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    2024年第47卷第3期
      智能汽车驾驶决策与控制
    • 梁艺潇,李以农,Amir Khajepour,郑玲,余颖弘,张紫微

      2024,47(3):1-15, DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2022.109

      路径跟踪控制是智能汽车的一项核心技术,跟踪效果的精确性和在各种路面附着条件下的鲁棒性是该技术的两大关键要素。但汽车动力学模型的不确定性,尤其是轮胎侧偏刚度的摄动使这两者难以同时得到满足。针对这一问题,将多模型自适应理论引入到智能汽车运动控制中处理不确定性系统的控制。首先,推导了多模型自适应控制律,提出了凸包构架下各个顶点的子模型对真实模型的自适应逼近律,并通过李雅普诺夫函数证明了所提出自适应律的收敛能力。在此基础上建立了汽车动力学模型和车辆-路径联合模型,并由多个顶点子模型构建可覆盖汽车轮胎侧偏刚度摄动范围的凸多面体,利用汽车动力学模型求解自适应率,通过车辆-路径联合模型,基于线性二次型方法(linear quadratic regulator, LQR)求解各个顶点的子模型处的反馈控制律,并通过所得出的自适应权重进行加权。基于Carsim/Simulink的联合仿真结果表明,所提出的多模型自适应路径跟踪控制器在保证鲁棒性的同时克服了传统鲁棒控制方法的保守性问题,与基于名义模型的LQR控制器和鲁棒保性能控制器相比,在高附着路面和低附着路面上都可以取得更好的控制效果,很好地解决了路径跟踪控制中精确性与鲁棒性之间的两难问题。最后,通过快速原型测试平台对算法进行了进一步的实验验证。结果表明,所提出的多模型自适应算法实时性良好,具有较好的工程应用潜力。

    • 汪海松,胡明辉,黎万洪,曹开斌

      2024,47(3):16-29, DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2022.117

      局部路径规划强调在微观交通场景中输出一条可行驶路径,对每一离散时刻的路径点都要求有极高的安全性和舒适性。现有的局部路径规划方法中鲜有考虑路径曲率是否连续、路径起讫点约束等物理特性的基于安全换道域的换道决策与规划方法。本研究中对典型的换道场景建立了临界安全换道角模型,对无法演变为单障碍车换道场景的双障碍车换道场景建立了安全换道域。对比了几种常用换道路径,筛选出B样条曲线法作为局部路径规划方法,利用换道时间和换道路径平均曲率确定基于安全换道域的最优换道路径,并提出了基于安全换道域的换道决策,联合Simulink和PreScan计算平台在典型换道场景下实现了所提出的换道策略的仿真验证。结果表明,所提出的换道决策和换道路径规划能够实现本车的安全换道。

    • 袁昌,莫天石,舒红

      2024,47(3):30-43, DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2023.221

      弯道换道决策及运动规划算法主要影响自动驾驶汽车的安全性和操纵稳定性。针对高速公路弯道换道场景决策的安全性和行驶效率不够高的问题,提出新的基于主车相对前车的驾驶不满意度的决策算法。为了提高运动规划算法实时性,采用路径-速度解耦框架进行主车换道轨迹规划。对于路径规划,选择五次多项式曲线,采用考虑安全、舒适和高效性的4个换道路径评价指标,实现最优路径规划。对于速度规划,结合动态规划与二次规划优化获取平滑速度规划曲线。仿真结果表明基于驾驶不满意度的换道决策模型能选择更高效和安全的行驶方式。在典型的主车换道场景,主车最大质心侧偏角,最大横摆角速度的数值均小,表明换道轨迹规划算法能确保主车换道的安全性和操纵稳定性。

    • 高彦,傅春耘,杨忠,杨官龙

      2024,47(3):44-52, DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2022.111

      针对基于粒子滤波算法设计的车速估计器因提议分布与实际分布不一致导致粒子退化使估计误差变大的问题,提出了一种通过修正提议分布减弱粒子退化影响的改进粒子滤波车速估计器。首先,基于车辆运动学模型和传感器特性建立系统的状态转移方程和观测方程。然后,利用传感器测量值与粒子状态值的差值设计提议分布修正项对状态转移方程进行修正,并对过程噪声做自适应处理。最后,利用CarSim-Simulink联合仿真平台在双移线工况和正弦转角输入工况下进行仿真验证。与自适应粒子滤波器相比,双移线工况下改进粒子滤波估计器产生的纵向速度估计值和侧向速度估计值的平均绝对误差分别减小了40.25%和55.71%;正弦转角输入工况下,改进粒子滤波估计器产生的纵向速度估计值和侧向速度估计值的平均绝对误差分别减小了47.00%和41.21%。

    • 谢济铭,钱正富,夏玉兰,赵鹏燕,秦雅琴

      2024,47(3):53-65, DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2022.127

      低等级道路路侧侵扰现象频繁,冲突严重,紊乱无序。准确预测其复杂交通行为特性,可揭示路侧侵扰影响下的交通事故发生机制。为此采集低等级公路和城市道路5类常见的路侧侵扰源视频,提取高分辨率车辆微观轨迹,获取行经侵扰区的车辆速度,划分侵扰区特征断面,分析车速时空特性演变规律,采用线性、对数以及三次回归建立车速预测模型。三次回归模型在侵扰区复杂场景下表现出更好的车速预测性能。结果表明:低等级城市道路侵扰区的车速降幅普遍高于公路,驾驶人在侵扰源及附近减速效应显著,当驾驶人与侵扰主体的意图协调后,驾驶人会加速通过前方侵扰区,但当侵扰主体的行为意图难以预测时,车速会出现一定波动。

    • 电气·机械工程
    • 汪峰,曾超,薛春林,温作铭

      2024,47(3):66-74, DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2021.225

      为了掌握大跨越架空输电导线铝部应力空间分布特性,以JLHA1/G6A-500/280型特强钢芯铝合金导线为研究对象,采用铝股丝表面激光刻槽,内嵌高灵敏、超大复用容量超弱光纤光栅,搭建了大跨越输电导线铝部应力试验平台,研究了不同张力条件下大跨越架空输电导线铝部应力分布规律,建立了大跨越导线实体有限元模型,分析了铝股应力分布特征,并验证了试验结果的正确性。结果表明:导线承受张力作用时,外层铝股和次外层铝股应力不同,外层铝股应力小于次外层铝股应力,导线同层铝股应力基本相同;铝股应力随导线张力的增大呈线性增大趋势,张力每增大1%,铝股应力增大约10%。不同导线张力作用时钢股和铝股应力均呈现环状分层特性,铝股平均应力小于钢股平均应力,铝部和钢股应力比约为3∶7;外层和次外层铝合金股丝应力沿圆周向分布不均匀,建议大跨越导线线型设计时考虑铝股丝分层特性。

    • 靳郑伟,付志红,张静

      2024,47(3):75-85, DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2022.206

      文章基于谐振原理设计了一款手持式智能磁化率仪,推导了谐振原理法测量岩石磁化率计算公式,仿真探究谐振法测量岩石磁化率的影响因素,结合仿真结果与实际探测需要对仪器进行整体设计。基于LDC1614搭建外围电路,设计了4层螺旋线圈等距并联的电感传感器、信号提取程序和上位机操作界面,完成了磁化率仪样机制作。该仪器轻便易携(重量仅0.2 kg)、操作简单,测量结果与国外同类仪器比较误差低于5%,仪器精度可达10-7。仪器适合野外及实验室测量,具有实际工程利用价值。

    • 齐垒,陈民铀,张莉

      2024,47(3):86-95, DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2022.207

      为了解决不同时间采集的运动想象脑电数据之间存在的分布差异,避免跨时段使用前长时间的重校准步骤,提出了一种基于判别迁移特征学习(discriminative transfer feature learning, DTFL)的运动想象分类方法。DTFL通过联合匹配源域和目标域之间的边缘分布和类条件分布来减少域间的差异,同时最大化类间距离和最小化类内距离来保留类判别信息,从而提升对运动想象的分类性能。基于DTFL的运动想象分类方法无需目标域脑电样本的类别信息,可以有效避免长时间的校准。在脑机接口竞赛数据集上的实验结果表明,DTFL显著优于其他迁移学习方法,有效缓解跨域分布的不一致性,提高了运动想象的分类正确率。

    • 徐先峰,赵卫峰,邹浩泉,宋亚囡

      2024,47(3):96-106, DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2022.011

      针对滚动轴承故障信号的非线性、非平稳、强噪声特性导致的常规时频域特征提取方法受限问题,提出一种增强组合差分乘积形态学滤波的轴承故障特征提取方法。在分析数学形态学4种基本运算的正、负冲击脉冲提取特性的基础上,运用级联、差分、乘积构造的一种新的组合差分乘积算子(combination difference multiply operator, CDMO)具备了同时提取正、负冲击脉冲的能力,并发挥梯度乘积运算对脉冲提取更敏感的优势,实现故障信息的充分提取。引入故障特征频率比指标优化CDMO结构元素参数,修正待处理信号的几何特征,提取与结构元素相匹配的信号特征信息。在CDMO滤波的基础上,借助三阶累积量切片谱技术能够抑制高斯噪声、突出二次耦合分量的优势,准确提取故障特征频率及其倍频,增强轴承故障特征提取能力并抑制噪声干扰。依托2种不同来源的工程实际信号并与经典故障特征提取方法对比分析,验证了所提方法的有效性。

    • 刘佳奇,卢炽华,刘志恩,周辉

      2024,47(3):107-119, DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2022.005

      经验模型不能反映电池内部复杂的物理化学耦合过程及其导致的响应迟滞,这给燃料电池系统精确控制策略的开发带来了一定困难。针对此问题,建立了面向控制的一维非等温两相流模型,考虑了流道内气体瞬态效应、电池内部水相变,研究了电流密度对气体浓度以及水热分布特性的影响,分析了运行条件和模型参数对电池输出电压的影响,探究了电流阶跃下该模型相比于集总参数模型在输出性能方面的优势。结果表明,该模型具有更好的适用性,可为燃料电池系统层面的模型优化及控制策略设计提供可靠依据。

    • 陈锐博,秦大同,刘长钊

      2024,47(3):120-131, DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2022.121

      针对风电传动系统集成化结构,提出了一种可用于风力发电机变速-变载工况下的机电-刚柔耦合动力学模型,不仅考虑了齿轮的时变啮合刚度、相位关系、轴和壳体的结构柔性等机械因素,同时计入了发电机系统中永磁体磁饱和特性、电磁径向力波以及空间谐波等电磁因素。探究齿轮箱-发电机集成系统机电耦合动态特性,讨论了壳体柔性对系统动态特性的影响,提出了一种升速分析法,找寻了系统的共振转速。结合模态能量法和阵型矢量分布原理,找寻了共振时的潜在危险构件。研究表明:齿轮系统与发电机存在强耦合特性,壳体的柔性对系统机电耦合特性影响显著。针对集成化系统而言,齿轮内激励为共振转速下的主要激励源;但采用薄壁壳体时,发电机电磁激励不容忽视,易激发新的共振转速。选择合理的壁厚可有效提高系统的安全可靠性,减少共振区域,减轻系统构件的损坏。

    • 伍源,朱才朝,谭建军,宋朝省,张会阳

      2024,47(3):132-144, DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2022.115

      在风电机组全寿命周期内,长期风速概率分布会使风电齿轮箱传动系统动载荷出现随机特性,影响其疲劳损伤预估精度。笔者提出了一种考虑长期风速概率分布特征的风电齿轮箱传动系统疲劳损伤预估方法,通过建立大功率海上风电机组OpenFAST-SIMPACK联合仿真模型,计算不同平均风速与湍流强度组合工况下的风电齿轮箱传动系统齿轮短期疲劳损伤,进而采用代理模型技术重构“平均风速、湍流强度-短期疲劳损伤”映射关系,预测齿轮长期疲劳损伤。研究结果表明:风电齿轮箱传动系统低速级太阳轮容易发生接触疲劳失效;在额定风速以下,低速级太阳轮短期疲劳损伤与平均风速呈正相关,在额定风速附近,平均风速与湍流强度的随机特性均会增大其长期疲劳损伤不确定性,增大其疲劳失效风险。

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    • 基于极点和残差的GaN-HEMT小信号等效电路建模

      王扬怀, 王军

      提出了一种基于极点和残差的GaN-HEMT小信号等效电路的建模方法。首先基于矢量拟合算法合理拟合器件整个宽带测量Y参数,建立了基于有理函数形式的GaN-HEMT准确小信号模型的极点和残差;然后根据不同的残差性质分类讨论了实现此残差的等效电路模型;最后利用极点和残差建立了2、3阶小信号等效电路模型,ADS软件仿真验证该模型具有更高的精确性,结果表明该模型S参数的平均相对误差低于1%,远远低于传统模型。有效解决了传统小信号等效电路模型在高频下误差较大的问题。所提出的小信号电路模型在本质上属于数学拟合模型的研究方法,具有高度鲁棒性,可应用于其他类似晶体管提高实用性。

      • 1
    • 基于Transformer网络的视觉词自适应图像语义描述

      刘仲民

      针对图像语义描述过程中出现图像视觉特征信息提取不够充分、区分视觉单词与非视觉单词存在缺陷等问题,提出一种基于Transformer的视觉词自适应图像语义描述方法。使用通道自注意力模块与融合DeBERTa预训练语言模型的自适应注意模块对图像描述方法进行改进,用于增强视觉信号与语言信号的表达。首先采用ResNeXt-152网络作为主干网络对图像进行特征提取,并在特征提取阶段引入了ECANet通道注意力机制与Transformer编码器中的自注意力相结合形成通道自注意力模块,以增强特征提取的准确度来强化相关区域。其次在解码器之上提出了融合DeBERTa预训练语言模型的自适应注意模块,来有效的处理视觉单词与非视觉单词,以衡量视觉信号和语言上下文对图像描述单词生成的贡献。最后采用AdaMod优化器获取最优网络参数,并采用交叉熵损失来训练模型。在MS COCO基准数据集上进行实验对比,并通过定量评估和定性分析验证了该模型的有效性,实验结果表明在BLEU-1、BLEU-4、METEOR、ROUGE-L、CIDEr得分均有显著提升,其中在CIDEr指标上提高2%左右。相较于一般的Transformer模型能够使描述图像的语句更加准确与详细。

      • 1
    • 基于稀疏逆协方差估计的轻量化微表情识别方法

      罗红, 蔡枫林, 杨同鑫, 马可, 汪楠

      针对传统卷积网络在处理部分相关性和特征冗余方面的不足导致表情识别精度不高的问题,提出了一种轻量化微表情识别方法。通过整合稀疏逆协方差估计(SICE)和空间通道重建卷积(SCConv)来提升图像分类性能。首先,通过将SICE作为新的网络层加入到ResNet50中,模型能够更有效地识别并利用特征间的部分相关性,这有助于降低由混杂变量引起的偏差。其次,SCConv的引入替换了标准卷积层,通过空间重建单元(SRU)和通道重建单元(CRU)优化模型结构。最后,实验结果表明,相比其它网络模型,基于稀疏逆协方差估计的表情识别网络在表情识别数据的分类精度达到90.75%,显著高于其它网络模型。研究的模型参数量与计算量分别为20.13M与3.61GFlops,相比其它模型,减少了模型的参数量与计算资源消耗。这表明稀疏逆协方差估计与空间通道卷积能够在表情图像分类任务中进一步提升分类性能。

      • 1
    • 基于双流互信息联合匹配的小样本行为识别

      邓龙, 葛永新

      尽管基于度量学习范式的小样本行为识别方法已经取得了巨大成功,然而有以下问题无法同时解决。(1)无法很好的进行动作关系建模,没能充分利用模态信息。(2)无法处理好不同长度不同速度视频匹配问题,无法处理好视频子动作错位的视频匹配问题。为了解决以上问题,本文提出了一个基于双流互信息联合匹配的小样本行为识别方法,该方法分为两个模块:多模态对比学习模块和联合匹配模块。多模态对比学习模块主要用以探索模态间的互信息,利用对比学习将同一个视频的不同模态特征视为正样本对进行拉近。联合匹配模块主要用以同时解决上述提到的视频匹配问题,通过动态时间规整算法和二部图匹配算法联合匹配得到最终的匹配结果,以获得良好的小样本行为识别分类准确度。本文在两个广泛使用的小样本行为识别数据集SSV2和Kinetics上评估方法的有效性,同时进行了大量的消融实验验证了本文所提方法的有效性。

      • 1
    • 点熄火工况下动力总成悬置隔振性能的优化方法

      殷智宏, 林烁, 上官利坚

      混合动力汽车的发动机会频繁地出现点熄火,提高熄火工况下的动力总成悬置系统的隔振性能是提高汽车NVH性能的重要措施之一。本文建立了动力总成十三自由度模型,在点熄火工况下,计算了悬置主动端的加速度,测试了各个悬置的主、被动端和座椅导轨上振动加速度。测试结果与计算的对比验证了模型的有效性。考虑与不考虑悬置刚度和位置参数的不确定性,提出了两种悬置系统的优化方法,优化目标为减小动力总成纵向加速度的振动剂量值。当悬置的参数为区间不确定时,利用摄动中心差分法计算得到了振动响应的上下界,并用于不确定性优化。试验结果表明,采用确定性优化优化方法时,悬置系统的振动性能最好但稳健性不足,而采用不确定性优化方法得到的悬置系统的振动性能和稳健性都较好。

      • 1
    • 榫卯-灌浆套筒混合连接装配式方墩轴压性能试验研究

      林上顺, 何乐, 夏樟华, 秦志清, 张乐彤, 林永捷

      已有研究表明,榫卯-灌浆套筒混合连接装配式方墩(简称混合连接拼装桥墩)的抗震性能接近于整体现浇桥墩。为进一步探讨混合连接拼装桥墩的轴压性能,以钢管的长度、直径以及壁厚等为变化参数,进行1个整体现浇桥墩(编号ZT)和4个混合连接拼装桥墩(编号GTA-0~GTD-0)的轴压承载力试验,结果表明:GTA-0~GTD-0试件的承载力比ZT试件提高了10.1%~14.4%,其延性系数均大于ZT试件;GTA-0~GTD-0试件的轴压承载力随钢管直径和长度的增大而增大,而钢管壁厚对于试件承载力的影响较小;拼装桥墩的破坏位置随着钢管长度的增加而上移,逐渐接近于整体现浇桥墩,但二者的破坏模式基本相同。相关研究结论可为工程设计提供参考借鉴。

      • 1
    • 聚苯乙烯纳米塑料和Cu2+对Pseudomonas stutzeri的复合胁迫研究

      孟韦乐, 屈健伟, 黄杰, 杨蕤, 许小伟, 陈猷鹏, 晏鹏, 方芳, 郭劲松

      聚苯乙烯纳米塑料(PS-NPs)和Cu2+在废水中共存可产生复合胁迫效应。采用PS-NPs和Cu2+对好氧反硝化菌(Pseudomonas stutzeri)进行胁迫,考察了菌株的生长、脱氮以及生化特性,通过转录组学阐明了胁迫机制。研究表明,50 mg/L PS-NPs胁迫下,菌株生长活性与对照相比提升了25.3%,脱氮活性提高,有关核糖体、TCA循环及ABC转运通路显著上调。10 mg/L Cu2+胁迫下,菌株生长活性与对照相比下降了83.2%,菌株受到显著抑制,细胞膜破损,有关核糖体、氮代谢及ABC转运通路代谢途径显著下调,与胞外聚合物(EPS)分泌、细胞膜合成有关基因丰度显著上调。复合胁迫下,Cu2+胁迫占据主导地位,但PS-NPs会刺激更多EPS产生,PS-NPs和EPS可以吸附部分Cu2+,减缓Cu2+对菌株的损伤。研究结果可为好氧反硝化菌处理纳米塑料和重金属废水提供理论支持。

      • 1
    • 计及电池储能系统失效特性的电力系统运行可靠性评估

      姚海燕, 王博石, 夏红军, 余娟, 俞啸玲, 缪宇峰

      储能电池系统响应速度快、调节能力强,能够有效应对可再生能源随机性。然而,随着电池储能比例提高,其失效特性对电力系统可靠性的影响逐步增大。为此,本文提出了计及电池储能系统失效特性的电力系统运行可靠性评估方法。首先,基于通用生成函数建立了电池储能系统多维性能衰减概率模型,并进一步结合储能电池热失控失效预警概率,建立综合考虑电池储能失效的可用输出功率模型;然后,构建了计及电池储能系统失效的电力系统负荷削减模型,并基于蒙特卡洛模拟法,最终提出了考虑电池储能系统失效特性的电力系统可靠性评估方法,精准考虑电池储能系统热失控失效和多维性能衰减失效对电力系统可靠性的影响;最后,在IEEE RTS-79节点系统仿真分析,验证了本文所提方法的有效性。

      • 1
    • 考虑挡位组合策略的多挡变速箱仿真载荷谱获取方法

      刘人萍, 胡建军, 薛首志, 吕昌, 孙丹丹

      目前变速箱仿真载荷谱的相关研究对驾驶员意图考虑不足,难以全面反映变速箱挡位的受载状态。为了提高变速箱可靠性分析的准确性,以装备12挡变速箱的矿用车辆为研究对象,在动力性与经济性换挡规律的基础上,充分考虑不同车速的许用挡位,提出一种考虑挡位组合策略的多挡变速箱仿真载荷谱获取方法。基于矿用车辆行驶工况,采用所提方法获得了多挡变速箱仿真载荷谱,并与基于动力性或经济性换挡规律获得的仿真载荷谱进行对比。结果表明:与基于换挡规律获得载荷谱的传统方法相比,所提方法得到了不同的危险挡位。传统方法得到的危险挡位是6挡,工作时间占循环工况的53.25%,载荷区间为2000~2400N.m时占比最大,为53.14%,所提方法得到的危险挡位是7挡,工作时间占循环工况的54.49%,载荷区间为2400~2800N.m时占比最大,为52.78%;从载荷累积量的角度可发现,所提方法得到的7挡载荷累积量较传统方法得到的6挡载荷累积量增加了2.33%。研究结果证明了所提方法的有效性,为多挡变速箱可靠性设计奠定了基础。

      • 1
    • 弱指弹琴多指协同触键动作协调模型

      丁伯慧, 林家洛, 李铮, 宋子龙, 李昇朝

      研究专业弹琴人士的多指弹琴触键动作协调性,对于钢琴初学者的训练效果评价、钢琴教学机械手的人机协同控制等领域具有重要意义。目前,弹琴触键动作的特性分析主要基于经验公式进行归纳,且集中于单指触键运动。为解决经验公式适用范围局限以及多指协同触键动作协调性缺乏准确且实用的建模方法问题,提出一种基于麻雀搜索算法(SSA)和BP神经网络的建模方法。鉴于弱指的特殊性,研究聚焦于中指辅助弱指高抬指触键动作,借助Leap Motion传感器采集12名弹琴专业人士的弱指弹琴多指协同触键数据,建立了基于BP神经网络的弱指弹琴多指协同触键动作协调模型,并利用遗传算法(GA)和SSA对模型进行优化。结果表明,基于SSA-BP神经网络的协调模型具有更好的预测精度,其均方根误差为4.7226°。基于该模型,可由中指触键运动信息准确预测弱指掌指关节MCP的触键运动信息,为钢琴学习者的弱指弹琴多指协同触键动作训练提供评价方法和科学指导。

      • 1
    • 阵列极板水下电流场通信仿真

      付国航, 金建辉, 李盛洪

      针对目前水下无线通信天线传输结构复杂,架设困难且高频衰减严重等问题。提出了一种基于电流场的阵列极板通信系统,发射端采用极板阵列来增强信号接收强度。结合电流场理论,推导了水下阵列极板传输公式,通过有限元仿真分析不同阵列数量和通信距离下的信号强度和电场分布特性, 分析添加绝缘材质和改变发射端入水深度对接收效果的影响。搭建实验平台测试了1×2和1×4极板阵列,验证频率和阵列数量对接收效果的影响。实验结果表明,在低频状态下,保持发射电压幅值和功率不变的情况下,将发射极板排布成阵列,并在发射端添加绝缘材质有助于提高接收信号强度。此外,发射端和接收端平行排列能够获得更好的接收效果。通过精确控制极板阵列的数量和排布,可以实现水下远距离通信,为水下电流场通信系统的研究和优化提供了参考。

      • 1
    • 集成AFS和DYC的四轮独立驱动电动汽车自适应巡航控制

      叶子墨, 姚初阳, 傅春耘

      针对四轮独立驱动电动汽车(Four Wheel Independent Drive Electric Vehicle, 4WIDEV)的构型,开发了一种融合主动前轮转向(Active Front Steering, AFS)与直接横摆力矩控制(Direct Yaw-moment Control, DYC)的自适应巡航控制系统。该系统基于双层控制架构,上层控制器采用模型预测控制(Model Predictive Control, MPC)策略,精确追踪车辆的期望纵向力和附加横摆力矩;下层控制器则利用AFS和DYC的控制冗余性,优化计算前轮的附加转角和四轮的转矩分配,以提升车辆的稳定性和经济性。仿真结果显示,相较于传统的平均转矩分配策略,本集成控制策略在确保车辆稳定性的同时,能够实现最高13.02%的能源节能效果。此项研究成果为提升四轮独立驱动电动汽车的综合性能提供了新的思路。

      • 1
    • 密度泛函理论研究Al24N24几何结构,芳香性和光谱性质*

      郭雅晶†, 李秀燕

      在B3LYP/6-31g(d)基组水平上,利用密度泛函理论(DFT)优化了Al24N24团簇的几何和电子结构. 研究结果表明,优化所得Al24N24团簇的几何结构对称性分别为S4、C2、S8、O;在基态稳定结构基础上,得出其输运性质,既非p型输运材料,亦非n型输运材料,即不具有输运性质;在优化好的基态结构基础上,研究了它们的核独立化学位移值(NICS),由NICS值得出四种同分异构体均具有芳香性;此外,还研究了它们的红外和拉曼分子振动谱,四种团簇的红外-拉曼振动谱的振动强度排序分别为S8>S4>C2>O和S8>S4>O>C2.

      • 1
    • 考虑壁面滤失的纳米改性VES压裂液中支撑剂

      仝少凯, 岳艳芳, 孟文琦, 陈志畅, 王治国

      水力压裂过程中,支撑剂在裂缝内的运移和铺置情况对油田产能具有重要影响。前人的研究大多没有考虑流体滤失对支撑剂在裂缝中的影响。本文基于Cross本构方程和Eular-granular多相流模型,在考虑了裂缝壁面流体滤失的情况下,对裂缝内的携砂流动进行了数值模拟,并且采用自主设计的裂缝试验装置对模型进行实验验证。结果表明,对于Cross流体,随着壁面滤失速率的提高,裂缝内支撑剂体积分数逐渐降低,砂堤高度同时降低。采用低砂比、低密度、小粒径的支撑剂有利于裂缝内携砂平衡高度的降低,有利于延长入口与支撑剂平衡高度之间的铺置距离,减小砂堵风险,支撑剂铺置更靠近裂缝远端。

      • 1
    • 天然气脱水装置生产过程多工况时变数据异常识别

      赵勇, 何彦霖, 吴倩颖, 任宏基, 尹爱军, 李琴

      天然气生产过程工艺设备结构复杂、工艺过程参数及工况多样,难以进行作业过程的异常识别。针对此问题本文基于自适应高斯混合模型(Adaptive Gaussian mixture model,AGMM)和主成分分析(Principal component analysis,PCA)提出天然气脱水装置生产过程多工况时变数据异常识别方法(Anomaly identification for multi-case time-varying data, AIMT)。AIMT采用滑动窗PCA更新监测数据的主元模型,基于AGMM进行工艺过程的挖掘,通过大量历史监测数据进行AGMM中各高斯模型的参数自适应优化以实现对复杂多工况场景的有效表征,最终通过平方预测误差(Squared prediction error,SPE)和霍特林统计量(Hotelling’s T2,T2)进行工艺过程异常的识别认定。方法的有效性通过重庆气矿某扩建100万三甘醇(Triethylene Glycol,TEG)脱水系统单工况、变工况、多工况作业过程及真实故障事件的数据进行了验证。

      • 1
    • 电容器宽频等效模型与损耗分析研究

      张正, 杜林, 陈伟根

      在电力系统中,电力电容器承担着无功补偿、滤波、载波以及高频保护的作用。随着电力系统向着“双高”特征快速发展,施加在电力电容器上的电压信号包含了大量谐波电压,谐波电压加剧了极板上电压电流信号的不均匀分布。电力电容器发热与老化与其有功损耗密切相关,因此在综合考虑金属损耗与介质损耗的基础上,提出电容器在谐波电压下的宽频分布式参数等效模型,推导出电压电流分布特性与损耗解析表达式,并进行计算,分析总结规律:在谐波电压下,流经电容器极板的电流增大,极板金属损耗与介质损耗均大幅提升,呈现不均匀分布,损耗产生热量,影响电容器绝缘和运行状态。

      • 1
    • 单轴荷载下含层理页岩损伤破坏过程及破坏模式研究

      陈美玲, 郭红光, 董治, 孟振江, 吴彦成

      低渗透性是制约页岩气开采的主要因素之一,而岩体内裂隙的类型及复杂程度又是制约渗透率的关键因素,因此,加强页岩损伤破坏过程的研究对于提升页岩气开采效率而言意义重大。鉴于此,基于试验与数值模拟相结合的方法,对单轴荷载下含层理页岩的细观裂纹演化、宏观裂纹分形、损伤演化过程以及损伤影响因素等内容进行深入研究。研究结果表明:试件加载过程中,微裂纹发育整体呈“平稳上升-基本稳定-快速上升”变化趋势,就微裂纹发育阶段而言,0度和90度层理角度下,以拉伸裂纹发育为主,其占比依次为94.7和96,30度和60度层理角度下,以剪切裂纹发育为主,其占比依次为65和86.9;试件宏观破坏裂纹具有明显的分形特征,0度、30度、60度和90度层理角度下,宏观裂纹的分形维数依次为4.25、3.44、2.06和3.60;损伤发育规律受层理的影响,0度和90度层理角度下,损伤集中于基质内发育,30度和60度层理角度下,损伤则集中于层理处发育;此外,损伤受岩石的非均质性和各向异性的影响,比如,随着弹性模量方差的增加,试件的均质性减弱,同等荷载下的损伤范围增强,而随着层理刚度的增加,试件的各向异性减弱,同等荷载下的损伤范围增强。

      • 1
    • 光伏虚拟同步发电机经高压直流输电送出系统稳定性研究

      刘国庆, 李彦哲, 刘源涛, 王颖

      针对光伏虚拟同步发电机(virtual synchronous generators, VSG)经高压直流输电(Modular Multilevel Converter based high voltage direct current, MMC-HVDC)送出系统所存在的次同步振荡(subsynchronous oscillation, SSO)风险,建立系统线性化数学模型。本文提出一种改进型虚拟同步控制策略,利用特征值法分析当功率发生扰动时,光伏虚拟同步发电系统有功控制环节、无功控制环节、虚拟电感、MMC-HVDC桥臂电感、电流矢量控制环节对系统SSO的阻尼特性和频率特性均会产生影响,并在PSCAD/EMTDC仿真平台进行验证。结果表明,引入VSG控制后,在外送系统中发生功率扰动的过程中,存在光伏VSG和MMC-HVDC共同参与的次同步振荡模式;在光伏VSG侧,有功调频系数Kf过大或虚拟电感Lv过小均会导致系统失稳;MMC-HVDC侧,电压环积分系数Ki4增大会导致系统失稳,而增大桥臂电感Lg会增强系统稳定性。

      • 1
    • 电源“空心化”电网的协调二级电压控制优化方法

      王新玲, 颜伟, 蒋望

      随着可再生能源的占比日益增大、火电机组装机容量及其运行小时数日益减少,大型枢纽城市电网负荷中心的电源“空心化”现象日趋突出,给二级电压的区域无功电压控制带来了新的挑战。为此,本文提出了电源“空心化”电网的协调二级电压控制优化方法。相对现有研究方法,新方法具有以下特点:(1) 将区域内所有可控发电厂的高压母线泛化为电压主导节点,并以高压母线电压与其理想电压的偏差平方和最小为目标来实现二级电压控制的优化;(2) 区分了同级和上下级分区之间的协调关系,新增上下级区域之间关口无功和关口电压协调变量及其理想偏差控制目标。新方法通过主导节点的泛化和上下级区域关口无功电压的协调,提升了电源“空心化”负荷中心电网二级电压控制效果。最后,以标准算例组合系统以及我国实际数据,仿真验证了论文所提方法的有效性。

      • 1
    • 大惯量负载下交流励磁电机柔性制动策略及参数优化

      赵泾霖, 向学位, 李辉, 李文东, 李帅

      交流励磁电机具有变速恒频与稳态功率解耦的优点,在抽水蓄能、飞轮储能等场景应用具有显著优势,然而上述场景往往要求大惯量负载下交流励磁电机具备安全紧急制动能力,传统机械制动策略难以直接应用,提出大惯量负载下交流励磁电机柔性制动策略及控制参数优化方法。首先,结合交流励磁电机转子结构特点,提出转子侧接直流励磁电源,定子侧接多级电阻的柔性制动策略,推导其制动工况下等效电路。其次,建立以多级制动电阻、转子励磁电流、电阻切换时转速为变量,以电机性能和制动电阻功率为约束,最短制动时间为目标的制动参数优化模型,并采用遗传算法对模型进行求解;最后,通过Matlab/Simulink仿真对多级电阻制动效果与影响因素进行分析,并搭建7kW交流励磁电机实物测试平台进行验证。结果表明,采用多级电阻柔性制动策略能有效减少制动时间,控制参数优化可以实现系统功率约束下最短制动时间,兼顾制动效果与制动装置经济性。

      • 1
    • 双裂隙灰岩冻融损伤力学特性及宏微观破坏特征

      吴小刚

      寒区岩体由于反复冻融导致的变形破坏是当前亟待研究和解决的前沿课题。为研究裂隙岩体的冻融损伤特性,针对不同裂隙倾角的双裂隙灰岩开展冻融循环及单轴压缩试验,得到相应的应力-应变曲线及宏观破坏特征,并采用扫描电镜分析破坏面的微观结构特征。试验结果表明:双裂隙灰岩呈明显脆性破坏,其峰值应力、弹性模量均随裂隙倾角的增大而增大,随冻融循环次数的增加而减小。峰值应变随裂隙倾角、冻融循环次数的增加而增长。宏观破坏模式主要以裂纹模式为主,片落模式为辅,破坏面与预制裂隙有关,多为张拉裂纹。裂隙倾角<90°时,贯穿裂纹经过双裂隙;裂隙倾角为90°时,贯穿裂纹仅经过预制裂隙①,片落模式仅出现在裂隙倾角<90°的条件下。预制裂隙对破坏面的微观结构特征无明显影响,微观微裂纹平均长度、累计长度和平均宽度都随冻融循环次数增加而增大。裂隙倾角的增大抑制了冻融循环带来的损伤,提高了岩体耐久性。研究成果可为寒区矿山工程开采提供重要参考价值。

      • 1
    • 道路大排水交叉口流场高精度降维表征模型

      邵知宇, 任宇亭, 孙卓, 徐雷, 冯旺, 张琦, 龚华凤, 柴宏祥

      极端降雨情况下,城市道路作为地表行泄通道联合雨水管道有组织地高效排放洪涝,是一种经济高效的内涝防治技术。但由于道路交叉口的分流缺乏可用计算工具,难以确定下游路段排涝流量而导致该技术应用存在障碍。本研究以城市道路T型交叉口为对象,分别针对自由出流、主路顶托、两端顶托三种下游边界条件,开展了水工试验和计算流体力学(CFD)数值模拟试验,使用所获取数据构建了高精度低阶的交叉口流量分配模型,计算误差在±15%以内。该模型可为工程应用提供简明计算工具,而且可以与国内外广泛应用的一维城市雨洪模型SWMM耦合提高其对交叉口节点计算精度以进行道路大排水设计。

      • 1
    • 不均匀覆冰导线脱冰塔线体系动力响应特征参数

      刘沁雨, 严波, 吴楷文, 杨寒旭, 鲁俊, 梁明, 刘炯

      覆冰厚度随海拔高度变化导致导线上覆冰不均匀。给出导线覆冰厚度随高度变化和不均匀脱冰模型,利用附加单元法实现导线不均匀覆冰和脱冰塔线体系动力响应数值模拟方法。建立500kV四分裂线路典型孤立档和连续档塔线耦合体系有限元模型,研究导线不均匀覆冰脱冰后塔线体系的动力响应特征,分析杆塔载荷冲击系数、导线最大挂点支反力、纵向不平衡张力、脱冰跳跃高度等特征参数随线路档距、高差比和覆冰厚度的变化规律,以及极端情况下杆塔的应力和强度,为不均匀覆冰冰区输电杆塔塔头设计提供重要的依据。

      • 1
    • 循环荷载下不同岩性散体压实与再破碎特征

      邹全乐, 江城子, 马腾飞

      为了探究多重采动下破碎岩体压实与再破碎特征,本文开展了不同岩性散体力学试验,探究了循环荷载下散体力学参数变化规律,阐明了散体的能量演化特性与分形特征。研究结果表明:不同岩性试样中泥岩具有较低强度而最终应变量最高,造成试样输入相对较低的能量即可达到相同变形,从而对应不同岩性散体中泥岩的分形维数较大,相同荷载下泥岩散体的破碎程度较高。同时,应力加载初期,散体孔隙度衰减最快,压缩模量逐渐上升,散体此阶段迅速被压实,但存在一定阈值,当应力超过该范围后,散体能量密度变化量与孔隙度衰减量增加,压缩模量持续下降,散体颗粒大量破裂。研究结果可为揭示多重采动下垮落带岩体移动机制提供重要理论支撑。

      • 1
    • 基于数据增强和类特征聚合模型的制冷设备故障诊断

      王峰, 宋鑫, 任浩, 陈志奎

      当前制冷系统故障诊断算法先通过数据增强对原始数据进行扩充,再利用数据筛选算法过滤低质量样本,最后构建分类模型对故障类型进行预测,从而缓解由故障数据样本量稀少带来的诊断性能低下的问题。但是,这类方法需要人为设定阈值进行增强数据筛选,无法适用于自动化的工业生产中。而且,方法依赖增强后的数据训练诊断模型,忽略学习样本间的关联信息,导致模型过拟合。因此,本文提出一种基于数据增强和类特征聚合模型的故障诊断方法,将数据增强和故障诊断模型集成在一起,在减少模型构建过程中所需人工干预的同时保证诊断精度。同时,一个类特征聚合模块被嵌入到模型中以保证学习到同类样本特征彼此接近,从而提高故障预测准确率。实验结果表明提出的方法能够很好的应用于制冷设备的故障诊断。

      • 1
    • 氨氢混合均质压燃内燃机燃烧特性研究

      姚宁一, 钟绍华

      基于CHEMKIN软件,建立均质压燃(homogeneous charge compression ignition, HCCI)内燃机仿真模型,分析研究了掺氢比(α)、进气温度、当量比(φ)等各个参数对内燃机燃烧性能的影响,主要是对内燃机缸内温度、压力以及放热率和NO排放的影响。结果表明,缸内温度、压力和放热率随着α和进气温度的增大而增大,着火时刻提前;φ达到1附近时,缸内温度、压力和放热率峰值达到最大,随着φ的降低,着火时刻提前;缸内NO的生成量受α的影响较小,缸内NO摩尔分数峰值随着α的增加而升高;随着缸内燃烧的结束,NO的排放量都大幅度降低;α从0增加到0.2,NO的主要基元反应种类不变,总反应速率提高,且缸内的NO主要来自于HNO,NH则主要起到消耗NO的作用。为未来氨氢HCCI发动机燃烧及排放性能的改善提供了可行性研究。

