2015年第38卷第4期文章目次

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  • 1  插电式混合动力汽车纯电动行进间启动发动机的平顺性控制
    秦大同 尚阳 杨官龙
    2015, 38(4):1-9. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2015.04.001
    [摘要](1787) [HTML](411) [PDF 11.36 M](3355)
    摘要:
    针对单电机插电式混合动力汽车在纯电动行进间电动机启动发动机时由于系统输出转矩变化进而引起整车冲击的问题,分析得到发动机点火时刻的不同及离合器接合状态的不同是造成转矩波动的原因。在此基础上,提出了基于离合器主、从动盘转速差和电机角加速度为输入量的离合器压力模糊控制的混合动力汽车模式切换动态协调控制策略,并对比了发动机目标转速点火和怠速转速点火的控制效果。最后通过台架试验以及实车道路试验对提出的控制策略进行了验证。结果表明,基于目标转速点火的协调控制策略能减小整车的冲击度。
    2  MIRA阶梯背模型尾部非光滑表面优化设计方法
    杨易 刘政 谷正气 黄剑锋 蔡圣康
    2015, 38(4):10-17. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2015.04.002
    [摘要](1490) [HTML](287) [PDF 8.75 M](1109)
    摘要:
    为探索车身非光滑表面特征参数的优化设计方法,在MIRA阶梯背模型尾部分别布置凹坑型、凸包型和沟槽型非光滑表面,进行计算仿真和风洞模型试验对比分析不同非光滑单元的减阻效果。以非光滑单元体间距与高度为设计变量,以模型气动阻力系数为优化目标,采用拉丁超抽样方法进行样本设计,建立Kringing近似模型并检验拟合精度,运用NSGA-II遗传优化算法分别对凹坑型、凸包型和沟槽型非光滑表面特征参数进行优化。对比优化前后流场参数,分析车身非光滑表面减阻的机理。仿真结果和风洞试验数据表明优化后的凹坑、凸包及沟槽型非光滑表面模型的气动阻力均进一步减小,减阻率分别达到6.92%、4.03%、4.24%,减阻效果明显。说明文中所采用的优化设计方法具有一定的有效性和通用性,为车身非光滑表面特征参数优化的后续设计提供参考依据。
    3  发动机用平板型空滤器流动阻力特性分析和改进
    唐刚志 张力 邓涛 尹燕莉
    2015, 38(4):18-23. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2015.04.003
    [摘要](1596) [HTML](357) [PDF 7.37 M](1284)
    摘要:
    为减小平板型空滤器流动阻力以增大进气量,对平板型空滤器流动阻力特性开展了实验研究,获得了空滤器流动阻力随流量变化的规律和阻力构成成分。阻力随流量的增大而加速增大,滤芯阻力约占整个空滤器阻力的一半,入口流量为120 m 3/h时,总阻力为915.3 Pa,滤芯阻力为426.4 Pa。在实验获得滤芯阻力参数的基础上,提出采用多孔介质跃升模型对平板型空滤器内部流场开展三维数值仿真分析,结果表明,仿真结果与实验结果比较吻合,最大误差为5.67%。滤芯阻力同样约占整个阻力的一半,另一半阻力主要为出口处阻力,其余壁面阻力约占15%。最后,在实验和仿真分析的基础上,提出了改进模型并进行了仿真分析。结果表明,改进模型阻力有较大程度的下降,入口流量为120 m 3/h时,总阻力为588.2 Pa,较原始模型下降了32.2%;增大空滤器流通横截面积是减小阻力以增大进气量的有效手段,改进空滤器壁面的平滑性是补充措施。
    4  联合油压控制的DCT升挡控制策略研究
    马彪 关万俊 陈漫 张凤莲
    2015, 38(4):24-30. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2015.04.004
    [摘要](1302) [HTML](339) [PDF 8.15 M](1062)
    摘要:
