新型圆盘模型

关键词：

新型圆盘模型（精选四篇）

新型圆盘模型 篇1

关键词：新型圆盘模型,概率函数密度,离开角,时延,平均时延

0 引言

无线通信技术正以前所未有的速度向前发展, 为了获得更高的信息传输速率以及更强的抗多径干扰能力, 需获得丰富的无线信道信息。因此, 各类时空信道模型相继提出并被深入研究[1,2,3,4,5,6,7,8,9,10]。近年来, 基于几何单反射模型如圆盘模型 (Geometrically based single bounce circular model, GBSBCM) [1,4]、圆环模型[2,3]、椭圆模型 (GBSBEM) [1,3,5]得到广泛研究。同时, 在不同的几何模型中散射体的分布如均匀分布[1,2,3,4]、高斯分布[5,6]、反抛物线分布[7]、指数分布[8]、瑞利分布[8]等都有相应研究, 并且研究显示不同散射体分布适用于不同的无线信号传播环境, 如GBSBCM能有效的给出室外宏小区信号传播信道空时特性。

在无线通信系统中, 基站发送的信号在传播过程中受到各个散射体的影响, 以致到达接收机的信号是来自不同传播路径的信号之和。发射信号到达接收天线的各路径分量经历的传播路径不同, 因此具有不同的时间延迟。信号多径分量的空间分布将导致信号严重衰落, 时延扩展导致符号间干扰, 这将会严重地影响通信链路的质量。同时, 共信道干扰是移动通信系统容量的主要限制因素, 他将影响用户对有效网络资源 (频率、时间) 的复用。

1 新型几何散射模型

图1 (a) 是新型圆盘模型散射体分布图, 散射体高度集中到一点, 随着半径的增大, 集中程度逐渐变小。图1 (b) 是GBSBCM的散射体分布图, 散射体均匀分布在圆盘内。而事实上, 宏小区散射体以较高的浓度均匀围绕着MS, 而随着距离变大浓度也会变低。因此相对于GBSBCM模型的均匀分布, 新型圆盘模型更加贴近无线通信宏小区的实际环境情况。

图2为新型圆盘模型的一次单反射。假设散射体随机分布在以移动台 (Mobile station, MS) 为中心, R为半径的圆盘内, 基站 (Base station, BS) 与MS水平距离为D。散射体的位置由极坐标 (α, r) 表示, 其中α为信号的时延 (AOA) , r为散射体到MS的距离。由于路径损耗高, 忽略了远散射体群, 并且假设电磁波从基站发射经过单个随机分布的散射体仅发生一次单反射到达移动站;单个散射体为全方向散射元, 散射体之间互不相关;BS和MS均使用全向天线, 并忽略极化影响。

采用散射体在极坐标系中均匀分布, 则新型圆盘模型的散射体概率密度PDF为

2 概率密度函数

在BS-Scatter-MS中, 根据电波传播理论和几何关系, 路径时延τ为:

式中:rBS为基站到散射体的距离, rMS为散射体到移动站的距离, c为光速, 到达角AOA为α, 则α, τ的联合概率分布可以用散射体的概率分布fr, αr (, α) 来表示:

式中, 为雅各比变换行列式:

由式 (2) 可得:

将式 (1, 4, 5) 代入到式 (3) 可得时延 (TOA) 和AOA联合概率密度函数为:

式中τ∈ (τmin, τmax) , α∈ (-π, π) 。

同理, 由图2的几何关系可知离开角 (AOD) 和AOA的关系:

则AOD和AOA的联合概率密度同样可以用散射体的概率分布fr, αr (, α) 来表示:

联合式 (1) 和式 (8) 代入式 (9) 可得AOA和AOD联合概率密度函数表达式为:

其中ζ的区域为:

AOA和AOD联合概率密度随收发机距离和圆盘半径的变化分别如图5, 随圆盘半径的变化如图6。可以看出当α·β<0时fα, β=0, 这是因为当α·β<0时, 在图2所示的圆盘内不可能找到散射体。

2.1 TOA边缘概率密度函数

根据式 (6) 可得TOA边缘概率密度函数

式中DαR是对于给定的τ值对应的α的取值范围。

根据式 (2) 很明显可知, τ是以r为变量的单调递增函数。如果散射体分布在圆盘的圆周上, 那么对于每个给定的α, 都可确定τ的最大值。

τR (α) 随AOA的变化如图7。

实际上, 对于给定的τ, AOA的变化范围DαR就是介于α1R和α2R之间。联合式 (12) 和式 (14) 可得τ的边缘概率密度函数为:

图8给出了TOA边缘概率密度函数图, 可知接收信号主要集中在短时延, 并且类似指数分布。文献[10]中的测量值显示在宏小区环境下的传播时延可以拟合成负指数分布。而GBSBCM模型仿真出的传播时延分布图并不能很好拟合负指数分布, 因此相对来说, 新型圆盘模型更符合实际环境, 并且适用于宏小区。