      • 1
    • 风力发电机覆冰在线监测动态预警模型

      胡琴, 饶立鹏, 王力, 蒋兴良, 舒立春

      寒潮期间风力发电机叶片表面容易出现覆冰现象,会导致发电能力降低、设备运行不稳定甚至故障等问题。因此开展风力发电机覆冰预警方法的研究具有重要意义。本文分析SCADA运行数据库,构建基于风速、功率和温度数据的特征量,利用随机森林算法建立覆冰事件发生预警模型;通过旋转圆柱阵列装置实时监测的覆冰厚度,建立覆冰实时预警模型,实现覆冰事件发生预警和实时预警的动态机制。以重庆万宝风电场3.2MW风电机组的覆冰案例,开展覆冰预警试验验证。结果表明,覆冰事件发生预警模型的测试结果分类精确率在95%以上,并在风力发电机叶片出现覆冰情况前1小时内,多次发出覆冰事件预警;实时预警模型在风力发电机覆冰后持续发出预警,模型能够持续跟踪风力发电机覆冰环境的变化趋势;验证了动态预警模型可以为风力发电机的安全运行和有效管理提供决策依据。

      • 1
    • 染污交流复合支柱绝缘子的伞形参数优化

      胡琴, 刘宇昊, 丘梓溦, 舒立春, 蒋兴良

      复合支柱绝缘子污闪是变电站的主要故障之一,优化伞形参数能够有效改善其污闪性能。本文提出一种基于复合支柱绝缘子物理模型的伞形参数优化研究方案。首先,通过仿真计算研究大伞伞伸出P1和伞间距s对电场分布的影响,以减小伞裙沿面平均电场Eav或者伞裙沿面不均匀系数f为优化目标,得到参数优化范围为70 mm≤P1≤90 mm、72 mm≤s≤92 mm,为后续伞形参数优化试验提供参数范围。然后,以具有不同伞形参数的复合支柱绝缘子物理模型为试品,开展人工污秽试验,观测试品的闪络电压、紫外放电光子数和电弧发展路径,得到最优(闪络电压最大)伞形参数为P1=90 mm、s=72 mm,优化后试品的污闪电压提高了18%。最后,综合分析仿真与试验结果,并调整了伞形参数的优化判据。伞裙沿面平均电场Eav主要影响闪络电压U50%,且Eav越小的试品,U50%越大,电弧的桥接和跨接现象越弱;伞裙沿面不均匀系数f主要影响紫外放电光子数,f越小的试品,紫外放电光子数越少。在电场伞形优化研究中,Eav的优先级应高于f,爬电系数尽量接近3.5-4.0。

      • 1
    • 冷喷涂Cu/W复合涂层的显微组织及磨损性能研究

      采用冷喷涂技术在纯铜(Cu)基体上制备了不同钨(W)含量的Cu/W复合涂层,系统研究W含量对涂层沉积特性和力学性能的影响规律。采用场发射电子显微镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)、显微硬度计和摩擦磨损试验机对涂层的微观组织结构、相组成、显微硬度和摩擦磨损性能进行表征分析。结果表明:冷喷涂复合涂层没有出现氧化和相变现象,添加10wt.%W含量的涂层孔隙率达到最低2.42%,但随着W含量的增加孔隙率逐渐增加。涂层硬度随着W含量的增加而增加,在30wt.%W含量的复合涂层中达到最大值为62.9HV0.2。与纯铜涂层相比,20wt.%W含量的Cu/W复合涂层的摩擦系数和磨损率达到最佳,这是因为硬质W颗粒的加入对涂层有一定的夯实和第二相强化作用使涂层孔隙率降低,显微硬度增加,然而当W颗粒含量增加时,软相Cu不能对沉积的W颗粒产生良好的包裹作用,致使复合涂层在摩擦磨损过程中W颗粒脱落,导致复合涂层摩擦系数和磨损率的增加。

      • 1
    • 热处理试板模拟大型过程设备现场热处理工艺

      袁淑霞, 李嘉豪, 林雅岚, 张耀祖, 李荫虎

      为确定设备局部热处理工艺,建立了可提供破坏性检测的热处理试板,通过边界条件分析,确定了热处理试板与过程设备等效的边界条件,采用经过实验验证的ANSYS热分析数值模拟方法对热处理试板和对应的过程设备热处理过程进行分析,得到二者加热和保温后的温度场分布基本一致,可通过对热处理试板进行热处理实验确定热处理工艺,进而得到过程设备的热处理工艺。由于热处理试板制作工艺复杂,利用范围窄,为提高其利用率,采用热力学计算和传热计算,建立不同材料和不同厚度热处理试板热处理工艺的计算公式,经过等效使得一种材料和厚度热处理试板可模拟多种材料和厚度试板确定热处理工艺。研究结果表明,热处理试板壁厚方向温差随壁厚的增加而增加,当壁厚超过120mm后,若采用单面加热,可能无法由于内外壁温差过大导致热处理失败;不同材料热处理试板存在比热和导热系数的差别,也存在热处理温度的差别,比热越大、热导率越低、热处理温度越高的材料需要更长的热处理时间同时消耗更多能量。

      • 1
    • 数值微分在设备组合弹道理论精度评估中的应用研究

      魏志东, 何京江, 杨涵, 郭茂耘, 柴毅

      设备组合弹道理论精度评估是测量设备布站设计和设备组合弹道选优方案制定的重要基础。设备组合弹道理论精度评估通常采用基于误差传播原理的弹道精度评估算法。求解弹道分量关于测元的雅克比矩阵是该算法的核心。然而,对于复杂的弹道方程很难求得雅克比矩阵的解析式。为了解决复杂弹道方程的雅克比矩阵的求解难题,本文提出了基于数值微分的设备组合弹道理论精度评估算法,通过构造弹道分量数值队列,并对数值队列进行基于样条插值的数值微分计算出弹道分量关于测元的雅克比矩阵,进而计算得到设备组合弹道理论精度。最后,通过与单台设备定位方程的理论雅克比矩阵和弹道理论精度进行对比,验证了本文提出的基于数值微分的设备组合弹道精度评估算法的有效性和实用性。

      • 1
    • 薄壁方套方中空夹层多腔钢管混凝土短柱轴压性能研究

      张 潇, 龚 俊, 邵永波, 黄伟峰, 李紫君

      为了提升中空夹层钢管混凝土短柱的轴压性能,本文提出并设计了薄壁方套方中空夹层多腔钢管混凝土短柱(MCFDST),对其轴压力学性能进行了试验研究。试验试件包括15个MCFDST短柱试件和3个方套方中空夹层钢管混凝土短柱(CFDST)试件。以混凝土抗压强度、外钢管宽厚比、空心率和是否设置拉肋为参数,通过分析试件的变形、荷载-位移曲线、破坏现象和延性系数,探究了各参数对试件的极限承载力、失效模式和延性的影响。试验结果显示:混凝土抗压强度从58MPa提升至90MPa,试件承载力提升46%,延性系数最高降低74%;外钢管宽厚比从39降低到29,试件承载力提升12.5%,延性系数明显增大;空心率从0.31增大到0.38,试件承载力提升了1.3%,延性系数仅提升1%;增设拉肋使构件承载力提升14.2%,延性系数最高提升282%。其次,利用试验数据验证了数值建模方法的有效性和模型的正确性,并开展了大量有限元参数分析,讨论了现行规范对该短柱轴压承载力的适用性,发现日本规范AIJ的预测公式可以精确估计MCFDST短柱轴压承载力。

      • 1
    • 考虑多AGV充电的绿色作业车间集成调度

      李峥峰, 张国辉, 周高峰

      自动导引车(automatic guided vehicle,AGV)逐渐成为车间生产工件运输的重要工具,这给车间生产调度带来了新的问题,如AGV分配、AGV电量约束、AGV数量约束等。针对AGV运输的绿色作业车间调度问题,在考虑AGV能耗、电量及充电的情况下,提出了一种最小完工时间和最小能耗的多目标作业车间调度优化模型,并设计了一种改进遗传算法进行求解,该算法采用等长的工件分配和AGV分配两段式编码方式,设计了工件和AGV相应的遗传操作算子和局部搜索策略,针对AGV电量及充电约束设计了解码机制。最后通过FT06用例的实验仿真,并采用极差和方差的方法分析了AGV数量、AGV电量对优化目标的影响,仿真实验验证了所提模型和算法的有效性。

      • 1
    • 柔性内齿圈啮合特性及动态性能对比分析

      胡升阳

      内齿圈作为行星齿轮传动系统的关键部件,对行星传动系统的均载和动载特性具有至关重要的作用。柔性内齿圈行星轮系借助齿圈自身柔性,可显著补偿由于系统部件加工误差和安装误差所导致的各行星轮传递扭矩的不均匀性。本文深入剖析柔性内齿圈结构特性,对比表明柔性内齿圈较传统齿圈结构具备更加优良的柔性,可改善系统均载与动载性能,但同时也存在齿面接触应力偏载、应力分布不均匀、承载传动误差波动幅值增大以及结构应力集中等弊端,相关解析结果可为明确柔性齿圈设计及改良齿圈结构提供理论支持。

      • 1
    • 山地城市工程建设土石方资源化利用研究——以重庆市北碚区为例

      朱丽丽, 张海龙, 黄凯, 张力, 王鸥羽

      为合理利用和科学消纳工程建设弃方,实现自然资本的保值增值,基于三维地理信息环境,将GIS技术、勘察信息大数据引入到山地城市工程建设土石方管理中来,提出了科学的工程建设弃方处置方法;采用实地观察法、文献调查法、访谈调查法等方法,提出了土石方资源化利用途径及方法,实现了将传统工程产生的土石方弃方资源化利用,变“废”为宝。并以重庆市北碚区为例,在国土空间规划编制中,开展了土石方资源化利用专项规划探索实践,对土石方资源化分类和价值效益进行分析,结合矿坑生态修复进行存储场地选址规划,发挥国土空间规划对项目落地的指导约束和保障作用,实现土石方资源集约高效利用。

      • 1
    • 射频能量捕获传感网中有向能量源移动策略研究

      王海东, 上官吴军, 郭一娜

      针对射频能量捕获传感网(RF Energy Harvesting Wireless Sensor Network,RFEH-WSN)中移动能量源(Energy Transmitter,ET)的充电效率问题,已有的工作主要假设移动ET的充电辐射范围为圆形,而在实际应用中移动ET的充电辐射范围通常被设定为一定角度的扇形。面向有向移动ET的应用场景,该文以最小充电时间和最大覆盖率为目标建立多目标优化模型,利用粒子群算法求解出最优Pareto解集。仿真实验结果表明,该文提出的多目标优化算法可以有效的提高移动ET的充电效率且更适用于非线性模型。

      • 1
    • 线性霍尔传感器应用于外转子永磁同步电机转子位置检测

      程晓东, 罗辞勇, 周晟, 赵骏峰, 罗子涵

      传统的转子位置检测方案是将霍尔传感器安装在电机定子上或底部,通过检测气隙磁场或永磁体漏磁来计算转子位置。然而电枢反应对于位置检测精度有很大的影响。因此提出将霍尔传感器安装在外转子永磁同步电机(PMSM)外的印刷电路板(PCB)上,电机的永磁体略高于转子磁轭,通过检测永磁体的磁场来检测转子位置,电机外的永磁体磁场几乎不受电枢反应的影响。理论与实验分析发现,霍尔传感器以90°的间隔安装在PCB上时,输出的两路霍尔信号基波相位非正交,导致转子位置出现误差。针对此问题,分析得当两个霍尔传感器以90°?Pr/(Pr+1)的间隔安装在PCB上时,基波相位相正交。然后基于ANSYS Maxwell有限元仿真以及电机实物实验验证了理论分析的正确性,同时也验证了该位置检测方案的可行性。

      • 1
    • 表贴式永磁同步电机无位置传感器控制平滑过渡方法

      王肖, 贺锦毅, 胡夏阳, 陈梦叶, 陈乐彤, 罗辞勇

      为了实现表贴式永磁同步电机(Surface-mounted Permanent Magnet Synchronous Motor, SPMSM)全速域无位置传感器控制,本文采用基于I/F控制和非线性磁链观测器相结合的混合式无位置传感器控制方法。在低速域中,通过I/F控制方式来实现电机稳定的启动和可靠运行。在中高速域,引入非线性磁通观测器和锁相环(Phase Lock Loop, PLL)进行位置估计。针对混合式控制方法普遍存在的切换振荡问题,本文提出了基于PI控制的电流融合切换方法;并将线性扩张状态观测器(Linear Extended State Observer, LESO)与电流融合切换法相结合,进一步形成一种复合切换法;并设计了仿真和实验分别验证两种方法的切换性能。实验结果表明所提出的两种方法都能实现控制策略的平滑切换,其中复合切换法在过渡过程中具有更好的性能。

      • 1
    • 一种改进YOLOv5s的金属表面缺陷检测算法研究

      安治国, 鲜青霖

      金属零部件大量应用于生产生活的等各个领域,其表面缺陷分布不均匀且部分特征微弱,常常造成漏检和误检。针对这一问题,提出了一种YOLOv5s-MD算法。在该算法中,改进了XSPPF模块,并融合了GSConv模块,加入了轻量化注意力机制,提高了模型对不同尺度缺陷特征有效获取能力;考虑到金属表面缺陷尺寸信息无规律并且差异较大而导致的预测框与真实框间方向不一致问题,采用了SIoU损失函数。将该检测算法在增强后金属表面缺陷数据集中进行了训练和验证。结果表明:缺陷检测的平均精度mAP@0.5达到了75.3%,所提出的检测算法在对金属表面缺陷检测任务中能够有效提升检测精度,降低误检率。

      • 1
    • 上下文干扰感知相关滤波目标跟踪算法

      黄博, 张宏, 邝亿豪, 王佳琪

      判别式相关滤波(Discriminative Correlation Filters,DCFs)跟踪器会受到目标周围背景噪声的干扰,使得DCF训练容易从上下文环境中来学习滤波器。为了解决上下文干扰难题,本文提出了一种新型的上下文干扰感知相关滤波(Contextual Disturbance-aware Correlation Filter,CDCF)目标跟踪算法,其建立背景上下文干扰模型来指导当前跟踪器的决策过程。首先,CDCF获取最新的上下文背景区域,通过空间裁切操作和相关运算特性产生大量负样本,并将其作为正则项实施到目标方程中。其次,CDCF引入畸变抑制正则项,通过引入历史帧中学习到的滤波器知识,避免形变、遮挡等造成的响应图畸变问题。最后,本文设计了基于交替方向乘子法的优化求解方法,实现裁切操作在空间域的实施和滤波器在频率域的高速求解。在OTB-2013和OTB-2015数据集上的定量评估和定性评估证明了提出算法的有效性。

      • 1
    • 近海大气环境曲线桥梁时变地震易损性分析

      韩子俊, 李永明, 黄瑜, 董卿淑, 郝原

      近海大气环境下的钢筋混凝土结构常年受到氯离子的侵蚀,结构的抗震性能在服役期内不断退化。为研究近海大气环境下钢筋混凝土曲线桥梁的地震损伤风险变化规律,本文基于既往研究结果,确定不同环境参数及锈蚀参数的概率分布类型,构建了基于概率的氯离子侵蚀效应下钢筋混凝土材料劣化模型。在OpenSEES平台中建立了近海大气环境下曲线桥梁的有限元模型,进而对桥梁构件和系统分别进行了时变地震易损性分析。结果表明:在相同强度的地震荷载下,随着服役时间的增长,桥墩各类损伤状态下的超越概率均有所增大,而支座发生损伤破坏的概率略有降低;随着设防烈度的提高,构件的易损性曲线趋向平缓,抗震能力不断提高;此外,桥梁系统发生损伤的概率高于构件的损伤概率,在进行桥梁结构的抗震性能评估时,需综合考虑构件与系统的易损性分析结果。

      • 1
    • 氟醚唇形油封摩擦磨损及老化性能试验分析

      梁校瑞, 陈立杉, 孟凡明, 高致远, 杨圣

      针对氟醚橡胶材质的唇形油封,基于多用途传动摩擦实验台,在考虑唇形油封不同过盈量及不同耐介质老化时间的情况下,对其进行变转速干摩擦试验,研究了耐介质老化时间、过盈量对油封安装主轴转矩、振动和摩擦磨损的影响。试验结果表明:在本试验选用的参数范围内,随着老化时间延长,主轴转矩随之降低,振动呈先减小后增大的趋势;随着过盈量的增大,主轴转矩、振动随之增大;老化时间越长,过盈量越低,油封磨损量越小。此外,随着耐介质老化时间增长,试件摩擦区域表面越光滑,溶胀现象越明显。

      • 1
    • PF-LBM模拟含表面活性剂液滴的剪切动态行为

      陈涛, 姚丽萍, 张良奇, 曾忠, 谢守勇

      表面活性剂可以降低流体界面的表面张力,显著改变固体表面的润湿特性,在工业生产中被广泛使用。为探究载表面活性剂液滴在固体表面上的运动特性,基于Cahn-Hilliard相场格子玻尔兹曼方法,引入由实验得出的考虑三相接触线移动速度的Yokoi动态接触角模型,建立了一种考虑可溶性表面活性剂流动的移动接触线模型。根据控制方程独立开发计算程序,并采用并行化处理提高了计算效率。在此基础上研究了线性剪切作用下液滴的动态过程,分析了有效毛细数Cae和固体表面润湿性对纯净液滴和载表面活性剂液滴变形的影响规律。结果表明:有效毛细数Cae增大会促进液滴变形,当其增大到一定程度时液滴会产生破裂,载表面活性剂液滴相对于纯净液滴有更大的变形量和移动速度。当液滴附着于亲水性固体表面时,在相同剪切作用下,载活性剂液滴相对于纯净液滴有更长的相对弧长和相对润湿长度;且液滴在亲水表面比其在中性表面变形的相对弧长和相对润湿长度值亦更大。而当液滴附着于疏水性固体表面时,液滴则会在剪切作用下脱离固体表面;在相同的毛细数下,载表面活性剂液滴相对于纯净液滴先脱离固体表面且移动速度更快。研究结果表明可溶性表面活性剂的存在会对液滴剪切运动和变形产生较大影响,其可以促进液滴的变形,增大液滴的移动速度。本文的数值方法可用于计算载有可溶性活性剂液滴的移动接触线问题。

      • 1
    • 铁路信号电缆故障频域检测法

      晋科, 徐征

      铁路信号电缆的故障检测对铁路系统的安全运行具有重要意义。针对铁路信号电缆最为常见的高阻故障问题,通过测量多根1 m 电缆的电气参数分析铁路信号电缆结构的不均匀特性,并进行电缆不均匀参数的正态模型搭建,最后建立了铁路信号电缆的不均匀高阻故障仿真模型。验证了频域反射法(FDR)在定位铁路信号电缆高阻故障方面的可行性。并基于FDR法自主设计了一套硬件系统,向电缆发射0.1~5 MHz扫频信号,并通过中频检波采集到了FDR方法所需回波信号,后续在上位机进行数据处理,实现了1000 m内0.1MΩ和0.5MΩ的高阻故障定位,进一步验证了 FDR方法在检测铁路信号电缆高阻故障中的实际定位效果。

      • 1
    • LCC-S-LCC型无线电能传输系统抗偏移性能研究

      朱海, 葛凯梁, 张一川

      无线电能传输(wireless power transfer, WPT)系统在电动汽车应用中不可避免出现原副边线圈相对位置错位,这会导致系统输出功率降低。为解决这一问题,本文提出在双边LCC补偿的WPT系统发射侧引入中继线圈,构成新型LCC-S-LCC三线圈WPT系统。通过降低中继线圈与接收线圈间互感对横向偏移距离的敏感度,从而降低输出功率的波动。最后,搭建了样机进行验证,结果表明在横向偏移距离为线圈尺寸30%的范围内,新型LCC-S-LCC三线圈WPT系统输出功率波动仅5.5%。

      • 1
    • 基于小波变换和改进Retinex-Net相结合的巡检图像增强方法

      李有春, 汤春俊, 梁加凯, 卢姚霖, 谢敏, 徐敏

      针对无人机拍摄的巡检低质量图像存在的光照异常、杆塔主体特征不明显等问题,提出一种基于小波变换和改进Retinex-Net相结合的图像增强方法。首先,利用小波变换将低质量图像分解为低高频图像,利用改进Retinex-Net网络处理低频图像,引入ASPP模块和SE模块强化网络特征提取能力,利用跳跃链接结构和最近邻插值法进行特征图缩放以减少背景噪声干扰;使用限制对比度自适应直方图均衡算法(CLAHE)增强高频图像,降低高频噪声干扰。最后,利用小波重构得到增强后的低质量图像。在自建数据集上的实验结果表明,相较于HE、MSRCR等算法,本文算法可以增强图像细节边缘特征、还原图像颜色、提高分辨率,帮助输电线路运维人员监测,提高分析工作的准确性。

      • 1
    • 面向电网安全的零信任动态访问控制

      陈岑, 屈志昊, 汪明, 魏兴慎, 钱珂翔

      随着信息通信技术在电力信息系统中的不断发展和应用,电网的防护边界逐渐模糊,外部攻击和内部威胁日益严重,急需对电力系统的信息资源进行有效的访问控制,以确保其数据安全。本文在电网二次系统安全防护总体框架的基础上,结合零信任安全机制,提出一种面向电网信息安全的零信任动态访问控制模型。该模型通过分析电网系统的访问主体属性与行为信息的特点,综合考虑威胁行为、滑动窗口、惩罚机制等因素对访问控制的影响,以实现对访问主体信任值的持续评估和动态控制。仿真实验结果验证了所提访问控制模型的可行性和有效性。

      • 1
    • 改进鲸鱼优化算法在模拟器运动洗出中的应用

      贾立山, 许海军

      针对飞机模拟器运动平台经典洗出算法参数选取不当,对动感逼真度产生较大误差,影响模拟效果的情况,提出了一种融合模拟退火和自适应变异的改进鲸鱼优化算法。结合人体前庭系统,建立人体感知仿真模型,将动感逼真度问题转换为寻找洗出算法滤波器最优参数的问题。通过测试函数证明改进鲸鱼算法相较于传统鲸鱼算法,以及与常见的粒子群算法和遗传算法,具有更好的搜索效果。此外仿真实验也表明,与经典洗出算法和传统鲸鱼优化算法结果相比,改进鲸鱼优化算法收敛速度最快,洗出时间分别缩短了83.3%和33.4%,相比优化了45.2%和26.1%的运动空间。证明了改进后鲸鱼算法具有较强的鲁棒性,运动洗出模拟效果明显提升。

      • 1
    • 基于改进双通道1DCNN的城市声音分类方法

      董浙南, 薛珮芸, 白静, 高翔

      为了提高城市声音分类的准确率,降低模型应用的难度,提出一种基于改进双通道一维卷积神经网络的城市声音分类方法。首先,对音频的Fbank特征按时间帧和梅尔频段两个不同的方向进行展平得到一维数据;其次,将 AlexNet模型中的二维卷积替换为一维卷积,并对模型结构进行改进,根据不同的展平方式分别对应增加初次卷积的感受野并增加卷积步长以减少特征数据量;最后,利用改进的AlexNet模型和决策融合的方法设计了一种双通道卷积神经网络模型。为了验证该方法的有效性,在UrbanSound8K数据集上进行城市声音分类实验,结果显示该方法的分类准确率达到96.76%,并且能够有效缩小模型体积,便于在存储和计算资源较少的场景中应用。

      • 1
    • 区间二型模糊大脑情感学习超混沌同步控制及其在安全通信中的应用

      孙园, 欧阳苏建, 曾惠权, 王绮楠, 高佳倩

      针对现有混沌系统在实际应用中的性能不足问题,提出一种结合区间二型模糊大脑情感学习(interval type-2 fuzzy brain emotional learning, IT2FBEL)控制器与鲁棒控制器实现超混沌系统同步控制的方法。该方法通过IT2FBEL控制器逼近超混沌系统中的未知项,利用梯度下降法对IT2FBEL控制器的权重及参数进行在线更新,实现超混沌主系统对于从系统的同步追踪。同时,鲁棒控制器用于处理系统的残余误差,使得控制器的输出值尽可能逼近理想控制值,进一步提高超混沌系统的同步精度。仿真结果表明,该方案能够实现超混沌系统的高度同步,与RBF神经网络,BP神经网络和BEL模型相比,拥有较好的跟踪性能和计算效率。此外,进行了语音安全传输与图像安全传输的仿真实验,结果说明了该方法应用于保密通信邻域的有效性与适应性,为混沌保密通信的实际应用提供进一步的理论支持。

      • 1
    • 机械活化强化硫酸锌溶液中锌粉净化除镉

      崔武江, 曾鹏, 甄勇, 李兴彬, 魏昶, 罗兴国, 周子豪

      锌粉单耗高和净化除镉渣中镉含量低是硫酸锌溶液锌粉置换除镉存在的共性难题,其核心原因是锌粉被产物层包裹降低其反应活性。基于此提出了机械活化强化硫酸锌溶液两级锌粉逆流置换除镉新方法,一级添加较低系数的锌粉产出高镉品位的净化渣,二级添加较高系数的锌粉,以控制硫酸锌溶液中镉达到溶液净化质量要求。研究结果表明,在总锌粉添加系数为1.02、反应温度60℃、反应时间60min的条件下,其中当一级锌粉添加系数为0.9,二级锌粉添加系数为1.2时,一级净化后液中镉浓度由反应前的1530mg/L降低至60~70 mg/L,一级净化产出的镉渣中镉含量富集至81.54%,锌含量小于10%;二级净化后液中镉浓度降低至2~5 mg/L,净化渣中的镉含量为16%,锌含量为55%。一级净化渣主要物相为单质镉,二级净化渣的主要物相是未反应的锌和部分单质镉。与传统一次净化工艺相比,通过流体的剪应力和机械活化作用,破坏了锌粉表面的包裹层,消除了锌粉表面的包裹现象,提高了锌粉利用效率,降低了锌粉消耗,提高了净化渣中的镉含量。

      • 1
    • Ti60合金疲劳蠕变交互作用下蠕变应力门槛值预测

      赵翰博, 张建宇, 刘浩, 龚愉

      对Ti60合金试件在550℃高温环境下开展疲劳-蠕变交互试验,在疲劳应力?max=450MPa、应力比R=0.1的试验条件下,研究不同蠕变应力对钛合金疲劳蠕变行为的影响,并根据试验数据基于Norton模型提出一种能在样本有限的情况下,仅通过短时间的试验来预测较长时间的蠕变应力门槛值的预测模型。将该模型预测结果与最大轴向应力法计算结果进行对比,并将其与升降法所得试验结果进行了对比,相对误差均在2%以内,结果表明该预测模型能较为准确地预测疲劳蠕变试验条件下蠕变应力门槛值。

      • 1
    • 特重冰区特高压直流线路导线脱冰跳跃高度及杆塔受力特征研究

      王炜, 杨浩, 王强, 张万义, 薛腾磊, 虞东旭, 高英博, 严波

      导线脱冰后的最大跳跃高度和杆塔受力特征是塔头设计关心的核心问题,特重冰区特高压直流线路导线覆冰厚度可达60mm~80mm,超过现有设计规程的最大冰厚。本文建立典型特高压直流连续耐张段线路塔线耦合体系模型,采用有限元方法模拟研究不同档不同极导线脱冰塔线体系动力响应,获得导线脱冰后杆塔的应力、纵向不平衡张力以及导线最大跳跃高度,分析杆塔受力特征及电气绝缘间隙。结果表明杆塔纵向不平衡张力取值大于重冰线路规范要求值,导线冰跳高度大于现有简化公式的计算值。基于研究结果提出特重冰区杆塔纵向不平衡张力取值建议以及对现有导线冰跳高度公式的修正。

      • 1
    • 隧道衬砌裂缝病害量化评价改进乘积标度法

      沈才华, 苗淼, 鲍希琰, 姜育科

      隧道衬砌结构开裂是隧道养护工作中需重点防治的病害,隧道智慧管养的发展急需可推广应用的隧道衬砌结构裂缝病害定量评价方法。本文引入裂缝图像自动识别技术,融合乘积标度法和规范要求分别建立了单裂缝病害和衬砌结构区间段多裂缝病害量化评价指标体系及指标阈值确定方法,其中单裂缝病害诊断方法以衬砌裂缝的长度、宽度作为主要评价指标,深度、方向和发展性作为辅助评价指标;多裂缝病害诊断方法以衬砌裂缝的长度、宽度作为主要评价指标,深度、方向、发展性和分布密度作为辅助评价指标;指标阈值确定既考虑了均匀分布函数概率分布特性又结合了隧道结构受力安全性特点,并对评价方法的分值进行了系统的无量纲标准化处理,编制了可推广应用的软件,案例分析显示本方法基本科学合理,为实现隧道开裂病害智能识别和养护方案自动决策提供了新途径。

      • 1
    • 中心距变化斜齿圆柱齿轮啮合特性分析及齿面优化修形

      王耀禄, 陈莹卷, 宋朝省, 朱加赞, 王中荣

      针对高速轧机中心距变化斜齿圆柱齿轮的啮合状态恶劣问题,考虑齿轮啮合错位量,在 Abaqus 中建立齿轮有限元啮合模型。在典型工况下,进行了轮齿接触仿真分析,研究了中心距变化对齿轮啮合性能参数的影响规律。并在此基础上,对齿面进行优化修形,采用齿向螺旋角修形和起鼓修形,齿廓齿顶修缘的综合修形方法,对比分析修形前后齿轮的啮合性能。结果表明,未修形时齿面偏载严重,中心距增大使得齿轮重合度和齿面接触印痕占比显著下降,最大齿面接触应力、最大齿根弯曲应力及传递误差峰峰值均增加较多,齿轮整体啮合性能下降明显;优化修形后,齿面偏载得到显著改善,最大接触应力、最大弯曲应力及传递误差峰峰值明显下降,齿轮啮合状态得到良好改善,齿面对中心距变化的补偿能力得到增加。

      • 1
    • 考虑换道压力增益的高速公路分流区跟驰模型研究

      杨龙海, 车婷婷, 马文奎, 章锡俏, 陈霖

      为了更精准地描述高速公路分流区内车辆的跟驰行为,本文基于FVDM模型引入换道压力增益因子构建考虑换道压力和换道行为的跟驰模型。首先,对改进后的模型进行线性稳定性分析发现,随着换道增益因子的增大,高速公路分流区的稳定区域变小。其次,基于NGSIM数据集中提取的92辆换道车辆的轨迹数据标定改进的跟驰模型,并通过仿真分析表明,改进后的模型能够更好地模拟车辆的速度和位置,与FVDM模型相比,所构建的P-FVDM模型的仿真误差降低了16%;与LP-FVDM模型相比,所构建的PLP-FVDM模型的仿真误差降低了12%。最后,利用改进的跟驰模型仿真分析分流区内的交通震荡现象,结果表明,车辆的换道行为能够引发交通震荡,在较高的行驶速度下交通震荡的振幅会衰减,当行驶速度较低时,速度标准差沿车队向上游呈现凹增长趋势;换道位置离出口匝道越近所引发的交通震荡越严重;换道持续时间越短越有利于抑制交通震荡。

      • 1
    • 计及N-1约束的联络线功率交互能力刻画与分析

      肖强, 周佳鑫, 范璇, 邵先琪, 周倩, 瞿圣朋, 林伟, 杨知方

      电力系统联络线功率交互能力的精准表征,有助于实现我国跨区电力传输的可执行性和最优性。然而,现有方法仅考虑基态场景电力系统联络线功率交互能力,忽略N-1故障场景对电力系统联络线功率交互能力的影响,无法实现联络线功率交互能力的精准表征。本文针对计及N-1约束的电力系统联络线功率交互能力展开研究。首先,依据基态场景与N-1故障场景的耦合关系,提出基于解耦表征策略的N-1故障场景下电力系统联络线功率交互能力快速刻画方法。进而,依据火电机组不同调控模式,分析N-1故障场景调控能力对电力系统联络线功率交互能力影响,辅助跨区电力资源优化配置决策制定。我国某省661节点系统算例表明:所提方法中能够精准、高效地表征联络线功率能力。

      • 1
    • 质子交换膜燃料电池点阵型流场性能仿真研究

      封士明, 邹林海, 张  焱, 万忠民

      质子交换膜燃料电池流道结构对反应气体流动、热交换、电化学反应具有重要影响。为针对常见流道在反应气体分布不均,液态水管理和输出性能等问题,本团队设计出3种点阵型流场。建立了传统平行流场和点阵型流场的三维质子交换膜燃料电池几何模型,并对比了输出性能、氧气运输阻力、氧气摩尔浓度均匀性系数、氧气分布和液态水饱和度。结果表明,相比传统平行流场,3种点阵型流场的输出性能均高于传统平行流场,峰值功率密度增加24.74%,点阵型流场的氧气运输阻力显著小于传统平行流场,氧气摩尔浓度均匀性系数显著大于传统平行流场。并且点阵型流场能明显改善电池内部氧气分布的均匀性和液态水管理,有望为燃料电池流道结构创新提供新的思路。

      • 1
    • 基于预瞄理论的带约束增广LQR算法设计

      靳阳, 欧阳奇, 李瑞

      为了增强智能车的轨迹跟踪能力和稳定性,提出了基于预瞄理论和线性二次调节器(LQR)的横纵向控制策略。首先建立了车辆二自由度动力学模型和车-路误差动力学模型,其次基于预瞄控制理论,在LQR的状态向量增加未来的道路曲率这一扰动,并依据最优理论解析增广LQR问题,得到控制量的解析解,考虑智能车的动力学对最优控制进行约束,提高智能车对极限车况的适应性,最后采用模拟退火算法(simulated annealing algorithm,SAA)对预瞄时间进行优化求解,获取不同车速和道路摩擦系数下的最优预瞄时间。分析基于预瞄理论的带约束增广LQR算法构成的闭环控制系统的稳定性,验证算法的可行性。通过Carsim/Simulink联合平台对前述轨迹跟踪控制算法进行仿真验证,仿真结果表明:提出的基于预瞄理论的带约束增广LQR算法具有优秀的轨迹跟踪能力、稳定性和对车速的鲁棒性。

      • 1
    • 模块化热激活墙体性能优化与经济性分析

      陈萨如拉, 陈天航, 杨 洋

      针对制约热激活类墙体注热效率提升的低品位热量集中堆积问题,提出了一种内部设有特定孔道并用于填充热扩散性填料的模块化热激活墙体(MTAW)。建立了MTAW动态传热模型,基于寒冷地区冬季气象条件对比分析了MTAW与两种参考墙体性能差异,探讨了填料腔倾角(θ值)、填料腔几何尺寸(a:b值)和填料导热系数(λf值)对节能潜力与经济性的影响。结果表明:墙体内部增设填料腔并填充热扩散性材料对于总运行能耗和运行费用节省效果显著,相比两种参考墙体,当MTAW填料腔长轴横置且a:b为1:2时,总运行能耗可分别减少2.60%和14.13%;相比两种参考墙体,MTAW总运行费用可分别平均减少12.41%和50.04%;填料腔长轴倾向室内侧时,供热能耗随θ值增大呈现先减小后增加的趋势,各项性能指标在θL为60°时更优;a:b值和λf值与总运行能耗和运行费用成反比,供热能耗和运行燃气费用降低率在λf为12λc时分别可达3.03%和34.53%。

      • 1
    • 12×37 WS多层股钢丝绳恒张力状态受力与磨损分析

      徐承军, 王超宇, 吉雨岢

      在重载长行程工况下,多层股钢丝绳因复杂的空间结构而具有良好的性能,但也增加了对其受力与磨损分析的难度。为探究多层股钢丝绳的受力情况,本文先基于Frenet标架建立了12×37 WS多层股钢丝绳在直线与弯曲状态的数学模型,并根据钢丝绳参数计算了其受到6吨拉力时不同层股间钢丝的接触应力与弯曲应力。再分别以内层股、中层股与外层股的捻距为变量,探究其对钢丝接触应力的影响规律,为多层股钢丝绳结构参数的优化提供了指导。之后通过SolidWorks建立钢丝绳有限元模型,并用workbench软件的仿真对其力学性能进行了验证。最后综合理论计算与有限元分析的结果,得出多层股钢丝绳受恒张力作用时,绳股的最外层钢丝更易因磨损而发生断丝失效,并且越靠近芯股的层股应力越大的结论,提出了可以通过适当增大芯股直径,减小外层股直径来降低钢丝绳断丝几率的方法。

      • 1
    • 质子交换膜燃料电池微孔层微结构力学特性研究

      邵轩宇, 黄治平, 许杰, 张恒, 詹志刚

      微孔层在质子交换膜燃料电池中起着水-气-热-电传输的重要作用,在机械应力作用下的变形及微结构的破坏将严重影响这种传输作用。本文首先实验制备微孔层并进行表征,量测其应力-应变关系。然后基于实验表征获得的特性参数,随机数值重构出微孔层的三维微观结构。使用有限元方法模拟其在不同机械作用下的形变,分别获得碳颗粒和聚四氟乙烯(PTFE)在不同应变下的位移-应力分布。结果表明:机械作用会使微孔层微结构产生显著应变,且位于应力施加侧表面应力和应变最大,更易产生应力集中现象。随着机械应变的增加,在受力方向上,应力会呈指数形式增大。当应变为10%时,碳颗粒和PTFE上的应力的最大值约为31.385 MPa和14.873 MPa。当应变增加到40%时,应力的最大值变为160.03 MPa和96.165 MPa,此时应力集中最为明显。微孔层中应力集中区域会随着应变的增大而明显变大。

      • 1
    • 计及非负和低秩特性的用电数据缺失值插补

      钟 尧, 刘清蝉, 李昕泓, 林 聪, 李腾斌, 杨 超, 付志红

      随着智能电表的广泛应用,电网公司积累了大量原始用电数据,然而复杂工作环境下用电信息采集设备仍存在数据丢失的现象。本文在充分考虑高斯噪声影响的情况下,对存在缺失的的原始用电数据进行填补。首先,对独立用户数据序列重排得到原始用电数据矩阵,将其中的理想用电数据矩阵进行非负矩阵分解替代;其次,分别选择F范数和核范数对高斯噪声和具有低秩特性的理想用电数据进行正则化约束以构建优化模型;最后,基于块坐标最小算法框架使用EM算法和直接法交替更新非负矩阵分解得到的矩阵因子,从而有效实现数据的准确插补。仿真分析和实验结果验证了算法的有效性和准确性。

      • 1
    • 抑制碳化硅MOSFET阈值电压漂移的驱动电路

      赵柯, 蒋华平, 汤磊, 钟笑寒, 谢宇庭, 胡浩伟, 肖念磊, 黄诣涵, 刘立

      碳化硅金属-氧化物-半导体场效应晶体管(metal-oxide-semiconductor field-effect transistor,MOSFET)的阈值电压漂移严重影响了其在应用中的可靠性。针对该问题,文中总结了碳化硅MOSFET阈值电压漂移的特点与现有的理论模型,并以此为基础提出抑制阈值电压漂移的驱动方法与驱动电路。该驱动电路通过引入中间电平的方式,将被控器件关断动态过程与关断稳态后的栅极电压区分开来,以此来达到降低碳化硅MOSFET的阈值电压漂移量的目的,同时还可以保留负栅极关断电压的优势。搭建了实验平台来验证该驱动电路对碳化硅MOSFET阈值电压漂移的抑制效果,结果表明,在文中的实验条件下该驱动电路相比于传统的驱动方式阈值电压漂移量降低了37%。

