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    2022年第卷第6期
    • 陈凌建,杜宝程,彭竟德,徐划龙,王彬,张力

      2022(6):1-13, DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2021.02

      为更全面、真实反映轻型车的排放水平,在实际行驶排放(real driving emission,RDE)试验中考虑车辆冷启动排放有其必要性。为此,选择1辆符合国六排放标准的轻型汽油车完成8次RDE试验,并将其冷启动排放纳入市区总排放中评估。结果表明:冷启动行程的CO、NOx和PN排放对市区总排放的平均贡献率分别高达28.3%,31.9%和39.8%。从冷启动全程来看,CO和CO2排放与平均冷却液温度具有良好的相关性,而NOx和PN排放则与平均车速明显相关。此外,8次试验冷启动排放结果差异较大,这与冷启动最开始50 s内动力学参数v·apos(速度与正向加速度乘积)密切相关。建议在完善考虑冷启动排放的RDE测试程序时对冷启动初始阶段(如冷启动的前50 s)的动力学参数进行严格限定。

    • 屈世阳,李聪波,林利红,李伟,黄明利

      2022(6):14-26, DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2021.07

      为提升动力锂电池包的散热性能和能量密度,基于半导体制冷方案,提出一种多目标优化设计方法,对动力锂电池包的排布间距和半导体制冷量进行优化设计。基于建立的半导体制冷方案的热分析模型,采用拉丁超立方试验及径向基函数(radial basis function,RBF)、响应面法(response surface methodology,RSM)、Kriging代理模型方法建立最高温度、最大温差及间距体积的近似模型。以最大温差和间距体积为目标,最高温度为约束建立电池包散热优化模型,运用多目标遗传算法(multi-objective genetic algorithm,MOGA)进行寻优求解,并通过实验验证优化方案仿真结果的可靠性。优化后仿真结果表明:电池模组间距体积减小了32.42%,最大温差降低了13.64%,最高温度降低了0.53%,该方法显著地提升了电池包的散热性能和能量密度。

    • 许俊雄,冯飞,邓忠伟

      2022(6):27-39, DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2021.06

      为降低锂离子电池传感器故障对电动车辆安全与性能的影响,提出了一种基于观测器的电池传感器故障诊断方法。结合锂离子电池电热耦合动态模型,构建2个扩展卡尔曼滤波(extended Kalman filter,EKF)观测器,估计电池单体的状态量,对比状态量估计值与传感器测量值以生成残差,并使用累计和(cumulative sum,CUSUM)测试方法进行残差评价,根据残差组合的不同响应情况实现锂离子电池电流传感器、电压传感器以及表面温度传感器故障的诊断与分离(fault diagnosis and isolation,FDI)。在不同的传感器故障情况下对诊断方法进行测试,结果表明,该方法能够及时准确地对锂离子电池单体3种传感器故障进行诊断与定位,性能表现优异且易于实施。

    • 陈亮,阎春平,陈建霖,侯跃辉

      2022(6):40-54, DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2021.108

      针对柔性作业车间动态调度问题构建以平均延期惩罚、能耗、偏差度为目标的动态调度优化模型,提出一种基于深度Q学习神经网络的量子遗传算法。首先搭建基于动态事件扰动和周期性重调度的学习环境,利用深度Q学习神经网络算法,建立环境行为评价神经网络模型作为优化模型的适应度函数。然后利用改进的量子遗传算法求解动态调度优化模型。该算法设计了基于工序编码和设备编码的多层编码解码方案;制定了基于适应度的动态调整旋转角策略,提高了种群的收敛速度;结合基于Tent映射的混沌搜索算法,以跳出局部最优解。最后通过测试算例验证了环境-行为评价神经网络模型的鲁棒性和对环境的适应性,以及优化算法的有效性。

    • 邹裕吉,宋豫川,王毅,王馨坤

      2022(6):55-74, DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2021.03

      针对制造系统中考虑路径冲突的AGV (automated guided vehicles)与机器集成调度问题,提出一种基于时间窗和Dijkstra算法的离散型鲸鱼优化算法。首先,以最小化最大完工时间为目标,建立AGV与机器集成调度的数学模型,并采用一种三段式编码实现AGV和机器的集成编码,建立连续空间与离散空间之间的映射关系;然后,为了保证初始种群的质量和多样性,设计一种结合混沌映射和对立学习的扩展型GLR (global,local,random)种群初始化方法;运用Levy飞行算子和阈值重启操作进一步提高算法的全局搜索能力;最后,为了提高算法的局部搜索能力,引入结合问题特点的变邻域搜索算法。标准算例仿真实验和柔性仿真实验证明了该算法解决AGV和机器集成调度问题的可行性和优越性。

    • 余学伟,李琳慧,张涛,张正文

      2022(6):75-84, DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2021.115

      随着增材制造技术的快速发展,基于三周期极小曲面(triply periodic minimal surface,TPMS)的点阵结构因具有轻质高强度、连通性好、拓扑结构可控等优点,在结构轻量化设计、生物植入物中得到广泛应用。但TPMS点阵结构的建模存在过程繁琐、易出错、计算时间长等问题,如何高效、稳定地建模出具有复杂轮廓的TPMS点阵结构成为亟待解决的问题。笔者基于TPMS和体素距离场提出了一种复杂轮廓TPMS点阵结构的建模方法。通过移动立方体法构建TPMS单元三角面片模型;基于点与几何模型的拓扑位置关系,将空间中的点体素化,并提取模型轮廓边界的点。通过计算边界点的距离场,并与TPMS的距离场进行布尔运算,实现复杂轮廓TPMS点阵结构的建模。实例验证表明,该方法能够高效、稳定地建模复杂轮廓TPMS点阵结构。

    • 李林,张青,陈凌建,李元栋,张力

      2022(6):85-97, DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2021.119

      缸内进气量作为电控系统喷油和空燃比前馈控制的基础,对扭矩控制和排放性能至关重要。为了更简便、准确地估算缸内进气量,提出一种面向控制的充量模型,并基于Simulink软件完成该模型的搭建。引入GT-POWER仿真工具辅助标定,完成对充量模型中进气道传热因子、缸内驻留废气关键参数和气门实际流通面积的标定。最后将充量模型计算结果分别与仿真结果及台架试验结果验证对比,提出的充量模型稳态进气量的计算误差均在5%以内,表明提出的充量模型为发动机系统控制提供了一种较为可行的方法。

    • 田威威,陈俊杰,林意

      2022(6):98-107, DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2021.05

      针对不同工况下的数据无法直接训练并用于检测的问题,提出一种基于迁移成分分析和词包模型的诊断算法,对于用作训练的有标签源域数据和用作检验诊断的无标签目标域数据。首先使用短时傅里叶变换将两者转换为频域数据,其次通过迁移成分分析将两者的频谱能量映射到同一分布以建立相应的词包模型作为数据的特征,最后在源域数据的词包模型上训练出合适的分类器从而进行诊断。在西门子SQI-MFS平台实验数据集、凯斯西储大学公开数据集及机械故障预防技术协会MFPT (machinery failure prevention technology)数据集下的实验结果表明该算法是有效的。

    • 代萍,温欣,李以农

      2022(6):108-120, DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2021.09

      针对主动悬架耗能而限制其在电动汽车中的应用问题,采用永磁(PM)直线电机作为主动悬架系统的执行机构,建立了整车动力学模型,研究了车辆动力学性能与能量回收能力之间的关系。基于最优控制理论设计了主动悬架LQG控制器,采用层次分析法(AHP)和粒子群优化(PSO)方法优化了控制器设计参数,提高了车辆动力学性能和能量回收能力。为了实现模式切换,提出了一种新的多模式切换控制策略。在控制策略中引入舒适性因素,该因素可由驾驶员调节或根据车辆行驶状态进行选择,从而实现了不同模式下的策略切换。仿真结果表明,所提出的多模式切换控制策略显著优于传统主动悬架控制模式,从而全面提升了整车动力学性能和能量再生能力,为悬架馈能控制策略提供指导。