2.2 AOD的边缘概率密度函数

由式 (10) 对α积分可得AOD的边缘概率密度函数表达式

2.3 平均时延τm

由图10可知, 对于给定的圆盘半径, 随着距离的增大, 附加时延基本没有变化, 这也非常符合图8所示, 而对于给定的距离, 随着圆盘半径的变大, 大时延的概率逐渐变大。

图11显示了当D处于不同的值时, 平均时延随着圆盘半径的变化以及当R处于不同的值时, 平均时延随着收发机距离的变化, 可知平均时延随着圆盘半径和收发机间距离的变大而变大。但是很明显, 时延受到D的影响较大。

3 结束语

文章在研究新型圆盘模型的基础上, 采用TOA-AOA, AOA-AOD的联合概率密度算法, 并通过对收发机间的距离D和圆盘半径R的变化, 来分析和比较环境参数对无线信道信息的影响。由仿真结果可知, 新型圆盘模型的时延分布受到距离D的影响较大, 并且符合负指数分布, 因此比较适合宏小区环境。而离开角AOD在圆盘半径不变时, 随着距离的变大, 角度逐渐集中到0;在距离不变, 圆盘半径变大时, 角度逐渐分散。此外, 离开角的变化始终有一个范围, 因此在实际环境中可以采用定向天线来加强信号的发射质量。

参考文献

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新型圆盘模型 篇2

基于新型语言评估标度的二元语义改进模型

摘要：为了有效地求解基于语言评价信息的多属性决策问题,针对目前常用的二元语义分析方法中存在的.标度转换问题,提出一种处理语言评价信息的新型复合标度(该标度综合了指数标度和-n～n标度的优点),建立了基于新型复合标度的二元语义改进模型.算例验证结果表明,新型复合标度为处理定性的语言评价信息提供了科学依据,所提出的改进模型可以有效提高决策结果的精度和可信度. 作者： 鲍广宇连向磊何明王玲玲 Author： BAO Guang-yuLIAN Xiang-leiHE MingWANG Ling-ling 作者单位： 解放军理工大学指挥自动化学院,南京,210007 期 刊： 控制与决策 ISTICEIPKU Journal： CONTROL AND DECISION 年，卷(期)： ,25(5) 分类号： C934 关键词： 多属性决策 语言评价信息 标度转换 复合标度 机标分类号： C93 N94 机标关键词： 语言评估标度二元语义改进模型evaluationlinguisticnewbasedmodel语言评价信息语义分析方法复合指数标度信息提供决策问题决策结果处理标度转换可信度多属性综合 基金项目： 总装预研基金

新型圆盘给料机防堵料的改进措施 篇3

传统的圆盘给料机的种类繁多，主要经历了敞开式伞齿轮、封闭式伞齿轮和蜗轮副圆盘给料机三种基本类型的发展。这些圆盘在不同的时期都曾在各行业特别是冶金、能源行业起到了很大的作用，但它们或多或少都存在各种各样的问题，这些问题制约了圆盘给料机的运用。

1 存在的问题

我公司技术人员通过现场调研，发现圆盘给料机运行一段时间后，由于料套与防尘罩之间、底架与圆盘之间积料逐步增多而增加了圆盘的运行阻力，最终导致圆盘无法正常工作，只能停机清料或采用其它方式来解决，影响了生产效率。

2 采取的措施

(1)减小料套上刮刀衬板间的间隙，增加了辅助刮刀，以提高刮刀的清扫效果，减少盘面上的积料。

(2)减小盘面外圆与底架间的间隙，使物料不易漏进底架。

(3)改进盘面下刮刀及底架下侧的结构，在底架外侧设一凹槽，使其不易进入底架内侧，方便盘面下刮刀将漏入底架的物料清理掉。在底架凹槽下侧还设有点检口，可定期清理底架凹槽中的积料。

(4)严格控制料套与盘面、刮刀与盘面之间的间隙，减少盘面上的积料。

(5)在料套上增设点检口，便于清理料套堵料及更换料套及盘面衬板。

通过以上改造，取得良好效果，改进后的结构示意图见图1。

3 结束语

新型圆盘模型 篇4

关键词：免耕播种机,破茬刀,正交,优化

0 引言

随着农业机械化程度的提高, 实现农业可持续发展是农业机械化发展的趋势[1]。机械化保护性耕作技术能够起到减少土壤风蚀和水蚀、有效抵御干旱、增加土壤肥力、提高作物产量的作用[2- 3], 是实现农业可持续发展的关键技术。免耕播种机是机械化保护性耕作技术推广的关键机具之一, 其具有良好的防堵性能, 以保证满足免耕播种在田间的通过性和作业质量[4 - 5]。