      • 1
    • 全固态协同脉冲发生器的设计与研制

      董守龙, 朱黎明, 岳亚琪, 赵立胜, 余亮, 姚陈果

      不可逆电穿孔肿瘤治疗技术已经在临床应用中取得了较为显著的疗效。最近研究表明,采用高压纳秒脉冲协同低压微秒脉冲可以显著提高消融疗效。因此本文提出了一种新型的协同脉冲发生器拓扑结构,主要包括两个分别由IGBT和MOSFET作为主开关的Marx电路。通过开关的控制可灵活输出由高压纳秒脉冲和低压微秒脉冲组成的协同脉冲序列,并对其工作原理、电路仿真及原型样机进行了研究。最终采用半导体开关研制了一款参数灵活可调的全固态协同脉冲发生器,并在100Ω电阻负载上对其进行了性能测试,纳秒脉冲参数为:电压幅值0-15kV、脉宽200ns-1μs;微秒脉冲参数为:电压幅值0-5kV、脉宽10μs-100μs,能够满足协同脉冲消融肿瘤的实验需求。

      • 1
    • 前副车架对整车操纵稳定性的影响分析及优化

      高晋, 刘伟

      车辆的操纵稳定性是整车性能的重要组成部分,通常在车辆悬架与副车架系统中常将副车架作为刚性连接进行研究的,然而前副车架在实际的行驶过程中会发生弹性变形,对某车型的前副车架进行柔性化处理,建立刚柔耦合整车模型来研究整车的操纵稳定性具有重要意义。基于该模型对整车进行横向动力学分析,推导出了三自由度车辆运动学方程,进行了车辆运动学仿真对比分析,研究该前副车架柔性对悬架系统KC特性与整车瞬态操纵稳定性的影响。运用NSGA-II算法进行悬架参数优化设计,对整车的瞬态操纵稳定性进行优化。优化结果表明:在0.5HZ时,横摆角速度相对于方向盘转角增益降低8%,车身侧倾角相对于侧向加速度增益降低了1.1%,侧向加速度相对于方向盘转角延迟时间减少了10.5%。

      • 1
    • 点蚀故障下行星齿轮传动振动特性研究

      彭宇林, 魏 静, 张爱强, 段田堂, 颜 强

      文章基于赫兹接触理论的碰撞函数设置齿轮接触,建立健康、轻度、中度、重度不同齿轮点蚀多柔体动力学模型并进行仿真,分析不同点蚀情况下行星齿轮时频域振动响应。搭建行星齿轮箱振动试验平台获取行星齿轮振动响应信号并验证行星齿轮点蚀多柔体动力学模型的正确性、合理性,研究了行星齿轮传动齿面点蚀中形貌演化过程。研究结果表明,Y方向振动速度有效值和峰峰值随着点蚀复杂程度增加而增加;有点蚀模型振动速度和加速度出现明显边频信号,试验结果基本与仿真相符。

      • 1
    • 基于STC-HOSMO的外骨骼柔性膝关节控制方法研究

      罗天洪, 方尚晨, 马翔宇, 付强, 叶强果

      针对传统气动肌肉膝关节的迟滞性和有界扰动现象,构建了外骨骼气动肌肉柔性膝关节的动力学方程,提出一种基于超扭曲控制算法的高阶滑模控制器(A Higher Order Sliding Mode Observer based Sliding Mode Control, STC-HOSMO)。该算法通过柔性膝关节与气动人工肌肉动力学参数的映射,从而实现对柔性膝关节的运动控制。为验证该算法的可行性,搭建了Matlab-Simulink仿真模型和柔性膝关节的实验平台,仿真计算与试验数据表明,所设计的STC-HOSMO控制器能够控制关节在大运动范围下有较高的运动精确度和鲁棒性,并可以有效地抑制传统气动人工肌肉机器人关节极易出现较大的抖振、迟滞和有界扰动现象,表现出较高的柔顺性,为柔性膝关节在外骨骼研发设计中的应用开发提供了理论基础与试验数据。

      • 1
    • 地板辐射房间频域RC耦合动态传热模型

      陈金华, 张洪, 路立地, 沈雪莲

      在玻璃面积较大的房间,夏季太阳辐射对地板辐射空调系统的影响不可忽略。首先使用投射方程组法求解房间的太阳辐射分配,然后建立了考虑太阳辐射的地板辐射房间频域RC耦合动态传热模型。该模型可对考虑太阳辐射的辐射地板房间进行动态传热计算,求解需要的节点的热流和温度,且变工况计算方便。使用MATLAB软件编写了该模型计算程序,并以重庆某南向房间7月21日某工况为算例,计算发现:太阳辐射使地板表面温度及室内空气温度明显上升,有利于提高地板供冷量和有效供冷占比,仅考虑外围护结构负荷时,地板太阳辐射得热占地板总供冷量平均16.75%,最高58%,且分布在内墙和外墙的太阳辐射会增加其与地板的辐射换热,故太阳辐射不可忽略。

      • 1
    • 低压配网日理论线损率的概率分析方法

      侯兴哲, 王思韡, 苏宇, 程瑛颖, 陈文礼, 陈飞宇, 吴至友, 黄浩川, 何艺铭(校稿), 颜 伟

      针对低压配网确定性日理论线损率计算难以支撑其波动范围的量化考核问题,提出一种低压配网日理论线损率的概率分析方法。首先考虑低压配网三相四线接线实际,假设已知配变低压侧三相电压、分布式电源出力、负荷三相有功功率及无功功率的随机模型并进行模拟。接着考虑源荷相关性,采用等概率变换原则与秩相关结合的拉丁超立方技术抽样。最后基于蒙特卡洛模拟法,采用考虑三相不平衡的注入电流牛顿法计算潮流结果及日线损率的概率分布,为低压配网降损提供决策依据。并以实际低压配网衡山花园的实测数据证明该方法的有效性。

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    • 基于FLUENT的截污干渠设计参数对末端TP浓度的影响

      曾祥平, 付楠楠, 丁文川, 唐鑫如, 吴思, 曾晓岚, 张玉, 罗万申

      滇池环湖截污干渠在输运农村农业面源径流污水时,TP浓度会沿程降低且在截污干渠末端低于水质净化厂设计进水浓度,导致水厂TP无法达标排放。为探究截污干渠主要设计参数对输运末端农村农业面源TP浓度的影响,为截污干渠设计提供技术参考,研究针对建设完善的滇池东岸截污干渠所运输的农村农业面源污水,以颗粒态磷为主要对象,利用FLUENT三维模拟软件构建了滇池东岸截污干渠流体的多相流模型并进行流动过程的模拟,分析了截面形状、粗糙度、水力直径、坡度等主要设计参数对干渠末端出口TP浓度的影响。结果表明,末端TP浓度圆形截面最低,梯形最高;末端出口TP浓度随粗糙度增大均升高;随水力直径或坡度的增大,矩形及梯形截面的末端出口TP浓度增加或降低,圆形截面则总体降低或变化不大。

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    • 考虑故障差异的等周期预防性维修策略优化

      黎新龙, 姜帅, 陈法法, 陈保家, 张根保

      等周期预防性维修策略是一种常见的维修策略,具有实施简单的特点。针对等周期预防性维修策略优化建模粒度过大,且鲜有考虑故障差异(预防性维修对不同故障维修效果存在差异性)等问题,本文以元动作单元为研究对象,将其故障分为损伤故障和本质疲劳故障,考虑预防性维修对这两类故障维修效果存在的差异性,以混合故障率模型描述不完全预防性维修效果,建立了元动作单元的等周期不完全预防性维修策略优化模型,并给出了模型的优化求解算法。最后,通过数值分析对模型的有效性进行了验证,分析了不同维修成本对最优维修成本率以及最优维修策略的影响。研究结果表明:不考虑预防性维修效果差异性会低估元动作单元的维修成本率;不同类型维修成本以及故障类型的占比对元动作单元最优维修策略的制定有着显著的影响。

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    • 齿面成形方法对鼓形齿联轴器齿形及其接触性能影响机制

      关亚彬, 张梦涵, 冯和生, 陈继刚, 刘超

      目前,鼓形齿轮齿面成形方法主要有两种:成形方法Ⅰ为滚刀绕位移圆圆心作圆弧运动展成鼓形齿面,成形方法Ⅱ为滚刀绕位移圆圆心作圆弧运动展成鼓形齿面。成形方法决定齿形,进而影响其接触性能。然而,以上两种成形方法生成的齿形差异及影响机制尚不清楚。因此,基于齿面加工仿真,推导了两种成形方法的齿面模型。采用啮合原理和有限元,建立了几何和承载接触分析模型。对比了两种成形方法的齿形、几何及承载接触特性。结果表明,在位移圆半径相等下:随着位移圆半径的增大,成形方法Ⅰ与Ⅱ的齿形偏差逐渐减小,最大偏差251μm;成形方法Ⅰ比Ⅱ的齿间载荷分配更加不均匀,最大载荷比最小载荷多702.8%、451.2%。在鼓形量相等下:成形方法Ⅱ的位移圆半径须大于Ⅰ,两者差200mm;成形方法Ⅰ与Ⅱ的齿间载荷分配接近。

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    • 基于参数估计-滑模阻抗控制的SEA性能分析

      曹学鹏, 张正, 李彩红, 鲁航

      重型四足机器人的足部与地面接触过程中以及步态转换过程中会受到不确定的冲击载荷作用,易导致足部机构载荷过大从而造成结构的冲击损坏。因此针对使用液压串联弹性执行器(SEA)作为足部末端在非结构环境下动态性能差的问题,提出了基于环境参数估计的滑模阻抗控制方法(EPESM)。首先以阀控液压缸的活塞位移传递函数为基础建立了基于位置内环的SEA阻抗控制模型,并以PID作为基础控制器;为改善SEA阻抗控制的动态性能,根据Lyapunov第二法构建稳定的自适应环境参数估计方法对SEA期望位置进行前馈补偿;为提升自适应环境参数估计方法在SEA工作过程中不同阶段的动态性能和环境变化适应性,使用模糊控制方法对自适应环境参数估计方法中的自适应参数进行寻优;最后,以SEA状态方程为基础构建滑模控制器与PID控制器进行动态性能对比分析。仿真结果表明:在变SEA弹簧刚度工况和变环境刚度下, EPESM阻抗控制的响应速度明显更快,可将调节时间从平均5s明显缩短到1s内,能更快的达到预期位移和预期接触力,且能略微降低稳态误差,使接触力误差保持在±6N内。在动态跟踪工况下,EPESM阻抗控制的动态性能更好,在快速进入跟踪状态后,可以长时间保持0.2s以内的相位滞后和5.2%的幅值误差。

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    • 公路整车运输问题中基于视图相似度的车货匹配研究

      张建华, 杨家和, 曹子傲, 刘金燕, 王晓荷

      为提高整车运输中的车辆装载率、提升车货匹配效率,基于CBR系统思维,提出了一种基于视图相似度的车货匹配方法。首先,通过知识表达系统表征货物和车辆信息,并基于车辆的车型属性和货物的名称属性实现二者的初步分类和匹配;而后,对车辆数据集进行K-Means聚类,并基于马氏距离计算并确定与待匹配货物最近的聚类,实现对视图匹配空间的横向压缩;最后,融合改进传统视图计算方法,并利用欧氏距离计算待匹配货物与既定聚类内各车辆的视图相似度,提交最小视图相似度对应之车辆。通过爬取运满满平台数据进行实验分析,证明所提方法能够显著提升车货匹配装载率,且匹配效率提高了76%左右。

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    • 基于三维图卷积神经网络的单体香料留香等级预测

      李嘉昌, 何家峰, 骆德汉, 梁健煜

      单体香料的留香等级(持久性)预测对于调香技术的发展有着重要意义。传统方法易受主观判断影响并且存在复杂的模型决策。因此,文中提出从单体香料的三维层面进行研究,基于三维图卷积神经网络(3DGCN)模型构建一个单体香料的留香分类框架。3DGCN模型在预测留香等级的任务上,相较于二维研究方法表现出了更好的性能优势,尤其是在图聚合阶段使用set2set池化时,3DGCN模型的分类结果准确率为82.06%,精确度为82.34%,召回率为81.98%,F1值为82.18%。这项实验基于三维图卷积神经网络的单体香料留香分类框架(MFRC-3DGCN)为留香等级的预测提供新的数据考量维度,同时也为单体香料留香等级属性评估提供可靠工具。

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    • 新月形覆冰单导线气动耦合特性分析

      刘源涛, 赵珊鹏, 田铭兴

      为进一步明确气动耦合特性对新月形覆冰单导线舞动幅值的影响,基于空气动力学理论,建立了新月形覆冰单导线风致振动响应模型。采用流固耦合方法对新月形覆冰单导线的位移时程进行了计算,分析了气动耦合特性对新月形覆冰单导线舞动幅值的影响。研究结果表明:频率比和自由度对新月形覆冰单导线气动升阻力系数的影响较小,说明新月形覆冰单导线在流场中受到的气动力不随自由度和频率比的不同而发生变化。在不同自由度系统中,新月形覆冰单导线在攻角为20°时发生大幅舞动。垂直单自由度系统中,新月形覆冰单导线舞动幅值受固有频率影响较大,固有频率越大,舞动幅值越小。垂直-水平两自由系统中,垂直频率等于水平频率时,新月形覆冰单导线发生耦合振动,此时新月形覆冰单导线垂直方向的舞动幅值大于其他频率下的舞动幅值。新月形覆冰单导线在流场中在发生舞动时,其水平方向运动会促进垂直方向振动,且新月形覆冰单导线在流场中的运动轨迹呈长条状。研究成果进一步明确了气动耦合特性对新月形覆冰单导线舞动的影响,可为工程上新月形覆冰单导线的舞动和防舞研究提供一定理论参考。

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    • 基于方位信息的轮式机器人动态编队控制

      李艳, 贺彬彬, 李明辉, 戴庆瑜

      针对非完整约束的多机器人动态编队中,各机器人只能获取相邻机器人方位信息的情况,提出了一种纯方位角信息的分布式PID编队控制算法。考虑领航机器人易受风向或路面平整度等扰动影响而带来无法保持编队队形的问题,该算法通过引入跟随机器人的相对位置和相对速度反馈,能够有效地消除稳态误差,抑制干扰的影响,改善系统的动态性能,并保证系统的全局稳定性。然后,利用Routh-Hurwitz稳定性判据进行稳定性分析,验证编队系统的全局稳定性。最后,通过仿真实验比较了所提控制律与基于纯比例和比例积分的控制律在收敛速度、抗干扰能力等方面的性能。仿真结果表明:所提控制律能够使领航者受到干扰后依然形成期望编队,并且能够实现对领航者轨迹的快速跟踪,总方位角误差的相对最大偏差下降了5.4%。

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    • 自然语言处理技术在油气勘探开发的应用前景研究——以ChatGPT为例

      李桂仔

      随着人工智能的快速发展,自然语言处理技术的应用逐渐扩展至各领域,如金融、医疗、教育和电子商务等,它为多元业务领域提供了更高效、更智能化的解决方案。本文重点讨论了ChatGPT在油气勘探开发领域的具体应用场景、所面临的挑战以及未来发展的可能性。利用Python调用ChatGPT的API(应用程序接口),通过实例解析,说明ChatGPT在油气勘探开发领域,在诸如信息检索、决策支持、客户服务等方面具有显著的优势。这些优势表现为提高工作效率、优化决策制定、提升客户服务和沟通质量,以及创新的问题解决方法。ChatGPT在编程方面的强大优势进一步提升人工智能在油气勘探开发领域中的应用效率。ChatGPT支持利用专业知识和数据对模型进行微调,构建专属油气勘探开发智能专家,数据的数量和质量决定模型精准度和专业性。然而,我们也需应对挑战,如回答的真实性、数据质量,模型的准确性以及数据安全等问题。未来,ChatGPT的发展趋势可能表现为增强理解能力、创新能力、智能交互性能力的提升,而且ChatGPT可以与数据湖进行高效融合,实现在数据查询、故障预测、报告自动生成、培训以及自动化工作流程等方面的应用。随着ChatGPT的升级迭代以及用户反馈的优化,我们期待ChatGPT类的自然语言处理技术在油气勘探开发领域发挥更大的作用。

      • 1
    • 露天矿山岩质边坡软弱夹层赋存状态影响边坡稳定性规律研究

      樊鸿志, 王光进, 蓝蓉, 刘明生

      软弱夹层作为一种典型地质结构是影响整个边坡安全稳定性的关键因素。为了更好地分析软弱夹层的性质及对边坡稳定性的影响,针对某含软弱夹层矿山露天岩质边坡,运用正交对照法对边坡软弱夹层的埋深、倾角、数量及夹层间结构面间距等4种夹层赋存状态,进行变量4×4正交模拟,揭示了不同赋存状态下边坡稳定性及变形规律。研究结果表明:①边坡软弱夹层的赋存状态对边坡稳定性有显著影响,随软弱夹层的埋藏深度的增加边坡安全系数随之增大,当埋深达到一定后边坡安全系数趋于稳定;②随着软弱夹层角度的增大,破坏机制表现为层间错动、顺层蠕滑和沿软弱结构面的剪切滑移递进式变化;③随软弱夹层层数增多,边坡整体性下降致使变形不均匀,边坡安全系数减小,水平方向位移增大;④对比同等埋深结构面间距较小的软弱夹层边坡,结构面间距对边坡安全系数的影响较小。

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    • 基于通道电阻RL的改进GaN HEMT模型的热噪声分析

      刘玉婷, 王 军

      本文提出了一种改进氮化镓(GaN)高电子迁移率晶体管(HEMT)等效电路模型的方法,利用通道电阻RL来提高模型的准确性。采用数学修正法和直接提取法提取小信号等效电路各元件参数并建立小信号模型,基于该模型,在常温下采用了典型的Pucel噪声模型和Pospieszalski模型对热噪声进行建模和仿真验证。通过对比改进前后模型参数的变化,验证了改进模型的有效性和精确性,可用于预测GaN HEMT器件的噪声性能。结果表明,改进后的模型比传统模型更精确,且栅偏置越高或频率越高,RL对模型的影响越大;相较于传统模型,改进模型的主要噪声参数的平均值更低,最小噪声系数NFmin减小了1.7%,等效噪声电阻Rn减小了2.7%,表现出较好的噪声特性。

      • 1
    • 基于贝叶斯后验估计的LSTM-XGBoost组合模型供热负荷预测研究

      戴冠正, 牛玉广, 丁宁, 杜鸣

      提升区域供热系统(District Heating Systems, DHS)的供热负荷预测精度是实现智慧供热、提升能源利用效率的重要手段。本文提出了一种基于贝叶斯后验估计,长短期记忆(Long Short Term Memory, LSTM)算法和极端梯度提升(eXtreme Gradient Boosting , XGBoost)算法的供热负荷预测组合模型。首先根据供热负荷变化的特性,确定输入的特征值,构建LSTM模型和XGBoost模型,再采用贝叶斯后验估计算法进行融合,构造出一个LSTM-XGBoost组合模型。采用石家庄某供热站2019-2020年供暖季运行数据进行仿真验证,仿真结果的评价指标表明,本文提出的基于贝叶斯后验估计的LSTM-XGBoost组合模型的平均绝对百分比误差 (Mean Absolute Percentage Error, MAPE)为0.51%,即负荷预测平均偏差为0.51%。将本文所提方法与循环神经网络(Recurrent Neural Network, RNN)模型和门循环单元(Gate Recurrent Unit, GRU)模型进行比较,验证了本文所提出的方法能有效提高供热负荷预测精度。

      • 1
    • 基于开通延时变化的多芯片IGBT模块部分芯片失效监测方法

      罗 丹, 陈民铀, 赖 伟, 李涵锐, 夏宏鉴

      多芯片绝缘栅极双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor, IGBT)模块被广泛应用于大功率变换器中,对其进行状态监测是一种可以有效提高电力设备可靠性的方法。本文提出了一种基于开通延时变化的多芯片IGBT模块部分芯片故障检测方法,文中首先分析了芯片失效对开通过程的影响,指出了芯片失效与开通延时的关系。然后,基于开通延时与失效芯片数的映射关系提出了对应的故障监测方法,并通过实验验证了方法的有效性。实验结果表明该方法可用于多芯片模块的健康状态监测,对提高变流器的运行可靠性具有重要意义。

      • 1
    • 具有全向抗偏移能力及恒流输出的电动汽车无线充电系统

      胡鹏, 王宁, 杨庆盛, 宁艳, 曹佳佳

      电动汽车无线电能传输(Electric Vehicle Wireless Power Transfer, EV-WPT)技术具有巨大的应用前景。但是车辆停靠过程中,由于各种因素导致耦合机构未对准或者发生角度偏移,从而降低系统的充电功率、效率甚至充电失败等。为解决上述问题,本文设计出一种新型的耦合机构,实现耦合机构全向的抗偏移能力;同时用杂间距的设计方式增大能量线圈之间的互感的同时,减小了发射线圈的自感,减少了线圈绕制的用线量。另外利用双D型线圈与Q型线圈的解耦特性,将接收线圈与接收端补偿线圈做磁集成处理,节省了空间以及磁芯的用量;最后搭建了输出功率达1.4kW的仿真模型,验证了系统良好的抗偏移能力和恒流输出效果。

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    • 基于物理信息神经网络的非线性瞬态热传导正/反问题研究

      陈豪龙, 唐欣越, 柳兆涛, 周焕林

      文章基于物理信息神经网络(Physics-informed Neural Networks,PINN)求解非线性瞬态热传导问题并识别随温度变化的导热系数。首先,基于热传导问题的控制方程,利用初始条件和边界条件,构建损失函数。然后,应用自动微分算法求解控制方程中温度的偏导数。使用梯度下降算法,更新网络参数,最小化损失函数,实现热传导正问题的求解,并讨论了不同隐藏层数、神经元数量和域内数据点数量对计算结果的影响。最后,采用PINN识别随温度变化的导热系数,利用控制方程、测量温度和计算温度的残差构建损失函数,通过梯度下降算法,更新网络参数和导热系数,使其逼近于精确解,并比较了不同的测点数量和测量误差对计算结果的影响。结果表明,PINN能够有效求解非线性瞬态热传导问题并识别与温度相关的导热系数。

      • 1
    • GNSS失锁下非完整性约束GNSS_INS_OD自适应组合导航方法

      欧阳奇, 张鑫益, 张兴兰, 赵海浩, 张健源

      针对松耦合模式下的GNSS/INS组合导航系统,全球卫星导航系统(GNSS)信号容易受到环境的影响,在部分场景中可能会导致信号丢失。针对GNSS失锁的情况,提出将非完整性约束(NHC)应用于轮速计(OD)/捷联惯导系统(INS),可以有效抑制在GNSS信号失锁的情况下纯惯性导航的误差发散。同时,提出一种基于新息的自适应卡尔曼滤波算法和考虑车辆运动关系的自适应NHC噪声方法,可以有效增强在GNSS失锁和车辆转弯场景下的导航定位能力。通过场景实测数据验证表明:使用自适应卡尔曼滤波和自适应NHC噪声的组合导航系统在GNSS信号失锁10s的情况下能保证“cm”级导航精度,其定位精度相较于使用传统扩展卡尔曼滤波方案和只使用自适应NHC噪声方案提升了10%,测速精度提升了约30%,可以满足导航系统在GNSS失锁环境下的高精度、高可靠性导航定位服务。

      • 1
    • 结构和价态调控的Ce-MOFs及其衍生物吸附水中氟离子的机理

      屈敏, 何皎洁, 杨异星, 裴从虹, 杨 悦, 赵红梅, 孙燕, 杨利伟

      严控饮水氟浓度,可以有效降低人体罹患氟骨症和氟牙症的风险。近年来,铈基吸附材料在解决氟污染问题中表现优异,而铈盐与有机酸反应生成的铈基金属有机框架材料(Ce-MOFs)或其衍生物,能有效去除水中的氟离子。硝酸铈铵(Ce(NH4)2(NO3)6)和均苯三甲酸(H3BTC)在不同反应时长下生成了Ce-MOFs CeT1及其衍生物CeT2,更换H3BTC为对苯二甲酸(H2BDC),反应生成两种Ce-MOFs,CeD1和CeD2。利用XRD、BET、SEM、XPS和FTIR对材料的结构、比表面积、元素含量和组成基团,进行系统的表征;通过控制吸附时间、溶质初始浓度、溶液pH值和竞争离子种类研究四种材料的吸附性能;对实验数据进行吸附动力学模型和吸附等温模型拟合,探究吸附机理。表征结果显示,CeT1为高度配位不饱和的Ce(Ⅳ)-MOFs,CeD1为比表面积最大(1003.10 m2/g)的Ce(Ⅳ)-MOFs,而CeT2和CeD2则同为Ce(Ⅲ)占比较高的吸附材料。吸附实验中,CeT1、CeT2、CeD1和CeD2的最大吸附容量分别为99.38 mg/g、142.45 mg/g、60.45 mg/g和124.55 mg/g,CeT1、CeT2和CeD2符合假二级动力学模型,CeD1符合假一级动力学模型。四种材料对氟离子的吸附机理主要为静电吸引、离子交换和沉淀。其中,CeT1的不饱和配位可提供吸附位点进行离子交换和静电吸引,CeD1的大比表面积增加了污染物与材料的碰撞几率,而CeT2和CeD2中含有的Ce(Ⅲ),可通过形成溶度积常数极小的CeF3(Ksp=8×10-16),以沉淀作用固定氟离子。实验探究了四种材料的特点与吸附性能之间的关系,为Ce-MOFs及其衍生物的制备与优选提供参考。

      • 1
    • 大厚度海上风电用钢的组织结构与低温冲击韧性

      石莉, 龙杰, 庞辉勇, 林明新, 张海军, 吴涛

      针对85mm厚海上风电用S355G10+N钢板心部冲击功低且离散性大的问题,结合夹杂物生成理论计算,采用金相检验、扫描电镜及能谱分析研究了钢板不同厚度处的微观组织。结果表明,钢板的组织主要为粒状贝氏体、少量铁素体和少量珠光体。钢板表面与1/4厚度处组织均匀,而在钢板心部发现了严重偏析和板条贝氏体。冲击断口形貌表明,由于中心偏析导致生成的MnS和(Nb,Ti)C夹杂物为断裂源,其附近断裂方式为沿晶断裂。钢板中心偏析处的板条贝氏体加剧了裂纹的扩展,夹杂物与板条贝氏体的综合作用显著降低了钢板心部的冲击韧性。

      • 1
    • 航空无人机高速长轴转子系统动力学分析

      郑传威, 宋朝省, 吴安阳, 王耀禄

      针对某型航空高速长轴转子系统振动问题,考虑不同轴承支撑形式和轴承阻尼,建立了高速长轴转子系统计算模型,基于Ansys Workbench研究了轴承支撑形式与轴承阻尼对临界转速的影响规律。系统在轴承为刚性支撑时的临界转速远高于轴承为柔性支撑时的临界转速;系统在轴承同为刚性支撑下,考虑轴承阻尼时,临界转速随着阻尼的增大而减小,特别是在前三阶尤为明显,而随着阶次越高,轴承阻尼对临界转速的影响也逐渐减小。此外,还对高速长轴转子系统进行了谐响应分析,系统在不同位置处的响应情况基本一致;系统响应幅值随着不平衡量增大而增大;在不平衡量作用下,考虑轴承阻尼时,随着阻尼的增大,系统响应幅值均呈现增大的趋势。

      • 1
    • 微波光子辅助的均匀圆阵相关干涉仪测向技术

      张先玉, 安康, 梁涛

      相关干涉仪测向具有算法简单、测量精度高、抗干扰能力强等优点,是主流的测向体制之一。均匀圆阵能够实现二维测向,并且具有结构紧凑、测向精度均匀等优点。结合两者的优点,研究了均匀圆阵相关干涉仪测向算法。为克服电域鉴相器工作频率低、带宽窄、易受电磁干扰影响的缺点,提出了一种微波光子鉴相器。利用双平行马赫曾德尔调制器(DPMZM)建立一个光干涉仪结构,将两路微波信号的相位差映射为输出信号的光功率。通过调整DPMZM直流偏置电压,使得DPMZM中的相位偏置分别为0°和180°,并分别测量两种情形下的光功率。利用光功率的比值建立相位差映射函数,提高了功率测量的分辨率和相位差测量的精度。最后,通过仿真验证了所提方案的有效性,所设计的微波光子鉴相器能够实现0°~360°的相位鉴定,测量误差为±1°,对应测向算法的测向误差为1.0082°。

      • 1
    • 基于SVM算法的跌倒检测及保护系统研究

      彭磊, 曹治东, 晁 瑞, 李小虎, 胡建华, 李新超

      实时跌倒预测保护能够显著降低老人跌倒致伤的风险,提高老人独居自理能力和身心健康水平。为了提高跌倒预测算法的识别准确率、召回率、特异度,减少跌倒判别和气囊保护系统的充气时间,设计了一种基于SVM的多级阈值跌倒预测算法及气囊保护系统,实现对跌倒行为的实时预测和保护。首先,利用佩戴在腰部的加速度传感器实现运动数据的采集;然后利用SVM算法得到分类跌倒和日常行为的合加速度、加速度、姿态角阈值,最后在单片机上预测算法进行重构,实现跌倒行为的实时预测,并根据预测结果判定是否触发气囊保护系统。实验结果表明,本文算法对跌倒的识别准确率、召回率、特异度分别为97.3%、99%和96.1%,保护气囊的平均充气时间为350.4ms,具有识别准确率高,充气时间短的优点,从而加强了该系统在实时跌倒预测与保护中的应用。

      • 1
    • 改进黏菌算法在运动洗出中的仿真及实验研究

      李金新, 王辉

      洗出算法参数调整对洗出效果有很大影响,针对经典洗出算法参数调整的不足,提出一种改进的多目标黏菌算法,通过此算法对洗出算法进行寻优来找到最优的参数结构。针对标准黏菌算法初始化和局部优化问题,以及对解在非原点的函数寻优效果有限问题,引入Circle混沌精英初始化种群方法,将莱维飞行引入到标准黏菌算法早期位置更新公式中,将基于获取和共享知识算法引入后期更新公式,设计黏菌局部优化策略,引入Pareto非支配排序,构建多目标函数。建立人体感知模型、加速度差值模型、位移模型作为目标函数,对其进行参数优化。最后通过仿真和实验进行验证。结果表明,改善了41.7%相位延迟现象,节省了43.58%运动平台的工作空间,洗出效果得到了有效提升。

      • 1
    • 具有层间隙的无线充电系统耦合机构损耗优化方法

      吴剑豪, 吴晓锐, 肖静, 龚文兰, 余靖宇

      随着对MC-WPT系统性能要求的提高,如果温度过高,大功率电能传输MC-WPT的耦合机构或功率转换电路的温度可能会改变甚至损坏系统。温度控制已成为大功率MC-WPT系统长期稳定的关键。因此,本文提出了一种层隙耦合机制的损耗优化结构。首先,我们以动力传递性能为切入点,设计了一种能够在耦合机构尺寸限制下传递高输出功率的耦合机构;其次,分析了耦合机构损耗发热的机理和优化方法;最后,我们从改善散热结构和减少损耗产生的热量方面对耦合机构的热性能进行了优化。

      • 1
    • 碳化对含花岗岩石粉硫氧镁水泥性能的影响

      靳凯戎, 张晓静, 毕万利, 王德志

      以CO2气氛作为养护条件,研究了不同掺量的花岗岩石粉(GP)对硫氧镁(MOS)水泥性能的影响,结合X射线衍射仪(XRD)、同步综合热分析仪(TG-DSC)、扫描电镜(SEM)、压汞仪(MIP)对MOS水泥水化产物及微观结构做了分析。结果表明:碳化28 d后的掺加40% GP的MOS水泥强度保留系数提高至1.12;碳化28 d后浸水120 d强度保留系数为0.94,较空白样提高了123.8%;MOS水泥碳化过程中基体内Mg(OH)2转化为MgCO3·zH2O晶体,降低了基体膨胀;GP改善了MOS水泥孔结构,提高了密实度,降低了CO2吸收率,减弱了CO2的侵蚀作用;GP和MgCO3·zH2O改善了MOS水泥抗碳化性能和耐水性能。

      • 1
    • 自闭症患者单细胞核转录组数据分析研究

      陈笑天, 何 谐, 刘 锐, 吴金泽, 黎 勇

      为研究内皮细胞亚群在自闭症谱系障碍(Autism spectrum disorder, ASD)患者血脑屏障中发挥的作用,利用一系列数据挖掘方法对ASD患者前额叶皮质单细胞核转录组测序数据集进行分析。首先,使用图聚类方法将其内皮细胞分为4个亚群。然后,通过Wilcoxon秩和检验获取各亚群在ASD状态下的差异表达基因,并进行KEGG富集及GO分析,结果提示内皮细胞亚群1主要涉及ATP的合成与代谢、线粒体以及氧化还原酶等各种酶的活性改变。最后对内皮细胞亚群与脑组织其他细胞进行细胞间相互作用分析,结果显示,在ASD患者中内皮细胞接收小胶质细胞信号次数增加;内皮细胞亚群1与小胶质细胞间可能存在特异SPP1 - (ITGAV+ITGB1)和SPP1 - (ITGAV+ITGB5)配体受体对信号;同时,接收到星形胶质细胞信号次数及强度减少。

      • 1
    • 面向自动驾驶的多模态信息融合动态目标识别方法研究

      张明容, 喻皓, 姜立标, 李利平, 卢磊

      针对自动驾驶环境下的车辆检测问题存在小目标多、目标遮挡严重等情况,提出一种面向自动驾驶的多模态信息融合的目标识别方法。该方法主要包括以下几个方面的改进:1.基于空间注意力机制和混合空洞卷积改进的ResNet50网络:使用选择核卷积替换conv2_x和conv3_x部分的3×3标准卷积,使网络可以根据特征尺寸动态调整感受野的大小。在conv4_x部分使用锯齿状混合空洞卷积[1,2,1,2,1,2],使网络能够捕获多尺度上下文信息,提高网络特征提取能力。2.改用GIoU损失函数:将YOLOv3中的定位损失函数进行替换,改用GIoU损失函数,GIoU在实际应用时有较好的可操作性。3.基于两种数据融合的人车目标分类识别算法:提出了基于两种数据融合的人车目标分类识别算法,可以有效地提高目标检测的准确率。实验结果表明,该方法与OFTNet 、VoxelNet 和FasterRCNN网络相比,在mAP指标白天提升幅度最高可达0.05,晚上可达0.09,收敛效果也更好。

      • 1
    • 电动汽车无线充电系统恒流/恒压输出与抗偏移磁能耦合机构研究

      陆虹辰, 董金熹, 刘浠流, 陈冠霖, 张景海

      在电动汽车无线充电系统中,负载锂电池的充电过程为先恒流再恒压,因此WPT系统需要同时具备实现两种输出状态的能力,且可以在两种输出状态之间进行平稳切换。基于此本文分析双边LCC拓扑实现负载无关的恒流和恒压输出的条件,并给出了参数设计方法。针对系统可能会随机在不同方向上出现位移的情况,采用了一种双向同轴平面线圈的结构,即原边线圈由内外两个沿相反方向绕制的线圈串联组成。通过仿真和实验验证了本文提出的电动汽车无线充电系统具备同时实现恒流\恒压输出的能力,且在多方向偏移工况下仍能实现稳定输出。

      • 1
    • 基于分布式发射线圈的WPT抗偏移 与互操作性研究

      沈涛, 苏 东, 吴战礼, 董金熹, 刘浠流, 王博

      无线电能传输系统中接收端与发射端之间相对位置的偏移会在一定程度上影响系统传输效率,本文从耦合机构的全范围抗偏移性及互操作性两个方面进行研究。提出一种提出了多对一的耦合模式,发射线圈类型为平面分布式发射单元线圈组合,对不同的接收线圈类型、轴向偏移工况和旋转偏移工况的位置模态研究分布式发射线圈的开启模式,以实现接收线圈的互操作性和大范围全方向的抗偏移性。为了提高分布式发射线圈的自由度,提出分布式串联控制逻辑电路,并对发射线圈串联连接工况下的谐振参数进行设计以减少交叉耦合的影响。结合分布式发射线圈的磁场特性和基于LCC-S谐振拓扑的拾取电压检测法提出了接收线圈位置检测的搜索策略。搭建实验装置,综合所有位置的轴向偏移及旋转偏移,平面式接收线圈的最大效率波动为3.3%,垂直式接收线圈的最大效率波动为5.57%,螺线管式接收线圈的最大效率波动为4.45%,实验结果表明了其具有良好的抗偏移特性与互操作性,验证了系统的可行性与高效性。

      • 1
    • 基于轨道式MC-WPT的废旧电池电能回收系统 设计与实现

      吴剑豪, 肖静, 吴晓锐, 莫宇鸿, 刘巧

      新能源发展,大量电池的应用,对废旧电池组的剩余电能回收也提出了挑战。为解决上述问题,本文提出一种基于轨道式MC-WPT(磁耦合无线电能传输)技术的电能回收系统,为废旧电池剩余电能回收提供了一种新的补充方式。该系统在流水线上运输多组废旧电池组的同时将其剩余电能高效传输至电网,提高电能回收利用率。本文通过对传统轨道式MC-WPT耦合机构进行改进,将非轨道端作为电能发射端,轨道作为接收端,设计了系统电路拓扑,建立系统数学模型,仿真分析该种耦合机构形式下系统的传输特性。最后搭建一个电能回收实验平台,在轨道上对四组废旧电池组电能同时回收至电网,系统输入功率为1116.8W,电能回收效率约为82.4%,实验结果验证了系统的可行性与高效性。

      • 1
    • 四川盆地雷口坡组盐水含水层CO2埋存能力评估

      饶杰, 谢健

      盐水含水层CO2埋存能力是关乎我国实现碳中和目标的基础问题。四川盆地作为我国西南地区重要的油气产地,其深部盐水含水层的CO2埋存前景尚缺乏比较深入的定量研究。雷口坡组T2l是四川盆地的优质卤储层,其四段T2l4、三段T2l3、一段T2l1可作为CO2埋存的目标储层。本文基于多井并注超压解析解,采用MATLAB语言脚本CO2BLOCK,评估了雷口坡组深部盐水含水层的CO2埋存能力。结果表明:在连续注入CO2 30年的条件下,四川盆地雷口坡组储层的CO2埋存能力为0.83Gt,其中以雷口坡组四段的埋存能力最大,雷口坡组一段的埋存能力最小。雷口坡组四段、三段、一段的单井最大可持续注入速率分别为0.550Mt/a、0.051Mt/a和0.054Mt/a,对应的最大可持续超压分别为3.09MPa、5.67MPa和6.55MPa。T2l4、T2l3和T2l1三个储层的经济最优方案(井数,井距)分别为:(16,17)、(20,17)、(16,19),经济最优方案对应的埋存容量分别为0.50Gt、0.07Gt、0.04Gt。

