选型设计论文范文

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第1篇

1飞行原理与机械结构

四旋翼飞行器的旋翼对称地安装在呈十字交叉的支架顶端，位置相邻的旋翼旋转方向相反，同一对角线上的旋翼旋转方向相同，以此确保了飞行系统的扭矩平衡［7］，如图1所示。四旋翼飞行器旋翼的旋转切角是固定值，因此，要通过调节每个电机的转速来实现六自由度的飞行姿态控制。增大或减少4个电机的转速来完成垂直方向上的升降运动，调节1，3旋翼的转速差来控制仰俯速率和进退运动，调节2，4旋翼的转速差来控制横滚速率和倾飞运动，调节2个顺时针旋转电机和2个逆时针旋转电机的相对速率来控制偏航运动。通过对飞行原理的分析，把可行性、低成本、易维护作为主要考虑因素，设计的样机如图2所示。机臂由镂空工程塑料材料PA66和30%玻璃纤维制成，质量相对较轻，强度大，对称电机轴距55cm，为保证水平起飞与平稳着陆，四旋翼飞行器底部安装起落架。电机旋翼等具体参数为:机体质量为857g;最大负载约为300g;机身高度为31cm;飞行时间约为8min。在整机安装过程中尽量保证重心在机械机构的对称中心，实际飞行实验证明了系统动力设备与机械结构的可行性。

2总体结构设计

四旋翼飞行器的硬件系统设计以飞控板为核心，搭载动力设备、电源模块与遥控模块。图3描述了以ATMEGA644P—AU为核心芯片搭载多传感器的飞行控制系统总体结构框图，整体系统利用11．1V锂电池供电，飞控与无刷电调以I2C总线数据传输来调节4个电机的转速;在遥控模块中，2．4MHz的控制信号通过PPM解码板与飞控板进行数据传输;在多传感器系统中，大气压力感器用行高度检测，陀螺仪与加速度计的融合使用用于姿态解算。

3电源模块

四旋翼飞行器由2200MAh，11．1V，持续放电倍率30C锂电池供电，通过稳压电路的设计对不同电路进行供电，确保各模块正常稳定的工作。控制系统设计需要5，3V两种电平供电，电压转换电路如图4所示。由锂电池提供的11．1电压经两块7805稳压芯片后转为5V电压，一部分用控板供电，一部分向预留的外部接口供电。经7805输出的5V电压经过2个MCP1700T稳压芯片输出3V电压，一部分供给控制系统的数字电路，一部分供给控制系统的模拟电路。330μF/25V电解电容器，10nF/16V钽电容器，贴片电容器的并联使用起到了防止电压抖动与滤波的作用。

4多传感器控制模块

为了准确地控制四旋翼飞行器的飞行姿态，需要在控制系统中加入不同的传感器，加速度传感器与三个陀螺仪来测量三轴加速度与角速度，大气压力传感器通过测量起始位置与飞行位置的气压差对飞行高度控制，为自主导航功能提供支持。大气压力传感器选择的是Freescale公司的MPX4250A，在该集成传感器芯片上，除具有压阻式压力传感器外，还有用作温度补偿的薄膜电阻网络，测压范围为20～250kPa，输出电压为0．2～4．9V，工作温度范围为－40～+125℃。电路如图5所示，可以根据压力的大小，通过控制P_1和P_2选择不同的放大倍数，提高采样的精度。LIS344ALH是一种低功耗、高性能、高精度的三轴加速度传感器，通过模拟输出为外部电路提供直接测量信号，加速度传感器的工作电压为2．2～3．6V，检测量程可以在±2gn或±4gn间选择。其中，VREF为通过稳压芯片MCP1700T转换为3V的稳定电压输入。应用电路如图6所示，选择100nF的贴片电容器作为VCC端的解耦电容，在输出端使用1μF的滤波电容减小噪声。考虑到振动误差无法通过加速度传感器进行补偿，因此，陀螺仪选型的过程中把机械性能作为重要的考虑因素，选择了可以在单芯片上实现完整单轴角速度响应的ADXRS610陀螺仪传感器。3个ADXRS610陀螺仪分别安装于垂直于机体坐标系的XYZ轴来实现系统三轴角速度的测量。