    • 周清松,董绍江,罗家元,秦悦,夏宗佑,杨建喜

      2022(6):121-130, DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2021.107

      针对基于目标检测方法的桥梁表观病害检测存在检测精度低、误检率和漏检率高的问题,提出一种改进YOLOv3的高准确率桥梁表观病害检测识别方法。为实现局部特征和全局特征有效融合,在YOLOv3的检测层中添加固定分块大小的池化模块,并在YOLOv3的特征提取网络中引入了DenseNet密集型连接网络结构以增强桥梁病害特征在网络中的传播和利用效率,提高检测效率,采用数据增强技术来扩充样本图像以解决现有桥梁病害数据集样本数量不足的问题。实验结果表明,改进后的YOLOv3在桥梁表观病害检测上的平均准确率比原YOLOv3提高了3.0%,且模型训练时间减少了33.2%,同时降低了对桥梁表观病害检测的误检率和漏检率。

    • 陈郴,李雨铮,黄惠,陈凯峰,陈淑梅

      2022(6):131-140, DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2021.04

      由于磁流变液存在颗粒自磨损以及颗粒与磁流变制动器工作壁面的摩擦问题,会影响电梯磁流变制动器的制动效果,因此对磁流变液的摩擦学性能进行分析非常关键。通过以石墨、油脂作为添加剂,制备4种硅油基磁流变液。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,并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对磁流变液具有减摩作用,摩擦后的流变性能均有所增大;所配制的编号3磁流变液具有低零场黏度、高磁致剪切应力、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。

    • 盛精,王志敏,易了,许建民,龙海飞

      2022(6):141-152, DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2021.01

      针对周刃磨损值测量误差大的问题,提出了基于磨损区重构的铣刀周刃磨损的评价方法。从视频显微镜获取的磨损区图像出发,建立三维重构与曲面展开映射模型,实现周刃后刀面磨损区的三维重构以及螺旋面的近似平面展开;应用几何变换,实现第1、第2后刀面磨损区的平面表示及其共面表示,从而得到等效平面磨损区。通过对等效平面磨损区的分析,得到后刀面磨损宽度和磨损面积,进而对铣刀周刃磨损进行评价。在对四刃铣刀的磨损(切削时间为57 min)进行实证研究后发现用重构法得到的磨损宽度、面积相比于用直接法平均增加了0.16 mm和0.067 mm2,增率为17.0%和14.9%。研究结果表明了重构法的可行性和准确性。

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    • 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。

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    • 壳体柔性对风电齿轮箱-发电机集成系统动态特性影响

      陈锐博, 秦大同, 刘长钊

      目的:随着风力发电机单容量装机的增大,以提高功率密度为目标的传动系统轻量化设计所带来的安全性能问题受到了广泛关注;针对现如今风电传动系统的高度集成化设计而言,不仅要考虑外部随机风载所产生的多变激励的影响,同时还要考虑机械-电磁的内部激励因素;因此开展风电传动系统的机电-刚柔相互耦合作用研究尤为重要。本文通过构建集成系统模型,探究系统的机电-刚柔耦合特性。 方法:本文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。采用Runge-Kutta法对动力学模型进行求解。首先探究齿轮箱-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。其次提出了一种升速分析法,找寻了系统的共振转速。最终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。 结果:通过研究表明:齿轮系统的动态啮合力中不仅存在各级齿轮系统的啮合频率(fm),同时存在发电机电磁激励频率(fe)。发电机振动信号、输出电流以及电磁转矩中均包含齿轮系统啮合频率(fm)、电磁激励频率(fe)以及两者的调制频率(nfm+mfe)。壳体壁厚的增大,增强了系统的机电耦合作用。壁厚的改变对齿轮-发电机扭转特性的影响较小;主要影响了齿轮系统各构件的平移振动特性。薄壁壳体下,出现了由发电机电磁激励所引起的新的共振转速。壳体壁厚增加后,系统的模态应变能发生了改变,有效改善了内啮合应变能对内齿圈和行星轮带来的损伤。 结论:齿轮系统与发电机系统存在强耦合特性,壳体壁厚的改变,加强了机电交互作用。电流信号中所出现的齿轮频率成分以及含有齿轮频率下调制频率成分的现象,可用于检测齿轮系统的运行特性和故障诊断。针对集成化系统而言,在壳体壁厚设计时,需综合考虑发电机电磁激励和齿轮系统内激励特性对系统共振的影响。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,降低系统构件的损坏。

      • 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
    • 基于信号线圈的多无人机身份识别方法研究

      龚文兰, 张振, 陈绍南, 肖静, 吴晓锐, 吴宁

      无线电能传输技术由于摆脱了物理介质的束缚,从而具有灵活、可靠、安全等优点,在无人机领域应用越来越广泛。但目前无人机无线充电系统中常采用的Zigbee、蓝牙、WiFi等广域通信方式接入时间较长,存在非“点对点”传输情况,不具备身份识别功能,无法应对多无人机及多机舱环境。因此迫切需要提出一种可识别无人机身份的点对点近场通信方式以应对多无人机无线充电场景需求。能量信号同步传输的分离通道传输模式具有两通道物理结构独立的特点,可避免传统通信方式的干扰,保障充电的安全性与可靠性。首先提出一种基于信号线圈的多无人机身份识别方法,仿真研究两套耦合机构之间交叉耦合影响,设计一套应用于多无人机及机舱环境下的能量信号同步传输的无线电能传输系统。最后搭建了无人机无线电能传输系统进行了实验验证,实验结果表明基于信号线圈可以快速有效进行无人机及机舱的身份识别。

      • 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
    • 混合动力汽车深度强化学习分层能量管理策略

      为了提高混合动力汽车的燃油经济性和控制策略的稳定性,以第三代普锐斯混联式混合动力汽车作为研究对象,提出了一种等效燃油消耗最小策略(ECMS)与深度强化学习方法(DRL)结合的分层能量管理策略。仿真结果证明,该分层控制策略不仅可以让强化学习中的智能体在无模型的情况下实现自适应节能控制,同时也能保证该混合动力汽车在所有工况下的SOC都满足约束限制。与基于规则的能量管理策略相比,此分层控制策略可以将燃油经济性提高20.83%-32.66%;增加智能体对车速的预测信息,可进一步降低约5.12%的燃油消耗;与没有分层的深度强化学习策略相比,此策略可将燃油经济性提高约8.04%;与使用SOC偏移惩罚的自适应等效燃油消耗最小策略(A-ECMS)相比,此策略下的燃油经济性将提高5.81%-16.18%。

      • 1
    • 含椭球夹杂体的异质结构全空间弹性场

      何君雄, 叶伟

      摘要:目的:异质结构半导体材料通常比均质半导体材料具有更优异的性能,但嵌入的夹杂体因晶格失配或热膨胀而产生的本征应变会对材料整体性能产生严重的影响。因此有必要对非均质夹杂体对异质结构的全空间弹性场的影响进行研究。方法:根据Eshelby经典夹杂理论,综合考虑实际半导体材料的各向异性和非均质性,基于等效夹杂法和格林函数法建立含椭球夹杂体的异质结构解析模型。为求解该模型,通过傅里叶变换和逆变换推导格林函数及其导数在实空间的精确数值积分,从而得到全空间弹性场的数值积分表达式。结果:1) 均质夹杂体结果与文献结果的对比初步验证了模型的正确性并说明了材料各向异性假设的必要性。2) 非均质体结果与有限元模拟结果的对比表明球状非均质体内部的应变均匀分布,而基体中的应变呈指数级衰减,且εrr在界面处发生突变,为非连续状态。3) 通过改变椭球非均质体长短轴之比(c/a),近似模拟了非均质体从硬币形到圆柱形的变化过程对全空间应变场的影响。从应变场的变化过程可以发现,在非均质体内εxx从极小值逐渐增大到极大值,εzz从极大值逐渐减小到极小值。当非均质体形状趋向于扁平状时,对基体中的应变εxx沿x轴分布具有明显影响;当非均质体形状趋向于细长状时,对基体中的应变εxx沿x轴分布情况影响不大。而基体中的应变εyy随着c/a的增大而增大,应变衰减整体趋势一致。4) 对于材料参数而言,非均质体和基体中的应变εxx和εzz都随着非均质体拉伸弹性常数C11的增大而增大,但其影响主要集中在内部和界面附近,在距离界面较远处的基体中几乎没有影响。结论:非均质夹杂体的形状变化会使内部弹性场由平面应力状态转变为平面应变状态,且影响着界面附近的应变大小和衰减程度。本征应变仅包含正应变分量时,最终弹性场不随具有正交或更高对称性晶体结构的夹杂体剪切弹性常数变化,而只和拉伸弹性常数有关,且整体变化趋势与夹杂体的拉压弹性常数变化趋势一致。