    针对某履带车辆的双离合器自动变速器(DCT)的升挡过程,对其进行动力学分析,建立各阶段动力学方程,总结分析传统升挡过程控制方法。基于传统方法的缺点提出基于双离合器联合油压控制的升挡控制策略,并运用Matlab/Simulink建立动力传动系统仿真模型。在升挡过程中,均通过比例控制高挡离合器的充油油压,分别运用传统控制方法与联合油压控制方法控制低挡离合器放油油压,对仿真结果进行对比分析。结果表明,联合油压升挡过程控制换挡平稳,防止了系统负转矩的产生,且滑摩功较小,提高了换挡品质。
    5  电动缸性能参数测试系统设计
    杨继东 刘昆 杨中山 车海伟
    2015, 38(4):31-37. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2015.04.005
    [摘要](1599) [HTML](435) [PDF 8.21 M](1636)
    摘要:
    针对现有的电动缸测试系统和测试方法不能满足电动缸产品出厂参数快速测量的问题,研发了一套以PC机作为上位机,雷赛DMC5480运动控制卡作为核心控制器,高精度磁栅尺为检测装置的电动缸性能参数测试系统。根据测试需求设计了开放式电动缸测试系统、测试方法和功能测试模块;结合数据测量装置,基于VB和API函数研发了开放式电动缸自动测试系统软件平台,包括电动缸的位置精度、回程误差、重复定位精度、误差分析与补偿及跟随误差测试等功能模块。该测试系统成功应用于某公司电动缸出厂参数快速测量。
    6  人在环路模拟驾驶仿真实验系统研发
    杨亚联 王磊 杨果 胡晓松
    2015, 38(4):38-44. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2015.04.006
    [摘要](2332) [HTML](854) [PDF 9.10 M](1650)
    摘要:
    汽车是人机协同控制的复杂系统,基于NI PXIe8108实时控制器、PXI7842R数据采集卡、模拟驾驶输入设备及相关软硬件搭建了驾驶模拟仿真系统;用LabVIEW编程语言建立了车辆动力学模型;用虚拟引擎Unity3D软件开发了视景系统;并通过数据库技术使仿真过程与视景系统相结合,实现仿真过程与三维动画实时视景系统的数据交互。结果表明:通过人在环路模拟驾驶仿真实验,使仿真过程中引入了驾驶模拟操纵,实现了人在环路的人机交互式仿真,得到汽车相关性能仿真结果,为驾驶过程中人和汽车协同控制仿真和极端工况下的仿真,提供了一种安全、可靠的人车协同控制仿真环境。
    7  粉煤灰水泥浆体的电阻率与化学收缩及自收缩的相互关系
    左义兵 魏小胜
    2015, 38(4):45-54. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2015.04.007
    [摘要](1228) [HTML](782) [PDF 11.44 M](1028)
    摘要:
    为研究粉煤灰的硅酸盐水泥浆体的电阻率、化学收缩及自收缩的变化规律,定量描述水泥基材水化过程中自收缩和未充水毛细孔体积在化学收缩中所占的比例变化,测定了不同水胶比和粉煤灰掺量的早龄期水泥基浆体的电阻率、化学收缩和自收缩。结果表明:水泥基浆体在硬化减速期的电阻率随时间对数的曲线斜率K和浆体3 d抗压强度成线性关系,并进一步论证了K值对水泥浆体结构密实速度的物理意义及其推测强度的应用价值;浆体的化学收缩和自收缩分别随水胶比升高或粉煤灰掺量增大而降低。浆体在24 h后的单位体积化学收缩和30 h后的自收缩随电阻率的发展均表现出线性关系。定量地提出了终凝后自收缩变化量与终凝后线性化学收缩变化量的比例参数γ的概念,较小的γ值表明:与未充水毛细孔相比,自收缩的比例很小;同一样品的比例参数γ表现出随水化时间逐渐减小。
    8  利用频域有限元法分析内嵌管式辐射地板频域热特性
    李安邦 徐新华
    2015, 38(4):55-60. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2015.04.008
    [摘要](1237) [HTML](294) [PDF 7.52 M](1157)
    摘要:
