• 2017年第40卷第8期文章目次
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    • 量子遗传算法在永磁同步轮毂电机优化设计中的应用

      2017, 40(8):1-8. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2017.08.001

      摘要 (1022) HTML (183) PDF 2.98 M (1194) 评论 (0) 收藏

      摘要:量子遗传算法具有种群规模小而不影响算法性能、收敛速度快和全局搜索能力强等优点。为了获得高功率密度和低成本的电动车用轮毂电机,基于量子遗传算法,针对研究设计的一种外转子永磁同步轮毂电机,以电机有效质量、材料成本和功率损耗为优化目标,建立了包含8个设计变量和5个约束的数学模型,对电机进行优化设计。研究结果表明:永磁同步轮毂电机有效质量、材料成本和功率损耗降低,效率特性提升,有限元分析结果与量子遗传算法计算结果接近,能满足电动车对驱动轮毂电机的使用要求,因此,量子遗传算法对于轮毂电机优化设计是有效可行的。

    • 复杂机电产品基于元动作分解的可靠性建模及故障诊断

      2017, 40(8):9-18. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2017.08.002

      摘要 (847) HTML (216) PDF 4.57 M (927) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了探讨复杂运动机电产品的故障诊断方法,按照功能-运动-动作(functions-movement-action,FMA)对复杂机电产品进行结构化分解,根据结构化分解和符号有向图提出了复杂机电产品的可靠性故障诊断模型。为了进一步提高模型的故障诊断能力,将复杂机电产品的元动作定量信息加入模型中,利用模糊数学理论对元动作故障进行定量诊断。采用该方法可以通过对产品运行的变量监测,提高对产品故障的识别能力,为运动复杂机电产品的故障诊断提供基础模型。最后,以某型号加工中心刀库为例,验证了方法的可行性。

    • 移动窗口域的VDO爆震燃烧识别扩展算法

      2017, 40(8):19-26. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2017.08.003

      摘要 (1220) HTML (446) PDF 6.69 M (915) 评论 (0) 收藏

      摘要:Siemens VDO爆震识别算法广泛应用于汽油机爆震燃烧诊断,但对于发生在缸压峰值前的爆震循环,其在缸压下降沿确定爆震计算窗口的思想在一定程度上影响了爆震识别及评价的准确性。在VDO算法基础上提出了一种基于移动窗口域爆震识别算法,引入爆震窗口和参考窗口高频累积能量最大差值,利用在指定K区域内移动的参考窗口和爆震窗口,准确识别出爆震计算始点,使爆震窗口包含更多爆震能量,并用此时的爆震窗口和参考窗口累积能量之比作为爆震因子。结果表明:移动窗口域算法的爆震计算始点比VDO算法爆震计算始点提前,呈现更多的爆震能量信息,能弥补对发生在缸压峰值前的爆震事件的漏判。

    • 频谱校正插值法综述及在强噪声下的精度比较

      2017, 40(8):27-36. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2017.08.004

      摘要 (988) HTML (994) PDF 1.92 M (1402) 评论 (0) 收藏

      摘要:插值法是离散频谱校正分析中应用最为广泛、研究最为深入、算法种类最多的一种校正方法,按照采用的谱线类型又可以分为基于幅值谱比值和基于复数谱比值的两种插值法。在实际工程应用中,抗噪声性能是评价一种算法最为重要的指标之一。在回顾国内外插值校正算法的理论研究和发展现状的基础上,简要介绍了各种插值算法的原理和特点。通过仿真考察了各算法的抗噪声性能,重点分析了插值极性错误对目前各种算法的影响。通过分析比较,指出了现有插值法的不足之处和亟待解决的问题,对插值校正算法的发展进行了展望和探讨。

    • 复杂海况下风力发电机建模与动态特性仿真分析

      2017, 40(8):37-44. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2017.08.005