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    • 含分布式电源和电动汽车的配电网可靠性评估

      王 辉, 李旭阳, 王宝全, 王一凡, 方 航, 金子蓉

      目的:针对目前大规模分布式电源(DG)和电动汽车(EV)接入配电网后,对配电网的可靠性造成一定影响的问题,提出了一种含有DG和EV的新型配电网可靠性评估方法。方法:首先,考虑到风光出力在时空上的互补特性,基于Copula理论引入Spearman秩相关系数、Kendall秩相关系数及欧氏距离等指标,选择拟合性最优的Frank-Copula函数,并建立了风光联合出力概率模型,作为可靠性计算中分布式电源的输出功率模型。其次,分析了电动汽车用户行为特征,提出了基于动态分时电价的EV有序充放电控制策略。最后,采用改进的IEEE-RBTS Bus6测试系统的主馈线F4,分别从分布式电源的类型、电动汽车数量、有序充放电方式三个方面对系统的可靠性进行计算分析。结果:1)从接入不同类型DG后系统的可靠性计算结果可以看出:接入单独的光伏发电机(PVG)/风力发电机(WTG),系统的平均断电频率(SAIFI)由2.7914 次降至2.7586 次,平均断电持续时间(SAIDI)由15.0939 h降至14.6790 h;采用文中所建立的风光互补发电系统时供电可用率(ASAI)由99.82%升至99.84%,电量不足期望(EENS)由79.1722MW降至75.0307MW。2)从接入不同数量的EV并采用无序充电方式后系统的可靠性计算结果可以看出:当接入200 辆EV后,SAIFI、SAIDI由原来的2.7745 次、14.0786 h分别增加到2.9317次、14.9640 h,变化比较明显;随着EV接入的数量增加到1000辆,可靠性指标SAIFI、SAIDI明显增大,ASAI由99.84%降到99.83%。3)从EV采用不同有序充放电方式后系统的可靠性计算结果可以看出:与无序充放电方式相比,采用分时电价和动态电价的充放电方式后系统的SAIDI由14.9640h分别降至14.7296h、14.1118h,EENS也由77.4233 MW分别降至76.3983 MW、75.7556 MW。结论:1)与无DG接入的情况性相比,接入DG后可以有效地提高配电网的可靠性。2)系统中接入单独的WTG比PVG的可靠性要高,而接入风光互补发电系统比单独的WTG/PVG的可靠性更高。3)接入无序充电的电动汽车不仅会增加系统的负荷峰值,还大大降低了配电网的可靠性,随着数量的增加,可靠性恶化程度加剧。4)与无序充电的方式相比,采用分时电价和动态电价的有序充放电方式不仅能够有效地平抑负荷峰值,还可以降低EV接入配电网后对系统可靠性的影响,其中采用文中的动态分时电价的充放电方式对配电网可靠性影响最小。

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    • 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。

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    • 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。

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    • 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。

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    • 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。

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    • 5G基站自适应天馈系统设计与建模

      沈煜航, 王 晟

      为了提供一个各方面更优的全自动天面自适应调整方案,并在降低维护成本的同时实现更优的覆盖效果,从5G天面的信号辐射方向调整方法入手,对5G基站自适应天馈系统的智能调节系统设计关键技术进行了研究,提出了对基于深度强化学习的基站天面自适应调节策略。基于此设计了5G基站自适应天馈系统,可以使用电信公司RSRP信号覆盖地图作为数据源,获取当前状态的观测值并自动分析数据,对天面进行自动调整。在虚拟环境下,对基于强化学习的本系统进行了模拟搭建与仿真训练,结果符合预期。

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    • 建立安全换道域的换道决策与规划

      汪海松, 胡明辉, 黎万洪, 曹开斌

      在某些特定微观交通场景下,若不换道会影响本车的行驶空间和满意度,若换道会影响本车的安全性和舒适性,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。目前局部路径规划方法鲜有考虑路径曲率是否连续、路径起讫点约束等物理特性,研究基于安全换道域的换道决策与规划方法。分析了两种典型的换道场景,并分别建立其最大和最小安全换道角模型,对于无法演变为单障碍车换道场景的双障碍车换道场景,建立安全换道域。在同一场景下对比了多项式曲线、Dubins曲线、正弦曲线及B样条曲线,基于换道起止点的曲率及换道过程中的曲率变化筛选出B样条曲线法作为局部路径规划方法,验证了利用B样条曲线进行局部路径规划的可行性,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。遍历所有可能的换道场景,通过换道预操作实现典型换道场景的转换,进行碰撞检测提出了基于安全换道域的规则换道决策。联合Simulink和PreScan计算平台在典型换道场景下实现了所提出换道策略的仿真验证,从三辆车横纵向位置随时间的变化曲线中可以看出,自车与两个车道的障碍车未发生碰撞;将完整的换道过程划分为定速巡航、匀减速、匀速跟驰、换道前加速、换道和超车道定速巡航等6个阶段,速度和纵向位置随仿真时间的变化曲线进一步验证了换道决策及规划策略的安全性。结果表明,车辆在进行换道时,两障碍车速度相等的场景下,需要建立安全换道域,分析知B样条曲线可以实现曲率连续变化,并且起止点曲率为零,因此可以利用B样条曲线规划换道路径,并建立综合评价函数曲面挑选最优的换道路径曲线。其余场景可以通过驾驶员的换道预操作,简化为单障碍车换道场景,在最大或最小临界安全换道角的范围内确定合适的换道角即可保证车辆的安全换道。本文建立的模型有较好的实用性,为智能汽车的自动换道辅助系统和自动超车辅助系统的研究提供了参考,可以服务于未来智能交通安全设计和评价。

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    • 基于PSPNet的PEMFC气体扩散层组分推理方法

      王 虎, 尹泽泉, 王雯婕, 黄笠舟, 方宁宁, 隋俊友, 张加乐, 张锐明, 隋邦傑

      针对质子交换膜燃料电池气体扩散层(GDL)形貌划分与制备工艺改进问题,提出了一种基于金字塔池化网络(PSPNet)与多层感知器(MLP)的气体扩散层组分识别与比例推理方法:首先将带标签的气体扩散层扫描电镜(SEM)图片输入神经网络,得到特征图;得到的图像特征层进入金字塔池化模块后,获取SEM图像的深层和浅层特征;随后深层和浅层特征图层一起输入全卷积网络(FCN)模块,得到预测图像;最终统计各个组分上的像素点比例,通过MLP完成组分比例推理。结果表明:所提方法组分识别像素准确率达81.24%,在5%偏差范围内,比例推理准确率为88.89%。该方法解决了气体扩散层多组分无法区分、比例无法获知的问题,可有效应用于气体扩散层的质检、数值重构以及制备工艺改进。

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    • 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。

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    • 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。

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    • 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。

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    • 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。