    分析内嵌管式辐射地板的频域热特性,便于进一步了解内嵌管式辐射地板的动态热特征,为辐射地板的系统和控制设计提供重要的参考依据。建立了内嵌管式辐射地板的频域有限元模型,同时采用ANSYS软件建立了内嵌管式辐射地板的时域传热模型,通过2个模型的对比说明了频域有限元模型的准确性。采用频域有限元模型计算并分析了内嵌管式辐射地板的频域热特性。结果表明,在低频区域,地板的频域热响应基本不随频率变化,其传热过程接近于稳态,而在高频区域,地板的频域热响应随频率的变化十分剧烈,地板传热呈现明显的动态特征。当房间内存在较多成分的高频热扰时,关于辐射地板的传热计算应采用动态计算方法。
    9  预应力碳纤维布加固混凝土梁预应力长期损失的增量微分法
    朱永祥 王文炜
    2015, 38(4):61-66. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2015.04.009
    [摘要](1321) [HTML](395) [PDF 5.58 M](1034)
    摘要:
    为深入了解预应力碳纤维布加固钢筋混凝土梁的预应力长期损失,采用随时间变化的换算弹性模量方法,建立了考虑混凝土收缩徐变、胶层徐变及钢筋混凝土梁与碳纤维布界面滑移的预应力长期损失增量微分模型,得到了给定边界条件和荷载形式下的预应力长期损失闭合解。为验证该方法的有效性,对相关学者的试验梁进行了长期预应力损失的计算。计算结果表明,所建立的微分增量模型可以用来预测预应力碳纤维布加固钢筋混凝土梁的预应力长期损失。
    10  汽轮发电机稳态负序工况仿真模型及其对负序损耗计算结果的影响
    韩力 李凌川 周光厚
    2015, 38(4):67-74. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2015.04.010
    [摘要](1284) [HTML](301) [PDF 8.75 M](1076)
    摘要:
    稳态负序能力是大型汽轮发电机安全可靠运行的重要技术指标之一,而稳态负序损耗的准确计算是确定稳态负序能力的关键和基础。介绍了模拟发电机稳态负序运行工况的传统模型,针对其不足提出了一种新的不对称负载模型,并对2种模型所反映的物理机理和优缺点进行了对比分析。在此基础上,以一台1 550 MW的大型4极核能汽轮发电机为例,采用场路耦合的二维非线性时步有限元方法,结合2种仿真模型对其稳态负序损耗分别进行了计算,并对计算结果进行了详细分析。结果表明:相对于传统的负序模型,笔者提出的不对称负载模型充分考虑了磁饱和与转子附加损耗的影响,计算出的稳态负序损耗更接近实际情况,为准确考核大型汽轮发电机的稳态负序能力奠定了基础。
    11  基于LabVIEW的潜油电泵数据采集系统
    姜建国 田金艳
    2015, 38(4):75-79. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2015.04.011
    [摘要](1457) [HTML](329) [PDF 5.87 M](1049)
    摘要:
    应用LabVIEW虚拟仪器现场可编程门阵列(FPGA)对潜油电泵的电压、电流参量进行实时数据采集,通过上位机对采样数据进行分析处理,得到潜油电泵的视在功率、有功功率、无功功率和功率因数,并与电能质量检测仪检测数据进行对照。系统硬件采用NI sbRIO-9606和NI9683夹层板配合使用,突破了传统的依靠DAQ助手的硬件采集,基于现场可编程门阵列(FPGA)的数据采集系统,由软件构成采集功能芯片,可控性强,准确性高,应用性好。实验表明,该系统在误差允许范围内能够对数据进行准确采集。
    12  时间相位解包裹方法在三维形貌测量系统中的应用
    何光宏 张莉 王高 范鹏飞
    2015, 38(4):80-84. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2015.04.012
    [摘要](1399) [HTML](479) [PDF 6.09 M](1452)
    摘要:
    将广义时间相位解包裹方法和影栅方法相结合,设计实现了一种基于时间相位解包裹方法的三维形貌测量系统。首先采集投影物体表面上的调制影栅图案,然后使用时间相位解包裹方法获取影栅图被调制前后的解包裹相位差图,据此重建物体三维形貌。给出了相位求解的原理及实现流程,进行了实验测试。实测结果表明,系统能够高效率、高精度地重建物体表面形貌。