5实验与仿真

四旋翼飞行器在姿态解算时，陀螺仪传感器直接测量的是角速度，在积分得到角度的过程中随着时间的增长会产生累计积分误差，积分误差产生的原因一方面是积分时间，另一方面，由于自身的机械特性会产生零漂温漂等现象［8］。在陀螺仪的使用过程中融合加速度传感器，不仅为陀螺仪提供了绝对参考系，而且使加速度传感器优秀的静态性能与陀螺仪良好的动态性能相结合［9］，较好地抑制了外界干扰。数据经卡尔曼滤波算法处理后，可有效地降低数据噪声。图8为加速度传感器采样数据与卡尔曼滤波后的数据比较，可以明显地看到噪声信号减小了，但是仍有少量的扰动存在。图9的曲线表明了陀螺仪采集角速度数据存在零漂、温漂现象，当确定零漂为0．05°，静态输出电压为2．63V时，从波形图中可以观察到通过卡尔曼滤波处理后的积分数据平滑收敛，不但对零点漂移进行了补偿，而且对累计积-10-5051015角度/（°）012345时间/s卡尔曼滤波后的数据加速度计采集数据图8加速度计采样数据经卡尔曼滤波后的数据图Fig8DatadiagramofsamplingdatasofaccelerometerprocessedbyKalmanfiltering分误差，温漂有较好的抑制作用。-10-5051015角度/（°）012345时间/s卡尔曼滤波后的陀螺仪数据陀螺仪积分数据采集角速度数据。

6结论

第2篇

关键词：sns柔性防护系统 拦截 选型

近年来随着我国经济的高速增长，西部大开发政策的深入，国家投资进行了大量的基础设施建设和能源工程建设，随着此类工程的开展，各个工程行业都更多的面临边坡灾害防治问题：公路方面，中西部地区进行了大量的高等级公路建设，而高等级公路在设计和施工中强调道路的线形，这和过去在低等级公路建设中常用的遇山绕避，上下大坡道等方式完全不同，必然要出现一些人工高边坡或从一些高陡的自然山坡下经过：市政方面，随着房地产行业的兴旺，城市徒弟日渐变成稀缺资源，有山的城市就会出现临山而建的工程；其他方面，如新建山区铁路、矿山等由于工程本身的特点，都不可避免的要临山二建或靠山而建，这些工程都面临高陡边坡地质灾害治理的问题，而选择sns柔性防护系统设计都必然要面临一个设计选型的问题。

1.sns防护系统的工程特点

sns柔性防护系统从研发思路上有别于传统的刚性防护结构，它利用柔性网的易铺展性和金属材料的高防冲击能力，来实现对坡面地质灾害的防治，从结构形式上实现了轻型化，同时充分利用技术成熟、性价比良好的金属涂层防腐技术，对系统中重要受力构件钢丝绳和钢丝采用热镀锌或锌铝合金涂层工艺进行处理，确保系统具备较长的防腐工作寿命，因此，它不仅具备以圬工为代表的传统方法对坡面地质灾害的防治功能，而且还具有其他方面的优势。

1.1良好的工程适应性

sns柔性防护系统常常因其新颖的防护形式和良好的工程适应性，在传统的边坡防护工艺无法或者很难试试的工程防护中解决棘手的防护问题，发挥独到的防护效果。具体体现在：

1.1.1柔性和整体性

1.1.2美观和环保

1.1.3特殊环境的适应性

1.2施工安装的便捷性

首先，柔性防护系统的结构安装非常快捷。经过多年的摸索和发展，柔性防护系统如今已几本完成了它的标准化和定型化工作。其次，柔性防护系统的基础施工也非常快捷。坡面地质灾害防护工程多为高山峡谷内高陡边坡上的野外高空作业，作业环境一般都非常艰苦。这就要求防护工程的实施必须快速而方便。