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    • 小螺距滚柱牙型非接触式检测与偏差评价方法

      行星滚柱丝杠副(Planetary Roller Screw Mechanism,PRSM)是旋转运动与直线运动相互转化的新型重载精密传动装置,螺纹牙型加工质量直接决定其传动精度和承载性能。针对小螺距PRSM滚柱牙型非完整短圆弧检测评价的难题,利用高精度三坐标测量机对滚柱轴向截面牙型非接触式检测,提出了基于非线性内点算法的滚柱牙型曲线拟合方法,验证了滚柱牙型曲线的拟合精度;首次建立了滚柱螺纹牙型偏差评价模型和偏差评价方法,绘制了基于本偏差模型的牙型偏差评价图,并分析并总结了滚柱牙型偏差分布规律。提出的小螺距PRSM滚柱牙型检测评价方法,拟合残差平方和达到1.5e-4数级,牙型半径拟合精度控制在6 μm,牙型圆心 z0坐标拟合精度控制在9.8 μm,能够定量评判滚柱牙型形状精度和位置精度,在工程实际中具有切实可行性。

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    • 废气入射管道参数对缸内EGR分层的影响

      目的:当汽油机工作在低速小负荷时,均质EGR(exhaust gas recirculation)的引入可降低发动机泵气损失以及NOx排放量,但均质EGR率过高,会使燃烧恶化,为了提高发动机对EGR的忍耐度,可采用EGR分层技术;同时,由于进气流速较低且缸内气流无法得到有效组织,点火时刻缸内湍动能较低,导致燃烧速度慢,热效率低,为改善这一情况需提高进气流速且使缸内气流得到良好组织。因此,本文将一台摩托车用汽油机的进气旁通系统改造为EGR系统,以期在缸内实现EGR分层的同时提高点火时刻缸内总体流动特征参数。 方法:采用理论推导、一维热力学数值模型、三维缸内流动模拟相结合的方式,依次搭建了带有EGR的发动机GT-POWER一维计算模型、发动机第一缸CONVERGE三维计算模型。根据废气入射管道设计参数:安装角度θ、安装距离δ、管道直径d设置了8个对照方案,使用GT-POWER求解出各方案初始条件、边界条件,并将这些条件分别导入各方案CONVERGE模型中进行求解;管道参数对缸内流动的影响通过缸内流动总体特征参数来衡量,管道参数对EGR分层的影响通过缸内废气质量分数云图、速度场云图来衡量;最优参数根据EGR分层效果和缸内流动总体特征参数来确定。 结果:1)高速废气射流使得各EGR方案缸内湍动能远高于原机,当θ ≥ 17.5°时,湍动能最大可达67 m2/s2,是原机的3.4倍。在点火时刻附近,得益于压缩后期缸内滚流破碎,湍动能衰减延缓,导致EGR方案湍动能显著高于原机,各方案湍动能最小仍可达18 m2/s2(θ = 11°)为原机的2.3倍。同时,在高速废气射流的作用下,缸内气流得到有效组织,进气下止点处涡流比最大为3.4,点火时刻涡流比最小为2.2(θ = 11°),而原机在整个进气阶段的滚流比和涡流比基本为0。 2)安装角度θ过大或者过小均会使废气射流受到的干涉增强,导致能量损耗增加,不利于提高点火时刻缸内湍动能。当安装角度比较适中,如θ=17.5°时,点火时刻缸内湍动能为27.4 m2/s2,均高于θ=11°(18.3 m2/s2)、θ=15°(24.4 m2/s2)、θ=19°(27.0 m2/s2)方案。减小安装距离δ在提高湍动能的同时会显著降低涡流比,点火时刻δ=7 mm时的湍动能最大值比δ=22 mm时增大了36.2%,但δ=22 mm时的涡流比最大值是δ=7 mm时的4.9倍。管径d越大,点火时刻湍动能、涡流比、滚流比也越大,在点火时刻附近,d=5 mm的湍动能为d=3 mm时的1.8倍。 3)对比缸内速度场,从进气开始到点火时刻,方案7,8均能在缸内形成径向速度分层且整体速度高于其他方案。对比缸内废气质量分数分布,方案6,7,8均能在点火时刻实现EGR分层,高EGR率区域主要集中于气缸中心区域,低EGR率区域主要分布于火花塞附近与燃烧室顶部,两者EGR率相差约10%。 结论:结合废气入射管道参数对EGR分层效果、缸内流动总体特征参数的影响与管道实际加工可行性,选择方案7(θ=17.5°,δ=22 mm,d=5 mm)为最优方案,该方案在实现缸内EGR分层的同时可提高点火时刻缸内总体流动特征参数。

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    • 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。

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    • 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。

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    • 无钯化学镀制备导电Ni@ Kevlar?复合织物及其电磁屏蔽性能

      李敏娜, 张蕾蕾, 李晓林, 王莎莎, 盛明杰, 白瑞成, 邵勤思

      采用高性能Kevlar?织物作为基体,使用无刻蚀、无钯、无锡的“溶胀-银”方法进行活化,通过化学镀工艺制备Ni@Kevlar?织物。利用扫描电子显微镜(SEM)和高分辨率透射电子显微镜(HRTEM)观察织物表面及纤维截面的微观形貌。探究不同时间下样品的增重率、增厚及面密度,并利用X射线光电子能谱仪(XPS)和广角X射线衍射仪(WXRD)测量表面成分及晶体结构,采用四探针测试仪和综合物理性能测量系统(PPMS)测量电、磁性能。以上结果表明无刻蚀、无钯、无锡的溶胀-银活化处理能在织物表面产生大量的银催化靶点,经化学镀后可得到具有良好导电性和铁磁性的纯镍镀层。同轴法屏蔽效能测试结果表明,Ni@Kevlar?织物在低频波段(0.1MHz~1.5GHz)的屏蔽值最高达70dB,能屏蔽99.99999%的电磁波,高频波段(2~18GHz)达到25dB,满足生活生产的屏蔽需求。

      • 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
    • 解决图着色问题的膜进化算法

      郭平, 郭宾

      图着色问题作为图论中比较热门的NP难问题之一。针对该问题,有许多启发式求解算法,但都存在求解的质量不高,计算时间较长等问题。近些年提出的膜进化算法,在处理NP难问题中展现出了独特的优势。基于膜进化算法框架,提出了解决图着色问题的膜进化算法,把图着色问题和膜结合,设计了复制、融合、分裂、溶解、融合分裂、禁忌搜索6种膜进化算子。这些算子在演变的过程中使膜和膜结构发生进化,从而找到更优解,最后求得解决方案。在DIMACS的40个挑战数据集上面进行了实验,与3个最新算法的结果进行对比,在保证解的质量的情况下,能有效降低求解的时间,其中有58%的实例占优。

      • 1
    • 运动想象脑-机接口的判别迁移特征学习与分类

      齐垒, 陈民铀, 张莉

      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。

      • 1
    • 在侵略性介质中植物提取物基绿色缓蚀剂的研究进展:微评论

      陈伶俐, 石悦婷, 李红茹, 王新潮, 张胜涛, 高放

      在侵略性介质中金属如碳钢、铜、铝等腐蚀不可避免并可能造成严重后果,因此防护金属腐蚀非常必要,具有重要意义。与化学合成的有机缓蚀剂相比较,植物提取物基缓蚀剂具有许多独特优点,例如效率较好、低成本、环境友好、可再生与可持续等,因此符合低碳与绿色化工要求,得到人们极大关注,有利于实现碳达峰与碳中和目标。本文重点综述了最近二十年来植物提取物作为在侵略性介质中抗金属腐蚀材料的研究进展,特别是关于抑制钢缓蚀的研究进展,探讨了其作为有机绿色缓蚀剂的科学基础与应用潜能。由于含有许多杂原子基团,植物提取物易于与金属发生物理或者化学作用,形成吸附膜,进而阻碍侵略性物种与金属表面的直接接触,从而阻滞或抑制金属表面的电化学反应,实现在多种侵略性介质中对金属腐蚀防护,阻止金属溶解。本文展望了本领域未来研究重点与研究目标,为人们利用探索天然产物基的有机缓蚀剂提供一定指导作用。