      摘要 (986) HTML (427) PDF 3.58 M (1101) 评论 (0) 收藏

      摘要:考虑到海上风力发电机可能会受到冰载荷的影响,将随机冰力函数模型添加到风力发电机模型中,利用莫里森方程模拟海浪作用,建立复杂海况下多体动力学联合仿真模型,进行多场耦合作用下的风力机动力学特性分析,以此评估风力机系统在复杂工况下的运行风险。结果表明:风力机塔顶位移的波动主要受风载的影响;波浪、海冰对塔基载荷性能影响较大,会使塔筒产生持续振动并引发疲劳破坏,风冰联合作用时振动更为剧烈;由于海冰的持续撞击作用会使塔基载荷普遍大于无海冰作用情形,因此,针对海冰工况下风力发电机的设计要有所修正及完善。

    • 埋地管道不均匀沉降的应力及影响因素分析

      2017, 40(8):45-52. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2017.08.006

      摘要 (1030) HTML (222) PDF 2.54 M (1696) 评论 (0) 收藏

      摘要:为保障天然气埋地管道的安全运行,需要对其在不均匀沉降状态下的应力水平及其影响因素进行研究。选取该管道系统易发生应力集中的3个关键部位进行现场应力测试,得到系统运行时管道的应力值。应用ANSYS软件建立了管土非线性接触模型,通过对其进行分析,得到管道应力水平并建立了沉降差量与最大Von-Mises应力之间的映射关系。在该模型的基础上,探讨了管径、壁厚、埋深、埋土弹性模量、埋土泊松比对管道应力状态的影响。增大壁厚和埋土弹性模量以及减小埋深和管径均可降低不均匀沉降时管道的最大Von-Mises应力。研究结果为目前大量在建及在役天然气埋地管道的安全运行提供了理论支持,并提出了针对性的改进措施。

    • 宽占空比交错控制的三绕组耦合电感DC/DC变换器

      2017, 40(8):53-62. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2017.08.007

      摘要 (960) HTML (338) PDF 5.59 M (745) 评论 (0) 收藏

      摘要:文章提出了一种新型交错连接三绕组耦合电感高增益DC/DC变换器。该变换器中,首先每个耦合电感的第二绕组分别与一个电容相串联构成准倍压单元,再与其原边绕组和主开关管S共同形成一相升压电路;其次每个耦合电感的第三绕组与该相开关管的钳位电容一起为另一相的准倍压单元进行充电,从而将两相电路进行交叉耦合;然后将耦合电感的原边进行交错并联。上述结构有以下优点:该变换器可以工作在较宽的占空比变化范围(0<D<1);每相电压和电流具有自动均分的功能;既能提高变换器的电压增益,又能降低功率器件的电压应力,同时具有灵活的高增益调整能力。笔者详细分析了所提变换器的工作原理,最后给出了实验结果以验证理论分析的正确性。

    • D-dot场式电压传感器试验系统

      2017, 40(8):63-69. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2017.08.008

      摘要 (1410) HTML (277) PDF 2.70 M (958) 评论 (0) 收藏

      摘要:传统电压互感器通过铁芯传递能量进行测量,由于铁芯的磁化饱和作用,导致响应频带窄,易产生铁磁谐振过电压。提出一种应用于电压测量的D-dot传感器,介绍其工作原理,并设计出新型电压传感器试验系统。D-dot传感器是一种非接触式测量的电场耦合传感器,其输出信号经过信号处理后,结合WiFi无线网络,与地面采集端组成试验系统。采集端采用LabVIEW技术实现信号的接收、数据处理与分析等功能。最后搭建了试验平台,测试了线电压为10 kV电压等级下电压传感器的整个试验系统的性能,试验结果表明:该电压传感器实时性好,精度高,响应速度快,试验系统稳定可靠。

    • 基于有限容量排队论的铁水包个数计算模型

      2017, 40(8):70-77. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2017.08.009