      • 1
    • 一种面向智能电网的数据聚合隐私保护方案

      庞博, 张凌浩, 梁晖辉, 常政威, 刘泽伟, 胡春强

      数据聚合是智能电网通信中的一项关键技术,能够以高效节能的方式收集用户用电数据。不过,随着智能电表的大规模部署,这无疑给用户带来了许多隐私问题,比如感知他们的生活习惯。基于此,本文提出了一种高效且保护隐私的数据聚合方案(Efficient and Privacy-Preserving Data Aggregation,EPPDA)。首先,一个基于区块链的智能电网四层架构被提出以支持用电电力数据聚合。在架构中的采集层中,改进了基础的Boneh-Goh-Nissim加密系统,使其更适合于电网隐私保护场景。在架构的平台层,利用区块链的防篡改特性对聚合数据进行有效的存储及查询。性能分析结果表明:提出的EPPDA可以满足智能电网系统的几种隐私特性。最后,通过实验数据表明,EPPDA在保证数据隐私和安全的条件下降低了计算与通信成本,提高了整个方案的效率。

      • 1
    • 基于mRMR-IPSO的短期负荷预测双阶段特征选择

      焦龄霄, 周凯, 张子熙, 韩飞, 罗浪, 罗朝丰

      电力负荷具有时空多变的特性,受众多因素的影响,在短期负荷预测中较多的输入特征会造成维度灾难,导致模型预测性能不佳,因此选择合理的输入特征集至关重要。文章提出一种新的短期负荷预测特征选择方法—mRMR-IPSO双阶段法。利用最大相关最小冗余(mRMR)判据对原始特征进行排序,考虑输入特征与输出特征之间相关性和输入特征间冗余性,筛选掉一些排序靠后的特征,初选出对预测效果影响显著的特征子集;然后采用基于改进的粒子群优化算法(IPSO)的搜索策略,以LightGBM模型的预测精度为适应度函数,对初选特征子集进行精选,得到最优特征子集。算例结果表明所提方法能在对原始特征集大幅降维的情况下,提升预测精度。

      • 1
    • 电磁铁传热特性及散热优化的数值模拟研究

      李英杰, 陈 川, 张 瑜, 李 强, 司国雷, 宋鹏

      电磁铁作为电液控制系统的核心液压元件广泛应用于航空航天和石油工业等领域,其工作产生的焦耳热和电磁损耗会导致温度迅速升高、局部热应力和不均匀膨胀变形,严重影响稳定性和使用寿命。本文采用有限元软件研究电磁铁温度、应力及变形的演化规律,分析导热套筒散热与强制对流散热对其热性能的影响规律。结果表明:随线圈功率的增大电磁铁的最大温度、热应力和变形量均线性增大;随套筒厚度的增加,稳态的最大温度、变形量和导热量线性减小,温降幅度为12.5℃/mm;随流速的增加,最大温度、热应力和变形量显著减小,温降幅度45.5℃/(m/s),说明增强导热和对流均能提高电磁铁热性能且对流更为显著。

      • 1
    • 双发射无线电能传输系统的同步控制策略研究

      陈永明, 杨茹, 蒋成

      在无线电能传输系统的设计中,可以在系统中添加多个发射源来提升系统的功率传输能力以及降低功率变换器件上的电压电流应力。本文设计了一种双发射无线电能传输系统,该系统有两种工作模式:休眠工作模式和增强工作模式。当接收端所需功率比较低时,其中一个发射端将工作在休眠工作模式,仅由另外一个发射端为接收端提供能量;当接收端所需功率比较高时,该发射端将由休眠工作模式切换到增强工作模式,连同另外一个发射端一起为接收端提供能量。除此之外,针对两个独立的发射端逆变器的输出电压相位不一致带来的能量抵消问题,本文提出了一种同步控制方法来使二者保持同步以提升系统的功率传输能力。最后通过实验验证了所提方案的可行性和有效性。

      • 1
    • 混合多策略改进的野马优化算法及其应用

      李彦苍, 王祥臣, 袁秋雨, 韩沐轩

      针对野马优化算法后期收敛速度慢、搜索精度低、稳定性低等缺陷,提出了一种混合多策略改进野马优化算法。首先,采用Halton序列初始化增加种群多样性;其次,改进自适应参数以平衡全局搜索和局部开发能力;然后,通过单纯形法改善种群个体最差位置;最后,加入躲避行为来提高算法寻优精度。为了验证改进策略的有效性,选择了9个标准测试函数进行仿真实验。将改进算法应用于机械设计问题和桁架结构优化算例中,其优化结果相比原算法降低了16.61%、0.21%、2.96%和0.61%。统计结果表明,改进算法在解决实际工程问题上较基本算法及其他对比具有更高的寻优精度。

      • 1
    • 基于GaN HEMT寄生电容的BPNN参数建模的研究

      秦世清, 曹通, 李婷, 陈飞宇, 王忠, 王福学, 何映谊, 应佳瑶, 杨国锋

      由于GaN HEMT的寄生电容在漏源电压的影响下具有非线性特征。本文提出一种于模拟寄生电容参数与栅源电压的映射关系的反向传播神经网络(BPNN)参数拟合法。基于GaN HEMT大信号参数模型和数据手册提取寄生电容关于漏源电压变化的参数取样点作为神经网络模型的输入层。该神经网络模型通过将误差值反馈至输出端以调整神经元的权重,以产生一个能够拟合出系统映射关系的神经网络训练集,以预测GaN HEMT实际开启状态下栅源电压和寄生电容的关系,并将所得实验数据连接至输入层进行传递。最后得到BPNN模型的预测相对误差分别为9%,证明了该方法模型预测的准确性。该方法简化了物理模型对参数提取的复杂度,可用于分析和预测GaN HEMT器件的误导通情况。

      • 1
    • 基于改进乌鸦搜索算法的无人艇新型路径规划策略

      林蔚青, 林秀芳, 陈国通, 黄惠

      鉴于无人艇的实际航行需求,所规划的路径应满足顺滑性及经济性,为此提出一种基于改进乌鸦搜索算法的直线与圆弧转弯相结合的新型路径规划策略。首先,提出了一种新型路径拟合方法,用于优化转向点的数量,并处理转向点圆弧过渡的问题。该方法克服了B样条曲线路径造成无人艇频繁调整方向的问题,同时保证无人艇在保持航速稳定的情况下实现转向,从而提高了航行的稳定性和经济性。然后,在此基础上提出了一种改进的乌鸦搜索算法,用于优化路径转向点的位置。算法的改进主要体现在三个方面:采用反向学习策略对初始种群进行优化,以提高初始种群质量及多样性;提出一种动态变化的意识概率,以提高算法初段的全局搜索能力和末段的局部搜索能力;采用莱维飞行策略改进随机搜索方法,以改善搜索的方向性及有效性。仿真结果表明:所提出的新型路径拟合方法优于B样条曲线拟合方法和直线段拟合方法;在采用这种拟合方法的基础上,利用改进乌鸦搜索算法、标准乌鸦搜索算法、差分进化算法以及遗传算法对路径转向点位置进行优化,迭代计算和方差分析结果表明所提出的改进乌鸦搜索算法相较于其它三种算法具有更高的收敛精度和鲁棒性,能更高效处理无人艇路径规划的实际问题。

      • 1
    • 黏性土中开闭口静压桩贯入特性颗粒流数值模拟研究

      王永洪, 银吉超, 张明义, 桑松魁, 白晓宇

      为深入探讨黏性土中静压开闭口管桩贯入机制,结合颗粒流数值模拟软件在处理大变形、非线性等问题的优势,考虑到接触粘结模型对模拟黏性土的优越性,建立了黏性土中静压开闭口管桩的离散元数值模型,实现了静压桩的连续贯入过程。探讨了压桩力、桩端阻力、桩侧摩阻力随贯入深度的分布特征,对比分析了静压开闭口管桩桩周土体的运动规律。试验结果表明:压桩力大小与桩径有关,桩径越大压桩力越大;桩外侧摩阻力随贯入深度的增加逐渐发挥,且存在明显得退化效应,开口管桩内侧摩阻力变化范围为50~100 mm,土塞高度约为3.5D;将数值模拟结果与室内试验结果对比分析,结果相吻合。研究成果可为开闭口静压桩贯入机制的研究提供借鉴。

      • 1
    • 利用太阳能烟囱耦合地埋管自然通风改善室内热环境的实验研究

      叶恺, 龙天河, 李永财, 郑迪萌, 张纾瑀

      土壤-空气换热器是一种浅层地热利用技术(Earth-to-air heat exchanger, EAHE),可以显著降低建筑能耗。当与太阳能烟囱(Solar chimney ,SC)耦合时,利用太阳能烟囱制造的热压将新鲜空气引入室内环境的同时还可以消除房间的部分负荷。该文旨在探究在夏热冬冷地区SC-EAHE系统改善建筑室内热环境的效果。实验结果表明:夏季工况下,配置SC-EAHE系统的测试房间相比对比房间夏季室内温度最高能降低3.2℃,与室外空气相比最大温降为5.9℃,换气次数在2.2~10.1次/h;冬季最大升温1.6℃,与室外空气相比最大温升为15.5℃,换气次数在3.4~13.5次/h。建筑得热量最大的外表面是屋顶和南墙,与没有EAHE的对比房间相比,在夏季工况下,南墙内表面平均温度降低约1.1℃,屋顶内表面温度几乎保持一致;冬季工况下,南墙内表面平均温度升高1.5℃,屋顶内表面平均温度升高1.7℃。

      • 1
    • 强抗偏移轻量化无人机无线传能耦合机构研究

      郑红星, 左非, 王承

      在无线电能传输技术在无人机领域实际应用中,无人机降落时由于定位精度以及停靠时的控制精度存在误差,会导致停靠位置不准确而产生偏移,由于无人机本身体型较小,耦合机构的尺寸也会较小,此时存在的偏移会导致耦合机构的耦合程度降低,进而导致无线电能传输系统工作效率的降低,影响系统的正常工作。因此,为了提高系统的抗偏移特性,需要对无人机无线充电系统的耦合机构进行合理的设计以及优化。本文通过结合无人机结构特性,在用线量一致的约束条件下分析对比不同耦合机构的耦合特性,设计适用于无人机的最佳耦合机构;然后对耦合机构参数进行以M/l为优化目标的轻量化优化;最后通过仿真和实验验证了该耦合机构优化方法的可行性。

      • 1
    • 基于高速公路场景的换道驾驶行为研究

      杨崇辉, 郑玲, 左益芳, 王勘, 曾杰, 丁雪聪

      深入研究人类驾驶员的驾驶行为和习性,对于推进智能汽车的拟人化决策规划,改善驾驶安全性具有重要意义。针对高速公路这一典型场景,基于NGSIM数据集提取有效表征换道驾驶行为的特征参数,分析换道驾驶行为与驾驶参数的相关性,量化驾驶行为特性,建立了基于GMM-HMM的换道意图识别模型。研究结果表明:该模型识别准确率较高,在换道点1s之前的换道行为识别准确率达到95.6%,在有换道意图的时刻识别准确率超过80%,可应用于智能汽车换道策略的拟人化设计,有效降低换道风险,改善驾驶安全。

      • 1
    • 臂式高空作业平台臂架变幅液压系统数字仿真建模与模型降阶

      牛轲磊, 贺尚红

      以某臂式高空作业平台臂架变幅液压系统为研究对象,利用AMESim软件建立了该系统的液压仿真模型,并通过机液联合仿真的方式验证了模型准确性。使用一种线性频域分析为主、活性能量指数分析为辅的方法,对液压模型进行简化降阶,将模型中固有频率较高且活性指数较低的子部件进行移除或修改,并对部分无法移除的高频模型进行参数调整,使该模型满足实时仿真的需要。经降阶处理后得到的液压系统仿真模型,在保证较高还原度的前提下,不仅降低了运算时间还满足了实时仿真要求。

      • 1
    • 基于改进蛇优化算法的永磁同步电机电气参数辨识

      何伟, 陈薄, 贾清健, 宁慧铭

      空间天线驱动单元控制器的精确设计依赖于永磁同步电机电气参数的准确获取,高精度的电气参数辨识是电机参数可靠获取的基础。针对标准蛇优化算法在永磁同步电机电气参数辨识时存在的收敛速度较慢、辨识精度不高、易陷入局部最优等缺点,引入Tent混沌映射与准反向学习策略增强初始蛇群多样性,改进食物量与环境温度阈值提高算法收敛速度,利用柯西变异布谷鸟搜索算法提升算法全局优化搜索能力及鲁棒性,形成了一种改进蛇优化算法。利用提出的改进蛇优化算法,对某空间天线驱动单元中的永磁同步电机进行电气参数辨识。结果表明,相较于标准蛇优化算法,改进蛇优化算法具有更高的辨识精度、更快的收敛速度以及更好的鲁棒性。

      • 1
    • 考虑集肤效应和高频额外产热的锂离子电池等效电化学阻抗热耦合模型

      唐国峰, 朱广曜, 胡明辉, 胡嘉敏, 金国庆

      建立一种合理的等效电化学阻抗-热耦合模型对于采用高频交流电(AC)进行电池低温加热过程中的阻抗计算、温度预测具有重要意义。采用NSGA-II算法对7种不同的等效阻抗模型在10~100000Hz频率范围进行参数辨识后,通过对比发现在高频部分,相比单个电感模块,采用一个电阻和电感并联模块能够在不增加计算量的同时更准确描述集肤效应对阻抗曲线的影响;在利用依靠电池自身能量进行低温加热的拓扑结构获取了不同频率下的高频额外产热和随温度时变的换热系数后,建立了一种适用于高频AC加热下的电池等效电化学阻抗-热耦合模型;在恒定频率加热下验证了模型的准确性,同时证明了采用随温度时变的换热系数进行温度预测的必要性;在变频加热下验证了模型的实用性,且与现有模型相比,在高频范围内的温度预测最大误差从2.93℃降为0.35℃,RMSE仅为0.23℃。

      • 1
    • 碱金属掺杂B180/?团簇结构和特性研究

      翟会丽, 马光辉, 李成刚

      硼基纳米材料因其独特分子结构和化学键成为团簇科学研究的重点。本文中,采用卡利普索结构预测程序结合密度泛函理论,在PBE0/6-311+G(d)水平下系统研究了碱金属M2(M=Li, Na, K)原子对B180/?团簇的结构的调控。结构搜索发现,所有全局极小结构均呈现管状结构。除Li2B18外(C1),其它高对称结构中(D9d)两个掺杂的碱金属原子位居管两侧的对称轴线上。紧接着,基于全局极小结构,稳定性分析表明K2B18和Li2B18?团簇在各自体系中拥有相对高的稳定性。电荷研究发现,掺杂体系中电荷从碱金属M原子向硼原子转移。磁性分析表明,闭壳层电子结构体系(Li2B18、Na2B18和K2B18)的磁矩为零,开壳层电子结构体系(Li2B18?Na2B18?K2B18?)分别具有1μB的总磁矩。分析偶极矩和极化率发现,高对称性结构对应的偶极矩和第一超极化率为零,K2B180/?团簇拥有最大的平均极化率和各向异性极化率,对外场的响应最强。此外,拟合出了光电子能谱、红外谱、拉曼谱等光谱。最后,讨论了温度和热力学参数之间的函数关系。

      • 1
    • 拉伸速率与拉伸温度对PVDF-HFP薄膜压电性能的影响

      汪 洋, 吴良科

      拉伸是提高PVDF-HFP薄膜压电性能最有效的方法之一,本文采用溶液浇铸法制备PVDF-HFP压电薄膜,以拉伸速率和拉伸温度为变量,研究了薄膜拉伸前后形貌变化以及晶体结构的变化。结果表明,沿拉伸方向的应力可以迫使基体内部结构由球晶转变为纤维状晶体,从而促使非极性α相转变成极性β相,在拉伸伸长率为5,拉伸温度为60 ℃,拉伸速率为10 mm/min时,薄膜的β相相对含量超过90 %。在Emax = 60 MV/m的最大极化电场下,其标准开环电压达到1.5 V,在此拉伸工艺下,将最大极化电场强度提升到Emax = 100 MV/m,薄膜的标准开环电压达到2.24 V,最大极化电场的提高使基体内部固有偶极矩取向更充分,压电性能更优异。

      • 1
    • 非均质物理双摆的混沌特性研究

      孔令辉, 刘丁杨, 蹇开林

      为了解决工程实际中材料质量不均匀分布对双摆系统运动的影响,在均质物理双摆模型的基础上,将摆的质心位置和摆的转动惯量提取为变量,建立非均质双摆模型。将非均质双摆系统由Hamilton系统近似为拟Hamilton系统,运用双自由度的Melnikov法,得到拟Hamilton系统存在Smale马蹄意义下混沌的能量阈值,以此作为Hamilton系统的混沌条件。利用最大Lyapunov指数图、分岔图、Poincaré截面图等数值方法验证混沌条件的正确性,并详细分析了各参数对系统运动状态的影响和作用机制。结果表明,非均质双摆的混沌阈值有较高复杂性,而且摆长、摆重、第一摆的质心位置同时影响着系统的能量与混沌阈值,解释了质心位置和转动惯量等参数发生变化时,系统在混沌和拟周期之间交替变换的原因。进一步研究了参数取值与Melnikov法适用性之间的关系,通过数值仿真分类讨论了Melnikov法不适用时的参数取值情况。

      • 1
    • 微塑料对土壤磷吸附的影响

      唐子超, 唐晋, 梁伦套, 黎彦均, 蒋艳雪, 方芳, 郭劲松

      微塑料比表面积大、易于吸附污染物,是一类新兴污染物,在土壤中被广泛检出,可能对土壤中磷的环境行为产生影响。磷对土壤质量和土壤养分循环极为重要,同时土壤中磷的流失也是造成周边水体富营养化的重要因素。目前微塑料对土壤磷吸附特性的影响尚未形成统一认识,不同微塑料含量和粒径如何影响土壤磷吸附特性尚不明确,微塑料进入土壤后形成的微塑料-土壤体系的磷吸附机制还有待深入研究。为了探究微塑料对土壤磷吸附特性的影响及机制,选用聚苯乙烯微塑料(PS-MPs)作为微塑料样品,辽宁省某农田土壤作为供试土壤,对含有0.1-10%含量微塑料的土壤对磷的吸附动力学和吸附等温线进行测定和分析,并考察了3种不同粒径微塑料对土壤磷吸附量的影响。采用XRD表征吸附前后微塑料-土壤体系的晶体组成变化,采用FT-IR表征吸附前后微塑料-土壤体系的官能团变化,以探究微塑料对土壤磷吸附的影响机制。结果表明,磷在微塑料-土壤体系中的吸附过程可分为三个阶段,而吸附过程第一阶段液膜扩散阶段速率显著提升(p<0.05),使得微塑料-土壤体系磷吸附速率增加。与不含PS-MPs的土壤(qe=6.456mg/g)相比,添加质量分数为0.1%、0.5%、1%的PS-MPs显著降低了微塑料-土壤体系磷吸附容量(p<0.05),但添加5%、10% PS-MPs的微塑料-土壤体系吸附容量显著升高(p<0.05)。此外对48、150、250μm粒径PS-MPs的吸附实验表明,含有48μm PS-MPs微塑料-土壤体系对磷的吸附量最大,150μm次之,250μm最弱。通过对吸附前后微塑料-土壤体系的XRD与FT-IR图谱的比较,揭示了微塑料对土壤磷吸附的影响机制。土壤中含Si、Al、Ca的矿物是磷的吸附位点,但同时也会吸附微塑料,微塑料通过与磷竞争吸附位点,降低了微塑料-土壤体系对磷的吸附。由于微塑料也可直接吸附磷,因此当添加5%以上PS-MPs时,微塑料-土壤体系对磷的吸附量升高。此外,微塑料-土壤体系中微塑料的粒径减小,会使得低含量PS-MPs对土壤磷的抑制吸附作用减弱,高含量PS-MPs对土壤磷的促进吸附作用增强。这是由于微塑料粒径减小,微塑料-土壤体系总比表面积增大。因此,土壤微塑料污染会显著改变土壤对磷的吸附特性,且这种影响与微塑料的含量和粒径等因素密切相关。

      • 1
    • 机架柔性对双风轮风电机组传动链固有特性影响分析

      帅 权, 朱才朝, 谭建军, 武雅如, 谭术平, 劳文欣

      双风轮风电机组是一种新型水平轴式风电机组,可以利用前风轮尾流发电,风能利用系数高,然而为了减少前后风轮间流场干涉效应,传动链轴向跨距较单风轮机组更长,造成长跨距柔性机架多点弹性支撑下双风轮风电机组传动链模态特性复杂,潜在共振风险高。本文考虑机架柔性及其与传动链间弹性支撑,建立了双风轮风电机组传动链刚柔耦合动力学模型,分析了传动链耦合振动模式,研究了机架柔性对传动链固有特性的影响。研究结果表明:双风轮风电机组传动链前两阶扭振固有频率分别为5.63 Hz和6.01 Hz,分别对应后、前风轮传动链第一阶扭振固有频率;双风轮风电机组传动链共存在3类系统振动模式,包括前或后风轮传动链局部振动模式、前或后风轮传动链耦合振动模式以及前与后风轮传动链耦合振动模式;当系统各构件的模态能量主要集中在非扭振方向时,机架柔性会使各构件模态能量朝同侧传动链其余构件或异侧传动链构件转移。

      • 1
    • 考虑颗粒团聚影响的聚合物基复合材料温度相关性拉伸断裂强度理论表征模型

      徐 超, 董 攀, 巫运韬, 王如转, 李 莹, 李卫国

      聚合物基复合材料在不同温度下的拉伸断裂强度一直是人们关注的焦点,颗粒作为一种常见增强相可以显著提高聚合物基复合材料的拉伸断裂强度。然而随着颗粒体积分数的增加,颗粒将会发生团聚现象,从而影响增强效果。针对颗粒增强聚合物基复合材料,通过计及颗粒团聚的影响,以及材料热物理性能随温度的演化,建立了一个考虑团聚影响的温度相关性拉伸断裂强度理论表征模型。模型得到了实验数据的良好验证。研究成果为定量表征不同颗粒含量、不同温度下复合材料的拉伸断裂强度提供了一种有效途径,加深了对不同温度下团聚现象对复合材料力学性能影响的认识。

      • 1
    • 基于多层次特征融合的跨模态语音分离方法

      李文娜, 王坤朋, 周浩, 姚娟

      跨模态语音分离方法同时利用了视听觉模态信息,较单模态方法在精度和稳定性方面均取得了较大提升。现有跨模态语音分离方法大多仅适用于高清人脸图像场景,存在隐私侵犯、个人信息泄露等问题。针对该问题,提出一种利用低分辨率图像的多层次特征融合跨模态语音分离方法。该方法针对低分辨率图像构建视觉特征提取器,采用“快—中—慢”三支路结构进行视觉特征提取,每条支路以不同速率处理视频帧,提取不同层次的人脸唇部动态特征,分别对应与声学特征相关的音素级、词语级别及话语级特征,并在特征提取过程中分阶段进行特征融合。为验证所提方法的有效性,构建了不同数据集下与纯语音方法的对比实验、不同分辨率之间的对比实验与在LRS3数据集上模型结构消融实验,共三类实验。实验结果表明,所提方法不仅可以在高分辨率图像下完成语音分离,而且在低分辨率下仍能保持良好的分离性能。在LRS3、LRS2与GRID数据集上,该方法与单模态语音分离方法相比,SI-SNRi分别获得了4.3%、10.6%与26.5%的提升,SDRi分别获得了4.6%、11.3%与21.8%的改善。

      • 1
    • 基于简易视觉标签的高精度室内定位技术

      熊禹, 高锋, 马杰

      为实现低成本高精度的室内定位,在综合考虑定位需求和计算复杂性的基础上,设计了一种基于简易视觉标签的室内高精度定位技术。该技术采用简单的颜色和形状特征检测视觉标签,从而降低检测复杂度,减少数据存储需求。进一步针对简易标签特征不唯一问题,设计了基于相机视场和标签方位角的快速查询匹配方法。并通过分析标签分布特性与定位误差关系,设计加权最小二乘位姿估计算法,建立迭代求解和最优估计的协同策略,实现了算法复杂度和定位精度的良好平衡。仿真和实验结果表明所提定位方法能够有效处理超定方程组奇异问题,抑制不良标签组的负面影响,与超宽带技术相比定位误差降低超62%。

      • 1
    • 地线电脉冲除冰器线圈选型与实验验证

      吴海涛, 姜涛, 包建康, 蒋兴良, 雷正飞, 江泽申

      架空地线覆冰是目前制约电网冬季可靠运行的主要威胁之一。本文在电脉冲除冰技术基础上,提出将电脉冲力峰值及其冲量作为电脉冲除冰器脉冲线圈形式选择依据,建立除冰器电脉冲力数值计算模型,根据该数值计算模型设计适用于地线的五种线圈形式,仿真分析不同形式下除冰器磁通密度、涡流大小、电脉冲力波形及分布特性。在人工和自然覆冰环境下进行不同形式电脉冲除冰器除冰实验并测量地线除冰长度,结果表明:脉冲力计算模型平均误差小于5%;平板线圈电脉冲力峰值及冲量均为圆弧线圈的1.4倍;人工混合淞覆冰平板除冰器除冰效率是圆弧除冰器的3.1倍;自然雨凇时方形线圈除冰器最大除冰长度为4.2 m,饼式线圈除冰器最大除冰长度为2.73 m。结果证明了后续对平板除冰器进一步优化和进行长档距多脉冲系统除冰研究的可行性。

      • 1
    • 模态显著一致性特征挖掘和多粒度特征增强的红外-可见光行人重识别

      许乐, 李凡, 李华锋

      红外-可见光行人重识别(VI-ReID)是一项在可见光和红外光模态下匹配相同行人的任务。尽管现有的 VI-ReID 方法取得一定成果,但这些方法并未有效利用行人的跨模态显著信息和多粒度信息。为此,本文提出了模态显著一致性特征挖掘和多粒度特征增强的 VI-ReID 方法。其中,模态显著一致性特征挖掘改进了交叉注意力机制的关系权重选择方式,实现了模态显著一致性特征的有效提取;多粒度特征增强通过提取行人不同粒度下的细粒度特征,有效利用了行人的局部鉴别性信息。与现有方法相比,本文提出的方法在公共数据集 SYSU-MM01 和 RegDB 上取得了明显的优势。实验表明,跨模态显著信息和多粒度信息的有效利用能够提升特征的跨模态鲁棒性。

      • 1
    • 面向能源互联网的电-水耦合系统双线性加权最小二乘状态估计

      崔镜心, 赵霞, 王骆

      多能流状态估计是能源互联网的重要研究领域。目前,关于电-水耦合系统状态估计的研究刚刚起步,还存在对水网工况适应性差、对电-水耦合信息利用不充分等问题。为此,本文提出一种考虑管道摩阻系数修正的水网双线性最小二乘(WLS)状态估计方法,并进一步基于水泵虚拟量测构造电-水耦合信息双向传递,提出适用于电-水耦合系统分立运行、协同运行和联合运行的双线性WLS状态估计方法。用11节点水网及其与IEEE-14节点、IEEE-118节点电网耦合形成的两个电-水耦合系统验证了所提双线性WLS估计的有效性。算例结果证明了水网状态估计中修正管道摩阻系数的必要性与双线性WLS估计方法在计算效率与小流量水网适应性方面的优越性,以及协同估计与联合估计在提升电网/水网状态估计精度、数据一致性与可观性方面的有效性。

      • 1
    • 张拉整体机器人杆件后屈曲驱动行走数值仿真

      张幸, 蹇开林, 张亮, 贺子刚

      球形张拉整体机器人与传统的轮式、足式机器人相比,具有高强度质量比、缓冲性能好、地形适应力强等优点,在深空探测中有着广阔的应用前景。球形张拉整体机器人常采用绳索驱动模式,但在驱动行走过程中,过多的驱动数目给球形张拉整体机器人的制造与控制带来了困难。提出了一种基于柔性杆件后屈曲变形的新型驱动模式,实现了球形张拉整体机器人行走过程的数值仿真,并对绳索驱动和杆件后屈曲驱动模式的效率进行了比较。通过椭圆积分法,求得单根杆件在后屈曲变形中的精确解。基于该理论在ADAMS中建立考虑杆件后屈曲变形、接触、摩擦的球形张拉整体机器人刚柔耦合动力学仿真模型。通过ADAMS与Simulink软件联合仿真,利用贪心搜索(Greedy Search)算法,确定了球形张拉整体机器人的基本步态。在Simulink软件中建立控制系统模型,实现了机器人在杆件后屈曲驱动模式下,向任意目标点的行走控制。对比传统绳索驱动,杆件后屈曲驱动模式下,机器人连续行走所需驱动器数目从18个减少到6个,行走速度提高了43.78%。研究结果为新型张拉整体机器人的设计与制造提供了理论指导。

      • 1
    • 基于E类功率放大器的四线圈中距离无线输电系统的优化设计

      刘羽, 余豪华, 彭博, 苏国栋

      E类功率放大器由于具有拓扑简单、适用频率高、电能转换效率高等优点,是高频MHz无线输电系统的理想电源。本文详细分析了四线圈无线输电系统的传输特性,提出了其传输效率的优化设计方法。同时,考虑到E类功率放大器的工作状态,提出通过激励线圈与发射线圈的距离调节,实现其输入电阻的完美匹配。搭建了采用2.81MHz的E类功率放大器的四线圈中距离无线输电系统。当传输距离为传输线圈边长的3.6倍时,系统电源端到负载端的整体电能传输效率为8.5%。

      • 1
    • 航空弹性薄壁机匣模态分析与结构参数优化

      吴安阳, 宋朝省, 赵帅涛, 邓自立

      针对某型航空弹性薄壁机匣的模态共振问题,考虑航空机架弹性支承刚度,采用有限元法进行典型工况下约束模态分析,研究了薄壁机匣结构参数对约束模态固有频率的影响规律。结果表明优化支承位置是大幅度改变固有频率最有效的方式;当固有频率处在共振区间边缘时,可通过优化壁厚、筋板的方法小幅度调整。当两个支承位置位于机匣平面对称轴线时,固有频率最小且随着支承距离的减小而减小。随着薄壁厚度的增大,1、3、5、6阶模态频率减小,2、4阶增大。1、3阶模态频率基本不受筋板参数的影响;2、4阶模态频率随着筋板宽度、高度的增大和宽高比的减小而增大且4阶频率随着筋板角度的增大而增大;5、6阶模态频率随着筋板角度的增大、筋板宽度的减小而增大。在此基础上,对弹性薄壁机匣的结构参数进行优化使固有频率避开共振区间,提高了机匣的抗振能力。

      • 1
    • 基于S0波的正交铺层复合材料板拉伸弹性模量的测量方法

      王云林, 刘瑶璐, 胡宁

      本文提出了一种基于兰姆波的正交铺层复合材料板弹性模量测量方法。正交铺设层合板相当于具有9个独立弹性常数的单层正交各向异性板。本文研究了正交各向异性板中S0模态兰姆波(S0波)群速度对9个工程弹性常数的敏感性。研究发现,在低频率厚度积下,S0波的群速度仅与正交各向异性板的拉伸弹性模量和面内泊松比有关。通过分析正交铺设层合板等效工程弹性常数的变化范围,发现正交铺设层合板的面内泊松比变化很小,足以忽略其对S0波群速度的影响。因此,可以用S0波的群速度来估计正交铺层复合材料板的拉伸弹性模量,并建立了S0波群速度与拉伸弹性模量的映射关系。该方法已在碳纤维增强正交铺设层合板上进行了数值模拟和实验验证。数值模拟和传统的静态拉伸实验验证了该方法的有效性。结果表明,该方法得到的复合材料板拉伸弹性模量与实际值的误差小于10%,为航空航天等工业领域相关结构参数的测量提供了方便。

      • 1
    • 接触问题的三角形载荷离散FFT加速算法

      陈楠, 朱凯, 蒋志桢, 龚诗雨, 李璞, 金晓清

      接触问题控制方程的有效求解,往往涉及到复杂的数学理论知识,而在实际工程应用中,接触应力分布又具有高度的随机性。为高效快速求解任意载荷分布下固体的接触响应,本文基于三角形载荷离散单元,嵌入离散卷积快速傅里叶变换(DC-FFT)算法,提供了一种高精度、高可靠度的计算方法。相比于通常采用的分段均布载荷离散方法,三角形单元的解析求解略显复杂,但能更好地模拟接触载荷任意分布的特性,对于接触边缘处载荷由零递增或递减为零的情况,也可以予以充分考虑。为优化三角形载荷离散单元的求解方法,本文基于接触影响系数矩阵的“激励—响应”特性,推导了三角形载荷单元和均布载荷单元作用下的应力分量解析解。通过构造包含影响系数矩阵的离散卷积形式应力解,将某一目标节点在所有载荷单元作用下,重复度极高的矩阵运算叠加过程,采用 DC-FFT的算法进行简化加速计算。通过程序编程计算,分析验证了本文基于三角形载荷单元的快速接触求解算法的精确度和高效性。

      • 1
    • 水位变动对三峡水库消落带典型雌激素效应物质及活性的影响

      周敏, 邵迎, 黄思瑜, 陈忠礼

      [目的]以三峡库区消落带为研究对象,将化学分析与生物测试相结合,研究水位变动对消落带土壤(落干期)和沉积物(淹水期)雌激素效应物质种类和含量及雌激素活性的影响,探讨典型雌激素与雌激素效应的关联程度,以期为水库消落带生态安全和环境健康管理提供重要的数据支撑。[方法]借助超高效液相色谱-质谱(UPLC-MS)对8种典型雌激素的赋存与浓度进行靶向分析,并使用重组基因酵母筛选(YES)体系检测环境样品雌激素活性,通过相关性分析和浓度加和计算建立化学物质与生物效应间的相关联系。 [结果] 8种典型雌激素仅有雌酮(E1)和乙炔基雌二醇(EE2)被检出,含量在0.02-2.67 ng/g 范围内。淹水期的沉积物具有明显的雌激素活性,其雌二醇当量(EEQ)浓度值为0.637-6.987 ng EEQ/g。相关性分析结果显示:靶向分析的雌激素效应物质与雌激素效应间无明显相关性,仅能解释29.46%的雌激素活性。 [结论]水位变动影响消落带雌激素效应物质的种类和浓度,淹水提高了沉积物雌激素活性。典型雌激素物质与库区消落带雌激素效应无显著关联。因此,需要开发新的方法与技术,以便更为精确地指导消落带雌激素效应的风险识别与管控。

      • 1
    • 可控电感在WPT 系统动态性能优化方法

      凌荣光, 何磊杰, 刘巧, 孟繁超, 叶佳青, 唐春森

      SS型Buck-WPT(Buck-wireless power transfer)系统由Buck电路和基本的SS型无线电能传输电路组成。该电路系统因为结构简单、控制方式简单、控制效果明显等优点在感应式无线电能传输方面得到应用广泛。然而,在实际情况下,该电路的动态特性较差,并不能满足一些时变系统对快速性较高的要求。例如,该类系统在启动时会存在较强震荡和较大超调,系统负载改变时稳定状态会发生改变且存在明显抖动,系统极限空载时原边谐振电流会增大且该电流值远大于安全工作范围等。针对这类动态特性问题,本文提出了一种基于可控电感的SS型 Buck-WPT系统。首先可控电感的工作原理出发,分析了其电感值可调的方法并在COMSOL中建立仿真模型验证了其电感值可控的特性。接着对SS型Buck-WPT系统进行了数学建,将SS型WPT系统作为Buck电路的特殊负载,推导SS型Buck-WPT系统状态空间方程。同时研究了其三维空间内相轨迹的降维描述方法,将该系统用二维相轨迹描述系统运行过程。然后,通过分析启动阶段相轨迹运行规律,改进前级Buck电路。将传统Buck电路中的电感换成可控电感,运用其电感值可调的特性来控制系统开通阶段的运行轨迹,使系统在一个开关周期内无超调快速进入稳态;当系统负载改变时,不仅系统的输出电压会改变,而且改变的过程是一个不断抖动来回反复的过程。为此,利用PI算法对系统进行恒流控制。通过可控电感控制系统相轨迹,使副边输出能无抖动的快速进入稳态,保证输出电压不变;针对SS型谐振网络的Buck-WPT系统中空载时出现的大电流问题,提出了将可控电感串联接入原边谐振网络的方法。实时检测原边谐振电流的值,一旦该值超过正常工作范围就快速增大感值增大。减小了原边谐振电流而达到空载时维持原边谐振电流处于安全值以下的目的。最后,为了验证上诉方法在优化SS型Buck-WPT系统的动态特性的有效性,特在Simulink中搭建仿真电路。经过分析发现,该方法能够减小当工作条件改变时带来的系统抖动。而且能在不改变系统响应速度的前提下减小超调,优化系统动态性能,增强系统抗负载扰动力。对提高系统带负载能力有明显效果。

      • 1
    • 红黑着色的相场两相流并行投影算法

      王小双, 张良奇, 肖 姚, 曾 忠

      本文提出一种交错并行的有限体积投影算法求解基于相场法的两相流控制方程组。该算法的实施主要依赖于压力泊松方程的显式推进设计,从而突破投影算法求解不可压Navier-Stokes方程的效率瓶颈。同时,我们提出了一种交错扫描策略来更新节点上的变量,以实现更紧凑的时空耦合。本算法与相场模型相结合,能够高效、准确地捕获相界面的动态拓扑变化。测试算例结果表明:网格量为131072,采用8线程CPU并行时,新提出并行算法的效率达到串行标准投影算法的80倍以上。

      • 1
    • 大振幅超声振动辅助高速干切装置设计开发与性能测试

      黄雪峰, 曹华军, 张金, 宋阳, 康信禛

      超声换能器是超声振动辅助切削装置的核心部件,为研制适用于高速干切的大振幅超声振动辅助切削装置,需先对其进行设计研制。首先,基于考虑刀具的二级放大超声换能器设计方法,遵循“变幅杆-超声换能器”一体式设计理念,结合ANSYS有限元软件的模态分析和谐响应分析结果,设计并研制了二级放大超声换能器。根据所研制的二级放大超声换能器特性,对与其相匹配的超声波发生器、止转环、输电系统和刀柄壳结构进行了系统设计与研制。其次,针对所研制的二级放大超声换能器开展了阻抗分析和振幅测量的性能测试。最后,对所设计研制的大振幅超声振动辅助高速干切装置开展实验测试分析,探究了其对难加工材料30CrMnSiNi2A加工表面质量的改善程度。结果表明:所设计研制的二级放大超声换能器纵向振动仿真结果与理论设计一致。同时,二级放大超声换能器输出振幅稳定,在50 %输出功率下纵振振幅为15.4 μm,最大可达25.1 μm,且输出振幅与功率百分比成正相关,性能测试良好;所研制的大振幅超声振动辅助切削装置可大幅降低进给方向切削力和表面粗糙度,显著改善难加工材料加工表面质量,适用于难加工材料高速干切。

      • 1
    • 振动永磁式机械天线的动力学特性研究

      张苗, 王积硕, 宁慧铭, 黄楷焱, 袁卫锋

      在传统的无线通信领域中,长波通信需要匹配大尺寸信号发射天线,制约了其在中小型平台上的应用。基于逆压电效应、振动理论和麦克斯韦方程组,提出了一种三自由度折返梁结构的振动永磁式机械天线原理样机,建立了其电-机械-电磁能理论模型并研制了机械天线原理样机,研究了机械天线的辐射影响因素及其频率调制技术。实验结果表明,通过激发机械天线原理样机的不同振动模态可对电磁波信号进行频率调制,从理论和技术角度为低频段信号的通信提供了新思路。