      • 1
    • 考虑扭转速度预估的大型风电机组传动链扭振抑制方法

      大型风电 机组传动链转动惯量大,在随机风速作用下低频扭振风险高,而传统基于确定扭转速度控制目标的传动链扭振控制方法未考虑因测量设备引入的随机测量噪声对扭转速度的影响,可能导致控制性能下降。针对扭转速度测量不确定性,提出了大型风电机组传动链扭振自抗扰控制方法,设计了KF-ADRC扭振控制器,通过卡尔曼滤波动态估计传动链扭转速度,并以扭转速度为零作为ADRC控制目标,控制发电机电磁转矩,抑制传动链低频扭振。研究结果表明:当常规的扭振控制器输入信号存在随机测量噪声时,会显著降低其对传动链低频扭振的抑制性能,而KF-ADRC扭振控制器在输入信号存在测量噪声时可有效预估传动链扭转速度,较好地实现传动链低频扭振抑制效果。

      • 1
    • 环境参数对风电齿轮箱传动系统疲劳损伤影响研究

      伍源, 朱才朝, 谭建军, 宋朝省, 张会阳

      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。该文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。

      • 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
    • 面向控制的一维非等温两相流燃料电池模型研究

      经验模型不能反映电池内部复杂物理化学耦合过程及其导致的响应迟滞,这给燃料电池系统的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、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。

      • 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
    • 基于谐振原理的手持式智能磁化率仪研制

      靳郑伟, 付志红, 张静

      本文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,设计了四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0.2kg)、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。

      • 1
    • 基于Bi-LSTM贝叶斯超参数调优的合流区车速预测

      秦雅琴, 夏玉兰, 谢济铭, 赵荣达, 刘兵, 陈金宏, 段国忠

      为明确城市快速路合流区的微观速度特性,确保车辆在衔接段运行速度协调可控,使车辆安全运行。首先,基于无人机高空视频,从广域视角提取了典型多车道交织区全样本高精度车辆轨迹数据,分析车速的累积频率、分布趋势、特征百分位值等运行特性。然后,基于可有效捕捉前向历史速度数据的变化特征的LSTM模型,构建Bi-LSTM车速预测模型;考虑到人工设置训练参数对模型预测性能的影响较大、时间较长,提出基于贝叶斯超参数优化的Bi-LSTM速度预测模型(BHO-Bi-LSTM)。最后,以R2、Error Mean、Error StD、MSE、RMSE、NRMSE、秩相关这7类评价指标,建立多指标融合的评价方案。结果表明,BHO-Bi-LSTM速度预测模型表现较优,拟合指标R2、秩相关分别为91.05%、94.87%,误差指标Error Mean、Error StD、MSE、RMSE、NRMSE分别为0.0561、0.4556、0.2106、0.4589、0.0785。研究成果可为城市快速路的合流区车速调控提供理论依据。

      • 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
    • 基于卷积神经网络与门控循环单元的交通流预测模型

      王博文, 王景升, 王统一, 夏天雨, 赵丹婷

      为实现交通流序列的多步预测,支持智能交通系统的长期决策任务,提出一种基于编码器-解码器(encoder-decoder, ED)框架的卷积神经网络(convolutional neural networks, CNN)-门循环单元(gate recurrent unit, GRU)模型,简称ED CNN-GRU模型。首先使用CNN作为编码器,对交通流序列进行特征提取,然后使用GRU作为解码器对提取的特征进行解释并输出。实验证明,相较于CNN、GRU单个模型,ED框架有效解决了误差的迅速累积问题。相较于其他基准模型,CNN、GRU模型对于交通流序列的特征提取及解释能力较为优秀。对于未来12个步长的交通流量预测任务,相较于其他基准模型,单变量输入的ED CNN-GRU模型的均方根误差下降约0.344~6.464,平均绝对误差下降约0.192~0.425。相较于单变量输入,多变量输入的ED CNN-GRU模型拥有更好的拟合效果。证明了ED CNN-GRU模型在不同输入维度的多步交通流预测中任务中均具有良好的预测能力,为数据获取条件不同的城市提供了一个支持单变量及多变量输入的多步交通流预测模型。

      • 1
    • 基于改进粒子滤波算法的车速估计

      高彦, 傅春耘, 杨忠, 杨官龙

      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,同时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。与基本粒子滤波器相比,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的平均绝对误差减小了40.25%,侧向速度估计值的平均绝对误差减小了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的平均绝对误差减小了47.00%,侧向速度估计值的平均绝对误差减小了41.21%。

      • 1
    • 基于随机森林算法的气动软体机械臂视觉伺服

      软体机械臂具有灵活性和柔顺性的特点,可在实现对位姿跟踪的同时确保与环境交互的安全性,近年成为研究的热点。但由于软体机械臂材料变形是非线性的,其运动学建模的参数众多且难以获得准确值,使软体机械臂实现运动学控制较为困难。为了补偿软体机械臂的不确定性,在现在视觉伺服的基础上,提出一种基于历史数据驱动的手眼视觉伺服新方法。该方法结合基于随机森林算法的控制器来完成机械臂控制任务,通过对历史数据聚类,基于随机森林回归模型建立软体机械臂驱动状态和末端图像特征的逆映射,无需求解机械臂和摄像机的任何参数,即可快速获取系统输入变量。实验结果表明,所提出的方法可以较好地实现预期控制目标。

      • 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
    • 钼精矿焙烧处理过程中典型杂质元素的热力学行为及分析

      刘起航, 刘睿霖, 杨双平, 何 凯, 王利东

      通过模拟实验结合XRF、ICP及MLA等分析技术研究了钼精矿焙烧处理流程中多种杂质元素间的相互作用,在MLA对物相定量分析的基础上,采用Factsage7.0软件分析了钼精矿焙烧过程中不同杂质元素反应进行的热力学条件。结果表明:杂质元素在钼精矿及后续处理流程中的分布存在明显的粒度偏析,主要表现为K、Si等杂质更多以大分子量的矿物形式赋存在较粗粒度的钼精矿中,而Fe、Ca、Cu等杂质则更多以FeS2、CaSO4、CuFeS2等小分子量的化合物形式赋存在较细粒度的钼精矿中。FeS2、CaSO4和SiO2等杂质会在高温焙烧过程中与MoO3形成致密度较高的混合物,降低Mo的浸出率。云母在钼精矿焙烧过程中会分解生成正长石,而正长石在CaF2作助熔剂的条件下可转化出易溶于水的K、Al等金属离子进而被水洗去除。因此,合理控制钼精矿粒度和焙烧条件是降低钼产品中杂质含量的有效措施。

      • 1
    • 热风式相变蓄热建筑热特性研究

      提出了一种封装有相变材料的蓄热板,将其置于墙体内侧构建热风式相变蓄热采暖系统,并搭建了模型房对其性能进行了对比测试和分析;利用TRNSYS软件建立了相变蓄热房间的动态热特性分析模型,并针对房间的动态热特性进行了模拟。实验测试结果表明,热风式相变蓄热系统能显著提高室内房间温度和热舒适性,所建立的相变蓄热系统动态热特性模型能较好预测其温度变化过程,为太阳能热风式相变蓄热建筑的推广应用奠定了理论基础。

      • 1
    • 碳酸钙晶须对风积沙混凝土力学性能影响研究

      李昊, 张卓森, 郭皓隆, 孙常伟

      为提高风积沙利用率,研究不同体积掺量的碳酸钙晶须对风积沙混凝土抗压及劈裂抗拉强度的影响规律。通过扫描电镜和核磁共振等手段,从微观角度观察碳酸钙晶须与水泥浆体的粘结形态并分析其作用机理,基于试验结果分析并提出抗压、劈裂抗拉强度与养护龄期之间的理论模型。试验结果表明:掺入适量的碳酸钙晶须能够有效的改善风积沙混凝土的孔隙结构,提高力学性能。当风积沙替换率为60%时,碳酸钙晶须对于抗压强度与劈裂抗拉强度的最佳体积掺量分别为0.15%、0.2%。提出的理论模型与试验数据吻合程度较高,可较好地预测龄期下的强度值。