1.3工程应用的经济性

柔性防护系统相对其他坡面防护工艺，在材料成本上具有一定的优势。柔性防护系统各型产品均已定型化，即系统的各种构件均有固定的标准，它可以实现工厂化的批量生产，这对产品质量控制是非常有利的，同时也降低了材料的生产成本，这也是工业社会对各种技术产品生产的必然要求。

2.柔性防护系统的分类

2.1主动防护系统

2.1.1铁丝格栅稳定系统

2.2.2钢丝绳网稳定系统

2.2.3钢丝网稳定系统

2.2被动防护系统

3.sns柔性防护系统设计选型的常见问题与选择标准

3.1按工程地质状况选型

一般来说，不同地质状况的边坡其潜在灾害也有所不同。有几类边坡在进行浅表层灾害防治是，宜采用对坡面加固的方式阻止灾害发生，设计时应主要考虑采用斜坡稳定系统。

3.1.1土质边坡或类土质边坡

当其整体稳定时，通常存在的病害为潜在浅表层滑动，溜坍，塌落等变形破坏，其防治思路应兼顾地表排水和降低后期维护工作量的需要，考虑采用具有加固功能的斜坡稳定系统进行防治。

3.1.2松散的块石边坡

当其整体稳定时，其主要破坏方式仍然是崩塌落石和溜坍。这类边坡一般呈堆积平衡状态，一旦表层的危石发生崩落，就可能破坏边坡的平衡状态，引起坡面土体溜坍，并牵引其他危石相继崩落，进而形成以多个块体同时崩落的落石群。此时采用落石拦截系统进行拦截的话，拦石网的能级要求非常高，落石清理和防护网后续维护的工作量也非常大，工程防治效果事倍功半。其最佳思路应以抑制现有表层岩土的变形变坏为主，采用具有加固功能的斜坡稳定系统进行防治。

3.1.3易风化或极破碎的岩石边坡

当其整体稳定时，其主要破坏方式仍然是崩塌落石。这类边坡表层危石崩落以后，随着时间的推移，可能发生后续的大量危石崩落或大规模崩塌，因此它的防治思路也应进行表层危岩的加固，而不宜使用拦石网进行拦截，否则拦石网需要进行频繁的维护或落石清理，或者因为后续崩塌规模过大而导致拦截失效。对此类边坡宜采用斜坡稳定系统防护，它可以阻止表层岩崩的发生，进而也阻止其后续发展。

3.1.4存在巨大危岩体的边坡

当存在巨大危岩体时，因这些危岩体自重很大，在发生崩落后运动能量也非常大，现有落石拦截系统或者因为防护能级不够，不足以对其实施有效拦截，或者因为采用高能级防护网的治理费用昂贵，落石清理的困难很大，而无法采用。它的治理仍然考虑危岩加固思路，通过斜坡稳定系统将其束缚在原位，并采用适当的加强措施如向上的锚拉等来提升其稳定性，避免危岩体的力学平衡体系破坏而产生崩落。

3.2按地形条件选型

3.2.1高度小于20m的低矮边坡

一般来说，对于这种边坡尽管拦石网能实现落石的有效拦截，但是从经济和防护的安全度上考虑，通常宜首先考虑斜坡稳定系统。特别是边坡陡峻且紧挨需要防护的建筑物或道路，拦石网还受限于安装或使用的安全空间不够而无法使用。此外，斜坡稳定系统作为一种加固系统，对危岩落石具有封闭和加固作用，不存在采用拦石网时落石飞跃系统的风险。因此，在任何情况下，当两类方法的投资相近时，都应先考虑采用斜坡稳定系统或围护系统。

3.2.2高度大于20m的高边坡。

对于这类边坡，当坡面危石分布区域通常较大，采用斜坡稳定系统进行全面加固方案经济性较差，一般宜考虑对落石采用拦截方式进行治理。设计时根据落石的分布情况，坡面的地形条件，在坡面适当的位置设立相应能级的拦石网，对落石实施有效拦截，从而实现其防护功能。