      • 1
    • PDA/Fe3O4上浆对碳纤维/聚酰胺6热塑性复合材料力学性能的影响

      黄 焘, 武肖鹏, 宁慧铭, 胡宁

      在碳纤维增强热塑性复合材料中,碳纤维(CF)与热塑性树脂基体间的界面强弱对其整体力学性能有巨大的影响。为改善碳纤维(CF)与聚酰胺6(PA6)的界面性能,利用多巴胺(DA)的聚合与粘附特性,将纳米相四氧化三铁(Fe3O4)引入到CF表面进行协同修饰,通过简单的浸渍共沉积,利用DA的氧化自聚合在CF表面构建聚多巴胺/纳米四氧化三铁(PDA/Fe3O4)涂层。对CF改性前后表面微观结构与化学特性进行了表征,结果表明PDA/Fe3O4上浆剂能够显著提高CF表面的粗糙度与化学活性,加强纤维与树脂基体的机械啮合作用与化学相互作用。与未改性CF/PA6复合材料相比,制备得到的改性CF/PA6复合材料表现出优异的力学性能,其弯曲强度、层间剪切强度分别提高了30.8%和29.1%。

      • 1
    • 考虑群组预维修的多目标柔性作业车间调度

      李立威, 邓蕾, 廖雯竹, 汤宝平, 王义

      摘要:柔性作业车间系统能满足社会对个性化、小批量及定制化产品的需求,该车间系统具有设备众多、工艺路线复杂、故障频次多等特点,但目前只是采取单机预防性维修策略来避免设备故障,势必会增加维修次数和维修成本、影响生产活动。针对传统单机预防性维修带来的问题,提出将群组预防性维修策略应用于柔性作业车间系统,并建立了群组预防性维修和多目标柔性作业车间联合优化模型。为了克服传统算法局部搜索能力不足的问题,设计了一种新的多目标进化算法求解多目标柔性作业车间调度问题,并展示了如何在柔性作业车间系统应用群组预防性维修。实验结果表明:所设计多目标进化算法能求出更多的最优解、具有更快的收敛速度、且能收敛到更优目标值;群组预防性维修比单机预防性维修有更少的维修次数、更低的维修成本、对生产活动影响更小,算例结果显示群组预防性维修相比于单机预防性维修在维修次数和维修成本方面均降低了150%;并且对将群组预防性维修策略应用于半导体代工厂生产设备的维修进行了展望。

      • 1
    • 基于Wasserstein GAN数据增强的矿物浮选纯度预测

      吴浩生, 江沛, 王作学, 杨博栋

      在选矿行业中,准确地预测精矿品位可以帮助工程师提前进行工艺参数调整,提高浮选性能。但在实际选矿过程中,采集数据存在样本量少、维度高、时序相关性复杂等问题,限制了精矿品位的预测精度。针对小样本数据的预测问题,提出了一种将Wasserstein生成对抗网络(wasserstein generative adversarial network, Wasserstein GAN)和长短期记忆网络(long short-term memory, LSTM)相结合的时间序列数据生成模型LS-WGAN,主要利用LSTM网络来获取选矿数据中的时间相关性,再通过Wasserstein GAN 网络生成与原始数据分布相似的样本进行数据增强;为了更加准确的预测精矿品位,建立了浮选预测模型C-LSTM,并基于真实泡沫浮选工艺数据实验验证了所提出方法的预测准确性。

      • 1
    • 基于双通道模式的WPT系统能量信号并行传输技术研究

      菅志军, 张玉霖, 孟巍, 贾亚辉

      围绕旋转机构无线供电系统能量与信号同时传输问题,提出了基于双通道模式的能量信号并行传输方法。在分析双通道模式下能量与信号传输机理基础上,设计了相互解耦的能量信号传输线圈,能量传输基于SN拓扑的感应耦合技术,信号传输基于幅度调制方式,结合包络解调技术,实现了信号的双向传输。实验结果验证了所提方法的有效性,能量信号传输通道互不干扰,信号传输误码率为零。

      • 1
    • 基于时间聚类推理的立体车库车位分配策略研究

      马尚鹏, 李建国, 杨 波

      采用立体车库车辆到达-离去时间数据,通过k-means聚类方法依据不同时段存取车到达频率对车辆进行类别划分,以立方聚类标准为评价指标对划分可信度进行评估。以车辆到达-离去时间划分推理结果及I/O至待存取车位的设备总服务时间与停留时间长短的关系建立立体车库车位分区分配数学模型。定义顾客平均等待时间为立体车库效率评价指标,仿真对比分析就近分配与本文设计聚类推理分区分配的效率指标。仿真结果表明:本文设计的分配策略相较于就近分配策略能够有效缩短顾客等待时间,表现为顾客等待时间减小9.5%。研究结果为此类车库车位分配过程提供参考,为提高车库运行效率提供决策支持。

      • 1
    • 考虑连续双向拍卖机制的楼宇群日前优化调度

      刘辉, 熊振宇, 黄立冬

      作为城市能耗的主体,智能楼宇低碳高效运行对实现“双碳”目标有着重要意义。为在增强楼宇经济性的同时,提升楼宇能源共享、分布式能源消纳的能力,提出了一种考虑楼宇特性、电能交易的楼宇群分布式优化调度模型。在楼宇优化层面,建立了以经济性、温度舒适性需求为目标的楼宇多目标运行优化模型;在楼宇群能源共享层面,建立了端对端(Peer to Peer, P2P)楼宇交易市场,并提出了结合楼宇优化结果和市场风险的新型连续双向拍卖交易机制。通过将市场交易结果反馈至各楼宇优化层面,实现楼宇运行的迭代优化和楼宇群内能源的互动共享,并利用鲁棒优化检验该模型在各类不确定场景中的有效性。仿真结果表明,在各类场景中,所提的楼宇群分布式优化调度模型均能在优化楼宇经济性的同时,提升楼宇群能源互补和分布式能源消纳的能力。

      • 1
    • 考虑多特征重要性和引入自监督预训练的TabNet-LSTNet短期负荷预测方法

      吴文辉, 何家峰, 蔡高琰, 骆德汉

      为了挖掘负荷预测中不同输入特征的重要性,有效处理负荷数据中的线性成分和非线性成分,提高负荷预测的精度,文中提出一种基于TabNet和LSTNet(long and short-term temporal networks,长期和短期时间序列网络)的组合负荷预测模型。首先,通过引入自监督预训练来提高TabNet的预测精度,通过训练得到输入特征的全局重要性和预测结果,然后把重要性高的特征输入到LSTNet训练得出预测结果,最后通过方差-协方差组合方法得出TabNet-LSTNet模型的预测结果。通过仿真分析,与传统的LSTM(Long Short-Term Memory,长短期记忆网络)、极端梯度提升机(Xgboost)、轻量级梯度提升机(Lightgbm)和其它组合模型相比较,文中提出的TabNet-LSTNet模型具有更高的精度。

      • 1
    • 煤孔裂隙多尺度表征及其对渗透率的影响分析—以中国14个大型煤炭基地为例

      王刚, 陈雪畅, 程卫民, 陈昊

      为探究煤体不同尺度孔裂隙特征及其对渗透率的影响,从我国14个大型煤炭基地分别取样,进行氮气吸附、压汞和CT实验,并将CT扫描后的煤样进行渗流实验。结果表明,各煤样中微孔和过渡孔多为封闭孔,连通性差,不利于渗流的进行。r=10nm和r=100μm的孔裂隙体积占比相对较大,贡献了煤体大部分孔隙率,S2和S3中的大尺度平行板孔隙为渗流提供了充足的空间。通过划分3种实验表征的优势孔径段提出了综合表征孔隙率和分形维数的方法,得到各煤样的孔隙率范围为1.62-11.60%,分形维数范围为2.29-2.78。煤样渗透率在0.0002-0.6525×10-15m2之间,以中低渗为主。r<50nm、50nm8.5μm的孔隙率分量与渗透率的关系分别为y=0.2741x-0.0781、y=0.0674x+0.0237和y=0.0039x2.5986,其中r>8.5μm的孔隙率分量与渗透率的相关性最强。相对于氮气吸附和压汞实验,CT实验更适用于分析孔裂隙结构对水渗的影响。

      • 1
    • 一种融合文本与知识图谱的问答系统模型

      张佳豪, 黄勃, 王晨明, 曾国辉, 刘瑾

      知识图谱是实现开放领域问答的关键技术之一,开放领域问答任务往往需要足够多的知识信息,而知识图谱的不完备性成为制约问答系统性能的一个重要因素。已有相关工作利用外部非结构化的文本与基于知识图谱的结构化知识相结合来填补缺失的信息。此时,检索外部文本的准确性和效率尤为关键,选取与问题相关度较高的文本可提升系统性能。相反,选取与问题相关性较弱的文本将会引入知识噪声,从而降低问答任务的准确性。因此,本文设计了一种融合文本与知识图谱的问答系统模型,其中的文本检索器可充分挖掘问题和文本的语义信息,以提高检索的质量和查询子图的准确性;其中的知识融合器将文本和知识库中的知识相结合以构建知识的融合表征。实验结果表明,对比基线方法,该模型在性能上存在一定的优势。

      • 1
    • 喷油润滑下PEEK齿轮的疲劳失效临界转变关系

      聚醚醚酮(PEEK)齿轮是高性能聚合物齿轮,广泛应用于汽车、无人机、机器人等领域。然而PEEK齿轮失效机理复杂、失效形式随载荷变化,导致其在动力传动场合应用时缺乏合理的设计依据。针对PEEK齿轮失效机理不明和失效形式转变的问题,开展了喷油润滑下PEEK齿轮副疲劳性能试验,计算了PEEK齿轮接触应力和弯曲应力,并通过扫描电镜等设备进行了失效表征。试验发现,喷油润滑下PEEK齿轮失效形式主要为齿面点蚀和齿根疲劳断裂,讨论了喷油润滑下PEEK齿轮齿面点蚀与齿根疲劳断裂的失效机理,发现了PEEK齿轮接触疲劳失效与弯曲疲劳失效之间的临界转变关系,并提出了PEEK齿轮失效形式的评估方法。当PEEK齿轮接触应力与弯曲应力之比低于1.02时,PEEK齿轮主要发生齿根疲劳断裂;接触应力与弯曲应力之比高于1.1时,PEEK齿轮主要发生齿面点蚀破坏;而PEEK齿轮接触应力与弯曲应力之比在1.02-1.1之间时,存在齿面接触疲劳与齿根弯曲疲劳的临界失效转变点。

      • 1
    • 改进YOLOv5s的桥梁表观病害检测方法

      董绍江, 谭 浩, 刘 超, 胡小林

      针对已有目标检测方法在混凝土桥梁表观病害检测的应用上识别精度低且伴随较多误检和漏检的问题,提出一种改进的YOLOv5s桥梁表观病害检测方法。首先,针对目前桥梁表观病害特征成分较复杂的问题,为了更有效的利用不同尺度的缺陷特征,在主干网中添加修改后的空间金字塔池化模块,从而提高了整体网络对缺陷特征信息的获取能力,同时减少了运算工作量;其次,针对由病害图像中不同缺陷特征交叉分布导致的误检率、漏检率高的问题,在YOLOv5s网络中加入轻量化注意力模块;最后,针对桥梁缺陷尺寸差异大、分类困难以及数据集小而导致的边界回归不匹配的问题,采用考虑了向量角度的损失函数。实验证明,改进后的YOLOv5s检测器在桥梁表观病害目标检测识别任务中能够有效提高精度、降低误检率和漏检率。

      • 1
    • V2Sin-/0 (n=8-17)团簇的几何结构、稳定性及特性分析

      李成刚, 申梓刚, 崔颍琦, 田浩, 丁艳丽, 任保增

      随着对硅团簇研究的深入,过渡金属原子掺杂硅团簇的研究得到广泛关注。为了给钒原子掺杂硅纳米材料的理论和实验研究提供理论指导,基于密度泛函理论,对钒原子掺杂硅团簇的几何结构、稳定性及特性进行了系统研究。首先,基于粒子群优化算法的卡里普索结构预测程序,对V2Sin-/0 (n=8-17)团簇的基态和亚稳态结构进行了系统搜索。B3LYP/6-311+G(d)水平下的优化发现,基态结构中两个钒原子的掺杂引起了原硼团簇结构的重构,随着掺杂体系尺寸增大,两个钒原子(形成V-V键)逐渐被硅笼包裹。其次,以此结构为基础,通过分析平均键能、二阶能量差分和HOMO-LUMO 能隙,研究了体系的稳定性。结果发现,V2Si12-/0团簇在各自体系中具有相对高的稳定性。此外,磁性分析发现,闭壳层V2Sin (n=8-17)体系的总自旋磁矩均为零,开壳层V2Sin- (n=8-17)体系拥有1μB的总磁矩。分析极化率发现,V2Si8-/0拥有最大的平均极化率,具有强的非线性光学效应。拟合得到的光电子能谱、红外和拉曼光谱为进一步的实验研究提供理论支持。最后,热力学特性分析表明,研究体系在热力学上都是稳定的。随着温度的升高,定容热容和标准熵逐渐增大;随着压强的增大,标准熵逐渐减小。

      • 1
    • 暴力注入攻击对电力系统状态估计的影响

      秦帆

      随着社会的不断发展以及信息技术的不断进步,人们对于电力能源的需求越来越大。同时,随着各国对于可再生能源的大力推进,也进一步加强了电力规模的增长。传统的电力系统已经不再能够满足当今电力产业的需要,智能电网的概念也开始被不断的提出。已有研究表明,攻击者可以对智能电网电力系统发起注入攻击,从而影响电力系统状态估计的正常工作。本文提出了一种无电力系统拓扑信息情况下基于随机数的暴力注入攻击方法。并分别在基于加权最小二乘状态估计和基于卡尔曼滤波状态估计中,研究了所提攻击方法对智能电网电力系统状态估计的影响。并在IEEE-14bus仿真系统上进行了仿真实验,模拟了攻击者对电力系统的攻击,并对两种不同的状态估计进行了分析讨论。

      • 1
    • 基于LCC-S的大功率高效WPT系统技术研究

      王激华, 吴刚, 乐璟黎, 袁文杰

      无线电能传输技术为船舶近岸传能问题提供了有效途径,本文提出了大功率高效无线电能传输设计方法,针对LCC-S拓扑的无线电能传输系统进行了损耗分析,在外部输出参数确定情况下,进一步分析系统效率与原边电感的关系,选择最优效率点的各项参数,设计了磁集成模式的耦合机构,对系统进行了电路仿真。搭建了实验平台,实验结果验证了所提方法的有效性,系统输出功率达到93kW,效率达到96%。

      • 1
    • 宝日希勒露天矿端帮高位煤层靠帮回采技术研究

      刘光伟, 张靖, 白润才, 李红毅, 王强

      现阶段近水平复合煤层露天矿端帮靠帮回采建设过程中,仍然存在局限,只是研究了下部煤层的回采,对于高位煤层的回采难度较大,研究较少,因此,为了能在近水平复合煤层中进行高位煤层的回采,本论文通过分析宝日希勒露天矿边坡工程地质情况和地层赋存特点,利用FLAC3D构建端帮三维数值模拟模型,计算了借助内排土场平盘靠帮回采高位煤层1-2煤时换填步距与边坡稳定性的关系,设计确定了靠帮回采高位煤层1-2煤边坡稳定性控制技术及相应的靠帮回采方案。研究结果表明:端帮1-2煤高位煤层靠帮回采换填步距不超过80m,端帮1-2高位煤层靠帮回采时,借助于发展到1-2煤台阶底板上的内排土场平盘布置设备进行靠帮回采,回采方式为分层捣运、内排追踪回填。全区靠帮回采可多回收1-2煤2260万t,取得49.72亿元的经济效益。

      • 1
    • 分布式SDN中多域流量工程的路由优化方法

      王 坤, 吕光宏, 胥林, 杨晗, 邓慧

      针对分布式SDN网络中流量管理调度不均衡的流量工程问题,提出一种基于负载均衡的多控制域流量路由优化的解决方案。首先分析控制消息流量的组成、域内通信与域间通信规则;然后基于四种控制消息定义控制链路流量的构成,明确链路承载流量分为控制消息流量和业务流量,建立平衡控制器负载和最小化最大链路利用率的优化模型;再次基于域内通信和域间通信提出两层路由算法(TLR),为提高模型求解精度,再提出改进离散萤火虫算法求解最优路由。结合ABILENE网络和GEANT网络,分析控制消息流量、控制器负载、链路负载等评价指标。实验结果表明,优化模型能有效实现控制器和链路负载均衡,控制消息流量是流量工程重要组成部分。

      • 1
    • 回归拟合NR函数及GPDR先验的图像雾浓度检测

      温立民, 王会峰, 巨永锋

      针对图像去雾领域缺乏有效雾浓度检测的不足,提出一种标准图像集广义灰度差-比的散点图先验,并引入Naka-Rushton函数拟合散点图实现图像雾浓度检测。首先,建立不同条件下标准图像集灰度散点图,提取广义灰度差-比先验;从图像像质退化模型出发,验证了灰度差-比先验的正确性;其次,建立符合先验约束的Naka-Rushton(NR)拟合函数, 计算标准图像集拟合NR函数的参数(n,k),建立(n,k)与视场像雾浓度对应的查找表;再次,采用回归分析的方法计算真实有雾图像散点图拟合参数(n",k");计算标准图像集参数(n,k)与真实雾图像拟合参数(n",k")间的综合相关系数,搜索查找表并以过门限的综合相关系数所对应的(n,k)作为当前雾浓度评定等级。通过不同浓度有雾图像测试,证明算法测试结果符合浓度变化趋势;经过同场景不同浓度、不同场景不同浓度样本测试,算法测试结果与PM2.5相关系数达0.95,表明算法能够作为视场雾浓度等级评定;经过横向对比测试表明本文算法在测试精度达到4.8%。

      • 1
    • 多自由度供电的无人机耦合机构磁集成化研究

      陈绍南, 张振, 肖静, 龚文兰, 吴晓锐, 吴宁

      无人机无线电能传输系统采用DD型发射线圈可以有效减小漏磁,但只产生一个方向的水平磁场,对无人机停靠精度要求高,自由度低,控制复杂。本文提出了一种发射端磁集成设计方案,发射线圈由上下和左右的两组DD型线圈组成以产生X、Y两个方向的磁场,补偿线圈在中间绕制成单极性方型以实现解耦和集成化设计。首先,基于COMSOL仿真软件验证了磁集成设计的可靠性,仿真证明所设计的发射端可以给多种耦合机构进行多自由度供电;其次,设计并分析了系统电路输出特性;最后,搭建了无人机无线充电系统进行了验证,结果表明所设计的系统可以为水平螺线管型线圈及垂直方型线圈进行多自由度供电。

      • 1
    • 基于k-means聚类的烟标色差在线检测方法

      李殷昊, 李莹, 王凯彬, 何自芬

      针对品检机上的小盒烟标的色差在线检测存在速度慢的问题,提出了一种基于k-means聚类的烟标色差在线检测方法。该方法基于图像处理和机器视觉,通过对CCD相机采集到的标准样张和待检测烟标的主背景色进行识别,然后通过颜色空间转换,最后进行色差的检测,色差小于4.0的为合格烟标。实验结果表明,由于不需要背景去除和图像配准,该方法检测速度优于其他算法,且准确率能够满足实际生产需要。

      • 1
    • 最近中心PRQ取样的Nystr?m核递归最小二乘

      刘 强, 王世元, 王代丽, 齐乐天

      核递归最小二乘(KRLS, kernel recursive least squares)算法以其快速的收敛速度和较高的滤波精度等优点而闻名于核自适应滤波器(KAFs, kernel adaptive filters)的算法中,然而其发展却受到线性增长结构和巨大计算复杂度的限制。为了缓解这些问题,基于概率密度秩量化取样的Nystr?m的核递归最小二乘方法(NysKRLS-PRQ, kernel recursive least squares with the Nystr?m method based on probability density rank-based quantization sampling)被提出,该算法以牺牲一定的滤波精度为代价来降低KRLS的计算复杂度。为进一步提高NysKRLS-PRQ的滤波精度,提出了基于最近中心PRQ取样Nystr?m方法的核递归最小二乘(NNKRLS-PRQ, kernel recursive least squares with nearest PRQ Nystr?m method)算法。在NNKRLS-PRQ中,特征空间中的输入向量被分为 个不相交的簇。根据输入向量的分布情况以及高斯核函数的置信概率,NNKRLS-PRQ能够自适应地从对应的簇中选择合适的样本来映射输入向量。通过仿真实验证明了NNKRLS-PRQ算法的优越性。

      • 1
    • 非均匀预紧力作用下螺栓连接框架结构频响函数计算

      陈彦成, 孙 伟, 刘晓峰

      机械装备中的框架结构大多通过螺栓连接在一起,各螺栓之间出现非均匀预紧会对框架结构的振动特性参数(例如频响函数)产生明显的影响。本文基于有限元法描述了一种考虑螺栓非均匀预紧的框架结构频响函数计算方法。首先,按照频响函数的定义,根据模态叠加原理推导出适用于螺栓连接框架结构频响函数的计算公式。接着,从服务于频响函数计算的需求出发,基于ANSYS软件描述了螺栓非均匀预紧的模拟及提取包含非均匀预紧的框架结构刚度及质量矩阵的方法。再则,给出了基于ANSYS和Matlab两种软件平台对螺栓连接框架结构频响函数进行计算的分析流程。最后,以一个包含4个连接螺栓的框架结构为对象进行了实例研究,用试验证明了所描述频响函数计算方法的合理性,在此基础上从试验及仿真两个角度分析了螺栓预紧力对框架结构频响函数的影响,结果表明,随着螺栓预紧力的增加,框架结构固有频率及频响函数峰值均变大。

      • 1
    • 直升机变旋翼转速技术研究现状综述

      陈广艳, 贾清龙, 胡明辉, 曾利

      直升机具有垂直起降、悬停和低空机动飞行的独特优势,在军用和民用航空领域发挥着重要作用,然而低速、高油耗、短续航和高噪声等不足成为其拓展应用市场的重要制约。根据飞行工况变化动态调整旋翼转速的变旋翼转速技术能较大程度上克服上述不足,提升直升机的综合性能,因而成为当前直升机领域重要的研究课题。目前,在变旋翼转速对直升机具体性能的影响、变旋翼转速的优化与控制、变旋翼转速过程中的控制以及变旋翼转速的实现等方面问题的研究仍面临着诸多挑战。基于此,本文综合了国内外变旋翼转速技术的研究成果,主要从变旋翼转速对直升机性能的影响分析、变旋翼转速的优化与控制、变旋翼转速技术的实现3个方面重点阐述了变旋翼转速技术的研究发展现状,并对其进行归纳和展望,旨在为高性能直升机变旋翼转速技术的发展提供有价值的参照。

      • 1
    • 不同分级循环加卸载模式下六边形蜂窝能量演化规律

      邹全乐, 周小莉, 王睿智, 刘浩, 刘莹

      为了阐明循环加卸载路径对六边形蜂窝能量演化的影响规律,本文设计了三种不同分级循环加卸载试验,揭示了不同分级循环加卸载模式下外界输入总能量、弹性变形能、耗散能、塑性变形能等参数的演化特征及相互关系,研究结果表明:不同分级循环加卸载作用下,蜂窝的初始峰值强度和平台应力与卸载过程蜂窝弹性能的释放程度有关;三种不同分级循环加卸载模式下外界输入总能量、蜂窝的弹性变形能和塑性变形能随加卸载梯级增大呈现非线性增加的趋势,耗散能在前三级循环作用下随加载次数增加而减小,在最后一级循环中循环载荷上限较大,扰动效应强于强化效应,耗散能呈现相反趋势;提升循环载荷上限,蜂窝内部损伤增加,且越接近蜂窝初始峰值强度,蜂窝的损伤越严重;同时提升循环载荷下限,蜂窝弹性能释放较少,损伤加剧。本文研究成果有助于揭示不同分级循环加卸载模式下蜂窝的损伤和失稳破坏机制,为蜂窝在矿山、地下空间等环境中的应用奠定理论基础。

      • 1
    • 基于半开放排队网络的平面移动式立体车库资源设备数量配置组合分析

      李建国, 马尚鹏, 常立丹

      为提高立体车库运行效率,对平面移动式立体车库不同存取任务到达率下设备配置进行研究。将平面移动式立体车库建模为半开放排队网络模型,根据立体车库不同存取车位置,分析10种存取车过程运行场景,定义立体车库评价指标为顾客存取车服务时间及存取车过程设备运行能耗,从顾客满意度及车库运营商两个角度对平面移动式立体车库半开放排队网络模型进行优化求解,通过仿真实验分析不同顾客到达率下,各个搬运设备和升降机数量配置组合对系统内顾客存取车服务时间及能耗产生的影响,仿真结果表明:对立体车库资源配置组合进行分析,可以有效提高不同到达率下系统运行效率,为系统的优化设计、提高设备利用率、节约系统化运行成本提供决策支持。

      • 1
    • 空间滚动轴承MoS2薄膜润滑分子动力学模拟*

      空间滚动轴承通常使用二硫化钼进行固体润滑,在太空难以对固体润滑剂进行添补因此对轴承的润滑性能存在一定挑战。针对空间滚动轴承往复运动状态下二硫化钼薄膜润滑失效机理不明的难题,提出了采用分子动力学对薄膜润滑过程进行分析的方法。首先以FeNiCr合金作为基底与探针建立了单层二硫化钼薄膜摩擦原子模型,通过构建混合势函数来对原子间的相互作用关系进行描述,其次针对载荷和环境温度这两个空间滚动轴承的重要影响因素展开了二硫化钼薄膜的往复摆动模拟,最后得到了摩擦过程中二硫化钼薄膜的摩擦力、粘附力和磨损情况,并通过计算薄膜的摩擦系数对润滑失效进行判断得出结论。模拟结果表明:1)FeNiCr合金探针在单层二硫化钼薄膜上的摩擦为粘滑运动,载荷在20-100nN范围内探针的摩擦过程不会对薄膜造成磨损但在往复运动过程中润滑性能有所提高。载荷从200nN开始探针的摩擦过程会对薄膜造成磨损,往复运动过程中摩擦系数不断提高润滑性能下降。400nN为单层薄膜的载荷极限,在该载荷下探针会刺穿薄膜与基底接触此时薄膜迅速磨损失去润滑作用;2)环境温度在1773.15K以下对薄膜的润滑作用影响不明显,但达到该温度后薄膜边界处会开始缓慢的熔化,当环境温度达到二硫化钼熔点时薄膜的熔化速度会加快失去润滑作用。结论:1)二硫化钼单层薄膜的接触载荷在8Gpa以下拥有优异的耐磨性和润滑性;2)在薄膜为破损的条件下,反复摩擦过程会对润滑性能带来提升;3)二维层状结构对单层二硫化钼薄膜润滑性能有重要的影响,高温和重载都会对薄膜层状结构造成破坏。

      • 1
    • 磁流变脂组分对其动态流变性能的影响

      胡志德, 张寒松, 张时豪, 赵湖钧, 许春霞, 蒋昊洋

      采用原位皂化工艺制备了基于不同类型载液和磁性颗粒的磁流变脂,使用智能磁流变仪分别考察了基础油类型及黏度、磁性颗粒粒径对磁流变脂流变性能的影响,同时,用自然沉降法考察了基于不同组分的磁流变脂的沉降稳定性。实验结果表明,通过改变基础油类型、调节基础油的黏度来控制基础油在磁流变脂骨架结构中的存在形式,可有效地改善磁流变脂沉降稳定性与流动性的关系,提高磁流变脂的流动性。而增大磁性颗粒的粒径可提高磁流变脂的流动性,增强磁场下磁流变脂的结构强度,改善其磁流变效应。

      • 1
    • 多尺度仿生超疏水结构的制备与性能表征

      向 露, 黄楷焱, 宁慧铭, 李宗阳, 袁卫锋

      受冰岛野罂粟花苞绒毛的疏水特性启发,采用3D打印与化学修饰相结合的方法,制备了一种多尺度的超疏水结构,并利用扫描电子显微镜和微力测量仪分别对其进行了微观形貌和疏水性能表征。该结构在宏观尺度下呈现为物体表面上按照阵列分布的仿生柱杆,而柱杆表面黏附有碳纳米管团簇形成的微观尺度鳞片。因多尺度协同增强效应,被该结构覆盖的表面具有优异的超疏水性能,每平方米的斥水力可达50.68牛顿。与现有的表面疏水涂层等微观疏水结构的制备工艺相比,提出的方法经济、简单,多尺度结构抗破坏能力强,疏水功能稳定,便于工业化生产,可应用于液滴定向运移、流体减阻和水下气体交换等多个领域。

      • 1
    • 创新点:1. 揭示了应力波关于主波和次波任意入射和反射的界面效应2. 建立了包含二阶混合差分格式的波动变量迭代格式

      , 刘占芳

      弹性应力波的修正理论指出关于体积应变的波动方程与现有理论一致,但发展了另一个关于体积应变和偏应变的弱耦合波动方程。针对矩形板受侧向集中载荷冲击下应力波的波动问题,建立了应力波传播的两组控制方程以及加载面和自由面的波动边界条件。采用有限差分方法求解波动方程,数值分析了应力波关于主波和次波的传播以及自由面上斜入射波的反射过程。偏应变在传播过程中分裂为两部分,一部分与体积应变共同传播组成主波,另一部分传播较慢形成次波。数值模拟结果显示与冲击载荷下纳钙玻璃板中应力波的传播图像是完全符合的。

      • 1
    • 集成式GaN单开关管功率因数校正变换器

      曹通, 秦世清, 何映谊, 李婷, 张秀梅, 杨国锋, 卞宝安

      传统的降压型功率因数校正(PFC)变换器由于存在高谐波电流的缺点,较难满足IEC61000-3-2 C类限值,其应用受到很大限制。本文设计并搭建了一种集成式功率因数校正变换器,该变换器由一个降压PFC变换器和一个反激PFC变换器组成,其中降压和反激PFC变换器采用输入并联和输出并联连接方式共用一个GaN开关管及其控制电路,降低了变换器成本。集成式变换器在临界导通模式(CRM)恒定导通时间(COT)控制下,反激单元消除了降压输入电流死区的影响,利用降压和反激PFC变换器的优势和GaN开关管的优异性能,变换器可以在宽电压输入范围下实现高效率和低总谐波失真。本文介绍了电路结构和工作原理,通过PSIM仿真验证理论推导的正确性,最后搭建了满载效率为94.1%的120W样机,验证了该方案的可行性。

      • 1
    • TPMS点阵结构的密度梯度杂交优化设计

      曾元辉, 赵淼, 张正文, 周海伦

      近年来,三周期极小曲面(Triply Periodic Minimal Surface,TPMS)点阵结构因其优异的综合性能受到国内外学者的广泛关注。在点阵结构实际应用过程中,常常需要对其进行优化设计以兼顾轻量化与承载性能两方面的要求。目前,对TPMS点阵结构的优化设计主要集中于密度梯度层面,未综合考虑载荷方向对其力学性能的影响。为此,首先研究了TPMS点阵结构的各向异性特征。基于平均场均匀化方法求解了不同类型TPMS点阵结构的等效弹性弹性矩阵,通过Matlab插值计算后绘制了其在三维空间范围内的杨氏模量图,结果发现不同类型的TPMS点阵结构呈现出不同的各向异性特征,其中I-WP点阵结构在[100]等轴线方向上性能较强,在[111]等斜向对角方向上性能较弱,而Primitive点阵结构则刚好相反。随后,根据TPMS点阵结构的各向异性,同时考虑主应力方向以及相对密度分布对其性能的影响,提出了TPMS点阵结构的密度梯度杂交优化设计方法。优化设计过程如下:以悬臂梁模型为基础,首先基于载荷边界条件对其进行拓扑优化设计,并将拓扑优化密度云映射为点阵结构的相对密度分布,从而实现密度梯度设计。随后根据TPMS点阵结构的各向异性特征以及单元主应力方向分别选择I-WP和Primitive点阵单胞填充悬臂梁,使得主应力方向位于点阵结构性能较强的方向,避免点阵结构在性能薄弱的方向承受较大的应力。将不同类型的TPMS点阵单元合理分布后,利用激活函数将它们进行杂交连接,实现结构梯度设计。最后综合相对密度分布和单元结构分布,生成密度梯度杂交点阵结构。通过有限元仿真方法对优化设计前后点阵结构的承载性能进行对比分析,结果表明密度梯度I-WP和Primitive点阵结构的刚度相比对应的均质点阵结构都有明显提升,而由I-WP和Primitive两种点阵单胞组成的密度梯度杂交点阵结构刚度最大,比密度梯度I-WP和Primitive点阵结构分别高4.63%和33.63%。该结果表明在密度优化的基础上,根据承载时单元主应力方向,将不同类型的点阵结构进行合理分布以及混合杂交设计后能够进一步提升结构的整体刚度。建立的TPMS点阵结构密度梯度杂交优化方法为其在轻量化设计等方面的应用提供了一定的指导。

      • 1
    • 具有预设性能的板球系统神经超扭曲滑模控制

      夏国锋, 向凤红

      提出了一种新的具有预设性能的自回归小波神经网络(self-recurrent wavelet neural network,SRWNN)超扭曲非奇异快速终端滑模(STNFTSM)控制方法(SRWNN_STNFTSM),在存在动力学不确定性和未知扰动的情况下提高板球系统的跟踪控制性能。利用预设性能函数(PPF),将板球系统原本受约束的位置误差转换为无约束的误差模型。引入NFTSM滑模面来消除常规终端滑模控制存在的奇异问题,并加入一个tanh函数的补偿项改进NFTSM滑模面,以调节轨迹跟踪的收敛速度和跟踪精度,同时结合超扭曲算法(super-twisting algorithm,STA)设计STNFTSM控制器,以削弱抖振和集总扰动的影响。针对系统存在的集总扰动,为了保证高跟踪精度,结合STNFTSM设计了自适应SRWNN补偿器来消除扰动保证了鲁棒性。通过与现有常规滑模控制相比,仿真验证了SRWNN_STNFTSM具有良好的跟踪性能和鲁棒性,能够对集总扰动下的板球系统进行准确跟踪。

      • 1
    • 基于逆变调制的无人机无线充电身份认证方法研究

      吴晓锐, 王双, 陈绍南, 肖静, 龚文兰, 吴宁

      无线充电技术因其灵活、可靠、安全等优点在无人机、家电及电动汽车等领域应用越来越广泛。为实现系统能效最优及状态监测,提高无线充电系统性能,在进行无线充电之前还需要进行无人机与充电端身份认证和通信连接,确保充电过程的正常运行。由于传统的通信方式在多无人机无线充电系统通信连接中存在连接混乱的问题,导致充电系统工作紊乱,因此需要在无人机充电之前进行充电端与无人机的ID信息认证,完成无人机与充电端通信连接,确保充电端与无人机建立通信连接后再进行充电,保证充电过程的正常。为了解决多无人机无线充电系统通信混乱的问题,本文基于逆变调制的方法提出一种多无人机无线充电身份认证的方法,基于原有的无人机无线充电系统,在进行无线充电之前,将逆变电路的驱动信号作为载波,对充电端独有的ID信息进行调制,产生携带充电端ID信息的电能信号,无人机接收此电能信号后,识别出充电端ID进行通信配对,然后逆变电路以能量传输的固定频率工作,对无人机进行无线充电。本方法通过无人机无线充电系统本身来进行身份识别,无需增加额外的硬件电路和信号传输线圈,简化了系统结构和成本。

      • 1
    • 内嵌运行优化的降温负荷需求响应设备投资方法

      杨高峰, 刘思旭, 慕 杰, 杨知方, 王 怡

      随电力市场改革的进一步推进,分时电价等政策的出台为需求响应技术的应用发展提供了有利的市场环境。以蓄冷空调系统为代表的降温负荷需求响应设备可有效缓解电力供需平衡的难题。降温负荷的需求响应能力及潜在效益与其需求响应设备的投资规划及运行方法紧密相关。现有基于蓄冷技术的需求响应设备投资规划方法多考虑单一的设备类型,基于固定或简化的系统运行策略与设备运行特性进行运行模拟,难以实现不同类型设备组合与用户冷负荷需求特性的最优匹配,导致系统需求响应能力的优化空间受限,无法充分发挥其经济性价值。因此,本文研究内嵌运行策略优化的降温负荷需求响应设备统一投资规划建模方法。本文以蓄冷空调系统为降温负荷需求响应的设备基础,提出电力市场环境下计及多类制冷与蓄冷设备的蓄冷空调系统运行策略优化模型,并基于此,提出一种考虑多场景运行策略优化的降温负荷需求响应设备投资规划优化模型。首先,针对运行策略优化模型,考虑到设备工况切换特征,本文通过在模型引入整数变量来指示各类设备所处工况,从而实现不同设备工况的灵活组合与切换;考虑到制冷机组输入电量与输出冷量的非线性关系,本文采用分段线性化技术处理制冷机组的非线性运行特性,从而构建混合整数线性规划模型。其次,针对投资规划优化模型,本文以典型场景的形式考虑多个运行策略优化模型的约束,以用户投资运行总成本最小化为优化目标,统筹考虑电价政策、冷负荷需求特性、相关设备的投资成本与工作特性,通过基于大M法的线性化建模方法,有效解析设备投资与运行变量的耦合约束,最终建立一个混合整数线性规划模型,可采用商业求解器实现高效求解。算例分析对比了考虑不同运行策略的设备投资优化结果,结果表明,在每个典型运行场景下,内嵌运行策略优化模型可以使系统根据各个运行场景的价格与负荷特性灵活调整运行方式,优化用户冷负荷需求的供应方式,实现降温负荷对电价信号的灵活响应,节约系统运行成本。从而,在系统规划模型中,相比于内嵌其他典型运行策略,内嵌本文所提优化运行策略时,系统总投资运行成本最低,相应系统投资效益最高。因此,在蓄冷系统投资规划时,有必要协同考虑系统运行策略的优化,以典型场景的形式考虑系统的运行情况与相应成本,可有效降低系统的投资运行总成本,优化用电负荷曲线,充分发挥冰蓄冷空调技术的应用价值。

      • 1
    • Cu-FeOx@AC活化PMS体系除藻效能与机制

      陈昊天, 向平, 姜文超, 李玉平, 周元, 王凯

      为探究富营养化水体中藻类的新型治理技术,通过水热法和高温煅烧法,使颗粒活性炭(AC)表层上负载铜铁双金属氧化物Cu-FeOx,制得可回收的Cu-FeOx@AC复合催化剂。以XRD、SEM、FTIR和XPS对Cu-FeOx@AC的表征为基础,研究Cu-FeOx占AC的负载比、过一硫酸盐(PMS)使用量、初始pH及不同反应体系对除藻的影响,探究Cu-FeOx@AC活化过一硫酸盐体系的除藻效能。Cu-FeOx@AC活化过一硫酸盐体系反应机理,通过自由基淬灭实验、XPS表征进行探究。结果可知,初始pH为6,初始藻浓度为1.4×109个·L-1,使用催化剂0.5 g·L-1,PMS 0.2 g·L-1时,反应90 min,该体系对藻的降解率有97.25%。在该体系中,藻细胞能被吸附在Cu-FeOx@AC复合催化剂表面,在铜、铁不同价态离子的转换及AC的协同作用下,产生空穴、〖"·O" 〗_"2" ^"-" 、"·OH" 、〖" SO" 〗_"4" ^"·-" ,单线态氧等多种氧化基团而被去除。