      摘要 (1215) HTML (247) PDF 1.49 M (1332) 评论 (0) 收藏

      摘要:将"一包到底"模式下的铁水包周转过程抽象为有系统容量限制的3个串联接近闭合的排队系统,即高炉出铁、铁水脱硫以及转炉兑铁排队系统。在此基础上,提出基于有限系统容量排队论的铁水包理论周转个数计算模型。应用该模型,对重钢新区铁水包理论周转个数进行计算,结果表明:铁水包周转到达统计平衡的时间为294 min,理论周转个数为17个。研究表明,减少铁水包周转个数的关键在于优化系统容量值,实际生产中主要从改进高炉配罐制度、加强炼铁炼钢工序协调等方面采取措施,并应用模型计算相关参数为:铁水包周转时间为260 min,理论周转个数为15个。

    • 模式切换的中高速重型半挂车挂车主动转向控制策略

      2017, 40(8):78-89. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2017.08.010

      摘要 (1000) HTML (193) PDF 3.95 M (1027) 评论 (0) 收藏

      摘要:为实现中高速不同工况下的重型半挂车稳定性控制,在建立线性变参数三自由度实时简化模型基础上,提出了基于挂车主动转向并采用模式切换的中高速重型半挂车控制策略。针对中高速重型半挂车工况变化,采用模式切换的方法实现了普通工况下的横摆、折叠和路径跟随控制以及极限工况下的侧翻控制。为实现重型半挂车中高速各工况最优控制,采用遗传粒子群算法和不同模式对应的优化目标函数,优化了控制策略权重系数。并且进行了模式切换的中高速挂车主动转向控制策略仿真研究,结果表明控制策略实现了重型半挂车从低附到高附,从普通工况到极限工况的中高速各工况良好地控制。

    • 煤中脂肪族硫醚结构氧化过程机理

      2017, 40(8):90-98. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2017.08.011

      摘要 (1044) HTML (299) PDF 4.22 M (1089) 评论 (0) 收藏

      摘要:应用Gaussian 03程序,采用密度泛函(DFT)方法,在B3LYP/6-31G(d,p)水平下研究煤中脂肪族硫醚结构(C6H5CH2SCH3)吸附O2分子及氧化反应过程的能量变化,确定分子间氧化反应机制,为预防煤炭自燃奠定理论基础。由计算结果可知,煤中C6H5CH2SCH3结构物理吸附O2分子形成复合物Ⅰ,形成过程是一个无势垒的过程,在热力学上是稳定的。煤中C6H5CH2SCH3结构与O2分子的相互作用距离dS-O为2.582Å,经CP校正后的相互作用能为-20.60 kJ/mol。分析复合物Ⅰ的电子密度变化,可确定其相互作用为范德华力,属于物理吸附。当复合物Ⅰ吸收足够的能量,将进一步发生化学反应。煤中C6H5CH2SCH3结构氧化反应共有5条反应路径,Path 4是反应的主反应路径,其产物P3(C6H5CH2SOH+CH2O)是反应的主产物。经分析发现:煤中C6H5CH2SCH3结构易发生初步氧化,仅需12.36 kJ/mol的能量,物理吸附一个O2分子释放的能量足以提供,但若要深度氧化将Path 4进行下去,需要再从外界吸收相当于物理吸附5个O2分子释放的能量。

    • 腐蚀砂浆锚固体形貌特征及分形维数

      2017, 40(8):99-108. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2017.08.012

      摘要 (783) HTML (368) PDF 4.68 M (793) 评论 (0) 收藏

      摘要:在砂浆锚固体腐蚀物理实验过程中所获得扫描电子显微镜(SEM)图像的基础上,通过图像处理技术提取了砂浆锚固体微观形貌特征,利用分形理论对形貌特征进行了定量描述,并建立了分形维数和砂浆锚固体的宏观粘结强度之间的关系,最后进行压汞试验,并与SEM图像处理的结果作对比分析。结果表明:随着腐蚀时间的增加,受力工况和未受力工况下锚固体的孔隙率均成线性增大,孔隙数量逐渐减少,孔隙的分形维数逐渐降低,分形维数和孔隙率成负线性关系;随着分形维数的减小,砂浆锚固体的粘结强度先增大后减小。压汞试验的测试结果与图像处理的结果对比,发现误差在5%~7%范围内。

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