    13  采空区危险性的支持向量机识别
    汪朝 郭进平 王李管
    2015, 38(4):85-90. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2015.04.013
    [摘要](1186) [HTML](310) [PDF 5.55 M](951)
    摘要:
    针对采空区危险性影响因素与其危险性等级之间存在着复杂非线性关系的特点,笔者提出采用支持向量机最优分类理论来识别采空区的危险性等级。研究选取岩体结构、地质构造、岩石抗压强度、弹性模量、采空区形状、矿体倾角、高跨比、空区体积等8个参数作为主要影响因素,根据支持向量机理论,提出了1-V-1的采空区分类算法,并在Matlab中编程,建立了分类预测的SVM模型。以某矿山的实测采空区为例,利用该模型进行了识别,并与BP神经网络预测结果作对比。实例研究表明,采用该方法的分类结果比神经网络更准确,与采空区调查结果一致性好,用支持向量机理论进行采空区危险性评价是可行的。
    14  地下热水的来源与补给机制分析——以重庆北温泉为例
    肖琼 沈立成 杨雷
    2015, 38(4):91-103. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2015.04.014
    [摘要](1314) [HTML](325) [PDF 13.98 M](1224)
    摘要:
    地下热水的来源研究对地下热水资源量评价和可持续开发利用有重要意义。选取重庆市北温泉作为研究对象,采用水化学分析、D、O同位素以及实时在线监测对其热水来源进行了研究。研究认为:重庆市北温泉泉水为中-低温浅层中性地热水,水化学类型为SO4-Ca型,地下热水的δ 18O值为-8.48‰~-7.09‰,δD值为-55.46‰~-53.26‰,其补给来源为雨水,补给高程为海拔641~1 206 m的岩溶出露区。安装马歇尔槽和CDTP300高分辨率实时在线监测发现:1)地下热水水文地球化学特征在长时间内稳定,体现了稳定的水-岩作用过程;2)北温泉的流量与研究区降雨量呈现出以半年为单位的滞后,雨季偏低,旱季偏高;当场降雨后20 d左右,温泉水的水温和电导率微降,水量增加。地下热水的来源为大气降水,其补给除了长时间长距离的含水层稳定补给外,热水上升过程中受地表水和浅层地下水的补给。
    15  松嫩平原地下水氮污染空间变异性及健康风险评价
    卞建民 张真真 韩宇
    2015, 38(4):104-111. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2015.04.015
    [摘要](1428) [HTML](574) [PDF 8.29 M](1412)
    摘要:
    为探明松嫩平原地下水污染现状及氮污染影响,利用地统计学软件分析了“三氮”(硝态氮、亚硝态氮和铵态氮)含量的特征,采用ArcGIS绘制了地下水硝态氮的变异函数图和空间分布图,并应用健康风险评价模型进行了氮污染对人体的潜在健康风险评价。上述研究表明,该区地下水污染物以“三氮”最为突出,其中硝态氮污染最重,变异系数为1.686,属于强变异,含量分布与二阶球状模型拟合最好,块金值和基底效应分别为2.423和0.575,其含量的空间异质性是结构性因素及随机性因素共同造成的,随机性因素稍强;硝态氮污染高风险区占总面积的88.78%,主要分布在东中部高平原区,这一区域大部分为III类水,对人体健康存在较高的风险,应引起关注。
    16  贵州省水资源生态足迹评价与预测
    官冬杰 苏印 苏维词 邱瑞希
    2015, 38(4):112-120. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2015.04.016
    [摘要](1911) [HTML](350) [PDF 8.90 M](1170)
    摘要:
