时变参数激励引起的各种非线性扭转振动,研究取得了如下创新性的研究成果:研究了轧机齿轮传动系统间隙影响下的擦边分岔振动行为。研究了轧机轧制过程中辊缝干摩擦现象导致的滑动分岔行为。给出基于自抗扰控制技术的振动主动控制器对参数激励振动行为进行抑制,保障轧机主传动系统的稳定性。研究完善了轧机振动理论的分析方法,促进钢铁行业的发展。
[成果] 1700220082 河北
TQ0 应用技术 工程和技术研究与试验发展 公布年份:2016
成果简介:该项目对化工、食品等行业中广泛应用的层流搅拌槽内非牛顿流体的流动状态和混合过程进行了数值模拟和实验研究。采用CFD技术对直叶、斜叶桨的径向、类轴向搅拌特性进行研究,得到了其层流流场结构和速度分布曲线,确定了不同加料点、不同监测点及不同转速等因素对混合过程的影响;提出双层组合桨和三种不同搅拌结构,并采用CFD、PIV和变色法研究其产生的流场结构和混合过程,确定各因素对搅拌特性的影响。该项研究提出的非对称混合方法,即利用桨叶组合结构的变化及其非对称性布局,增加物料的层流流动,使流场形态和类型满足所加工物料的特殊要求(如无剪切、混合效率高、无副产品等),对优化搅拌装置结构,满足其在化学工业、生物工程、制药工程、材料加工及食品加工等领域的应用要求,具有重要的技术和经济意义。
[成果] 1700220158 河北
P75 应用技术 海洋服务 公布年份:2016
成果简介:该课题以非平行水下双目立体视觉系统为主要研究对象,深入研究非平行系统下水下成像原理,提出了仅通过一幅图像将水下图像转化为摄像机与目标间无水存在的一般空气图像的转化条件和转化模型,利用特征点的三维重建实验验证了模型的正确性;然后针对全局立体匹配中实时性最高的动态规划立体匹配算法,进行了深入研究,将基于小波变换的匹配、基于区域的匹配与带控制点的动态规划立体匹配算法相结合,通过实验验证,得到更加准确的视差图。创新性研究成果:在非平行水下双目视觉系统下,考虑光线在水与空气的分界面发生折射,分三种情况:摄像机光心在水与空气分界面处、摄像机光心在水面外、摄像机光心在水面内,讨论了水下图像向一般空气图像的转化模型,求出水下图像与空气图像像素坐标一一对应的关系式;用空气中动态规划立体匹配原理,对水下图像的转化后的图像,首次应用空气中的立体算法求出水下图像的视差图。考虑带控制点的动态规划立体匹配算法中控制点在极线上分布的特性,将小波变换原理与带控制点的动态规划立体匹配算法相结合,利用小波变换的模极大值处的像素作为候选控制点;利用SAD相似性测度函数对候选控制点进行匹配相似度优化,选取高可信度控制点,完成带控制点的动态规划立体匹配算法。控制点的选取中先后利用了基于相位立体匹配算法(小波变换)和基于区域的立体匹配算法(SAD相似性测度函数),多种匹配基元相结合,使控制点的可信度更高,匹配结果更加可靠。针对针对水下成像存在折射的问题,在双目立体视觉的基础上,研究了多介质非平行双目立体视觉系统的成像,并将动态规划立体匹配算法应用于多介质系统成像的匹配,同时对动态规划立体匹配算法进行了一定的改进,拓展了立体视觉技术在水下海洋导航、勘察、监测以及水下目标识别等方面的应用。
[成果] 1700310022 河北
TP1 应用技术 工程和技术研究与试验发展 公布年份:2016
成果简介:人工智能理论与技术主要包括人工神经网络、支持向量机、数据挖掘、云模型、云计算、智能优化算法和进化计算等理论与技术方法,而且利用人工智能理论与技术可以解决许多从前难以解决的问题。正基于此,该项目利用人工智能理论与技术中的人工神经网络、支持向量机、智能优化和进化算法,有效地解决了一类典型复杂工业过程(电站燃煤锅炉和汽轮发电机组)的全局自动控制和全局优化控制问题,而这两个问题同时属于计算机科学技术和控制工程技术领域的世界性难题。该项目已获如下成果:发表SCI收录论文30多篇,EI收录论文40多篇,他引SCI论文120次,他引EI论文110篇,其中主要8篇SCI收录论文SCI他引86次;完成国家自然科学基金项目和省自然科学基金项目;培养获博士学位3人,获硕士学位32人。上述成果得到国内外同行专家的高度评价和广泛认可。该项目主要创新点和科学价值如下:首次阐明了自适应谐振神经网络ART-2与误差反向传播神经网络BP相融合实现复杂工业过程聚类融合控制与建模的内在机理和时空关系,并首次将聚类融合控制应用于电站燃煤锅炉燃烧过程全局自动控制中,解决了该领域存在的一个世界性难题——电站燃煤锅炉燃烧过程无法实现全局自动控制的问题。首次提出一种具有快速学习功能的全新人工神经网络——快速学习网(FLN),其输出神经元不仅接收来自隐层神经元的信息,而且还可以直接从输入神经元提取信息,并通过经典的回归数据集验证了算法的有效性。