      • 1
    • 3D打印铝合金力学性能的非线性超声检测

      寇明权, 刘瑶璐, 姜又强, 宁慧铭, 胡宁

      由于3D打印成型工艺的特殊性,不同的工艺参数会影响成型件的力学性能,因此迫切需要一种无损检测方法来评估材料的力学性能。为了研究超声非线性系数与材料抗拉强度之间的关系,对不同成型角度下的3D打印铝合金材料进行非线性超声检测和力学拉伸试验。结果表明材料的抗拉强度越小,超声非线性系数越大,反之亦然。通过观察材料微观结构,发现该现象与材料缺陷比率有关,因此超声非线性系数可以评价材料的强度。此外,对不同成型角度下的3D打印铝合金试件进行疲劳试验,发现疲劳加载后试件的超声非线性系数均增大。通过观察材料微观结构的变化,发现超声非线性系数的增大是由于微裂纹萌生引起的,证明了超声非线性系数对微裂纹的萌生非常敏感。因此,非线性超声检测技术可用于3D打印铝合金材料力学性能的评估和微裂纹的检测。

      • 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
    • 天气影响下基于风险评估的电动汽车光伏充电站需求响应

      颜勤

      在“碳达峰、碳中和”背景下,新能源发电逐渐占主导地位,电动汽车数量增长显著,电动汽车光伏充电站将在需求响应方面有重要作用。该文提出一种天气影响下基于风险评估的电动汽车光伏充电站的需求响应方案,根据构建的“预测-预防-响应”三阶段流程图,首先结合电网及天气的地理信息系统(Geographic Information System, GIS)数据进行多层时空数据整合分析,做出风险地图;再据此进行天气对用户影响的风险评估,对装备有光伏发电的电动汽车充电站的运行成本进行建模,优化充电站资源在日前储备市场的参与方案;最后在用户参与下分别进行需求侧管理(Demand Side Management, DSM)和停电应急管理(Outage Management, OM),并进行案例研究。该文研究有效预测天气对电力用户影响并将其可视化,并验证了带有光伏发电的电动汽车充电站有助于减轻天气对电力供应造成负面影响的作用。

      • 1
    • LOLIMOT模型在CNG发动机NOx排放预测试验中的应用

      刘佳奇, 卢炽华, 刘志恩

      为解决在选择性催化还原技术(SCR)的控制策略开发中,局部线性模型树(LOLIMOT)排放模型预测精度不足的问题,提出一种通过优化空间边界,将原模型的超矩形输入空间约束在物理意义范围内的改进LOLIMOT模型。通过某天然气发动机的辨识试验,从分布特征和计算原理等角度,分析了该方法对预测结果的影响。结果表明:对比原算法,改进算法的线性相关度R2提升了1.9%,验证了改进策略的有效性。改进LOLIMOT算法具备较高的收敛速度和稳定性,其在排放模型领域具备一定的应用优势。

      • 1
    • 考虑风电随机性的交直流系统协调二级电压控制方法

      崔惟, 曹逸凡, 李程昊, 张紫薇, 刘明洋, 张皓, 颜伟

      为了应对风电随机波动导致的送端电网潮流大规模变化、换流母线电压扰动,进一步导致换流站离散设备额外动作,提出考虑风电随机性的交直流系统协调二级电压控制方法:首先通过定义功率相对偏差来描述风电波动程度,筛选出二级电压控制中不能忽略风电功率波动的特征时段;然后采用k-means聚类方法得到特征时段风电出力的典型场景;最后利用概率场景法来表示风电的随机性,借助机会约束法解决不确定性优化问题。基于修改的IEEE39节点算例系统进行仿真并验证所提方法的有效性。

      • 1
    • 楼阁式古塔建筑夜景照明视觉评价体系

      侯万钧, 贾铁, 王立雄

      随着城市夜景生活的高速发展,人们对于城市夜景核心区标志性建筑的照明效果需求大大提高,其中就包括楼阁式古塔这一类东方典型建筑,但其现阶段夜景照明效果满意度较低,此方面的相关研究也极少。首先,通过前期大量的考察、测量和研究走访,梳理和分析了楼阁式古塔夜景照明美感表现的人眼视觉感受评价要素;之后,利用结构方程模型能够处理变量及其相互间关系的能力,运用AMOS软件对影响楼阁式古塔建筑夜景照明效果的视觉感受评价因素及因素间相互关系进行分析,构建了影响因素间关系的量化分析模型,通过对所构建模型的拟合调整和分析验证,更加深化了对各核心要素之间的潜在关系的诠释;最终,从定量的角度阐述和剖析了各核心评价要素,最后,构建出可供实际应用且客观合理的楼阁式古塔夜景照明视觉评价体系,为古塔类建筑夜景照明设计和工程项目规划建设提供数据和评价标准参考。

      • 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
    • 稠油-水混输海管停输再启动压力预测

      王帅, 薛荞荞, 王荣元, 崔凯翔, 敬加强

      为保障海底稠油集输管线的安全停输与顺利启动,以旅大稠油为研究对象,利用Anton Paar Rheolab QC流变仪分析稠油及其乳状液流变特征与再启动力学响应特性,通过SPSS软件,对正交启动实验数据进行非线性回归分析,建立四参量七系数的启动应力模型;并自主研制了室内环道再启动实验装置,分析停运管线在不同工况下启动压力的变化规律,将基于启动应力模型的再启动压力预测值与实测值相比较,评估其预测可靠性。结果表明:稠油乳状液初始启动应力随时间的变化可分为三阶段,即启动应力上升阶段、衰减阶段、平衡阶段;再启动压力预测值与实测值平均相对误差绝对值为16.38%,再启动压力随温度升高而降低,随启动流量增大而增大,适当增大流量可缩短管线启动时间,但同时将增大再启动压力。

      • 1
    • 环氧沥青固化过程中的粘度特性研究

      荆儒鑫, Panos Apostolidis, 刘学岩

      环氧沥青为一种热固性筑路材料,可以有效的提高路面强度,延长道路使用寿命。本文针对环氧沥青固化过程中的流变学特性开展了一系列研究,采用粘度为表征参数,重点研究固化温度,剪切速率以及稀释比对其固化速度的影响。研究结果表明,温度越高,环氧沥青的固化速度越快;过快的剪切速率会干扰并破坏固化结构的形成;采用基质沥青对环氧沥青进行稀释可以有效的控制固化速度并降低材料成本。综合考虑施工和易性等因素,推荐稀释比(环氧沥青:基质沥青)为25:75,材料拌合速度为20转/分钟,材料在拌合、运输及压实过程中温度应保持在130℃,道路施工需在五小时内结束。

      • 1
    • 五相PMSM相邻两相开路故障容错控制策略

      陶彩霞, 王冉冉, 高锋阳, 王伟斌

      五相永磁同步电机发生相邻两相开路故障会导致驱动系统不稳定运行,针对这种故障状况,提出一种基于空间矢量脉宽调制(space vector pulse width modulation, SVPWM)技术的容错控制策略。首先构建永磁同步电机数学模型;进而为使机电能量能够实现平稳转换,重新构建降阶变换矩阵,得到故障后剩余相容错电流表达式;然后利用SVPWM调制,计算故障下空间电压矢量,建立六个扇区,进行目标矢量合成,进而计算相应基本合成电压矢量的作用时间,并给出对应扇区的空间电压矢量选择顺序;最后matlab/simulink仿真验证,仿真结果与理论计算相一致,有效验证了所提SVPWM容错控制策略的正确性。利用该容错控制策略,五相永磁同步电机在故障状态下的运行性能得到明显改善,电机实现稳定运行。所提控制策略与传统电流滞环跟踪脉宽调制(pulse width modulation,PWM)控制方式对比分析,证明所提策略存在优越性。