      • 1
    • 基于改进卷积神经网络的咖啡识别方法

      梁健煜, 骆德汉, 刘旗, 李嘉昌

      咖啡风味是消费者在品鉴和选择咖啡时考虑的主要因素之一。传统且常见的咖啡香气评估方法是基于昂贵的设备或通过人工感官进行评判。这些方法耗时、成本高且需要训练有素的评估人员。因此,我们提出一种低成本、便携式的咖啡识别方法,结合改进卷积神经网络(convolutional neural network,CNN)对5种不同品种的咖啡进行识别分类。咖啡气味通过电子鼻采集,设计具有三层卷积层的改进CNN分类模型,使用Leaky-ReLU和Dropout模型优化技术,相较于常用的CNN模型性能有一定的提升。与其他多种用于机器嗅觉的模型作对比,实验结果表明,改进CNN模型对咖啡五分类问题准确率达到84.80%,该模型能够对咖啡实现有效的分类。

      • 1
    • 过硫酸盐协同电化学体系去除渗滤液中富里酸

      于志鹏, 王以茜, 曾晓岚

      我国多数焚烧厂采用“MBR+反渗透”工艺处理渗滤液,该工艺的反渗透膜进水富里酸含量偏高,是导致反渗透膜结垢污染的原因之一。为降低反渗透膜进水中富里酸含量,研究以过硫酸盐协同电化学体系处理自配富里酸废水,讨论体系中去除富里酸的主要活性物质,并考察了初始pH值、过硫酸盐投加量、电流密度、极板间距、NaCl浓度对富里酸去除率的影响。在此基础上,考察协同体系处理实际焚烧厂渗滤液MBR出水的效果。结果表明:过硫酸盐协同电化学体系对富里酸的去除能力主要由SO4.、.OH和Cl-生成的HClO提供,其中HClO有着较大的贡献,其次是.OH,SO4.贡献最小。初始pH及极板间距对富里酸去除率的影响不大;富里酸去除率随初始过硫酸盐浓度的增大先升高后降低;随电流密度增加先增加后不变;随Cl-浓度增大而略微降低。其中,过硫酸盐投加量、电流密度是主要的影响因素。采用过硫酸盐协同电化学体系处理实际焚烧厂渗滤液MBR出水,在电流密度30mA/cm2、PS9g/L的条件下反应6h,三维荧光光谱结果显示,可见光及紫外光区富里酸的去除率分别达到98.65%和97.80%。过硫酸盐协同电化学体系能够有效去除实际废水中的富里酸。

      • 1
    • 冻融条件下溶解性有机物在冰-水-沉积物体系中的迁移

      杨力, 陈忠礼, 邵迎, 吴思齐

      目的:目前关于地表水冰封的研究主要集中于冰封期重金属、营养盐在冰-水体系的分布特征,室内模拟实验则侧重于研究冻融过程中污染物在冰-水体系中的迁移规律及其影响因素。冻融条件下污染物在冰-水-沉积物体系中的迁移规律,尚未明了。因此本文以溶解性有机物(DOM)为研究对象,探究溶解性污染物在冰-水-沉积物体系中的分布变化规律。结合总氮(TN)、总磷(TP)等指标分析不同物质在冻融过程中的关联特征,以环境雌激素类非挥发性有机微污染物为特征污染物,剖析其在冰水相变过程中的浓度变化动态特征。 方法:设置室内控制实验,测定冻融过程中冰水两相的三维荧光光谱(EEMs)、比紫外吸光度(SUVA254)、总氮(TN)、总磷(TP)、溶解有机碳(DOC),并对三维荧光特征指数、SUVA254、TN、TP、DOC进行相关性分析。在排除沉积物影响的前提下,测定冻融过程中冰水两相双酚A(BPA)、雌二醇(E2)、炔雌醇(EE2)的浓度。 结果:1)冻结过程中水相的三维荧光光谱中类色氨酸峰、类酪氨酸峰、类腐殖酸峰的荧光强度增强,TN、TP浓度增加至原水样的1.47、1.13倍,说明在冻结过程中由于冷冻浓缩效应,类色氨酸、类酪氨酸、类腐殖酸三类溶解性有机物、TN、TP由冰相向水相迁移。在水体完全冻结时,冰相的类色氨酸峰、类酪氨酸峰、类腐殖酸峰荧光强度小于原水样,TN、TP浓度降低至原水样的0.76、0.87倍,说明三类溶解性有机物、TN、TP进一步向沉积物迁移,最后在溶解过程中,由沉积物向水体释放。但溶解过程中沉积物向水体释放的三类溶解性有机物、TP的量少于冻结过程中迁移的量,意味着部分污染物在此过程中富集在沉积物中。2)通过测定冻融条件下冰水两相中BPA、E2、EE2的浓度发现,在冻结过程中BPA、E2、EE2向水相中迁移,但迁移速率有所不同。3)相关性分析结果表明,在冻融过程中SUVA254和TP显著正相关,在冻融的影响下,芳香族物质与含P溶解性物质迁移趋势的关联较为紧密。 结论:在冻结过程中,污染物尤其是芳香类污染物向沉积物迁移并富集在沉积物中。冰体融化过程中,在温度、外界扰动的影响下污染物由沉积物向水体释放。因此在地表水冰层形成过程中,冰下水体中污染物浓度升高,同时水体中污染物向沉积物迁移,停留在沉积物中。春季冰层融化,停留在沉积物中的污染物向水体释放,导致春季地表水中污染物浓度升高,可能对水生生态系统健康构成潜在风险。

      • 1
    • 基于改进Faster R-CNN的辣椒病害检测方法

      姚 飞, 胡春强

      辣椒病害检测对于及时采取有效的防治措施,降低因病害导致辣椒减产的风险具有重要意义,当前基于深度学习的辣椒病害检测技术尚缺,基于此,本文提出了改进Faster R-CNN的辣椒病害检测方法。采用建立辣椒病害图像集,对收集图像集进行数据增广,并标注辣椒病害样本数据集,接着对Faster R-CNN网络进行预训练,通过迁移学习机制在辣椒病害数据集上对权重参数进行微调,其网络的mAP为89.74%,可见Faster R-CNN检测辣椒病害存在漏检和效率较低的问题。本文通过采用MobileNetv2优化网络模型组合和区域候选框优化的方式对网络进行改进,将改进的Faster R-CNN网络与经典的Faster R-CNN网络的实验结果进行对比分析,结果表明:改进的Faster R-CNN检测效率显著提高,检测速度可达到10FPS,mAP达到90.01%,被漏检病害也能被网络识别检测,证实了改进的Faster R-CNN网络模型用于辣椒病害检测的可行性。

      • 1
    • 基于双激励单元无线电能传输系统的拓扑对比分析设计及优化

      殷勇, 王成亮, 肖宇华, 王承

      针对导轨式动态无线电能传输(Wireless Power Transfer, WPT)系统的传输功率和效率优化问题,提出双激励单元的无线电能传输(Dual-Excitation Units Wireless Power Transfer,DEU-WPT)方法,有效克服了在大功率系统中电力电子器件需要承受较大电流电压应力的问题,同时分析了不同拓扑和动态互感变化下的输出特性。本文分析了双逆变发射结构系统的工作原理和等效电路模型,讨论了参数的变化对系统的影响,并与传统使用的无线电能传输系统结构进行比较,通过仿真得到最优设计并搭建实验平台验证了方法的可行性。

      • 1
    • 双重上保护层叠加开采应力分布规律研究

      秦冰, 叶栋林, 石占山, 孙维吉, 李刚, 张晋京

      为获取双重上保护层重叠采动作用下被保护层卸压效应及保护层间的相互影响,以平煤八矿一采区为工程背景,采用数值模拟研究了丁、戊组煤层多工作面重叠开采应力分布规律。研究结果表明,丁组单一工作面保护己组煤层时,工作面边界煤柱最大应力值19MPa,影响范围达到下方80m,最大卸压值1MPa。丁组多工作面保护己组煤层时,多工作面间区段煤柱最大应力值达39MPa,向底板传递范围仅26m,最大卸压值为2.0MPa。丁组、戊组煤层多工作面重叠开采,工作面及煤柱错位布置时,区段煤柱应力集中减弱利于卸压,区段煤柱应力值由39MPa卸载至10MPa,己组煤层最大卸压值为6.5MPa。戊组单一工作面保护己组煤层最大卸压值为4MPa。双重上保护层开采能够增强卸压效应降低区段煤柱集中应力影响,基于得到的应力分布规律,划定了己组煤层的卸压范围,制定了己组煤层工作面采掘方案及预抽钻孔布置方案。

      • 1
    • 宽频拖曳式地震检波器的面波精细化探测成像

      鲁兴林, 廖先, 胡绪权, 吴牧阳, 付志雄, 刘龙欢, 付志红

      传统的主动源面波仪采用锥型速度型检波器,具有频带窄、纵向分辨率低的缺点。传统装置移动测点需人工手动逐一移动检波器,无法低成本快速采集高密度面波数据,横向分辨率低。本文提出适应于硬化路面的拖曳式地震面波数据采集方法,设计重力耦合加速度检波器,线性、阵列拖曳式检波器串结构,实现高密度、小道距、高采样率、宽频数据采集。传统探测忽略了采样率对面波探测精度的影响。本文提出高采样提高面波探测精度的方法。模型数据和实测数据不同采样率的分析结果表明,高采样能压制噪声干扰增强低频能量,保证足够的探测深度。本文检波器采集的面波数据,能保证在足够的深度范围内精细地刻画速度层的变化,查明潜在的塌陷位置。将拖曳式地震检波器应用于城市道路塌陷探测,体现高效采集、精细探测的优势。

      • 1
    • 双质量飞轮对汽车传动系扭振影响的研究

      双质量飞轮(DMF)是整车传动系统中的重要隔振部件,对传动系扭振有重要影响。本文首先基于对双质量飞轮的理论分析,搭建了其仿真模型;基于试验和仿真相结合的方法,研究了其在不同工况下的扭转刚度特性。搭建了传动系的扭振分析模型,以主、次级飞轮频域下的转速波动为评价指标研究了DMF的不同参数对传动系扭振的影响。以上工作不仅可以指导由于传动系扭振引起的振动、轰鸣、齿轮敲击等问题的整改,并且也可以为整车项目开发前期传动系的匹配提供仿真分析方法,有效降低扭振问题发生的风险。

      • 1
    • 多参数耦合作用输流纳米管的振动分析

      李明, 邓乾, 吕刘飞

      基于非局部Euler-Bernoulli梁模型,考虑外加纵向磁场及Pasternak弹性基体,应用哈密顿原理建立了纵向磁场作用下嵌入弹性基体中的简支输流单层碳纳米管(SWCNT)系统振动微分方程及其边界条件。应用微分变换法(DTM)求解上述微分方程,着重研究磁场强度、Pasternak弹性基体的弹性参数与剪切参数以及纳米管小尺度系数对系统临界失稳流速的影响及各参数耦合作用时参数间的相互影响。数值计算结果表明:磁场强度与弹性基体增强系统刚度,提高系统稳定性,但二者对系统刚度的影响表现出“此消彼长”的特点。小尺度效应降低系统刚度,相比磁场对刚度的影响,磁场的影响更为显著;小尺度效应与弹性基体中剪切参数、弹性参数的相互影响则表现出较为复杂的特点。

      • 1
    • 动态无线充电系统功率波动抑制技术研究

      殷勇, 许本超, 王成亮, 肖宇华

      本文设计了一种新型的双通道动态无线充电系统耦合机构,以解决动态无线充电系统在分段式发射导轨切换处的功率跌落问题。通过LCC-LCC型补偿拓扑,设计了两路能量传输通道,利用LCC-LCC补偿拓扑的恒流特性,推导了系统输出以及损耗与两通道耦合参数之间的关系,实现了较为稳定的功率传输,提升了系统的抗偏移特性以及抗跌落能力。最后对所提方法进行了仿真和实验,验证了双通道动态无线电能传输方案的可行性。

      • 1
    • 弹性半平面矩形夹杂基本单元解及其应用

      谢东东, 金晓清, 蒋志桢, 钱厚鹏, 李璞

      工程材料中存在的夹杂通常会对基体材料的弹性场产生扰动,当夹杂位于表界面附近时,夹杂与表界面的相互作用往往导致问题的解析求解变得复杂、困难。推导了二维半平面基体中矩形夹杂所致位移和应力场的基本单元解,用于通过“离散-迭加”来求解半无限平面含任意形状夹杂的弹性场。与之相比,传统的有限元法需要在远大于夹杂尺寸的半无限大基体域上进行网格划分,并且需要在夹杂/基体界面处细化网格以满足计算精度要求。提出了半解析算法,基于矩形夹杂单元封闭解,只需对夹杂区域进行离散,可有效提高计算效率。以半平面基体中含正六边形和圆形夹杂为例,该方法与有限元软件得到的结果进行对比,验证了基于单元解的半解析数值算法的正确性与有效性。

      • 1
    • 考虑离合器摩擦性能衰减的湿式DCT车辆起步控制研究

      饶 坤, 胡明辉, 秦大同

      建立了考虑离合器摩擦系数变化及离合器性能衰减的湿式DCT车辆起步过程动力学模型,以车辆起步过程冲击度、滑摩功和起步滑摩时间为优化目标,采用线性二次型最优控制方法获得了车辆起步过程离合器最优传递转矩。针对离合器摩擦系数变化及离合器性能衰减对车辆起步过程离合器压力控制的影响,提出了一种离合器压力非线性鲁棒控制策略,以实现对离合器最优传递转矩的跟踪。结果表明,所提出非线性鲁棒控制策略能够在离合器摩擦系数变化的情况下实现对离合器最优传递转矩的有效跟踪,跟踪误差不大于0.02N.m,且能够适应摩擦性能衰减导致不同寿命阶段摩擦系数的不同变化规律,与PID控制策略相比具有更精确的控制效果和更强鲁棒性。

      • 1
    • 基于多标签图像分类的语义注意力图表示算法

      杨广超, 陈珂

      传统的多标签方法只能粗略定位图像语义区域,且无法充分挖掘语义区域之间存在的标签相关性。为解决这个问题,笔者提出一种改进的语义注意力图表示(SAGR)算法,算法主要包括两部分:1)语义定位模块(SL):利用视觉注意力机制和多模态技术,精确定位图像语义目标,并汇聚目标区域的语义信息来获得每个标签类的特征表示;2)语义关联模块(SC):采用图结构的方式将所获语义特征表示交互,并基于图注意力网络捕捉图像中动态的标签依赖关系。实验结果表明,SAGR算法在Pascal VOC2007和MirFlickr25k数据集上mAP可提高到93.5%和84.2%,相比传统方法效果更优。

      • 1
    • 废水生物处理颗粒污泥内三维孔隙结构研究——以厌氧氨氧化颗粒污泥为例

      冷济轩, 傅慧敏, 晏鹏, 陈猷鹏

      颗粒污泥的三维结构分布极大的影响着其沉降性能和稳定性,但是目前缺乏对颗粒污泥内部三维结构、孔隙结构分布特征等在维持颗粒稳定性中的作用等方面的研究。本文以厌氧氨氧化颗粒污泥为对象,采用同步辐射的X射线显微断层扫描成像技术对颗粒进行扫描并通过Avizo软件对颗粒污泥进行三维重构,获得了颗粒污泥中孔径、孔隙的空间分布和分形维数,建立了颗粒污泥的孔隙网络模型,并对颗粒污泥的绝对渗透率进行计算,以便为颗粒污泥系统在污水处理系统中的稳定高效应用提供理论依据。

      • 1
    • 考虑车辆运动预测的AEB系统控制策略

      韦民祥, 郑 玲, 杨 威

      针对AEB系统弯道适应性差及舒适性不佳的问题,提出一种考虑变曲率弯道和制动舒适性,基于高斯过程运动预测的AEB系统控制策略。基于三次样条曲线建立行车道路模型,对前车进行定位,并计算相对曲线距离。考虑车辆运动的非线性特性以及时间效应,建立基于高斯过程理论的车辆运动预测模型,设计了基于预测碰撞时间的分级预警与制动控制策略。联合仿真结果表明:提出的控制策略能够有效实现车辆的避撞,解决了AEB系统在复杂动态工况下的弯道适应性和制动舒适性问题。

      • 1
    • 共享知识引导和模态一致性学习的可见光-红外行人重识别

      徐开雄, 李凡, 李华锋

      在可见光-红外行人重识别(VI-ReID)中,提取不受模态差异影响的鉴别性特征是提升模型识别性能的关键。目前常见的解决方法是通过一个双流网络学习模态共享的特征表示,然而,这些方法没有挖掘模态间更多的共享知识,并且模态间的差异依然存在。为此,提出共享知识引导和模态一致性学习的可见光-红外行人重识别(SKMCL)。该方法由跨模态共享知识引导(SKG)和模态一致性学习(MCL)组成,前者通过跨模态注意力充分挖掘模态间的共享知识并作为引导,辅助模型更好地提取鉴别性特征,后者通过设计的模态分类器与双流网络的对抗学习缩小模态差异,两个模块相互配合,强化特征学习。为了进一步减小模态差异,引入特征混合策略来增强双流网络提取模态一致性特征的能力。提出的方法在两个公共数据集SYSU-MM01和RegDB上的性能与相关工作比较,优势明显,Rank1/mAP精度分别达到了58.38%/56.10%和87.41%/80.75%,证明本方法的有效性。源代码地址:https://github.com/lhf12278/SKMCL.

      • 1
    • 基于神经网络平滑聚合机制的恶意代码增量训练及检测方法

      郭志民, 陈岑, 李暖暖, 蔡军飞, 张铮

      为保证恶意代码变种检测模型的时效性,传统基于机器(深度)学习的检测方法通过集成历史数据和新增数据并进行重训练以更新模型,存在训练效率低的问题。文本提出一种基于神经网络平滑聚合机制的恶意代码增量学习方法,通过设计神经网络模型平滑聚合函数使模型平滑演进,并通过添加训练规模因子,避免增量模型因训练规模较小而严重影响聚合模型的准确性。实验结果表明,对比重训练方法,本文增量学习方法在提升训练效率的同时,几乎不降低模型的准确性。

      • 1
    • 基于ASK和FSK混合调制的MC-WPT系统能量信号共享通道传输方法研究

      殷勇, 范元双, 许庆强, 肖宇华, 王成亮, 杨庆胜

      针对MC-WPT能量信号同传系统信号传输速率较低的问题,本文提出了一种基于FSK和ASK混合调制的能量信号共享传输通道传输方法。该方法利用双谐振网络和阻波网络,在系统原、副边之间传输两种不同频率的载波,将传统的ASK调制的单一频率载波变为双频率载波,在ASK调制的同时,混合FSK调制,以此提升系统信号传输速率。文中给出了双谐振拓扑结构和利用双谐振拓扑进行载波混合调制的能量信号同传拓扑,分别建立了能量传输和信号传输的数学模型,最后通过仿真验证了该方法的可行性。

      • 1
    • 不同单胞形貌和承载方向下蜂窝结构吸能特性及防冲能力评估

      张永祥, 王睿智

      为研究单胞形状和承载方向对蜂窝结构力学性能及失稳模式的影响,采用增材制造技术制备了不同蜂窝结构并进行了试验与动态仿真模拟。结果表明:蜂窝结构应力曲线呈四阶段变化趋势;单胞对角承载的六边形蜂窝结构拥有最高的平台应力以及总应变能密度;单胞的坍塌主要原因在于单胞的剪切变形,四边形蜂窝单胞在剪切变形同时胞壁发生严重的屈曲失稳;整体蜂窝结构的失稳模式为基于斜向或横向初始变形带的两类逐层坍塌模式;在大尺寸蜂窝结构仿真模拟中其防冲能力得到了评估,结构吸能值能达10^5J,满足吸能防冲器要求。所得结论能为液压支架防冲吸能器的设计提供理论依据。

      • 1
    • 腐蚀损伤的激光超声可视化成像检测

      尚晓壮, 刘瑶璐, 周世杰, 宁慧铭, 胡宁

      腐蚀损伤广泛存在于国防科技、交通运输等工业领域,严重威胁了结构的安全性和可靠性,因此对腐蚀损伤的安全检测具有重要意义。本文依据激光超声的基本理论,采用自主设计的全自动激光超声扫描实验系统,通过对铝板中的腐蚀损伤进行激光扫描实验,分析了Lamb波能量、幅值和腐蚀之间的关系,并依据“弹性波能流法”的原理,利用幅值最大值完成了损伤区域的可视化;提出了一种评估铝板腐蚀程度的方法——能量比较法,完成了对不同腐蚀程度的铝板的评估分析。该研究可实现腐蚀缺陷的快速检测与评估,并且检测结果直观可视,展现了巨大的应用前景。

      • 1
    • 基于主动红外入侵探测的在室人数测试方法

      徐文璐, 刘猛, 刘欢

      在室人数与建筑用能系统紧密相关,实施在室人数的监测是建筑用能行为方向的热点问题之一。红外传感是现有研究方法中应用较广泛的方法,其测试精度与安装高度、人员通过速度及人员体型等因素有关,选取主动红外入侵探测器,依据建筑室内人员活动情况,研究了安装高度、通过速度及人员体型对在室人数测试精度的影响。研究结果表明,考虑各种人员体型及通过速度时,测试精度随安装高度的降低先升高后降低。通过速度越慢,测试精度越高,当v≥1.4m/s时,测试精度低于60%;当1.0m/s≤v<1.4m/s时,测试精度为70%~81%;当v<1m/s时,测试精度高于95%,当v<0.8m/s时,测试精度达到100%等。被测人员的身高和体重指数均与测试精度呈强正线性相关。通过不同工况分析,提出了应用于实际场景的综合精度的估算方法。

      • 1
    • 我国垃圾渗滤液产生现状及处理展望

      张燕燕, 郑志宏, 刘红亮, 付曼琴, 李 蕾, 彭绪亚

      垃圾渗滤液污染物浓度高且生态风险大,其处理处置受到国家高度重视。基于大量文献分析,综述了中转站、焚烧厂、填埋场等各类垃圾渗滤液的产量及污染特性;结合当前固废处理政策展望了垃圾渗滤液处理技术及管理方面的发展。研究表明,随着“无废城市”建设,垃圾分类以及原生垃圾零填埋等政策的实施可从“量与质”双方面缓解渗滤液处理难题,未来我国垃圾渗滤液的主要处理对象是中老龄垃圾渗滤液。“预处理+生物处理+深度处理”的技术模式是处理渗滤液的有效手段。垃圾分类背景下,未来前处理阶段主要关注各工艺的局部优化;生物处理阶段,开发低碳源和无碳源脱氮工艺对增效降耗具有积极意义;深度处理阶段,关注非膜法全量化处理工艺可解决浓缩液问题并去除痕量有机物,有助于更全面地管控渗滤液污染风险。

      • 1
    • 高强高模PVA/CNF/GO复合纤维的制备与性能研究

      雷玲, 宁慧铭, 阿拉木斯

      采用湿法纺丝和热拉伸工艺制备了的高强度高模量的PVA/CNF/GO复合纤维,研究了纳米纤维素(CNF)和氧化石墨烯(GO)对聚乙烯醇(PVA)纤维的增强作用,探讨了CNF含量和热拉伸温度对纤维拉伸性能的影响。当CNF的含量为6%,GO的含量为1%时,湿法纺制的PVA/CNF/GO复合纤维在160 ℃经过3倍的热拉伸处理后具有优异的拉伸性能,其极限抗拉强度为1.09±0.11 GPa,弹性模量为21.87±3.03 GPa,比纯PVA纤维分别提高了45%和63%,比未热拉伸处理的PVA/CNF/GO复合纤维分别提高了523%和271%。同时,该复合纤维具有良好的生物相容性和潜在的生物应用价值,可作为手术缝合线,提供组织再生时所需的适当张力。

      • 1
    • 面向电网智能调度的知识图谱构建与挖掘

      彭飞, 王铎钦, 吴 奕, 邓文琛, 安丰强, 陈志奎

      随着智能电网的发展,部署了大量监控设备形成传感器网络,产生了大量的异构数据,传统数据管理办法难以有效利用海量数据。电力知识图谱具有很强的知识表示和推理能力,可以全面地、条理化地展示电力业务对象的相关业务信息、技术知识、行业标准以及这些信息的内在联系。本文利用图卷积网络构建了电网调度规则的知识图模型,并基于图神经网络提取知识图谱特征。具体来说,首先利用知识提取方法从智能电网调度控制系统中获取规范中的实体词和关系词,明确对象实体集合、消除数据歧义。然后提取实体间的关系构建领域知识图谱,规范化表达电力智能调度的对象关系网络。最后,利用图神经网络模型学习电网调度知识图特征,挖掘实体间隐藏关系,为制定电网调度系统技术提供全面的决策依据。本研究涉及的智能电网调度控制系统技术规范由国家电网东北分公司提供,并在该真实数据集上对本文所提方法进行了验证。

      • 1
    • 基于渗透型导轨的EV-DWPT系统输出稳定研究

      王成亮, 王宏华

      文章针对电动汽车动态无线充电系统(EV-DWPT)的多段短导轨型结构中存在的动态过程中原副边线圈之间互感波动而导致的功率跌落问题,给出了一种基于脉冲同步控制方法的渗透型导轨结构的优化设计技术。首先,基于LCC-S谐振网络拓扑的双发射单接收电路进行分析,推导出输出功率及原副边线圈电流的表达式;其次,通过COMSOL仿真分析并结合脉冲同步控制技术分析了渗透区域长度及补偿线圈匝数对互感值的影响;最后,通过PLECS仿真平台对电路模型进行了仿真。结果表明,基于脉冲同步控制下所述耦合机构动态过程互感波动为3.3%,相较于单激励模式的56%及传统矩形线圈的32%的互感波动得到了很好的抑制,仿真得到文章所设计的EV-DWPT系统功率波动为±3.2%。

      • 1
    • 边云协同系统中基于边缘情景自适应模型的目标检测

      韩同欣, 任浩

      随着现代物联网系统越来越趋向于大型化、复杂化和智能化,对边缘处计算设备的感知能力和计算能力提出越来越高的要求,使协同低功耗高实时的边缘计算与低成本高性能的云计算成为计算智能发展的未来。为实现边云之间的“协同”,实现边缘计算与云计算应用价值的最大化,提出了一种边云系统中面向边缘模型情景任务自适应的计算框架。首先,以云侧模型推理与边缘侧模型推理间的差异性为基础,构建了边云协同机制模型;然后,采用少量边缘应用侧任务样本对迁移的云侧模型进行增量学习,提升云侧模型到边缘侧模型迁移的自适应性能;最后,实时监测边侧推理结果,实现边侧模型性能的保持。

      • 1
    • 面向功能分区的大型商场建筑冷负荷预测研究

      赵安军, 杨航杰, 荆竞, 张萌芝, 焦阳

      针对大型商场面向建筑整体冷负荷预测不能为商场各区域按需供冷提供合理控制策略的问题。通过研究商场不同区域冷负荷特点,采用灰色关联度分析法筛选影响商场不同区域冷负荷的关键影响因素,提出了基于注意力机制-长短期记忆(Attention-LSTM)神经网络分区冷负荷预测模型。LSTM网络充分考虑空调冷负荷与相关特征变量之间的非线性关系,特征注意力自主分析历史信息和输入变量之间的关系,提取重要特征,时序注意力选取LSTM网络关键时刻的历史信息,提升较长时间段预测效果的稳定性。以西安某大型商场建筑的冷负荷数据集为实验数据,实验结果表明所提模型相比于LSTM模型和CNN-LSTM模型误差指标MAPE和RMSE均有显著降低,R2明显增加且稳定0.99以上,具有较好的泛化能力和较强的稳定性。

      • 1
    • 深空干涉测量对流层经典模型分析

      柴恬怡, 路伟涛, 马宏, 焦义文, 孙宽飞, 景梦娇

      对流层延迟是深空干涉测量的重要误差源之一,当前主要采用天顶延迟与映射函数进行建模。本文首先分析了温度、湿度、压强等气象参数对Saastamoinen天顶延迟模型的影响,得到了各参数的影响幅度,并给出了一定对流层延迟精度对气象参数精度的要求;然后,对比分析了NMF和VMF在不同仰角时的映射幅度偏差,结果表明,当仰角高于10°时,映射函数幅度偏差小于0.005。但NMF由于形式简洁,计算量低,更加适用于深空干涉测量。气象参数的测量精度影响、映射模型分析为气象参数测量精度指标设计、映射函数适用性选择提供依据。

      • 1
    • 一株锰氧化细菌AL-6与柚子皮生物炭耦合修复电解锰渣场污染地下水特性研究

      安 强, 焦乙枭, 张晨怡, 邓舒曼, 金柠婕, 杨茂林

      为了研究电解锰渣场污染地下水中复杂废水的修复问题,以农业废弃物柚子皮为原材料制成生物炭作为菌株Acinetobacter baumannii AL-6固定化载体(MBC),得到菌株生物炭耦合体系(MBC)。探究了该耦合体系对含锰、氨氮以及高钙镁离子复合废水的综合处理能力,同时构建序批式间歇反应器(SBR)以探究其在废水处理中的应用潜力。实验结果表明,MBC在48 h内去除了98.46%的锰。与两个独立的实验组(生物炭组,菌株AL-6组)相比,MBC对锰的去除具有良好的协同作用。MBC对锰的平均去除率为15.87 mg L-1 h-1,是菌株AL-6组的1.09倍,生物炭组的14.33倍。此外,MBC对氨氮的最大去除率为71.92%,对钙镁离子也有一定的去除效果,分别为41.46%和26.95%。在SBR中,MBC能去除90.1%的锰和85.44%的氨氮。结果表明,微生物固定化具有巨大的应用潜力,可用于处理电解锰渣复合污染废水。

      • 1
    • 基于注意力残差网络的说话人分离

      方昳凡, 田 鹏, 袁凡宁, 荣玉军

      针对说话人特征提取网络没有考虑语音各帧的差异性而赋予每帧语音相同权重,导致说话人分离效果不够理想的问题,结合残差网络结构在视觉任务和可扩展设计方面的突出性能,提出一种将残差连接、非对称卷积和注意力机制相结合的模型。构建基于ResA2Net模块的说话人分离网络架构对说话人特征进行提取,残差连接结构降低了计算的复杂度,增强了模型学习能力。引入注意力模块,捕获并强调说话人特征的重要信息,提高说话人特征的可区分性。采用近邻传播算法,对说话人聚类。最后,利用训练好的模型进行说话人分离测试,并与多种说话人分离模型对比,分离错误率(Diarization Error Rate,DER)降低至7.34%,低于其他模型,表明该模型能够有效地进行说话人分离。

      • 1
    • 基于伪标签和迁移学习的双关语识别方法

      姜思羽, 张智恒, 姜立标, 马乐, 陈博远, 王连喜, 赵亮

      双关语作为幽默研究的一个重要分支,已发展成前沿的研究领域。针对双关语样本短缺的问题,本文提出了基于伪标签和迁移学习的双关语识别模型 (Pun Detection based on Pseudo-label and Transfer Learning)。该模型首先利用上下文语义、音素向量和注意力机制生成伪标签;然后迁移学习和置信度结合挑选可用的伪标签;最后将伪标签数据和真实数据混合到网络中进行训练,并重复伪标签标记和混合训练过程。这在一定程度上解决了双关语样本量少且获取困难的问题。使用该模型在SemEval 2017 shared task 7以及Pun of The Day 数据集上进行双关语检测实验,结果表明模型性能均优于现有的主流双关语识别方法。

      • 1
    • 随机风作用下同塔四回输电杆塔安全性研究

      牛格图, 陈岩, 李林孝, 张前, 王青山, 张鑫, 付子奇, 严波

      针对蒙西地区220kV同塔四回路典型输电线路段,采用有限元方法模拟研究杆塔在随机风作用下的结构强度和疲劳寿命。利用ABAQUS有限元软件建立塔线耦合体系有限元模型,考虑蒙西地区地形特点,采用数值方法模拟生成随机风场,计算塔线体系的动力响应。根据计算结果确定杆塔的危险区域,建立该局部三维实体有限元模型,并与其他部分的杆梁模型组合为实体与杆梁混合模型。提取塔线体系在随机风作用下导地线挂点的支反力时程曲线,模拟实体与杆梁混合模型的动力响应。模拟研究了两种风速和不同螺栓预紧力情况下杆塔结构强度,并分析了随机风激励下杆塔的疲劳寿命。结果表明,螺栓的松弛对杆塔强度和疲劳寿命影响明显,可能是引起杆塔破坏的主要原因。

      • 1
    • 基于运动试验平台的MOEA/D改进洗出算法仿真及试验研究

      刘伟超, 王辉

      洗出算法参数的调整很大程度上影响其性能,针对目前经典洗出算法应用于飞行模拟器时参数调整的不足,提出一种基于MOEA/D多目标优化的改进洗出算法。为了最小化真实与模拟运动之间的人体感知误差,且在运动空间限制的条件下开发平台,在优化过程中考虑了多个洗出算法的评价指标,对洗出算法参数进行同步优化。为验证其有效性,建立了飞行模拟器运动试验平台,将改进洗出算法应用其中进行优化计算。对优化前后的算法进行仿真和试验,结果表明优化后的洗出算法在归位反应、相位延迟和感觉幅值方面有较大改善,且具有更好的稳定性,同时优化了平台工作空间,增加了动感逼真度。

      • 1
    • 锂电池电极纳米颗粒和粘结剂在充电放电循环中的应力计算

      张富亮, 阳如坤, 张强, 何红, 于洪杰

      粘结剂作为锂电池电极制造的重要材料,它的用量虽少,却是极板力学性能的主要承担者。现有的复合电极力学行为模型多将粘结剂层假设为线弹性材料,这很难描述粘结剂层的复杂力学行为,因此为了深入理解极板纳米级颗粒与粘合剂在充放电过程的力学行为,根据已有的实验数据拟合了Neo-Hookean超弹性模型,采用与锂离子扩散方程形式相似的传热方程求解工具模拟活性硅颗粒在充电放电过程的应力变化,研究结果表明硅颗粒锂化时主要的塑性变形发生在第一个充电放电循环过程中,粘接层的最大应力变化类似纳米颗粒间的应力变化,随着粘结层厚度的增加,粘接层界面的最大应力会逐渐降低;还有,相近应变下Neo-Hookean超弹性模型对于粘结剂流变行为描述好于线弹性模型。

      • 1
    • 基于开放极板电容器的磁流变液沉降原位监测研究

      苏杭, 张红辉, 邹致远, 廖昌荣

      实时原位监测可以感知阻尼器件内部磁流变液沉降状态,作为触发条件启动主动分散提升器件可用性。通过研究磁流变液浓度梯度与沉降体介电常数的关系,构建了开放电容式磁流变液沉降状态原位监测方法与系统。开展了电容中心柱极高度对磁流变液准静态沉降过程电场分布影响的仿真分析,并通过沉降监测试验表明:系统能够有效地监测磁流变液静置沉降状态;随着沉降体浓度增大,其介电常数相应增大,开放极板电容器电容值增大;随着沉降进程的发展,沉降速率逐渐降低。

      • 1
    • 不同热解温度下褐煤焦样物相及其微结构变化的研究

      张春华, 王一明

      热解是褐煤改性提质的重要手段,为研究不同热解温度制取褐煤焦的物相和微结构变化,采集沈北矿区蒲河煤矿褐煤煤样,选取低中高(400 ℃、700 ℃、1000 ℃)三个热解特征温度制取褐煤焦样,通过SEM、XRD、Raman、FT-IR、XPS、低温N2吸附实验,对褐煤焦样的物化结构进行分析。结果表明:热解温度提高,焦样芳香性增强,含氧官能团O-H、C=O、C-O大幅减少,表面含碳官能团,C-C结构增加,C-H结构减少;400 ℃和700 ℃焦样微晶结构缺陷增加,1000 ℃焦样微晶结构趋于有序并向石墨化转变;焦样比表面积和孔容积随热解温度提高先增大后减小,700 ℃焦样拥有最大的比表面积(117.0637 m2/g)和孔容积(0.068134 cm3/g),提高热解温度有利于焦样微孔结构发育。

      • 1
    • 基于长时间序列预测的计量区给水管网爆管识别

      文思齐, 龙天渝

      供水管网爆管时有发生,快速爆管识别是长期以来困扰供水企业亟待解决的问题。为了讯速识别计量分区给水管网中的爆管,提出了一种新的预测-分类-校核的三阶段Infomer-Zscore算法。Infomer-Zscore算法解决了传统方法数据处理效率低、不正常低用水量不处理的问题。在预测阶段中使用深度学习Informer算法预测管网长时间用水压力数据,提高用水压力预测的准确性和数据处理的效率。在分类阶段使用多阈值的分类方法提高了对用水压力数据随时间变化的鲁棒性。Infomer-Zscore算法在爆管模拟检验中的真阳性率(TPR)为90.9%、假阳性率(FPR)为1.7%、检测准确率(DA)为99.5%。长时间序列的压力预测不仅能用于爆管识别,而且还能有效的进行管网中的压力控制使爆管风险降低。

      • 1
    • 高钢级山地管道设计及安全性评估的再认识

      胡文君, 赵 宇, 胡凯衡, 谌贵宇, 付开伟, 张晓鹏

      永久性地面变形(permanent ground deformation, PGD)是造成山地管道屈曲断裂泄露并导致重大生命、财产损失的主要原因之一。现有PGD区山地管道“基于应变”的设计及安全性评估方法和技术标准对在役高钢级管道安全性评估偏于危险,亟待对其进行进一步的研究。针对山地复杂PDG工况下的“许用应变”及“计算应变”,从山地管道的主要失效模式着手,对山地管道管-土相互作用的应变计算方法(解析法、数值分析法及试验法)及安全性评估方法的技术现状及存在问题进行了分析,并结合我国山地管道未来的发展趋势及生产需要,提出了考虑在役管道的实际工况,进行基于管-土相互作用规律的设计及安全性评估方法的研究路径和内容。

      • 1
    • 深水环境下压力补偿泵柱塞副的润滑特性分析

      压力补偿式柱塞泵可较好地适应深水极端环境,但深水极端环境下将使柱塞副的润滑特性发生改变,影响其水下工作性能和应用范围。以压力补偿泵柱塞副油膜的润滑特性为研究对象,考虑深水温度、压力等环境因素对粘度、密度等介质属性的影响,建立深水环境下柱塞副油膜的数值模型,提出在柱塞偏心方向采用坐标轮换寻优和有限差分离散有机结合的方法求解柱塞副膜厚等表征润滑特性的参数。结果表明,在水深1000m,主轴转角约90°时,柱塞副油膜出现<1μm的极薄区域,且压力极差达80MPa。改变主轴转速和斜盘倾角时,泄漏量和轴向摩擦力的变化较大气工况下更显著。不同水深下,轴向摩擦力与水深间呈正相关变化,泄漏量的变化则相反。相关研究可为深水环境下泵柱塞副的设计和开发提供有益参考。