3.2.3高陡边坡

当现场具备碎落条件时，可直接采用围护系统进行防护；而现场不具备碎落条件时，可以灵活使用落石拦截系统，即将拦石网缓倾向下布置，形成具有类似于传统的棚洞结构功能的拦石网，它能有效拦截可能落入需防护区域内的全部落石，并使部分落石在拦石网上弹跳后以抛物线轨迹落到需防护区域以外，从而确保需防护区域的安全。

3.2.4上陡下缓边坡

对于这类边坡，来自该类边坡顶部附近的落石在上部陡坡段加速明显，但到达下部坡段后会与地面发生剧烈碰撞，致使其动能会明显减小，且可能会解体为较小的物体。特别是需防护区域与坡脚之间有较宽的平缓地带时，落石的动能会在与地面的冲击过程中得到充分消散，加之岩石的弹性模量较小，撞击以后的反弹高度也不会很大，在平缓段上经过几次弹跳或与地面发生一定摩擦后，动能将衰减到很小，此时在该平缓地带的外侧设置落石拦截系统，以拦截的方式进行防护，既经济又安全。对边坡中部有平台的情形，其上部防护也可做同样的考虑。

3.2.5上缓下陡的边坡

对于这类边坡，若上部缓坡段有落石发生，落石到达坡脚后的速度和动能都会非常大，要想仅在坡脚实施拦截，则对拦石网的防护能级要求很高，而且还存在落石飞跃防护网的可能性，其经济性和安全性不好。通常此类边坡的防治思路为，在上部缓坡段外沿变坡点附近设置拦石网，对上部缓坡的落石加以拦截，而下部陡坡段再根据现场情况选择加固或围护措施，通过防护系统的组合使用来实现工程全面有效的防护。

第3篇

关键词：泵站工程，进水流道，选型设计

 

1、前言

大中型泵站工程中，由于工程的重要性，进水条件要求高，多将进水池和进水管合为进水流道。进水流道是泵房内部水泵进口渐缩段（泵吸水室、泵底座）之前的过流部分，采用钢筋混凝土现浇于泵房之中，并与泵房底板成整体，成为泵房的块形基础。进水流道按水流方向可分为单向进水流道和双向进水流道；单向进水流道按形状又有肘形弯管型、平面蜗壳（钟形）型及其他型式（如室型等）。

进水流道一般应满足以下要求：

①水力损失小；

②过流平顺，各种工况下流道内不产生涡带，更不允许涡带进入水泵；

③线型简单、施工方便；

④尺寸合理，满足泵房土建和结构设计要求，尽可能减少流道宽度和开挖深度，以减少工程投资。

下面以佛山市顺德区东海上闸站工程为例，浅谈一下对泵站进水流道的选型和设计的一些体会。

2、工程概况

东海上闸站工程位于佛山市顺德区杏坛镇西北面，属于齐杏联围，内接东海大河，外排甘竹溪。科技论文，选型设计。工程站址位于齐杏联围桩号51+776、东海大河与甘竹溪的汇口处。本工程的任务主要是提高顺德区齐杏联围的防洪和排涝能力，工程规模为中型，是顺德区排涝规划的重点工程。科技论文，选型设计。科技论文，选型设计。

本工程包括排涝泵站及水闸，其中排涝泵站设计排涝流量为30m3/s。科技论文，选型设计。根据泵站设计排涝流量及各种扬程参数要求，通过机组选型比较，确定水泵选用5台1400ZLB-3.9型立式轴流泵，单机设计流量6m3/s；配套5台TL560-16/1430型高压(10KV)同步电动机，单机功率560kw，电排站总装机容量N＝5×560＝2800kw。科技论文，选型设计。

3、泵房进水流道选型方案比较

根据排涝泵站所选泵型、泵房布置等，本工程可采用肘形、钟形或簸箕形进水流道，这三种进水流道的基本尺寸及特点如表1：

进水流道对比表　表1