之后,应用FLN对两台电站燃煤锅炉进行了燃烧过程优化模型建模实验,取得了很好的建模实验效果,同时也表明了算法具有很高的辨识性、稳定性和普适性。另外,针对某热电厂的300MW锅炉所采集的历史数据特征,还提出了一类组合型离线建模方法,其主要是由主模型和补偿模型组合而成,实验证明其具有很高的辨识性能和泛化能力。首次提出两类改进的人工蜂群算法,并通过测试函数验证了改进的算法具有非常快的收敛速度、非常强的全局优化能力和很好的稳定性,同时利用该算法有效地解决了FLN输入权值和隐层阈值的优化问题。另外,结合建立的锅炉燃烧过程优化模型,采用改进的人工蜂群算法优化锅炉可调运行参数,实现了锅炉燃烧过程的全局优化控制,解决了该领域存在的另一个世界性难题——电站燃煤锅炉燃烧过程无法实现全局优化控制的问题。首次提出一种自适应最小二乘支持向量回归(ALSSVR)模型,并通过数值仿真实验验证了该模型能够用于建立在线预测模型,适用于复杂工业过程动态系统的在线预测,同时将其应用于汽轮机主蒸汽流量和热耗率的在线预测,都取得了满意的预测效果。另外,该模型对汽轮机组变工况运行时的节能降耗还具有重要的指导意义。首次提出一种改进的万有引力搜索算法(IGSA),并通过13个基准函数的测试,验证了该算法比其它算法具有更高的寻优精度和更好的稳定性,将其应用于最小二乘支持向量机热耗率建模超参数的优化中,表现出比其它常见智能优化算法具有更好的优化效果。
[成果] 1700310006 河北
TB3 应用技术 工程和技术研究与试验发展 公布年份:2016
成果简介:该项目致力于复合材料细观力学解析方法研究,属于基础力学领域。复合智能材料的设计和分析要求微结构与多场物理量相结合的理论方法,需要研究宏细观性能与微结构之间的关联,同时考虑非均匀相(夹杂、涂层、孔洞、裂纹和刚性线)的界面效应和分布方式。如何建立考虑非均匀相界面效应、分布方式及多场耦合的细观力学模型,对于复合材料细观力学的研究至关重要。该项目提出了含纳米非均匀相复合材料有效反平面剪切模量的广义自洽模型、建立了周期分布非均匀相问题的细观力学模型以及建立了分析周期微结构电磁弹性能的细观力学模型,丰富和发展了复合材料细观力学的基本理论,为非均匀材料的界面效应表征、微结构设计和多场耦合宏细观性能分析提供了解析方法和理论基础。主要发现点有:提出了反平面载荷时纳米夹杂复合材料的广义自洽模型。基于表/界面弹性理论,考虑夹杂的界面效应,推导了纳米复合材料有效反平面剪切模量的解析表达,可以反映夹杂的尺寸效应和形状对宏细观力学性能的影响;进一步讨论了纳米涂层对复合材料细观场和宏观有效性能的影响,发现非常软或非常硬的涂层都大大限制了纤维刚度对复合材料有效模量的贡献;获得了含纳米椭圆孔正交异性材料应力场的闭合解,研究了界面应力集中问题。相关研究成果发表在《Mechanics of Materials》、《Acta Mechanica》、《International Journal of Engineering Science》、《固体力学学报》和《复合材料学报》等该领域国内外知名期刊。建立了几类典型周期分布非均匀相问题的细观力学模型。利用复变弹性理论和解析函数边值问题理论,求得了周期复合材料的应力场和等效力学性能的解析解,具体包括周期纤维复合材料、周期涂层纤维复合材料、周期裂纹问题、周期刚性线问题和周期裂纹-刚性线混合问题。探讨了非均匀相体积分数、分布方式、材料参数等因素对周期材料的细观局部场和宏观有效性能的联系。相关研究成果发表在《Acta Mechanica》、《Zeitschrift fur Angewandte Mathematik und Mechanik》、《Computational Materials Science》、《固体力学学报》、《复合材料学报》和《计算力学学报》等该领域国内外知名期刊。建立了分析周期非均匀材料宏细观电磁弹性能与微结构关联的细观力学模型。研究了力电耦合载荷和电磁弹耦合载荷作用时周期非均匀材料的电磁弹场和有效电磁弹性能,探究了压电系数、压磁系数和磁电耦合效应的规律和参数优化。相关研究成果发表在《International Journal of Applied Electromagnetics and Mechanics》、《固体力学学报》和《兵器材料科学与工程》等该领域国内外知名期刊。该项目总共发表主要论文20篇,提出的复合材料细观力学理论模型和所得结论得到了国内外同行的积极评价和正面引用。8篇代表性论文总共他引36次,其中6篇SCI论文SCI他引28次。他引期刊包括国际著名期刊《Nanoscale》、《Mechanics of Materials》、《Smart Materials and Structures》、《International Journal of Engineering Science》、《Composites Part B》和《Composite Structures》。