      • 1
    • 基于深度学习的铁路计算机联锁界面文本定位与识别方法研究

      何 涛, 冀 毅

      为了有效解决铁路计算机联锁系统人工测试效率低下、准确性低等问题,提出了一种面向铁路联锁上位机界面文本定位与识别的深度学习模型。首先,通过对比基于CTPN(Connectionist Text Proposal Network)神经网路的文本定位模型与ResNet50、AlexNet、ZF以及VGG16四种卷积神经网络分别结合的策略,选择了最优的特征提取网络VGG16,增强了卷积特征图表示高层语义信息的细节特征,以利于定位小文本区域。其次,对比常见的目标检测模型在文本定位效果上的表现以及采用dropout方法,提升了文本定位模型CTPN网络的泛化能力和鲁棒性。然后,采用水平投影和垂直投影相结合的分割方法,可有效避免联锁上位机界面文本黏连等问题。最后,采用改进的AlexNet网络,输出文本识别结果。通过在TensorFlow环境验证联锁上位机界面文本定位和识别数据集,结果显示,CTPN网络在铁路联锁上位机界面文本定位精确率上达到了87.98%,召回率73.33%,调和平均数指标80.39%;改进的AlexNet网络文本识别准确率达到了89%。说明本文方法能够对铁路计算机联锁上位机界面文本实现准确定位和识别,并为联锁自动测试过程中自动办理进路及测试结果自动分析提供可靠的数据支持。

      • 1
    • 基于机器视觉的隧道裂缝检测方法研究

      张振海, 季坤, 党建武

      裂缝检测是结构安全性评估的重要指标,基于图像处理的传统裂缝检测方法在光照不均匀、噪声污染严重的隧道环境下具有噪声大、精度低等缺点。针对该问题,提出一种基于机器视觉的隧道裂缝识别算法,首先对隧道图像进行频域滤波与空域差分,增强图像纹理特征;将经上述步骤分割后的图像通过设置面积参数Tv、饱和度参数Ts与特殊参数Tv`、Ts`提取背景噪声并删除,使算法能够检测出完整的隧道裂缝图像;最后,结合本文应用场景的无突变性与发展规律性,设计轻量化裂缝连接算法连接上述步骤中断裂的裂缝,避免漏检现象的发生。实验结果表明,本文方法能够在复杂隧道环境有效提取出完整裂缝,对隧道裂缝图像识别精确率达到94%,召回率达到98%,尺寸精度达到92%。检测精度能够满足实际工程需求。

      • 1
    • 车用爪极发电机的不同部件对气动噪声的影响

      为了明确车用爪极发电机在高转速下不同部件对气动噪声的影响,对车用爪极发电机的气动噪声进行了数值模拟研究,并进行了车用爪极发电机的空载声功率实验,验证了数值模拟的准确性;采用有无前、后风扇、爪极及采用圆柱包络体代替爪极方案确定各阶次噪声的来源,明确了前后风扇、爪极对不同阶次噪声的贡献水平。结果表明:在高转速下偶极子是主要噪声源类型;前风扇主要影响8、10、12、16阶次气动噪声,去除前风扇时12、16阶次分别降低了6.54dBA和9.04dBA;后风扇主要影响6、8、10阶次噪声,去除后风扇分别下降了11.75dBA、2.42dBA、7.38dBA;有无爪极时对气动噪声影响较小,但采用圆柱包络体代替爪极时对气流流动产生影响,使得8阶次噪声有一定变化;这也表明前后风扇是气动噪声产生的重要源头。

      • 1
    • 基于知识蒸馏与ResNet的声纹识别

      荣玉军, 方昳凡, 田鹏, 程家伟

      针对声纹识别领域中存在信道失配与对短语音或噪声条件下声纹特征获取不完全的问题,提出一种将传统方法与深度学习相结合的方法,以I-Vector模型作为教师模型对学生模型ResNet进行知识蒸馏。构建基于度量学习的ResNet网络,引入注意力统计池化层,捕获并强调声纹特征的重要信息,提高声纹特征的可区分性。设计联合训练损失函数,将均方根误差(Mean Square Error,MSE)与基于度量学习的损失相结合,降低计算复杂度,增强模型学习能力。最后,利用训练完成的模型进行声纹识别测试,并且与多种深度学习方法下的声纹识别模型相比,等错误率(Equal Error Rate,EER)是最低的,达到了3.229%,表明该模型能够更有效地进行声纹识别。

      • 1
    • 结合博弈论与强化学习的态势感知与路径预测

      杨 云, 梁 花, 魏兴慎, 李 洋, 刘俊

      网络安全态势感知技术对于评估网络安全状况及预测攻击行为路径有着重要的意义。传统的网络态势评估方法大多偏重于在理论层面的静态分析,难以应用到实际网络环境中;且传感器收集到的数据庞大繁杂,易造成存储空间负载过大。针对上述问题,本文结合博弈论算法与强化学习算法,提出了一种结合博弈论与强化学习的网络攻防动态感知模型以分析网络态势安全及预测攻击路径。首先,设计带有优先级关系矩阵的层次分析法计算系统损失及安全态势;其次,引入Boltzmann概率分布法计算混合策略纳什均衡;最后改进Q-Learning与博弈论算法对网络状态转移进行动态分析,达到准确预测攻击路径、选择最优防御策略的目的。通过网络仿真实验,验证该模型具有有效性和可行性。

      • 1
    • 基于图像轨迹规划与时序控制的视觉伺服控制方法研究

      焦文潭

      针对未标定手眼机器人视觉伺服控制问题,提出了基于图像轨迹规划与时序控制的视觉伺服方法。首先给出了图像平面和任务空间的轨迹规划方法,其次设计了卡尔曼滤波器估算目标与相机相对位姿,结合相机测量实现了雅可比矩阵的自适应估算。在此基础上设计了基于图像视觉反馈的视觉伺服控制器,实现了机器人的目标视觉跟踪。文末通过MATLAB仿真和实验研究对该算法进行了验证,并与经典PBVS、IBVS方法进行了比较试验,仿真及实验结果验证了该算法的有效性。

      • 1
    • CNN和ED-BLSTM融合的起重机械健康预测方法

      陈宇豪, 杨正益, 文俊浩

      针对起重机械设备健康状态多时间单位步长预测中出现的监测数据时间跨度小、数据量密集、特征多维、没有标签的问题,提出了一种结合卷积神经网络(CNN)和编码解码器双向长短期循环神经网络(ED-BLSTM)的起重机械设备健康预测方法。对监测数据进行时序排列,在保证相同输入输出时间步长尺寸的情况下对数据集切分重组;将处理后数据集输入到卷积神经网络,提取出主要特征,得到多维矩阵;采用基于编码解码器的双向长短期循环神经网络对多维矩阵进行训练,建立起重机械多时间单位步长的目标预测模型;从而达到长期预测起重机械设备健康状态的目的。对比实验表明,所提方法的验证损失最多降低0.474%,最少降低0.097%;和预测损失最多降低1.411%,最少降低1.230%相比于目前的主流技术均有降低,其实际预测性能有较大提高,对工业起重机械健康预测技术的发展有积极意义。

      • 1
    • 机器嗅觉中的气味复现研究进展

      刘旗, 骆德汉, 温腾腾, 易海涛

      当今社会已经进入人工智能的高速发展阶段,机器嗅觉是21世纪发展起来的一项新兴技术。气味复现是机器嗅觉系统的重要组成部分,日益受到科学界和产业界的关注。文中重点综述了气味复现理论及其气味发生方式,同时将已有的气味复现技术进行分类、对比以及分析。总结了当前气味复现面临的挑战,并对其发展前景进行了展望。

      • 1
    • 基于改进灰色-马尔可夫模型的LTE-R越区切换算法研究

      王瑞峰, 范文静

      高速列车在越区切换过程中,由于路径损耗和地形等因素的影响,参考信号接收功率(Reference Signal Receiving Power,RSRP)会发生上下波动,采用基于A3事件的传统越区切换判决方法,会导致乒乓切换的发生和切换成功率的下降。针对此问题,提出基于改进灰色-马尔可夫模型的切换算法,通过改进灰色-马尔可夫模型对参考信号接收功率进行处理和预测,并结合预承载方法,利用处理结果作为切换判决依据执行切换过程。仿真结果表明,采用改进切换算法,使列车接收到的源小区和目标小区RSRP值的波动情况得到明显改善,乒乓切换概率更低,切换成功率得以有效提高。

      • 1
    • 一种改进的轻量型网络图像去雾方法

      唐 剑, 车文刚, 陈文兵, 杨胜荣

      针对卷积神经网络进行图像去雾时存在模型复杂度高、参数量大的问题,提出一种轻量型卷积神经网络LDNet(Lightweight image Dehazing Network,LDNet)。首先,改进了大气散射模型的表达公式,直接剔除雾噪声,减小估计中间变量的累计误差。其次,设计了融入注意力机制的倒残差模块RNAM(Reverse residual Network module with Attention Mechanism,RNAM),该模块能够多尺度提取图像特征,关注图像中重要的语义信息,同时解决网络参数量大、复杂度高的问题。最后,使用L1平滑损失函数和MS-SSIM损失函数作为联合损失函数,使恢复的无雾图像与真实无雾图像之间的距离尽可能最小化。实验结果表明,所提出的算法在RESIDE合成数据集上结构相似性(SSIM)和峰值性噪比(PSNR)均优于其它对比算法,无论在合成图像还是真实场景都能取得良好的去雾效果,且该方法具有参数少、运算快的特点。

      • 1
    • 融合标签信息和图卷积网络的文本表示方法

      王红斌, 罗高荣, 张亚飞, 李润鑫

      文本分类是自然语言处理中的一项基础研究,目的是为输入的文本输出特定的标签类别。而文本表示是文本分类的中间环节,也是文本分类的重要内容。针对短文本语义信息较少,难以表征的问题,本文提出了一种融合标签信息和自注意力图卷积神经网络的文本表示方法。该方法利用标签和文本之间的语义联系,构造了基于标签注意力的单个文本表示,然后利用自注意力图卷积神经网络提取多个文本的全局特征,获得融合全局特征的特定文本表示用于文本分类。最后将得到的文本输入分类器中,得到分类结果。通过在MR和R8数据集的实验结果表明,相比于其他文本分类模型,本文所提出的模型在MR数据集上F1值提升2.58%,准确率提升2.02%;在R8数据集上F1值提升3.52%,准确率提升2.25%。

      • 1
    • 多视角投影学习隐函数的点云重建方法

      金石

      点云重建需要处理采集过程中存在的噪声空洞以及不均匀采样等问题。传统方法无法利用大量已有的高质量数据来获取先验信息。本文提出结合多视角投影和隐函数的端到端点云重建方法。首先对点云进行多视角投影得到深度图,基于卷积操作的编码器将深度图转化到到特征空间,并在这个过程中进行去噪和补全。基于多层感知机(MLP,Multi-layer perceptron)实现的隐函数用来表达几何。在训练过程中,对高质量的几何进行点采样,通过点云和点采样的隐函数值来监督学习编码器和隐函数的参数。实验在多个数据集上进行,通过与传统方法以及现有数据驱动的方法进行对比,验证了新方法的有效性,在重建细节、噪声处理和空洞补全均有明显的提高。预训练的模型直接适用于多相机深度采集系统,并能自动权衡去噪和细节保留的程度,在真实数据上重建出光滑的几何表面。

      • 1
    • 知识引导和细粒度信息增强的无监督域自适应行人再识别

      董能, 谢明鸿, 张亚飞, 李凡, 李华锋, 谭婷婷

      无监督域自适应旨在将源域知识迁移到目标域数据集上,是行人再识别中一个非常重要的任务。现实情况下,采集到的数据往往具有视频帧信息。因此,目标域数据集中单一视角下的行人标签极易获取。然而,已有的方法忽略了这些信息,从而限制了识别性能的提升。为此,提出知识引导和细粒度信息增强的无监督域自适应行人再识别。在该方法中,开发了目标域单视角下行人样本已知的新范式,充分挖掘了目标域中有用的信息。同时,将源域知识作为引导,辅助模型提取目标域行人图像的判别性特征。与已有的知识迁移策略相比,这种知识引导的方式能更加有效地缓解域偏移。进一步,将行人的局部信息嵌入到全局特征中,增强了特征的细粒度信息。在两个公开的数据集上进行实验,充分证明了提出方法的有效性和优越性。代码地址:https://github.com/lhf12278/KG-FGIN

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    • 硬质金属材料多轴高周疲劳寿命快速预测方法

      刘天奇, 张广鑫, 张田, 刘浩, 亓新新, 时新红

      在对30CrMnSiA钢多轴疲劳寿命研究的基础上,基于单轴拉压和纯扭S-N曲线,提出了等效S-N曲线的概念。基于等效S-N曲线,建立了预测硬质金属材料多轴疲劳寿命的经验公式。采用该公式对文献中的多种硬质金属材料进行了寿命预测,预测结果显示93.5%以上的数据点均处于±3倍疲劳寿命分散带之内,80%以上的数据点处于±2倍疲劳寿命分散带之内。

      • 1
    • 基于深度学习的自动鳙鱼溯源算法研究

      黄雅, 高旻, 田庆兵, 王楷

      近年来,随着食品安全得到越来越多大众的重视,促进了溯源技术在食品行业中快速发展。为研究鳙鱼自动溯源算法,本文选择以鳙鱼图像为研究对象以探索实现自动鳙鱼溯源的算法,并分析了鳙鱼图像数据的特点,提出两点亟待解决的问题:网络模型选择、数据迁移等。故本文针对目前存在问题提出了一种基于深度学习的自动鳙鱼溯源算法,并在实验测试中算法模型准确率可达到96.865%。在本文中,针对模型选择问题,开展研究了国内外主流的深度学习框架网络,通过对比分析选用DenseNet网络,通过DenseNet网络模型可以将卷积神经网络每层学习到的特征值向后传递,并且即能在长期学习过程中保持学习最初有效的特征,提高特征提取的效率,还能大大减少了学习成本。针对鳙鱼图像数据迁移问题,本文采用了迁移学习的思想,将训练模型分解为在线训练和离线训练两个步骤,不断学习输入来的鳙鱼特征,以保证在不同营养型的水域,仍然能达到很高的准确率。

      • 1
    • 改进的NSGA2 算法在航空活塞发动机装配中的应用

      针对复杂机械产品零部件选择装配中个体重复现象,本文提出一种新的解集评价指标:种群均匀度。基于种群均匀度和拥挤度相结合的子代精英保留策略,改进了多目标优化NSGA2(Non-dominated Sorting Genetic Algorithm-2)算法。以装配合格率和装配精度为质量评价指标,建立选择装配多目标优化模型。引进近邻搜索算子,克服NSGA2算法局部搜索能力的不足。以某型号航空活塞发动机装配为例,优化结果以Pareto边界集表示,结果表明算法改进之后非支配解集的多样性和收敛性均得到了提高。

      • 1
    • 基于多源信息融合和ADCNN的离心鼓风机故障诊断

      张友, 李聪波, 林利红, 王睿

      针对离心鼓风机故障识别过程中单一传感器信号故障信息有限,传统的卷积神经网络(CNN)在处理多源高维数据时特征提取能力不足的问题,提出一种基于多源信息融合和自适应深度卷积神经网络(ADCNN)的离心鼓风机故障诊断方法。首先,基于相关性方差贡献率法实现离心鼓风机多源同类信息的数据层融合,建立多源信息融合框架;然后,利用ADCNN自适应地提取各异类信息的特征并完成特征融合,建立融合多源信息的ADCNN故障诊断模型;最后,将此方法应用于离心鼓风机转子故障诊断上,并与传统的融合模式以及CNN、反向传播神经网络(BPNN)、支持向量机(SVM)方法进行对比,试验结果表明:提出的方法在诊断精度与鲁棒性上均优于其他方法。

      • 1
    • EMD结合DFA和小波变换的管道泄漏信号去噪方法

      王冬梅, 朱立娟, 岳继康, 路敬祎

      提出了基于去趋势波动分析(DFA, Detrended Fluctuation Analysis)和小波变换(WT, Wavelet Transform)改进的经验模态分解算法(EMD,Empirical Mode Decomposition)自适应去噪方法。含噪信号经EMD自适应分解成若干本征模态函数(IMF, Intrinsic Mode Function)分量,利用DFA计算各IMF的尺度指数,自适应选出具有长程相关性的低频有用分量,并用WT处理高频分量,最后利用选取的低频有用分量和小波处理后的高频分量重构获得去噪信号。理论分析和实验表明,EMD-DFA和小波去噪两种方法去噪后的输出信噪比分别为12.3458 dB和13.7369 dB,相比单一的降噪算法,改进算法EMD-DFA-WT的输出信噪比为14.4513dB,信噪比得到了明显提高,有效消除了天然气管道泄漏信号中的噪声,突出信号特征,达到了降噪的目的。

      • 1
    • 结合图神经网络捕捉高阶信息的推荐算法

      刘礼辉, 孙天昊, 谢洪

      基于会话的推荐任务是基于匿名会话来预测用户的下一步操作。该领域现有的模型都是基于当前会话信息来完成用户行为预测,却都忽略会话与会话间存在的相关过渡信息。为此提出一种基于图神经网络捕捉高阶信息推荐算法。首先通过聚合本地邻居与高阶邻居传递信息学习项目的嵌入向量,其次利用注意力机制,针对当前会话进行匿名用户的长短期兴趣挖掘,最终生成预测评分。在真实数据集Yoochoose与Diginetica上的实验结果表明:与当前基于会话的推荐算法相比,所提算法具有更好的推荐性能。

      • 1
    • 基于差分进化和XGBoost算法的储层岩性识别方法

      韩建, 万川, 曹志民, 郭颖, 李林, 段朝辉

      利用测井资料进行地层岩性识别是石油勘探工程的关键环节,基于机器学习的岩性分类器因其优异性能成为目前研究热点。针对现有方法过分依赖相关人员调参经验的问题,结合XGBoost集成分类器的强鲁棒性和差分进化算法的快速搜索能力,提出了一种可自动调参的机器学习岩性识别方法,通过差分进化对XGBoost分类器参数种群迭代得到全局最优岩性识别模型。在大庆油田实际测井数据基础上,分别开展了基于BP神经网络、RandomForest、XGBoost等方法的岩性识别对比实验,结果表明所提方法在总体准确度、各子类识别精度以及识别稳定性均获得较好表现。

      • 1
    • 连续迭代投影多任务优先级方法

      相比传统非冗余机器人,冗余机器人具有更高灵活性。为了充分地利用机器人的冗余度,需要对任务进行插入和移除,使机器人能够在非结构化环境中完成复杂任务。但任务在状态切换过程中会造成机器人速度不连续。针对该问题,本文基于连续迭代投影原理,提出了连续迭代投影多任务优先级算法,能够保证关节速度的连续性以及任务的切入与移除,从而在冗余度的范围内尽可能地保证低优先级任务。同时,基于李雅普诺夫稳定性理论,当迭代次数趋于无穷大时,证明了所提出的连续迭代投影多任务优先级算法的稳定性。对六杆平面机械臂在障碍物存在下的轨迹跟踪任务进行了仿真,验证了该方法的连续性和稳定性。

      • 1
    • 粒子群算法在体感模拟运动中的优化分析

      王辉, 柳颖涛

      针对飞行模拟器经典洗出算法参数设置保守、运动空间有限和模拟逼真度不足的问题。根据人体前庭系统感知原理,引入带通滤波分路对经典算法的结构重新设计,结合粒子群算法(PSO)对结构改进前后的洗出算法各通道滤波器自然截止频率进行优化。然后在Matlab/Simulink中建立联合仿真模型,结果表明:经PSO优化的两算法在感知相位误差、运动范围方面均有良性变化,而改进洗出算法提升效果更明显且具有更好的参数寻优性能,有效的提高了飞行模拟器的动感逼真度。

      • 1
    • 曳引电梯磁流制动器的磁流变液摩擦学性能研究

      针对现有磁流变液不适用于曳引电梯磁流变制动技术的问题,研究磁流变液的摩擦学性能非常关键,影响着电梯制动器的制动效果。通过以石墨、油脂作为添加剂,制备4种硅油基磁流变液,并利用四球摩擦试验机模拟磁流变液在电梯传动装置中的运行工况,记录摩擦系数的变化,用影像显微镜观察和测量磨斑大小。通过流变仪测量磁流变液在摩擦实验前后流变性能的变化,分析磁流变液在装置中的摩擦磨损对其性能的影响。结果表明添加剂在一定程度上能对磁流变液具有减摩作用,摩擦后的流变性能均有所增大,并发现添加0.5%石墨的磁流变液具有低零场粘度、高磁致剪切应力,具有较好的稳定性,是适用于曳引电梯磁流变制动器中的磁流变液。

      • 1
    • 考虑扰动的交通子区迭代学习边界控制方法

      王昆, 闫飞

      针对城市边界控制问题,提出了一种考虑扰动的交通子区迭代学习边界控制方法。首先,在路网车辆平衡方程中引入扰动项建立离散的宏观交通流模型;其次,基于宏观交通流的重复性特征,设计了边界交叉口的迭代学习控制策略,并证明了在有界的扰动作用下系统的跟踪误差收敛到一个界内;最后,以实际路网为例进行对比仿真实验,结果表明考虑扰动的迭代学习边界控制方法能够有效抑制不同程度的干扰对路网性能的影响,提高路网的交通状况。

      • 1
    • 基于ARMA车速预测的智能车交叉口强化学习决策研究

      刘永刚, 喻志成

      为解决无信号交叉口的智能车决策控制问题,以双向单车道交叉口下两车合流工况为对象,采用强化学习方法开展研究,建立车辆状态空间到动作空间的映射关系。针对目前研究中环境车辆车速设置过于简单的问题,以实际场景下采集的数据作为环境车辆的轨迹信息以构建场景模型。基于自回归滑动平均模型对环境车辆的车速进行预测。结合智能车以及所预测的环境车辆车速时序信息建立先行让行决策模型以计算本车参考车速,引入参考车速构建强化学习的奖励函数加速训练收敛速度。结果表明:所提出的强化学习模型具有较快的收敛速度,训练得到的智能体在与不同驾驶风格的环境车辆博弈时能够安全通过交叉口,为无信号交叉口智能车安全通行决策控制问题提供了参考依据。

      • 1
    • 基于三维细观结构的PBX炸药的损伤机理

      龚芹, 刘占芳

      为了解细观结构差异和热力作用对PBX炸药损伤的影响。采用Voronoi方法建立三维细观模型,考虑颗粒的弹塑性和粘结剂的弹粘塑性以及界面内聚力本构关系,分析不同细观结构PBX在热力载荷下的损伤演化机理。结果表明升温不易造成界面的损伤,降温时收缩率较小的粘结剂对颗粒的收缩有阻碍,导致界面间法向拉应力增大,易造成界面损伤。提高粘结剂含量,有利于减小降温时界面的损伤程度。当粘结剂含量相近时,颗粒粒径越趋于一致,界面损伤程度越小。在低压作用下,损伤由法向应力导致转为由切向应力导致,损伤程度减小,但当压力过大时界面产生新的损伤。

      • 1
    • 凹凸边界形状热弹性问题的自适应无网格法

      杨澜, 蹇开林

      为了解决具有凹凸边界形状的平面非定常拟静态热力耦合问题,采用无网格伽辽金算法(EFG)进行求解,使用移动最小二乘法构造形函数,使用拉格朗日乘子法处理本质边界条件(第一类边界条件),通过引入Voronoi邻接准则和后验误差式,对后续结果进行自适应优化;继而构建了一种新的适用于非定常拟静态热力耦合问题的无网格伽辽金(EFG)法自适应计算模型;为了验证计算模型的可行性,分别计算了在二维混合边界条件下光滑与凹凸边界形状平面的温度场以及位移场的分布,并与有限单元法的计算结果进行了对比,表征了有限单元法和无网格法计算结果的差异,验证了非定常拟静态热力耦合问题的无网格伽辽金(EFG)法计算模型的有效性和精确性。

      • 1
    • 基于XGB-KF模型的农业温室温度预测

      黄威, 贾若然, 钟坤华, 刘曙光

      针对农业温室大棚温度测量受噪声影响大而不宜直接预测的问题,提出一种将XGBoost和Kalman Filter相结合的集成预测模型XGB-KF。该模型首先基于XGBoost对温室内部当前时刻的温度值进行初步估计,然后使用Kalman Filter对得到的估计结果进行动态修正,得到最终的预测结果。基于涿州地区农业温室大棚的传感器数据进行了数值实验,并以均方根误差(RMSE)作为主要指标对模型进行性能评估。与XGBoost、Bi-LSTM和Bi-LSTM-KF方法相比较,XGB-KF的RMSE分别降低5.22%、10.85%、7.45%。

      • 1
    • 基于改进的希尔伯特黄变换的路面纹理与抗滑性能研究

      王静怡, 呙润华, 司友强

      通过分析路面三维纹理信息,研究路面纹理与抗滑性能的相关性。实验首先通过高程精度为0.01mm的三维线激光构造仪分别提取AC-13和AC-16车辙板试件的沥青面层三维纹理信息。运用基于集合经验模态分解(EEM)算法的最优降噪光滑模型对三维纹理信息进行滤波降噪,并对路面纹理信息进行三维重构。然后通过补充集合经验模态分解(CEEMD)算法对二维纹理信号进行分解得到固有模态函数IMFs,根据各IMFs与原信号的相关性,将相关性最高的IMF做希尔伯特变换得到瞬时频率和瞬时幅值。最后提出最大相关系数(Rcm),将Rcm作为表征抗滑性能的指标。试验结果表明:Rcm与路面摩擦系数的相关性在0.8以上。将Rcm作为新的抗滑性能评价指标具有优异的可行性。

      • 1
    • 含有大量感性负荷的海岛微电网黑启动优化策略

      林加阳, 周伟豪, 易永利, 吴堃铭, 唐莨淳, 陈民铀

      海岛易出现台风等极端天气,在极端自然条件下,容易造成海岛微电网运行故障,甚至导致海岛微电网全面崩溃。当海岛微电网全面崩溃时需要进行黑启动使整个系统恢复,但是由于海岛微电网负荷的特殊性,含有大量基于异步电动机的感性负荷在黑启动过程中会影响系统电压。为了提升海岛微电网黑启动的效率,本文提出一种基于虚拟有功负荷的海岛微电网黑启动优化策略。首先提出黑启动电源启动顺序优化模型,利用熵权法对不同DG的黑启动能力进行评价,并按照其评价值从高到低顺序分时步进行恢复DG;然后,提出每个时步负荷恢复优化模型,以负荷恢复量最大和负荷恢复重要程度最大作为目标并利用PSO算法求解出相应的负荷优化模型;接着,提出每个时步DG与负荷的路径恢复优化模型并利用最小生成树的Prim路径寻优算法进行求解。另外,本文还提出虚拟有功负荷构造方法,在黑启动过程中考虑将感性负荷与并联补偿电容一起等效为有功负荷,从而提高黑启动成功率。最后,采用简化的19节点微电网结构作为测试系统进行仿真验证,仿真结果表明,与没有考虑优化的黑启动策略相比,本文方法在黑启动过程中负荷恢复量提高了33.8%,同时考虑了恢复负荷的重要程度,并且,路径恢复总时间减少了55.1%,提高了海岛微电网黑启动的效率。此外,根据本文提出的虚拟有功负荷构造方法,仿真结果表明当并联电容提供的无功足够时,可以实现在黑启动过程中明显减小感性负荷对系统电压造成的影响。

      • 1
    • 基于随机权重分配策略的面目表情识别研究

      张洋铭, 吴凯, 王艺凡, 利节

      为了提高面部表情识别的精确度,提出了一种基于数据增强策略面部表情识别,将实验用到的训练数据集采用附加不同的权重分配策略进行增强数据,并随机生成每次训练时的权重,保证其训练数据的多样性并通过比较实验结果得出哪种权重的分布策略适用于面部表情识别数据集的增强,同时解决了面部表情识别因数据集缺乏多样性识别精度不高等问题,提升了人脸表情识别的准确性和鲁棒性,此外还利用VGG19特征提取网络,通过从数据中学习鲁棒性和区分性特征,来实现高精度的面部表情识别。实验结果表明,使用该方式增强后的数据进行训练的模型在Fer2013和扩展Cohn-Kanade(CK+)数据库上对7种表情的识别率相比其原始数据集均有提升。

      • 1
    • 低复杂度的大规模 MIMO上行链路软输出信号检测

      申东, 赵丹, 李强, 邸敬

      基于信道矩阵的维度高以及接收信号复杂这种情况,提出了一种适用于大规模 MIMO系统上行链路信号检测的混合迭代算法,即自适应阻尼雅克比(Damped Jacobi,DJ)算法和共轭梯度(Conjugate Gradient,CG)算法相结合。首先利用共轭梯度算法为自适应阻尼雅克比迭代算法提供有效的搜索方向,随后提出切比雪夫方法消除松弛参数对信号检测的影响,降低算法复杂度的同时,加快收敛速度,最后,通过利用信道编译码中的比特似然比近似求解软信息。仿真结果表明,混合迭代算法在少量迭代次数下快速收敛并近似达到最佳MMSE检测性能,且算法复杂度远低于MMSE算法。

      • 1
    • 基于量子安全的电力信息系统安全增强方法研究

      彭飞, 田增垚, 张晓华, 安天瑜, 孟庆东

      电力系统是国家发展的重要基石,电力信息系统的安全性必须得到保障。现有的电力信息系统的安全方法主要基于RSA等加密算法,面临互联网算力提升和量子计算机的威胁。本文根据电力系统对信息安全的迫切需求,以及量子保密通信技术在信息安全领域中的无条件安全性,探索量子保密通信技术在电力信息系统中的应用。具体地,通过对作为互联网信息技术基础的标准SSL协议过程及其安全要素的详细解析,本文设计了同互联网基础相容的一种量子安全增强方法——利用预置量子随机数(基于量子随机数发生设备、量子密钥分发网络)进行的随机数源强化,并在开源OPENSSL VPN平台上进行相应的实验验证。实验结果表明,本文提出的利用量子随机数源进行量子化改造的方案能够实现系统安全的根本性改善,同时不显著增加系统复杂度或系统开销,因此能够对电力信息系统安全实现增强。

      • 1
    • 自然条件下输电线路导线覆冰增长特性

      高晋, 蒋兴良, 郭思华, 韩兴波, 张琦

      输电线路导线覆冰严重威胁着电网安全运行,导线覆冰过程复杂,影响因素众多,对其覆冰增长规律的准确掌握是建立并优化导线覆冰数值计算模型的基础。本文从自然覆冰试验出发,依托雪峰山自然覆冰试验基地对不同种类的导线进行了自然覆冰观测试验,研究了导线直径、导线表面处理情况、覆冰类型及导线扭转对导线覆冰增长过程的影响。通过导线表面水滴碰撞系数的计算分析了不同直径导线覆冰的差异性。研究结果表明:自然环境条件下,风速对导线雾凇覆冰冰形起决定性作用,覆冰主要在导线迎风面(横向迎风侧)累积,而背风侧和纵向覆冰较少。覆冰厚度随时间非线性增长,导线直径越小,覆冰厚度增长越快。导线扭转使得导线背风侧向迎风侧转变,覆冰厚度增长速率加快。雨凇覆冰时,除迎风侧翼型覆冰外,导线下方易冻结形成冰棱,使得冰形结构更为复杂。

      • 1
    • 外加剂作用下细粒浓缩尾矿二次脱水机理研究

      杨钢锋, 王 勇, 吴爱祥

      当尾矿在传统脱水工艺条件下仍达不到预期浓度,添加外加剂是实现二次快速脱水的有效手段。针对某铜尾矿较细、泌水能力差,经过深锥浓密机脱水后浓度仍不达标的问题,通过添加A型外加剂、B型外加剂进行二次脱水实验,并以不添加外加剂作为对照。实验结果表明:添加外加剂的料浆1h、2h泌水量明显大于不添加外加剂的料浆,随着泌水时间的增加,4h时添加与不添加外加剂的料浆泌水量基本持平。通过三种情况下脱水质量分数与脱水时间回归方程,获得了浓缩尾矿二次脱水数学模型,即二次脱水质量分数与脱水时间呈 指数函数关系。最后,分析了外加剂对尾矿快速脱水和结构强化机理,外加剂不仅可以快速提高尾矿脱水浓度,同时可增加尾矿稳定性,具有潜在工程应用价值。

      • 1
    • MEC-D2D通信系统中基于博弈论的安全路由选择算法

      于浩, 李葵, 向玲, 李振伟, 刘江, 董亚文, 冯文江

      针对设备到设备(device-to-device, D2D)通信和移动边缘计算(mobile edge computing, MEC)结合通信系统中存在意图传播恶意软件的恶意节点,提出一种基于博弈论的安全路由选择算法。该算法假设D2D通信中的节点都配备有反恶意软件控件,在考虑检测成本和路由安全性的基础上,利用对恶意软件的联合检测能力,采用博弈论选择安全路由,实现数据传输的安全性。仿真结果表明,增加可用路由搜索跳数,可以提高安全路由对恶意软件的检测能力和路由的QoS,兼顾数据包传输的安全性和QoS。

      • 1
    • 资源受限条件下的DIDS任务调度优化方法

      赵旭

      在节点性能有限的边缘计算环境下进行分布式入侵检测系统(DIDS)的任务分配,是一种典型的资源受限项目调度问题。针对该问题,提出了基于马尔科夫决策过程(MDP)的DIDS任务调度方案。首先对DIDS检测引擎性能和数据包产生的负载进行科学评估;然后构建模型的状态空间和动作空间,最后通过建立状态-行为价值函数确定保持DIDS低负载状态的最优策略。根据该策略,调度器可以为不同性能等级的检测引擎和不同负载等级的数据包之间进行调度匹配。此外,为了解决偶发性流量激增造成的丢包率上升的问题,提出低负载与丢包率这两个矛盾指标的平衡方法。实验结果表明所提出的方案可使DIDS在网络变化中动态调节调度策略,保持系统整体的低负载,而安全指标与其他算法相比没有明显降低。

      • 1
    • 基于聚类非支配排序的电动物流车路径规划及充电策略

      徐婷婷, 胡文, 胡晓锐, 李双庆, 池磊

      电动物流车由于电池容量有限、充电时间长以及配套设施不健全等问题制约着其在物流配送领域中的有效推广。为此,提出基于聚类非支配排序算法(AP-NSGA-II)来解决电动物流车的多目标路径优化问题,建立了一种充电策略,通过设计加权AP聚类划分配送簇,避免了初始种群的随机性和盲目性,同时,聚类簇内配送点的规模降低了非支配排序算法的运行时间和复杂度,并根据充电站的分布和距离关系,电动物流车执行部分充电策略。最后,通过仿真实验证明该算法的有效性,比较了电动物流车满充和部分充电条件的差异性。

      • 1
    • 煤矿钻机自动防卡钻电液控制系统研究

      李东民, 朱士明, 赵元志, 王通, 钟佩思, 夏尚飞

      由于松软煤层地质条件复杂多变,钻机在钻孔施工时,经常发生卡钻事故,这极大降低了工作效率,并严重威胁到工人人身安全。为解决以上问题,分析了引起卡钻的各影响因素,采用钻机回转压力表示卡钻状态,并设置回转压力卡钻阈值。根据钻机工作原理与卡钻机理,建立基于负载流量独立分配系统(LUDV)的防卡钻液压回路;采用PID与信号选择器建立自动防卡钻控制器,并采用人群搜索算法(SOA)整定PID参数。采用AMESim进行系统仿真试验,结果表明:回转压力达到200bar时,钻机自动回退;达到220bar时,钻机回转压力维持稳定,保持较大的回转动力克服外负载阻力,避免发生卡钻事故,验证了自动防卡钻电液控制系统的有效性。

      • 1
    • 融合模拟退火和SVM的住宅房间功能类型识别方法

      李昌华, 英俊, 李智杰

      近年来,BIM模型在建筑行业中发挥了核心作用,成为了智能建筑和智慧城市的活跃研究方向。房间是BIM模型中重要组成部分,房间数据的完善性对提高合规性检查、空间分析等BIM应用的自动化程度、效率、准确率具有十分重要的意义。针对于BIM模型中房间信息不足导致识别房间困难的问题,提出融合模拟退火和SVM的房间功能类型识别方法,并在住宅模型集上进行验证。首先,基于Revit平台二次开发技术,先获取房间形状特征参数,通过拓展空间句法变量如连接度、控制度、平均深度、集成度、智能度得到房间的空间拓扑特征,获取房间特征数据集;然后,使用模拟退火算法,优化SVM模型的主要参数。最后,在验证集上验证优化后的SVM模型的准确率。实验结果表明,与其他同类文献提出的算法比较,该算法准确率可达95.59%,优于同类算法,在4个UCI数据集上的实验验证了分类模型的稳定性和有效性。

      • 1
    • 基于能量收集的无线传感网络动态路由算法

      李欣, 谷征峰, 李宝清, 袁晓兵

      能量采集技术使得传感器节点可以从外界环境采集能量,从而极大地缓解了无线传感器网络的能耗问题。为充分利用采集能量,提高网络性能,提出了一种动态的能量收集无线传感器网络路由算法。该算法可根据网络平均剩余能量和采集能量动态调整每一轮的簇首数量,保证采集能量的有效利用,避免节点能量溢出和浪费。在簇首选择中,同时考虑节点剩余能量、采集能量和节点间距离,使得能量较好的簇首节点均匀分布在网络中。仿真结果表明:该算法可以均衡簇首节点分布,在网络平均能量利用效率和网络平均吞吐量等性能方面优于其他现有基于能量补充模型的路由算法。

      • 1
    • 基于瓦斯治理-抽采-利用一体化的深部突出矿井安全绿色开发模式与示范工程

      张建国, 王满, 袁淼, 刘庆军, 李登, 王晓川

      分析了我国深部突出矿井在瓦斯治理与循环利用中存在的主要问题,总结了瓦斯治理、瓦斯抽采、瓦斯利用及热害治理方面的发展现状。以首山一矿为例,提出了瓦斯治理-瓦斯抽采-瓦斯发电-集中制冷-热害治理的闭环系统构架,以实现深部突出矿井的安全、高效、绿色开发。研究了首山模式下大采高单一低透突出煤层“一面多巷”瓦斯综合治理技术,研发了分源网络化瓦斯立体抽采技术与动态调控技术,实现了瓦斯治理与抽采的高效协作;分析了瓦斯发电设备与制冷设备联合运行过程,实现了深井热害的有效治理。建立了首山一矿发电并网示范工程与矿井降温示范工程,实现了瓦斯资源综合治理与循环利用的统一,形成了深部突出矿井的安全、高效、绿色开发模式,可为国内类似矿井开发提供借鉴意义。

      • 1
    • 接触器触头弹跳行为规律分析及算法优化

      黄克鹏, 王发展, 赵明基, 李亚峰, 区达铨

      为了得到交流接触器触头弹跳行为规律,本文对接触器运动微分方程进行求解。利用ADAMS/View建立交流接触器样机模型,将用户自定义的改进型遗传算法与动力学分析软件ADAMS相结合,选择相应的机械参数作为设计变量,对触头系统进行优化设计。结果表明:通过遗传算法优化后的触头弹跳时间和最大位移分别降低了89%和93%。最后使用激光测距仪进行的实验结果与仿真误差在2%以下,验证了遗传算法和ADAMS软件相结合的优化设计方法在接触器参数优化问题中的优越性和可行性,研究结果为进一步全面优化接触器样机提供了新方法。