目前, 国内外用于免耕播种机的防堵装置主要有切断型、分开型和其它型[6]。本文圆盘破刀属于切断型被动式防堵装置, 作用是切开田地里的残茬, 切断伏倒的秸秆, 避免秸秆挂在开沟器上造成堵塞; 同时, 圆盘破茬刀有松土的功能, 为开沟器开出适当种床打下基础。由于作物秸秆分布零散、秸秆含水率和土壤质地不同以及其他因素对破茬刀工作时的影响[7 - 8], 采用人工计算破茬刀在工作过程中的受力、变形情况及其强度校核比较困难。因此, 利用参数化设计软件CATIA对新型圆盘破茬刀进行应力计算, 获得新型圆盘破茬刀等效应力分布图, 通过设计正交试验和使用MATLAB对等效应力进行分析与优化, 从而为新型圆盘刀的结构参数设计和优化提供理论依据。

1 实体模型建立

圆盘破茬刀安装在免耕播种机具上, 在与其配套的拖拉机的带动下, 以一定的正压力使圆盘破茬刀沿地表滚动, 从而切入土壤、切开根茬, 为后面的开沟播种打下基础[9]。现在使用的破茬刀主要有平面圆盘破茬刀、缺口圆盘破茬刀及波纹圆盘破茬刀等几种样式。根据实践经验可知, 平面圆盘刀虽切断性能较好, 但开出的沟槽宽度太窄, 起不到松土的作用; 缺口圆盘刀切断阻力大, 功耗大[10]; 波纹圆盘刀虽然松土能力好, 但入土能力较差, 需要较大的配重[11]。根据以上分析, 设计一种集平面圆盘刀和波纹圆盘刀优点的新型圆盘破茬刀, 结构如图1 ( a) 所示。其主要参数为圆盘刀波纹外径R 、波纹个数N 、波纹长度l 、圆盘刀壁厚h及圆盘振幅A 。

应用CATIA创成式外形设计和零件设计进行参数化建模, 通过拉伸、阵列、接合、封闭曲面和设置参数多值等工具, 初步建立新型圆盘刀的三维实体模型, 如图1 ( b) 所示。

2 约束与载荷施加

2. 1 施加约束

CATIA是法国达索公司开发的集CAD / CAM /PDM于一体的应用系统, 该软件将机械设计、有限元分析以及仿真和加工等功能有机地结合在一起, 为用户提供无纸的工作环境, 从而达到提高加工质量、缩短设计时间、降低费用及提高加工质量的目的[12]。在CATIA中建立参数化新型破茬圆盘刀实体模型, 应用分析与模型的功能, 对新型圆盘刀进行有限元分析。

1) 设置材料属性。圆盘刀材料选用65Mn, 其综合力学性能高于碳钢, 使圆盘刀有较高耐磨性和锋锐性, 从而达到减少切割阻力的效果。自定义模型材料属性, 设置杨氏模量值为210GPa, 质量密度为7. 85 ×103kg / m3, 泊松比为0. 3, 屈服强度为430MPa[13]。

2) 划分网格。模型采用单元类型为四面体, 本试验为了更好地对圆盘刀受力分析, 对单元格进行手动划分, 设置单元格Size为10 ( mm) , Absolute sag为0. 5 ( mm) 。

3) 定义约束条件。圆盘刀工作时, 通过均匀分布在圆盘刀中心孔的6 个螺栓固定在刀架上, 为了分析圆盘刀在受力时的应力状态, 将约束施加在6 个螺孔的内表面。因此, 将圆盘刀的6 自由度加以约束, 限制了全部自由度。

2. 2 施加载荷

理论分析和实践研究表明: 在工作时, 圆盘刀是一边随免耕播种机具向前做直线运动, 一边被动绕刀盘轴转动, 圆盘刀破茬时所受垂直破茬阻力和沿水平方向的牵引阻力是与土壤接触产生。圆盘刀的阻力不但与秸秆的物理性质、几何参数、切刀的材料有关, 而且与秸秆的支撑方式、圆盘刀的切割速度等有很大关系。圆盘刀在切开地表时受到土壤的阻碍作用, 土壤对圆盘刀刃口和两侧产生了阻力。

免耕播种机在工作的过程中, 圆盘刀在各点上的水平牵引阻力与垂直破茬阻力随圆盘刀转动角度的变化而改变, 但静强度分析进行的是材料的强度校核, 因此只在其配重最大的工况下进行计算。根据理论分析和计算, 波纹圆盘刀在黑钙土土壤作业时, 得出破茬70mm深度时, 垂直破茬阻力为1 750N, 水平牵引阻力为1 093N[14], 则新型圆盘刀在相同阻力下进行试验。图2 为破茬刀在破茬时的表面受力情况。其中, Q为破茬刀锲入土壤垂直破茬阻力, T为土壤与圆盘刀相对运动的水平牵引阻力, H为切土深度。