[成果] 1700310123 河北
TG3 应用技术 矿山、冶金、建筑专用设备制造 公布年份:2016
成果简介:研究所属学科分类:冶金工程技术。 随着轧钢机的轧制速度和轧制强度不断提高,板带轧机生产过程中常常会由于轧制条件的变化而诱发轧辊振动现象。轧辊振动会造成带钢表面形成明暗条纹、增加板带厚度误差、增加设备磨损以及降低产量等危害。大型板带轧机轧辊非线性振动广泛存在于国内各大钢铁企业中,因此研究大型板带轧机轧辊非线性振动抑制技术,对于提高板带轧机轧制速度和强度,提升中国钢铁企业的自主创新水平和国际竞争实力,具有十分重要的意义。 该项目在国家板带装备及工艺工程技术研究中心和国家基金委的大力支持下,对大型板带轧机中机座非线性垂直振动及传动系统机电耦合振动导致的轧辊非线性振动抑制及故障诊断技术进行攻关研究,并提出了4项关键创新:1)在机座垂直振动方面,考虑轧制工艺和轧机结构的耦合作用,建立含轧辊垂直振动位移、振动速度等动态因素的动态轧制力计算方法,解决了板带动态变形过程与轧机机械结构振动这两部分单独进行研究、模型与实际偏差大的局面,提高了轧制力的计算精度。2)首次研究轧辊弹塑性对称滞后变形、非对称滞后变形、液压缸两分段约束、多分段约束四类非光滑因素对轧辊垂直振动的影响,基于分岔理论研究轧机出现不同振动行为的条件,找到轧机易出现失稳振动的边界条件。3)在传动系统机电耦合振动方面,基于Lagrange-Maxwell原理,综合考虑交流驱动电机的气隙磁场能和机械动能,建立了统一的包括电气参数和机械参数在内的轧机主传动系统非线性机电耦合动力学模型。4)提出了神经网络集成和BS—EMD的轧机主传动系统故障诊断技术。以上新技术的应用提高了板带轧机的稳定性,保障了高端板带材的产品质量,降低板带轧机的故障率和产品次品率。 累计已发表EI和SCI检索的高水平论文34篇,发明专利2项,形成了具有自主知识产权的轧机非线性振动抑制技术,并将其应用于一重集团设计制造的1780、2150和2250连轧机组上,为企业产生直接经济效益约2.4亿元,整体技术达到国际先进水平,增强了中国重型装备及板带材产品的国际竞争力。
[成果] 1600270195 河北
TN91 应用技术 工程和技术研究与试验发展 公布年份:2016
成果简介:将就现有卷积码译码方法较为复杂的情况下,对卷积码的译码方法进行深入分析,对于五位以内突发错误的译码进行纠错的方法进行探索性研究。最终给出在五位以内不同的情况的突发错误下,如何对译码进行纠错的方法,并使用Matlab进行对该进行仿真研究。当信噪比在3dB以上,精确度尚欠佳。但由于原理分析是相当慎密的、可行的,就说明在仿真的过程中,可能是由于数据量太少、仿真方法存在缺陷以及参数的设置,程序的编译等原因造成的。所以在Matlab的仿真使用和仿真程序的方面还需要进一步深入学习和研究,并进一步增大数据量,改进仿真方法。研究成果适用于数字通信系统中在信道受到干扰时信道译码器检测送来错误信息的时,提高译码纠错效率。因此,该项研究成果具有良好的社会意义和推广价值。
[成果] 1600270199 河北
TQ0 应用技术 环保、社会公共安全及其他专用设备制造 公布年份:2016
成果简介:该项目在总结了各种先进的安全管理理念的基础上,对石化装置的安全管理和故障诊断方法进行了研究,所取得的创新性成果如下:建立了基于节点重要度评价的HAZOP分析方法,在进行HAZOP分析之前进行节点重要度评价,利用模糊综合评判和层次分析法将节点划分为三个等级,将HAZOP分析重点放在非常重要和重要等级上,从而在不影响分析质量的前提下,简化了HAZOP分析,提高了分析效率。将稳态工艺过程模拟与HAZOP分析相结合,通过对一个或多个工艺参数波动进行模拟,掌握其对装置特性的影响,在一定程度上克服了传统分析过程人因因素的影响。建立了基于动态工艺过程模拟的HAZOP定量化分析方法,通过对HAZOP偏差危险场景的动态模拟分析,得到偏差原因与后果之间的量化关系,并且对现有安全保护措施进行了优化分析,提高了HAZOP分析的准确性、有效性和可靠性。提出了一种基于主元分析和RBF神经网络的故障监测与诊断方法。采用主元分析法进行状态监测;针对多个故障模式数据的主元分量分别建立RBF神经网络模型识别故障原因进行故障诊断,实现石化装置在线智能故障监测和诊断。
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