      • 1
    • 基于改进Gath-Geva聚类方法的磁流变阻尼器T-S模糊建模

      田应飞, 夏东斌, 杜秀梅, 卢胜, 晏迅, 蒋和跃, 浮洁, 余淼

      磁流变阻尼器作为车辆智能悬架系统的核心元件,其逆模型的精度是影响车辆悬架减振控制性能的主要因素之一。论文针对全地形车悬架系统中磁流变阻尼器的滞回非线性导致建模精度低的问题,提出了采用基于改进的Gath-Geva聚类的模糊T-S建模方法。首先,通过MTS试验机对磁流变阻尼器在不同工作频率、幅值和激励电流下的输出力进行测试和分析。然后,基于试验测试结果和T-S模糊推理方法,建立了阻尼器的逆向模型,采用改进Gath-Geva聚类方法对建立的T-S模糊模型参数进行辨识,获得了激励位移、速度、阻尼力和控制电流之间的关系,提高建模精度和参数辨识速度。最后通过试验中的非建模数据对所提出的模糊非线性建模方法进行验证。结果表明,所提出的方法对阻尼器的控制电流具有较高的预测精度,其中电流预测值与实验值的均方根误差仅为0.0088A。

      • 1
    • 增强组合差分乘积形态学滤波的轴承故障特征提取方法

      针对滚动轴承故障信号具有非线性、非平稳、强噪声特性导致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。在分析数学形态学四种基本运算的正、负冲击脉冲提取特性的基础上,对其进行级联、差分、乘积构造的一种新的组合差分乘积算子(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为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。依托两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。

      • 1
    • 高校科研资源的个性化融合推荐

      刘冬邻

      为满足高校师生对科研资源复杂的个性化服务需求,设计了高校科研资源个性化服务系统,简称个性化科研服务系统(PSRSS,Personalized Scientific Research Service System)。全面分析了高校科研用户的个性化科研资源服务需求,设计了基于数据层、融合多种推荐策略的推荐计算层、应用呈现层的多引擎融合推荐系统架构;基于不同推荐场景,比较了不同的推荐算法并对选择的算法进行了针对性优化;探讨了用户模型和科研资源模型的设计,实现了基于资源热度、项目内容相似度、相似用户协同过滤的Top-N推荐。系统提升了高校师生获取科研资源的体验,为高校科研资源个性化服务系统建设提供了新思路。

      • 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
    • 二甲醚/甲醇混合燃料HCCI燃烧特性数值模拟

      王鑫, 谈岭, 陈朝阳

      为了研究混合气浓度及燃料掺混对二甲醚/甲醇混合燃料HCCI(homogeneous charge compression ignition)燃烧特性的影响,对不同过量空气系数和二甲醚掺混比下的醇醚混合燃料HCCI燃烧过程进行了模拟计算,分析了缸内温度、压力、压力升高率、放热率以及燃料消耗路径随过量空气系数和二甲醚掺混比的变化关系。结果表明,随过量空气系数增大,缸内压力、温度、放热率和压力升高率峰值减小,相位推迟,过量空气系数太大时,CO的进一步氧化反应会受到阻碍,使缸内产生大量的CO残留;随二甲醚掺混比的增大,缸内压力、温度峰值增大,相位提前,压力升高率和放热率峰值减小;二甲醚HCCI燃烧放热率曲线存在3个峰值,第1个峰值出现上止点前30゜CA,为二甲醚低温氧化放热,对应缸内温度为804 K,第2个峰值出现在上止点前15゜CA,对应缸内温度为1193 K,为甲醛等中间产物氧化生成CO时放热,第3个峰值为CO氧化,生成CO2时放热,第2和第3个放热率峰值为二甲醚的高温氧化放热阶段,与甲醇掺混燃烧时,二甲醚的低温氧化反应对混合气的燃烧起到了促进作用。

      • 1
    • 考虑参数摄动的智能汽车动态侧向避障鲁棒控制策略

      考虑到实际交通环境障碍物汽车加速度和速度实时动态变化,将引起智能汽车避障实时参考轨迹不光滑变化;并且,智能汽车参数摄动,车速实时变化和采集信号干扰,将造成智能汽车动态侧向避障精准控制困难。为此,提出了考虑参数摄动的智能汽车动态侧向避障鲁棒控制策略。该控制策略分为动态轨迹规划层和动态轨迹跟踪层;动态轨迹规划层依据障碍物汽车加速度和速度动态变化,采用基于避障极限位置的动态轨迹规划算法,以规划能够保证智能汽车侧向安全避障的实时参考轨迹;动态轨迹跟踪层设计了考虑了质量、转动惯量和前后侧偏刚度参数摄动的鲁棒控制器,以实现实时动态参考轨迹精准跟踪。最后,利用Matlab/Simulink和Trucksim软件联合仿真,进行所提控制策略仿真验证。仿真结果表明:动态轨迹规划层能够依据障碍物汽车加速度和速度实时变化,实时规划了安全侧向避障动态参考轨迹;轨迹跟踪层克服了质量、转动惯量、前后侧偏刚度参数摄动,以及实时参考轨迹不光滑动态变化,平滑良好地跟踪了侧向避障实时参考轨迹。因此,所提控制策略实现了智能汽车安全动态侧向避障,同时确保了避障过程汽车横摆稳定性。

      • 1
    • 基于多模型自适应方法的智能汽车路径跟踪控制

      梁艺潇, 李以农, Amir Khajepour, 郑玲, 余颖弘, 张紫微

      [ ]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得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,利用其处理不确定性系统的控制问题。首先,对多模型自适应控制律进行了推导,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(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最好的控制效果,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。

      • 1
    • 大跨越架空输电导线铝部应力分布试验研究

      汪峰

      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现线性增大趋势,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,线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应力分布不均匀,建议大跨越导线线型设计时考虑铝股丝分层特性。

      • 1
    • 基于融合模型的单相接地故障类型辨识方法

      李宗峰, 郭祥富, 范敏, 夏嘉璐, 董轩

      在我国6-66kV的中低压配电网中,单相接地故障约占配电网故障总数的80%。由于发生单相接地故障时仅由系统的对地电容引起很小的接地故障电流,故障特征不明显,并且不同类型的单相接地故障之间的特征区分度不高,造成了对其类型辨识的难度增大。对此,本文提出了一种融合特征分解和深度学习思想的单相接地故障类型辨识方法。首先,基于希尔伯特-黄变换(Hilbert-Huang Transform,即HHT)对配电网采集到的故障录波数据进行初步处理,使不同故障类型间的区分度更高;其次设计深度学习模型ResNet18学习故障事件的复杂非线性特征,从而辨识出故障类型结果。通过国内某真型试验场采集到的录波数据进行验证,证明了本文提出的综合辨识方法能准确识别出多种单相接地故障类型,可为后续制定有针对性的故障处理措施提供可靠依据。

      • 1
    • 高腐蚀条件下用铝合金材料腐蚀机理

      李波, 樊 磊, 孙 博, 白 洁, 毛 先 胤, 宋守波, 杨 大 宁, 张 志 清, 陈 科 羽, 狄 睿

      铝合金具有低密度、低熔点、高比强度及优良的耐腐蚀性能等特点,被广泛用于航空航天、建筑、船舶等领域。在服役过程中,铝合金的表层氧化膜易受到环境中活性阴离子的破坏而发生腐蚀,对其性能造成严重的损害,故研究铝合金在高腐蚀性环境的腐蚀行为对工程选材具有非常重要的指导意义。本文选择6061铝合金、2195铝锂合金和7075铝合金为研究对象,对其在特定腐蚀介质中的腐蚀过程与力学性能进行分析,研究了铝合金在特定腐蚀介质中腐蚀形貌与力学性能的变化规律。结果表明:腐蚀初期,在高Cl-、NO3-、SO42-离子的腐蚀环境中,三种铝合金的氧化膜受到阴离子破坏后发生点腐蚀,使得基体暴露在腐蚀环境中,从而发生电化学腐蚀,6061铝合金和2195铝锂合金腐蚀方式是由点腐蚀向面腐蚀的转变,7075铝合金腐蚀方式为晶间腐蚀;6061铝合在经过腐蚀后能保持稳定强度和塑性,7075铝合金和2195铝锂合金在腐蚀后其强度和塑性都出现了明显的降低。