    水资源是人类生产生活最关键的资源,对国民经济和社会发展有着不可替代的作用,是实现社会经济可持续发展的社会基础。依据水资源生态足迹的原理和模型,对贵州省2001—2012年水资源生态足迹、生态承载力进行分析。在此基础上,采用指数平滑法对贵州省2013—2016年水资源生态足迹与生态承载力进行预测。结果表明:在2001—2012年间贵州省人均水资源生态足迹总体上呈上升趋势;贵州省历年人均水资源生态承载力均大于生态足迹,存在一定的生态盈余,水资源可持续开发利用情况较好;2013—2016年贵州省人均生态足迹呈上升趋势,2013年人均生态承载力略微下降,水资源仍处于生态盈余状态,但生态盈余量有所减少。水资源生态足迹的变化与社会经济发展密切相关,应该充分考虑贵州省水资源的时空分布情况,调整产业结构,合理调度、利用水资源,促进贵州省整个社会经济的持续发展。
    17  柱状药包爆炸波传播规律的试验分析
    江向阳 颜事龙 刘伟 黄文尧
    2015, 38(4):121-127. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2015.04.017
    [摘要](1731) [HTML](388) [PDF 6.71 M](1026)
    摘要:
    药包爆炸波在结构体中传播规律是研究爆破工程的关键性问题之一。先利用爆炸水池对微小药量柱状药包爆炸冲击波压力进行试验测试,得到药包爆炸冲击波压力计算公式的相关参数;再利用预埋在试件中应变砖,对不同药量和长径比的药包进行爆破超动态应变测试。通过试验数据分析获得了柱状药包的爆炸冲击波在混凝土类脆性材料中的传播规律以及近中区应力波公式σr=σm α中的衰减系数α值。
    18  无线传感器网络中一种改进的DV-Hop定位算法
    宋倩雯 郭松涛 柏艾林 李传东 杨金鹏
    2015, 38(4):128-136. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2015.04.018
    [摘要](1167) [HTML](370) [PDF 9.26 M](1264)
    摘要:
    针对DV-Hop算法在无线传感器网络节点分布不均匀时定位误差比较大的问题,提出了一种针对DV-Hop的改进定位算法。该改进算法主要是利用RSSI测量技术增加锚节点;在给定约束下引入“可能存在区域”这一概念,并以该可能存在区域的面积作为目标函数,对未知节点的位置利用非线性共轭梯度法进行逼近,从而使节点定位误差达到最小。通过仿真验证了节点通信半径和锚节点比例对定位误差的影响,结果表明,该改进算法将节点定位精度提高了5%~10%。
    19  励磁功率单元主回路快速故障诊断策略
    刘伟 张朕滔 梁康有 谭宇航
    2015, 38(4):137-145. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2015.04.019
    [摘要](1432) [HTML](301) [PDF 14.33 M](1070)
    摘要:
    分析总结了发电机组励磁系统功率单元的故障类型和常见故障,通过Matlab仿真功率单元主回路故障类型,重点研究基于故障频谱分析的定量故障特征提取和故障分类,提出了一种快速针对功率单元主回路的故障诊断真值表法,最后通过实验平台验证故障类别,结果表明:该方法能够正确有效地诊断出功率单元主回路具体的故障晶闸管,为励磁系统功率单元故障诊断提供依据。
    20  调零天线中的空域极化域联合抗干扰算法
    刘玲 曾浩 刘陆军 董涛
    2015, 38(4):146-151. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2015.04.020
    [摘要](1384) [HTML](973) [PDF 7.87 M](1483)
    摘要:
    在期望信号功率较小情况下,强同频干扰容易造成系统灵敏度下降,比如卫星导航和卫星通信。采用一个4阵元正交极化阵列,可以通过空域和极化域联合方式对干扰进行抑制。阵列参考阵元位于圆心,其余3个阵元均匀分布在圆周上。自适应滤波采用功率倒置准则下的LMS算法,该方法调整每个正交极化阵元权系数,使得阵列在干扰极化下等效的极化匹配因子接近为0,实现干扰抑制。算法无需信号空间信息,实现简单,同时使阵列自由度达到6,从而增加抗干扰个数。计算机仿真证明了4个阵元阵列可以有效抑制最多6个干扰,而且,通过极化域处理,即使干扰信号与期望信号入射角度相同,只要极化不同,也可以抑制干扰而保持对期望信号增益。