      • 1
    • 基于节点活跃度的命名数据自组网包转发策略

      赖俊宇, 郑小辉, 刘 哲, 韩正印, 肖翰

      为提升命名数据移动自组织网络服务质量,针对其拓扑动态时变特性,创新提出了一种基于节点活跃度的包转发策略。本策略周期性计算网络节点活跃度,利用高活跃度节点进行兴趣包和数据包的转发(和存储)。基于NS3/ndnSIM开源框架开发了仿真程序,将此策略与默认洪泛及典型的最短路径路由策略进行了性能对比测试。实验结果表明,在中高动态MANET场景中,基于节点活跃度的包转发策略能够依靠合理增加节点存储消耗量,保持较低的平均请求时延,取得更优的请求响应率、消耗更少的网络带宽。

      • 1
    • 滹沱河地下水超采区人工回灌的水-岩相互作用模拟

      耿新新, 张凤娥, 朱谱成, 马琳娜, 陈立, 郭春艳

      人工回灌条件下回灌水与地下水混合带的水-岩相互作用,是决定地下水水质演化和含水层发生化学堵塞的关键过程。为研究人工回灌对滹沱河地下水超采区水质演化的影响,以石家庄市人工回灌场地为例,利用石津灌渠水作为回灌水源,通过室内实验结合反向水文地球化学模拟揭示回灌层位地表水与地下水混合带的水-岩相互作用机理。结果显示:混合带水的TDS变化特征表现为先增大后缓慢降低,且地表水占比越大、含水介质粒径越细,则其变幅越大;混合带水中主要离子浓度变化特征受混合、碳酸平衡、溶解-沉淀、阳离子交换及硝化作用控制,其中K+、Ca2+、SO42-浓度主要受溶解-沉淀作用控制,Na+、Cl-、HCO3-、NO3-浓度主要受混合作用控制,Mg2+浓度主要受阳离子交换作用控制;水-岩相互作用过程中溶解的矿物有石膏、钠长石、钾长石及盐岩,析出的矿物有方解石、钙蒙脱石及石英,且在地表水占比越大、含水介质粒径越细的层位,方解石的沉淀量越大,表明在粒径较细的回灌层位存在碳酸岩盐的化学堵塞风险。研究结果可为安全高效地开展地下水人工回灌工程提供科学依据。

      • 1
    • 一种采用自切换电流电荷泵的时钟数据恢复电路

      武宇轩, 吕方旭, 王建业

      本文设计了一款应用于28Gb/s高速串口接收机的快速锁定、低抖动时钟数据恢复电路。通过理论推导,构建了环路参数与环路稳定性能的数学模型,并以该模型为指导,完成了电路设计和环路参数优化;为了解决时钟抖动性能和锁定时间难以兼顾的问题,在比例-积分通路分离的电路结构中,设计了一种能够自动切换电流的电荷泵,实现了环路带宽的自动调节,使得环路能够兼顾低抖动和快速锁定两种优势。通过MATLAB仿真,获得了稳定因子对于环路稳定性的影响,验证了所建立数学模型的正确性;通过Cadence Spectre仿真,获得了不同情况下环路的锁定时间以及时钟的抖动性能。当环路中使用自切换电流电荷泵时,锁定时间约为450ns,抖动峰峰值为2.3ps。相较于使用传统电荷泵的CDR,锁定时间缩短了55%,抖动降低了52%。

      • 1
    • 煤体复电阻率测试实验研究

      雷东记, 周猛, 孟慧, 赵晨光

      实验室煤体复电阻率测试旨在提供可靠的复电阻率数据,为进一步现场应用基础研究。影响煤体复电阻率测量精度的因素众多,其中电极板为最重要的因素之一,电极材料的选择、极板的厚度和大小都会对煤体复电阻率测量产生影响,因此电极板的变化对测量参数的准确性有重要意义。本文通过选用导电性较好的紫铜材料作为极板,对三种不同厚度的极板材料进行了复电阻率测量,分析极板厚度对激发极化效应的影响,测试了直径为1cm、2cm、3cm、4cm、5cm5种大小极板对煤体复电阻测量的影响,并使用Cole-Cole模型进行数据拟合。得出结论如下:(1)极板本身的极化效应和极板与煤样端面贴合程度是影响煤样复电阻测量误差的主要因素,三种极板材料中导电铜纸误差最小;(2)对同一个煤样而言极板面积变化仅对复电阻率幅值有较大影响,对煤样激发极化的影响可以忽略。本文研究考虑电极材料和接触面积的重要性,提高了实验室煤样的复电阻率测量精确性,为煤体复电阻率实验方法研究和复电阻率法的现场应用奠定了基础。

      • 1
    • 一种大型圆筒类零件轮廓误差在线测量系统

      田顺, 徐明珠, 张乃凡, 金晓清, 张济生

      针对大尺寸工件无法采用传统圆度仪进行测量,研发了一套适合大型圆筒类零件的轮廓误差在线测量系统。测量系统采用单片机+PC控制,以两根同步转动的托辊带动被测圆筒旋转,通过非接触式传感器获取被测工件的表面轮廓测量数据。按照轮廓定位式圆度误差在线测量法提供的一套算法,求出工件表面各等分点的轮廓误差值并绘制轮廓误差曲线图。理论分析和实验结果表明本系统能够实现大型圆筒的在线测量,具有良好的应用前景。

      • 1
    • 超长距离煤巷CO背景浓度筛查及自燃预判研究

      李 腾, 李宗翔, 王继仁, 杨富强, 张春华, 贾进章

      为实现超长距离易自燃双煤巷布置煤自燃隐蔽性火源的早期预判,提出在气体分析法的基础上,联合运用井下监测系统大数据的分析法,提高隐蔽性自燃火灾早期预判的可靠性。引入能够仅反映煤相对缓慢氧化的背景CO浓度的概念,为筛除井下柴油机动车尾气产生CO的波动干扰,先做出基本假设:在一个时间单元(如一天)内多台柴油机动车繁忙工作中总能找到同时间歇的瞬间(监测时间间隔),按一天中CO最小监测值确定背景CO浓度。以最短自然发火期的一部分为考查期,以背景CO浓度持续增长为判断方法准则,给出回归趋势法和积分法2种预判模型,将预判分三级,即重点巡查、加强巡查和查明出现原因等三级。结合红庆梁煤矿得到CO最低的平均递增率k1*= 0.607 ppm/d。基于上述可靠的预判方法,将超长距离巷道每天全面巡查,改为有针对性的重点巡查。

      • 1
    • Ti-6Al-4V合金电弧熔丝增材技术研究进展

      夏玉峰, 滕海灏, 张雪, 郑德宇, 陈沿宏

      Ti-6Al-4V钛合金具有密度低、高温下组织稳定、强度高的特点,被广泛应用于机翼翼梁、起落架支撑肋等航空工业关键零部件的制造。电弧熔丝增材技术研究始于20世纪80年代,该技术具有成型效率高、原材料利用率高、设备简单等优势。目前,学界对Ti-6Al-4V合金电弧熔丝增材技术开展了广泛研究并已取得一定成果。本文综述了电弧熔丝增材制造技术的发展历史及研究热点,并整合了国内外Ti-6Al-4V合金电弧熔丝增材技术的最新研究及应用情况,对电弧熔丝增材制造Ti-6Al-4V合金的组织性能特性及调控工艺进行了总结与展望。

      • 1
    • 煤层气富集矿井采空区瞬变电磁波场变换成像技术

      邱浩

      煤矿采空区及采动裂隙是煤层气富集、渗流及赋存的重要载体,精准探测采空区位置及采动裂隙成为煤层气开采的基础工作。基于波场变换理论,采用非线性阻尼最小二乘算法对波场变换积分方程进行反演计算,开展了全空间响应校正及波场数据处理,阐述了矿井瞬变电磁合成孔径工作方法,进行了采空区三维模型波场成像数值模拟,在晋城煤层气富集矿区开展了巷道掘进超前及工作面探测工程应用试验。研究结果表明:波场变换成像技术能够提取瞬变电磁信号中的电性界面信息,对采空区及采动裂隙的富水边界反映明显,钻探验证结果同波场成像及视电阻率综合分析成果吻合,该技术可降低体积效应对采空区及采动裂隙解释工作的不利影响。

      • 1
    • 石墨烯/环氧树脂纳米复合材料温度传感器的热-电阻效应研究

      随着对温度传感器性能要求的不断提高,研制一种新型高性能温度传感器具有重要的意义。以石墨烯(graphene)为填料,环氧树脂(EP)为基体,通过超声及行星搅拌共混法制备了不同含量的石墨烯/环氧树脂纳米复合材料薄片,并在其两端加上电极制成温度传感器试件。同时,在温度范围30℃-100℃内研究了不同石墨烯含量对该纳米复合材料热-电阻效应的影响,并分析了其影响机理。研究结果表明,温度传感器的电阻随着温度升高而呈近似线性减小,表现出负温度系数(NTC)效应,并且石墨烯含量越高,电阻减小的幅度越小。经过三次热循环处理之后,传感器的热-电阻关系变化趋于稳定。

      • 1
    • 不同形态藻类的混凝效果及絮体特性

      姚娟娟, 龚丹, 方艳娟, 张智

      采用氯化铁和硫酸铝作为混凝剂,分别研究了不同形态结构的铜绿微囊藻、针杆藻和水华鱼腥藻的混凝效果及絮体特性。结果表明:在铁盐、铝盐混凝剂不同投加量下,铁盐对三种藻的混凝去除效果优于铝盐;三种藻在铁盐和铝盐各自达到最佳混凝效果时的混凝剂投加量:铁盐>铝盐。铜绿微囊藻的整体混凝效果最差,针杆藻的最好。相比于铝盐,三种藻在采用铁盐混凝时形成的藻絮体更密实且分形维数值也更大;针杆藻絮体的整体分形维数最大(最大值:1.72),铜绿微囊藻的最小(最大值:1.17),表明藻种形态对混凝絮体结构的影响。三种藻在采用铁盐混凝时的絮体粒径(d50)均大于铝盐絮体,絮体强度和恢复因子小于铝盐絮体的对应值。当采用铁盐混凝剂时,铜绿微囊藻絮体d50的最大值(632μm)小于针杆藻(765μm)和水华鱼腥藻(777μm);针杆藻絮体的恢复因子最大(26.54%),水华鱼腥藻的恢复因子最小(11.04%)。三种藻絮体到达等电点的铁盐投加量大于铝盐投加量,藻絮体Zeta电位可用于分析藻类混凝时最佳去除率对应的投加量。铜绿微囊藻以电性中和混凝机制为主,吸附架桥和网捕卷扫机制则可能对水华鱼腥藻和针杆藻的絮凝作用更重要。

      • 1
    • 非圆齿轮无级调速特性分析与设计

      针对非圆齿轮的时变速比特性,采用多段函数构造法实现了非圆齿轮副的预设速比函数的再现设计;提出了一种新型的非圆齿轮无级调速机构,推导了非圆齿轮无级调速机构的基本参数与输出速比的影响规律。根据机械原理、齿轮啮合理论与现代设计方法,采用SolidWorks和Adams等软件,建立了非圆齿轮无级调速机构的仿真模型,对非圆齿轮无级调速机构进行仿真,获得了该无级调速机构的调速特性规律,验证了非圆齿轮无级调速机构的正确性,并通过实验验证了非圆齿轮设计的可行性。

      • 1
    • 磨料射流定向切顶系统的设计与研制

      卢义玉, 秦旭前, 汤积仁, 章文峰, 凌远非, 李倩

      N00工法是一种节约资源并能降低开采成本的长壁采煤工法,快速无伤定向切割顶板岩石使采空区顶板垮落是该工法的关键。基于水射流理论与技术,提出了利用磨料射流定向切割顶板的新思路,研究了磨料射流定向切顶系统的结构组成及工作原理,设计了水射流喷嘴、切割喷头、定向器、输送机、磨料供给系统等关键部件的结构与尺寸,实验优化了磨料射流定向切顶的最优工作参数,并于陕西某矿S1201-II工作面进行了顶板切割试验。结果表明,在射流压力25MPa,喷嘴直径1.5mm,磨料类型黄沙/石英砂,磨料浓度3.5%,切割速度4.4mm/s条件下,系统可在1个循环时间(50min)、1个步距(840mm)范围内对7000-8000mm长度的4孔同步定向切缝,实现对留巷顶板的快速高效定向切割。

      • 1
    • 基于年均小时交通量的卡车荷载预测模型及其对桥梁疲劳损伤影响

      刘浪, 杨洪

      车辆实测数据表明,车辆荷载存在明显递增趋势。本文利用我国安徽省某桥梁长期健康监测数据,定义年平均小时交通量(AAHT)来考虑交通量的周期性和季节性变化,并据此建立季节性差分自回归移动平均模型(SARIMA)模型对未来交通荷载进行预测。同时,基于实测卡车数据的关键参数统计结果,建立多种类型的卡车荷载模型,逐一加载到某T梁桥有限元模型上,研究卡车荷载的非平稳增长对结构疲劳损伤的影响。结果表明,基于AAHT的季节性差分自回归移动平均模型能够准确预测车辆荷载,且车辆的非平稳增长对桥梁疲劳损伤影响显著,考虑车辆荷载非平稳增长时桥梁的疲劳损伤度约为不考虑车辆非平稳增长时的1.7倍。

      • 1
    • 基于仿生学的新型脱水管设计及其强化脱水规律研究

      张爱卿, 吴爱祥, 王贻明, 李金云

      脱水管类型是影响非胶结充填体脱水技术的关键因素之一。基于仿生学设计新型脱水管,以某铁矿尾砂为例,通过脱水试验对比分析新型脱水管的脱水效率和脱水效果,研究强化脱水规律。试验结果表明:脱水管根系状设计可以增加脱水管过水面积和减小渗流距离。新型脱水管相比普通脱水管,脱水时间减少了20%,累计脱水量增加了10.3%,提高了脱水效率;引入尾砂流失量作为评价脱水管脱水效果的依据,新型脱水管相比普通脱水管尾砂流失量减少了45%,脱水效果十分显著;新型脱水管强化非胶结充填体脱水的过程可划分为2个区域,即急流区和平稳区。观察到非胶结充填体与试验装置内表面形成了大量分布均匀的孔隙导水带,这也是新型脱水管能提高脱水效率的原因之一。

      • 1
    • 重构全钒液流电池碳毡力学仿真及孔尺度模拟

      肖柳胜, 罗马吉, 朱礼军, 段康俊, Roswitha Zeis, 隋邦傑

      为探究全钒液流电池(VRFB)碳毡微观尺度下承受压力的位移变形并量化其对传输特性的影响,应用X射线断层扫描(XCT)微观重构技术、有限元方法(FEM)和孔尺度模拟技术(PSM),考虑碳纤维间受压缩的接触摩擦及挤压弯曲,重构了碳纤维微观结构,研究了碳纤维不同压缩比3D(X、Y和Z方向)位移分布,并量化位移变形对微结构传输特性的影响。结果表明:随着压缩比增大到30%,Z方向位移变化最为明显,位移变化为-59~+5μm,X、Y方向位移变化为-25~+16μm,钒离子XY方向扩散系数减小15.4%,Z方向扩散系数减小24.2%,XY方向电导率升高102.1%,Z方向电导率增大46.2%,且随着压缩比大于20%,扩散系数和Z方向电导率变化速度增大。

      • 1
    • 山地城市滑坡灾害空间分布特征及影响因素分析

      王新胜, 滕德贵, 谢伟, 聂闻, 于鑫, 陈结

      针对山地城市滑坡灾害影响区域的不确定性,选择重庆市中心城区典型滑坡作为研究对象,利用最邻近指数、空间热点探测与核密度估计方法分析了历史滑坡灾害点的空间分布特征;并选择高程、坡度、坡向、地貌类型、土壤类型、土壤侵蚀、降雨、水系、地表覆盖、归一化植被指数(NDVI)、人口密度和道路等12个影响因素建立滑坡因子数据库,利用神经网络模型分析滑坡灾害空间分布特征的驱动因素,并定量计算各影响因子的贡献权重。利用受试者工作特征曲线(ROC)对模型进行准确性评估。最邻近指数结果表明研究区历史滑坡灾害点呈聚集型分布特征,空间热点探测与核密度估计均显示渝中区、沙坪坝区和巴南区北部是滑坡聚集程度最大的地区;在所有的影响因子中,人口密度、地貌类型和降雨对研究区滑坡灾害的空间分布影响最大,而坡向和道路影响最低。ROC曲线下面积AUC值达到0.917,表明该神经网络模型能准确反映出该地区滑坡影响因子的影响程度。

      • 1
    • 倒置式油浸电流互感器内部温度场分布及内部压力影响特性研究

      季昆玉, 刘洋, 李伯男, 李熙, 黄磊峰, 陈挺

      电流互感器在电力系统中将一次系统中的大电流转换为供二次测量计量保护用的小电流,对电力系统的稳定运行及故障电流测量具有不可或缺的作用。在线运行过程中,由于局部放电、发热故障等原因造成了互感器内部油中气体异常增长,导致内部压力急剧增大,易造成绝缘损坏进而发生爆炸事故。为研究互感器内部温度场分布及压力变化影响因素,及时发现内部压力剧增故障,本文通过ANSYS Fluent软件仿真建立了220kV倒置式油浸电流互感器模型,利用有限元分析和多物理场耦合分析等方法得到了倒置式油浸电流互感器内部温度场分布规律,并通过建立倒置式油浸电流互感器实验平台,试验验证了仿真的有效性,同时设计了基于MD-TPR互感器的压力在线监测系统,得到了互感器内部压力影响特性。

      • 1
    • 近场动力学与有限元混合模型研究

      钱伟, 范存新, 沈 峰, 夏益兵

      兼顾近场动力学(peridynamics, PD)模拟不连续问题的优势和有限单元法(finite element method, FEM)较高的计算效率,本文采用近场动力学与有限元混合建模方法,建立了新的混合模型。该模型在裂纹出现区域,采用近场动力学建模,其他区域采用八结点等参元建模。通过杆单元连接PD物质点与等参单元结点,将PD物质点对间相互作用视为杆单元,最后对单元刚度集成,实现了在有限元框架体系中两种方法的混合建模。该混合模型无需引入人工阻尼,提高了计算效率。此外,相较于四结点混合模型,采用高阶(八结点)等参元与近场动力学方法建立的混合模型具有更高的计算精度。通过数值算例验证了该方法的有效性,为断裂破坏问题的解决提供了一种新思路。

      • 1
    • 考虑动态环境下的光伏系统柔性功率点自适应跟踪控制算法

      施永豪

      随着并网光伏发电的日益增长,其随机性给电力系统运行带来了新的挑战(如过负荷和过电压)。柔性功率点跟踪(FPPT)可以将光伏输出功率限制在特定值,以解决一些运行难题。传统的基于扰动观测法的FPPT算法存在动力学慢的问题,因此,本文提出了一种自适应FPPT算法,该算法在变化的环境条件下(如云层通过)具有快速的动态特性,同时在稳态下保持低功率振荡。所提算法在每个扰动下使用额外的测量采样来观察运行条件的变化(如太阳辐照度),然后,根据观测条件(如暂态或稳态)自适应地计算电压阶跃,以提高跟踪性能。最后,通过在3kVA的单相光伏并网系统上进行仿真实验验证了该算法在不同运行条件下的快速动态性和高精度方面的有效性。

      • 1
    • 单形进化算法优化的SVM滚动轴承故障诊断

      郑蒙福, 全海燕

      由于支持向量机的参数优化算法存在控制参数多、易陷入局部最优解的问题,并为了实现滚动轴承故障信号的诊断,提出一种基于单形进化算法的支持向量机滚动轴承故障诊断方法。首先,单形进化算法利用全随机的方式建立粒子的单形邻域搜索算子以减少算法控制参数,建立粒子多角色态搜索策略以避免算法陷入局部最优解;然后,将单形进化算法应用到支持向量机的参数寻优,并用滚动轴承信号完成故障诊断;试验中,采用滚动轴承信号的集总经验模态分解的能量特征作为输入,进行算法的性能分析与测试。结果表明该算法可以有效地缓解粒子陷入局部最优解且减少了控制参数,并能完成滚动轴承故障信号的诊断与识别。

      • 1
    • 多源数据融合的城市三维实景建模

      谢云鹏, 吕可晶

      随着数字城市以及智慧城市的提出,城市模拟从二维发展到三维,对城市三维实景建模的要求越来越高。由于城市地物密度高、变化快,传统的手工三维建模方法效率低,无法适应快速发展变化的城市环境,因此,往往采用无人机倾斜摄影技术进行快速三维建模,但无人机倾斜摄影方法无法解决城市地物遮挡、树冠遮挡、屋檐遮挡、玻璃透光等问题,造成三维模型局部纹理扭曲、地物拉花、地物空洞等缺陷,在模型精度、质量、应用方面存在诸多问题。为了解决上述问题,该文以中国科学院大学为研究区,运用无人机倾斜摄影技术与地面激光雷达技术进行融合建模。在实验过程中,外业采用“规则航线自动拍摄为主,兴趣区手动拍摄为辅”的无人机影像获取策略;内业则利用“手动粗配准,ICP算法精配准”的方法将地面雷达点云统一到无人机影像坐标系统中。实验结果表明,多源数据融合的方法既能够保证三维建模的效率,又能够修正无人机单独建模模型的地物扭曲、空洞等问题,提高模型的精度,优化城市三维模型。

      • 1
    • 太阳能蓄热水箱联合运行模式研究

      王烨, 孙振东, 何腾, 石成志, 赵皓辰, 李哲

      为充分利用太阳能资源、提高太阳能系统综合效率,本文以乌鲁木齐地区用于地板供暖的太阳能热水系统为工程背景,对3个具有不同顶部结构或隔板结构的蓄热水箱内流动与传热过程进行了数值分析,并对各水箱的交替运行模式进行了探讨。结果表明:不同时刻采用多水箱交替运行的模式是可行的。实际工程中,在满足热用户需求的前提下,应优先采用小流量的运行模式。根据水箱的热分层特性,11:30优先运行3#水箱,其次为2#、1#水箱;15:00和18:00优先运行3#水箱,1#和2#水箱互为备用。3#水箱更适用于对水温要求较高但用水量不大的用户,其次为1#水箱,当用户端回水量较大且用户需要较高温度的热水时优先启用2#水箱。

      • 1
    • 一种基于注意力机制的绝缘子状态反馈认知方法研究

      苏欣雁, 李京, 杨建平, 张海台

      针对已有绝缘子状态识别模型,以及细节识别深层网络开环认知模式和损失函数泛化能力不足的缺陷,模仿人工巡检模式,即实时评估认知结果可信度自寻优调节多尺度图像知识空间决策,本文给提出了一种基于注意力机制的绝缘子状态反馈认知方法。首先,针对预处理后的绝缘子图像,设计构建自适应尺度堆叠的卷积神经网络架构,使得网络输入由整体图像缩放至细节局部区域,每个尺度的网络共享相同的架构具有不同的参数,确保不同分辨率输入的可区分能力并为下一尺度生成一个细节注意区域。其次,随机配置网络面向多个尺度特征,建立构建具有强泛化能力的绝缘子状态分类准则。再次,构建类间分类和类内尺度间排序损失函数优化注意力网络,较前次预测生成更高置信度得分排名。最后,借鉴闭环控制思想,定义构建广义误差熵性能指标实时评测绝缘子不确定状态认知结果可信度,动态调节网络尺度等级,实现不确定认知结果约束下的特征空间自优化调节和分类准则重构,反馈再认知绝缘子状态。实验结果表明了本文方法与其它网络架构相比,增强了模型的泛化能力,提升了模型的认知精度。

      • 1
    • 基于BP神经网络的悬垂绝缘子串风偏角预测模型

      眭嘉里, 严波, 林翔, 伍川, 吕中宾, 张博

      利用有限元方法模拟不同导线型号、导线初始应力、档距、高差等结构参数的输电线路在随机风作用下的动力响应,得到悬垂绝缘子串的风偏角。进而基于有限元模拟结果和BP神经网络构建风偏角的预测模型,将导线型号、档距、高差、导线初始应力、基本风速、保证系数作为模型的输入,悬垂绝缘子串的风偏角作为输出,通过机器学习,并采用评价指标评估其准确性,对模型进行优化。该模型可以方便快捷地预测悬垂绝缘子串的风偏角,为线路塔头绝缘设计提供依据。

      • 1
    • 油滴与深油膜正碰撞的动力学分析*

      王博东, 陈 薄, 宁慧铭, 古忠涛

      为揭示航空发动机轴承腔中润滑油滴与壁面油膜的碰撞特性,采用VOF方法建立了油滴与深油膜正碰撞的三维数值分析模型。通过数值计算,分析了油滴与深油膜正碰撞后溅射油膜与空腔的形貌演化与流动铺展过程,以及二次油滴的初始特性;探讨了油滴直径和碰撞速度对碰撞结果的影响。结果表明:碰撞形成的溅射油膜以油滴接触点为中心向外铺展,最终发展为冠状油膜,其间伴随有大量尺寸各异的二次油滴产生;油膜内部形成的空腔近似空间半球形状,二次油滴的直径呈对数正态分布;随着油滴直径和碰撞速度的增大,油冠高度、空腔深度和直径均增大;二次油滴直径分布区间随着油滴直径的增大和碰撞速度的减小而更加分散。与相关试验结果进行对比,验证了提出的数值分析模型的正确性与可靠性。

      • 1
    • 含区间铰间隙柔性机械臂控制精度分析

      刘志元, 孙东阳

      为了分析大变形、间隙碰撞和不确定性对机械臂动力学特性和控制精度的影响,提出了含区间铰间隙的柔性机械臂动力学建模方法和该动力学模型的求解方法。模型中采用绝对节点坐标法对柔性部件进行动力学建模,采用混合碰撞力模型和Ambrósio摩擦力模型建立关节铰间隙,并且采用区间变量描述间隙尺寸和部件杨氏模量。通过数值仿真分析表明:部件柔性和间隙会显著的影响机械臂动力学特性和控制精度,而且随着部件弹性模量减小、间隙尺寸增大,影响将更加显著;考虑不确定性时,机械臂的控制精度将降低,而且参数不确定性会显著影响该机械臂的动力学特性。

      • 1
    • 一种新的结合卷积神经网络的隧道内停车检测方法

      杨祖莨, 丁洁, 刘晋峰

      为了更准确地检测高速公路隧道内停车行为,将传统的图像处理技术与深度学习相结合。首先,通过基于混合高斯模型(Gaussian Mixture Model,GMM)的背景差分法提取出运动目标。接着通过meanshift算法跟踪这些运动目标,计算运动目标的速度以及在相邻视频帧中运动目标的相关性,通过与速度阈值和相似度阈值的比较得到静止目标。最后,结合卷积神经网络(Convolutional Neural Network,CNN)分类模型识别静止目标是否为车辆。文中方法在高速公路隧道视频上进行测试,达到至少84%的准确率。另外,通过与没有结合卷积神经网络的传统图像处理方法比较,文中方法至少提高了63%的准确率。

      • 1
    • 碱改柚子皮生物炭对水体中Mn(Ⅱ)的动态吸附研究

      安强, 朱胜, 缪乐, 焦乙枭, 宋嘉力

      为了探究碱改柚子皮生物炭在实际应用中去除水体中Mn(Ⅱ)的可行性,考察了其在固定床中对Mn(Ⅱ)的动态吸附。以流量、床高、Mn(Ⅱ)初始浓度为变量,研究了这三类运行条件对碱改柚子皮生物炭在固定床中吸附Mn(Ⅱ)的影响,并对实验结果进行了模型拟合,结果表明:碱改柚子皮生物炭对Mn(Ⅱ)的吸附有一定的缓冲作用;降低流量和Mn(Ⅱ)初始浓度,增加床高均能使固定床的运行时间延长;在流量为1mL/min,Mn(Ⅱ)初始浓度为150mg/L,床高为2cm时,观察到了碱改柚子皮生物炭对Mn(Ⅱ)的最大比吸附量为25.59mg/g;Thomas模型表明内部扩散和外部扩散不是吸附过程中的限制性步骤;在Adams–Bohart模型的拟合中发现固定床系统吸附初期的动力学受外部传质控制,且其线性表达式(BDST模型)较为准确的预测了各初始条件下Mn(Ⅱ)穿透70%的运行时间;modified dose-response模型准确的描述了Mn(Ⅱ)穿透曲线的形状。研究显示,碱改柚子皮生物炭有在固定床实际应用中去除水体中Mn(Ⅱ)的潜力。

      • 1
    • 24GHz高增益超材料覆层型微带天线的拓扑优化设计

      董焱章, 周精浩

      提出了一种基于遗传算法的高增益超材料覆层型微带天线拓扑优化设计方法,设计中对超材料基元和辐射基元采用整体考量的方法,选取微带天线的最大增益值为目标函数,选取超材料覆铜区域离散化后方格子铜贴片的二进制0-1编码为优化变量,建立了24GHz超材料覆层型微带天线的拓扑优化模型。并采用贴片方格子的冗余设计方法来消除拓扑优化中的单点连接,进而通过合适的遗传算法求解策略对10×10方格子规模的优化设计问题进行求解,获得了一种不含单点连接的新型超材料覆层型微带天线。结果表明,与普通微带天线相比,创新构型的超材料覆层型微带天线具有更佳的工作频率匹配性能,微带天线的增益性能和方向性得到明显提升,其最大增益性能从7.51dB提升到11.54dB,提升了53.66%。最后对比研究了12×12和14×14等两种不同方格子规模的超材料微带天线拓扑优化设计问题,结果显示本文得到的创新构型优化设计结果是趋于收敛的,考虑到制备性价比,10×10方格子规模下的创新构型是制备最佳选择。

      • 1
    • 基于区块链的电力营销数据存储机制

      王凌宇, 傅 宏, 杨 云, 刘 俊

      随着电力的发展电力营销数据持续增长,传统的集中式数据存储模式已经不能满足电力业务数据存储的安全性和高效性需求。针对上述问题,本文提出了一种基于区块链的多级加密电力营销数据存储架构,该存储架构以区块链为底层技术支撑结合分布式存储提供稳定性高、安全可靠的电力数据存储性能。同时在区块链的基础上提出多级加密机制,该机制支持电力数据上链、电力数据传输等流程的逐级加密及验证,使得电力数据存储的安全性得到进一步的保证。文中通过创建分布式存储设施对本文中提出的存储机制与集中式存储机制进行对比实验,分析实验结果发现本研究提出的存储机制在电力数据存储方面具有更低的延迟、更低的响应时间和更高的吞吐量的优点,表明了该存储机制合理可行具有良好的应用前景。

      • 1
    • 基于响应面法的复合材料舱壁结构优化设计

      曾漾, 周俊, 沈志远, 于梓贤, 陈昊, 郁荣

      为减轻船舶结构重量,提高船舶的承载能力,造船企业逐渐考虑采用复合材料结构替代常规的钢制舱壁结构。为保证舱壁结构设计参数的合理性,本文提出了一种将响应面模型与遗传算法相结合的优化设计方法。采用Box-Behnken设计方法,在设计空间中抽取样本点并进行模拟,建立舱壁最大变形、最大Mises应力及质量的响应面模型。利用遗传算法对响应面模型进行优化,得到Pareto 最优解。仿真实验表明:与原先的钢制舱壁方案,优化后的质量减轻了约23%,最大变形基本与钢制舱壁方案一致。研究结果表明本文提出的方案适用于工程结构多参数优化设计。

      • 1
    • 扭转弹簧约束下简支碳纳米管的振动特性

      李明, 胡桂萍

      针对两端扭转弹簧约束下简支单层碳纳米管(SWCNT),将非局部弹性理论引入经典欧拉-伯努利梁模型,应用哈密顿原理建立了其振动控制方程以及边界条件,并依靠微分变换法(DTM法)对此高阶偏微分方程进行求解。数值计算研究了扭转弹簧弹性系数、碳纳米管小尺度效应和粘弹性性质对该系统前四阶无量纲固有频率的影响。结论表明小尺度参数、管道粘弹性阻尼参数的增加将会降低系统的各阶固有频率,而且上述两类变化情况均是高阶模态的变化显著于低阶模态;而扭转约束弹性刚度的增加则会提升纳米管的固有频率,并且这一提升效果低阶模态显著于高阶模态。

      • 1
    • 作大范围运动功能梯度材料梁的动力学特性研究

      高祥, 杜超凡, 章定国, 周晓婷

      采用假设模态法和有限元法两种离散方法描述柔性梁的变形场,对作大范围运动的中心刚体-功能梯度材料梁的动力学特征进行研究。假设功能梯度材料的物理参数为沿着梁厚度方向变化的幂函数,考虑梁的纵向拉伸变形和横向弯曲变形,同时计及横向弯曲变形引起的纵向缩短,即非线性耦合项。运用第二类Lagrange方程推导得到两种不同离散方法描述的具有统一形式的系统刚柔耦合动力学方程。通过与假设模态法的数值仿真结果对比,验证本文建立有限元模型的正确性。通过大变形算例,说明基于小变形假设的假设模态法计算上的局限性。在此基础上讨论功能梯度指数对作大范围转动柔性梁动力学特性的影响。结果表明基于小变形假设的假设模态法并不能处理大变形问题;在功能梯度材料梁其他物理参数不变的条件下,梁的最大位移随着功能梯度指数增大而增大;横向弯曲固有频率会随着转速的增加而变大;当转速一定时,固有频率会随着功能梯度指数增大而减小。

      • 1
    • 压缩奇异值分解等效源法用于结构板件声源识别

      贺岩松, 陈良松, 徐中明, 张志飞

      基于压缩感知(CS)理论的等效源法(ESM)已逐步应用于近场声全息(NAH)领域以减少空间采样点数量并扩大声源识别的频率范围。针对空间连续型声源,本文提出了一种压缩奇异值分解等效源法(CSVDESM)来提高声场重建与声源识别性能。该方法首先利用等效源法对要重建的声场进行建模,然后使用奇异值分解法获取声场的一系列正交基,在CS框架下对声场进行重构。最后结合高阶矩阵函数波束形成理论对CSVDESM的输出结果进行修正,通过提高阶次值,不断缩小识别到的声学中心覆盖范围,提高声源识别定位精度。数值仿真分析和实验应用均验证了该方法的有效性与实用性。

      • 1
    • 强辐射棒料提升翻转机构抗震性分析及优化

      周 杰, 史慧民, 王时龙, 杨 波, 李 海

      提升翻转机构是某强辐射棒料后处理系统的关键设备,根据相关设计规范,地震工况下要保证棒料不发生破坏,并且保证机构的安全功能和运行性能正常。为验证机构的抗震性能,采用基于ANASYS Workbench的分析方法,对该后处理系统中包含卷扬机组、钢丝绳、料仓架-料仓、翻转小车及上/下导轨在内的提升翻转机构建立有限元模型并进行了抗震计算,并根据ASME规范对主要部件及重要螺栓进行了应力评定和强度校核,同时对上导轨安装螺栓数进行了优化。结果显示,优化后的提升翻转机构满足核电抗震设计要求。

      • 1
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    2024年第47卷第3期
    • 任松, 何华勇, 姜德义, 陈结, 白月明

      2013,36(9):21-27, DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2013.09.004

      隧道运行中汽车尾气、扬尘、油污不易降解,越积越多,导致隧道严重污染,影响行车安全,定期进行隧道清洗是隧道安全运行的重要保证。研究了一种利用干冰清洗隧道的方法,基于二氧化碳物化性质和干冰清洗特点建立了隧道干冰清洗理论模型,对干冰清洗时混凝土表面孔隙、表面温度、混凝土单轴抗压强度及清洗效果进行试验,分析了干冰清洗对混凝土表面损伤和抗压强度的影响。试验结果表明:干冰清洗能彻底清除混凝土表面污秽物;清洗过程中的温度变化、干冰微爆对混凝土表面及强度影响较小。干冰清洗技术可用于隧道清洗。

    • 电气·热能·材料工程
    • 万里鹏 苟小龙 李波 郝相俊

      2006,29(3):45-47, DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2006.03.011

      以440t/h循环流化床锅炉汽冷式旋风分离器为研究对象,建立了对象的动态数学模型.在数学模型的基础上,采用高级连续系统仿真语言(ACSL)建立了对象的仿真模型.通过仿真试验及分析,证明了模型的正确性,该模型能为旋风分离器的运行及优化设计提供一定的理论指导.

    • 杜国平, 刘新荣, 李晓红, 杨欣, 刘坤

      2013,36(12):79-85, DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2013.12.012

      从研究隧道单层衬砌结构的支护稳定性入手,以现场实验手段,对工作过程中锚杆、纤维凝土以及其与围岩相互作用的力学原理进行了系统研究,对单层衬砌在隧道工程实际应用中的力学性能进行了测量,在此基础上阐述了隧道单层衬砌机理,并最终应用于工程实践,初步形成一套具有理论支撑的单层衬砌设计方法。认为纤维混凝土与围岩密贴效果良好,表明提出的单层衬砌设计方法在保证工程质量和安全方面是可行的,支护结构的工作性状可靠。

    • 张仕进 廖振方 等

      2002,25(7):1-4, DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2002.07.001

      电容器充以一定直流高压电后,通过置于液体中的两个电极产生脉冲放电,把电容器储存的能量瞬间释放出来,在液体介质中产生巨大冲击并伴随强烈辐射的现象,称为电液压脉冲效应。电液压脉冲是一种集强电场,强磁场,超声波,光辐射及空化流于一体的技术,采用此种技术 活化水,并利用这种活化水拌制混凝土,能大大提高混凝土的力学性能,实验室实验表明:其抗压强度提高达48%以上,与其它方法相比,电液压脉冲活化水方法工艺简单,效果稳定,费用低廉,具有很好的应用前景。

    • 胡明辉, 秦大同, 舒红

      2004,27(11):1-3, DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2004.11.001

      为了建立混合动力汽车蓄电池能量管理系统,实现蓄电池快速充电,且同时保证蓄电池寿命不受充电方式的影响,作者分析了当前一般充电方法的优点和这些充电方式存在的问题,以及对混合动力汽车工况的影响,在此基础上,提出了一种新的脉冲分阶段恒流快速充电方法.使之能很好地适应混合动力汽车蓄电池在变电流放电状态下充电时间短,使蓄电池荷电状态SOC始终保持在50%~80%范围内的要求.

    • 杨红伟, 许江, 吴鑫, 彭守建, 张媛

      2011,34(4):6-12, DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2011.04.002

      为了研究周期水压力对岩石的变形特性,利用MTS815岩石力学多功能试验机,对砂岩试样进行了不同轴向应力(峰值强度σmax的60%、70%和80%)条件下孔隙水压力循环试验,还运用Matlab中小波分析对岩石变形曲线中常见的不规则小变形波动干扰曲线进行处理。试验结果表明:随着恒定轴向应力的增大,周期水压力作用下疲劳变形将加速岩石的破坏;随着孔隙水压力循环次数的增加,塑性滞回环呈疏—密—疏的变形演化过程;运用小波分析方法对周期水压力作用下砂岩受多种因素的干扰的变形曲线进行分解、重构处理及评价,从而得到最优分解尺度的基本曲线较好的吻合了试验曲线,更好的揭示了岩石变形的演化规律。

    • 王攀, 邓兆祥, 刘永超, 胡亮

      2010,33(5):16-21, DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2010.05.003

      针对内燃机噪声识别问题,建立了数学模型并编制了相应的程序,在程序中加入作用全局阈值的小波变换降噪程序,保证程序的抗干扰性后,实现了燃烧噪声和机械噪声的频谱分离和A计权声功率级计算。以某CG125型摩托车发动机为例,通过构造包含不同干扰噪声的理论算例仿真识别,验证了程序的准确性和实用性。识别结果表明:分离前后的燃烧噪声和机械噪声的频谱吻合良好,A计权声功率级误差均小于0.6 dB。