3 结构参数优化分析

3. 1 结构参数及其水平建立

正交试验设计[15]是多因素试验的方法, 能够合理、高效地获取所要的分析数据, 并使用相应的方法来分析数据, 从而确定主要的影响因素, 减少了试验次数并找到了最佳因素水平。首先, 建立关于新型圆盘刀参数—外径R 、圆盘刀壁厚h 、波纹个数N 、波纹长度l和波纹幅值A的5 因素5 水平正交试验因素水平表, 如表1 所示。

3. 2 等效应力分析

根据表1 建立CATIA参数实体模型并进行有限元分析, 得出相应的最大等效应力, 应用MATLAB极差分析法对试验数据进行分析, 绘制圆盘外径R 、圆盘壁厚h 、波纹个数N 、波纹长度l和波纹幅值A与新型圆盘刀的等效应力变化趋势图, 如图3 所示。

从图3 可知, 5 个参数对模型的等效应力都有影响。随着圆盘外径的增加, 模型等效应力先减小, 外径达到390mm后, 模型等效应力逐渐增大。随着圆盘厚度的增加, 模型等效应力逐渐减小。波纹个数对圆盘模型等效应力先减小, 当波纹个数达到15 个, 等效应力随波纹个数的增加而增大。当波纹长度小于80mm时, 对圆盘等效应力的影响是平缓的, 趋近与一条直线; 当波纹长度大于80mm小于100mm时, 圆盘等效应力先增加; 当波纹长度达到90mm以后, 等效应力又逐渐下降。波纹幅值对模型等效应力的影响是先减小、后增大、再减小、又增大, 幅值越大, 应力波动越大。

应用MATLAB软件对数据进行方差分析, 比较5个参数对模型等效应力的影响程度, 给定其 α = 0. 05。分析结果可知: 圆盘厚度对模型的等效应力变化影响最大, 高度显著; 波纹幅值对等效应力影响比其他参数影响显著; 而新型圆盘波纹外径、波纹长度和波纹个数对等效应力的影响不显著。

3. 3 优化结果分析

通过MATLAB软件极差和方差的优化分析得出在不同圆盘厚度下最优因素水平: 圆盘刀波纹外径390mm , 波纹个数为15 个, 波纹长度60mm, 圆盘波纹振幅8mm。测试不同厚度下模型的等效应力与应变, 建立圆盘刀厚度与等效应力与应变的关系图, 如图4所示。建立优化后新型圆盘刀壁厚为8mm的模型, 模型应力分布如图5 ( a) 所示, 最大应力位于最下端螺栓孔处, 应力值为9. 32MPa。模型变形如图5 ( b) 所示, 最大变形位于圆盘刀最下端外径处, 变形值为4. 08μm。圆盘破茬刀的强度和刚度满足设计要求。

3. 4 田间试验

对厚度为5mm的波纹圆盘刀和新型圆盘刀进行多次不同配重下的田间牵引力测量试验, 使用合成式悬挂机具测力装置, 如图6 所示。

试验结果如表2 所示。从表2 可知: 在入土70mm深度测试, 新型圆盘刀所需配重为1 380N, 而波纹圆盘刀所需配重为1 765N, 新型圆盘刀比波纹圆盘刀所需配重减少21% 。通过多次试验, 取牵引力平均值可知: 新型圆盘刀测得其平均牵引力为654N, 而波纹圆盘刀测得其平均牵引力为1 038N, 所需牵引力比波纹破茬刀减小了30% 。试验结果表明, 新型圆盘刀在破土及受阻方面得到很大提高, 结合了平面圆盘刀和波纹圆盘刀的优点, 起到了节能减阻的效果, 很大程度上提高了防堵的能力。

4 结论

1) 结合了平面圆盘破茬刀切断性能较好、能耗小和波纹圆盘破茬刀松土能力强的优点, 设计了新型圆盘破茬刀, 从而使新型圆盘破茬刀能够提高防堵能力, 具有切断能力好、松土效果好和能耗小的特点。

2) 设计正交试验, 应用CATIA软件中分析与模型的功能, 对新型圆盘刀模型进行有限元分析, 测定其最大等效应力。应用MATLAB软件进行数据分析, 通过方差分析可知: 新型圆盘刀厚度对等效应力的影响非常显著。通过极差分析各结构参数水平对等效应力的变化曲线图, 得出新型圆盘刀在不同壁厚下的最优参数水平为: 圆盘刀波纹外径390mm, 圆盘波纹振幅8mm, 波纹长度为60mm, 波纹个数为15。