    21  移动Ad Hoc网络AODV路由协议的研究与优化
    梁建武 马晓亮 徐龙龙
    2015, 38(4):152-158. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2015.04.021
    [摘要](1312) [HTML](825) [PDF 7.11 M](1036)
    摘要:
    无线移动自组网是仅由移动节点所组成的网络,具有分布式控制、自组织、多跳等特点,由于该网络具有抗毁性能高、易铺设等性质,越来越受到业界的广泛关注。原始的路由协议已经满足不了现有网络不可预测、频繁变化的拓扑结构的需要,因此,在之前研究的基础上,对现有Ad Hoc网络AODV路由协议进行了研究,并设计出一种基于AODV协议的改进路由协议——基于认知的AODV协议(Cognitive-based AODV,CAODV)。通过NS2进行试验仿真,结果表明,CAODV协议具有比AODV协议更加优良的性质,可以有效降低重启路由发现频率,增加断裂链路的修复成功率,降低协议的控制负载,对现有网络的动态变化具有很强的适应能力。
    22  向环境采集能量的WSN中的自适应周期机会路由算法
    刘云 高思聪
    2015, 38(4):159-164. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2015.04.022
    [摘要](1026) [HTML](527) [PDF 5.68 M](1186)
    摘要:
    如何让可以采集能量的节点充分利用环境能量,从而提高整个网络持续高效工作的能力是在能量采集无线传感网中的关键问题。目前的研究主要集中在如何均衡分配可进行能量采集的节点的能量,从而在提高节点寿命的基础上,实现网络寿命延长,但是仍然存在环境能量变化的不确定性导致的风险。笔者提出了自适应周期机会路由算法,首先对节点进行地理分区,再分配优先级,最后进行优化后路由处理。仿真结果表明,该算法能实现对环境能量更加高效的利用,并能有效提升网络的吞吐量和网络效率。
    23  利用时空图方法进行车流量实时检测
    张栋冰 彭太乐
    2015, 38(4):165-171. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2015.04.023
    [摘要](1170) [HTML](1053) [PDF 7.05 M](1683)
    摘要:
    提出了一种新的时空图计算方法,并且利用时空图对车流量进行实时检测。该方法中,首先使用时空图将交通监控的视频转换成空间信息与时间信息都包含在内的连续图像,然后对时空图进行边缘提取、图像分割等处理,利用时空图上车辆的边缘、形状和占道率等信息,计算出一段时间内的车流量。本实验所用的视频由架在路边建筑物上的摄像机拍摄获得。实验结果表明,该方法能够实时、有效、准确地检测出一段时间内的交通车流量,并且能够对实时的路况进行监测,具有很好的实用价值。
    24  光强倒数色度空间的彩色人脸光照预处理
    杜兴 王雅梦 郑剑 夏静满
    2015, 38(4):172-178. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2015.04.024
    [摘要](1283) [HTML](350) [PDF 4.71 M](1250)
    摘要:
    为了解决彩色人脸识别中色彩信息易受光照影响的问题,提出一种基于光强倒数色度空间(IICS)的彩色人脸图像预处理方法。本方法首先将图像均匀地分割成子块;将每个图像块变换为IICS空间中的一个二维数据集,并根据数据集的线性分布特性估计图像块的光照颜色;然后对全部图像块的光照估计进行颜色直方图统计,根据直方图对分块估计的结果进行合并;最后,利用估计得到的光照和对角模型将图像光照校正到标准白光下,用于人脸识别。在AR和FERET人脸库上的实验表明,通过引入本光照预处理,有效增强了彩色人脸识别方法对光照变化的鲁棒性,提高了识别精度。

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