      • 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
    • PEMFC气体扩散层制备过程材料表征和孔尺度模拟计算

      杨王凡, 尹泽泉, 朱礼军, 邵勤思, 容忠言, 隋邦傑

      为研究质子交换膜燃料电池气体扩散层的制备方法对气体扩散层结构和性能的影响,采用聚丙烯腈基碳纤维原纸作为前驱体,以酚醛树脂作为粘结剂,采用热压、碳化、石墨化等工艺制成气体扩散层,并考察原纸浸渍过程中,不同质量分数的酚醛树脂乙醇溶液对于气体扩散层性能的影响。利用扫描电子显微镜、汞侵入法、四探针法等进行性能表征,并利用X射线断层扫描技术获得气体扩散层的三维结构,通过孔尺度模型进行模拟计算。结果表明,采用实验表征方法和模拟计算方法可以更准确地对气体扩散层性能进行表征,在使用15%质量分数酚醛树脂乙醇溶液浸渍原纸时,可以得到与商业所流行气体扩散层相同的78%孔隙率,并将电阻率提升了约30%。

      • 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
    • 基于人工智能的配电边缘物联网网络预警及自愈方案

      李伟青, 陈虹宇, 赵瑞锋, 胡春强

      配电物联网是泛在电力物联网建设中的最后一个环节,直接面向用户,是连接电力生产和用电用户的桥梁,影响着供电安全和供电可靠性的优劣。由于配电网具有供电路径短、负荷密度大等特点,导致保护和控制的难度很大,因此迫切需要建立完善的配电网预警和自愈策略,形成运行方式灵活、故障预警及时、故障自愈完善的智能配电网。本文提出适用于配电物联网边缘网络固件的安全防御技术框架,形成了具备安全预警及自愈能力的配电边缘物联网技术方案,并基于模拟实验验证了本方案的可行性。

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    • 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
    • 无托槽隐形正畸矫治器牙模轻量化

      张 焱, 刘红忠, 周宏志, 刘登科, 宗学文

      为了降低无托槽隐形正畸矫治器的制造成本,基于增材制造设计(DfAM)准则对光固化3D打印的树脂牙颌模型进行轻量化研究。运用宏观拓扑优化和介观点阵填充,建立8种优化的牙模基托模型,通过ANSYS有限元仿真选取3种最佳的牙模基托模型进行3D偏差实验研究,对其在压膜环境下的物理和力学性能进行评估。结果表明,在保证隐形矫治器的制造精度前提下,二维蜂窝点阵填充的牙颌模型相比初始牙模质量降比达到21.67%,是最佳的轻量化设计方案。

      • 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
    • 改进RRT算法的机器人路径规划研究

      谭波, 罗均, 罗雨松, 胡春晖, 卓俊康, 白泽鑫, 田金涛

      近年来,机器人被广泛应用于我们生活之中。路径规划作为机器人的主要技术之一,优秀的路径规划算法能提升机器人工作效率、降低成本等,同时为研究机器人的导航打下了良好的基础。以扩展性强大闻名的RRT算法存在路径长度并非最优,光滑性差等不足,提出了反向寻优和三次样条曲线插值改进算法,然后在Matlab和ROS系统中仿真,结果表明:改进后的RRT算法能降低路径长度,减少节点数目,提高光滑性,实现了算法的有效性。

      • 1
    • 换电机器人举升系统结构及控制参数集成优化

      为提升纯电动汽车换电机器人续航能力,提出一种面向节能的换电机器人举升系统结构及控制参数集成优化方法。首先,对换电机器人举升系统结构进行参数初步匹配;然后,设计滑模变结构控制器,基于此建立举升系统举升过程的能耗模型;其次,建立以举升系统能耗和角位移稳态误差为目标的优化模型,并利用多目标优化算法进行求解以获得举升能耗和角位移误差最优的结构和控制参数组合;最后,通过实验验证优化结果的可靠性。优化结果表明:经集成优化后稳态误差降低了53.68%,举升系统能耗降低了10.93%。

      • 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
    • 基于改进的Mask R-CNN的露天矿边坡裂隙智能检测算法

      景莹, 阮顺领, 卢才武, 刘丹洋, 顾清华

      露天矿边坡裂隙检测在露天矿安全生产管理中占主要地位,裂隙的非及时性检测将会导致露天矿边坡发生滑坡等严重危害。为了预防因露天矿边坡表面恶化而产生节理、裂隙或断裂等破坏边坡完整性所引发的安全事故,同时解决传统图像处理算法以及经典的深度学习模型直接应用于露天矿边坡裂隙检测效果不甚理想的问题,提出了一种基于改进的Mask R-CNN的露天矿边坡裂隙智能检测算法,运用了Mask R-CNN在目标检测、语义分割以及目标定位方面的集成性特点,改进了其在掩膜分支的边缘不清晰以及误检等缺点,构建了一个专门针对露天矿边坡裂隙图像的检测分割框架。该方法在掩膜分割分支引入了空洞卷积神经网络以及分类分割迭代上采样操作,能够解决边坡裂隙分割边缘粗糙的问题,实验结果表明,与传统的裂缝分割算法相比,该算法具有更高的识别精度以及更好的分割效果。

      • 1
    • 计及深度调峰辅助服务与多典型日的年度发电计划优化模型

      张爱枫, 刘或让, 王  勇, 艾  林, 周  颖, 蒋振涌, 桑福敏, 林祖贵, 颜 伟

      在调峰市场背景下,机组调峰成本与辅助服务费用对发电企业影响较大,据此,提出了计及深度调峰辅助服务与多典型日的年度发电计划优化模型。在场景获取方面,提出了考虑负荷与风电耦合的典型场景聚类方法,有效解决了月内多个典型日场景的模拟问题。在模型方面,考虑了深度调峰成本、辅助服务补偿费用、售电利益与碳交易成本,建立了发电企业参与深度调峰辅助服务市场的收益约束,确保市场各主体能从中获利。考虑到该模型属于非线性混合整数规划问题,结合线性化策略和CPLEX求解器实现了高效求解。最后,基于修正算例系统进行了仿真分析,验证了所提模型的有效性。

      • 1
    • 基于状态树的链上数据高效可信查询索引模型及方法

      原旭, 黄笠煌, 陈志奎, 于硕

      区块链技术以其去中心化,不可篡改等特性在分布式数据管理领域中逐渐得到关注,然而当前区块链系统在数据查询处理方面却存在查询功能单一、效率低以及查询可信性难以保证等问题。本文基于以太坊状态树的设计思路,在保证索引不可篡改的前提下,提出一种全局索引结构KMPT,可一次定位目标区块,避免了遍历区块的检索过程,同时结合块内索引TMPT,实现了基于内容的高效区块链数据检索。经实验验证,相比于仅构建块内索引的方法,该索引模型在可接受的索引构建代价内极大提升了查询检索的效率和稳定性,此外,可同时提供查询数据存在或不存在证明,提升了查询结果的可信性。

      • 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
    • 基于改进FPFH-ICP的车载激光雷达点云配准方法

      为了改善传统车载激光雷达点云配准方法准确度低、计算速度慢的问题,提出了一种基于快速点特征直方图(fast point feature histograms, FPFH)初始匹配与改进迭代最近点(iterative closest point, ICP)精确配准相结合的改进FPFH-ICP配准算法。配准前使用体素滤波器和Statistical-Outlier-Removal滤波器进行预处理;采用FPFH提取点云特征,基于采样一致性(sample consensus initial alignment, SAC-IA)进行初始配准,为精确配准提供良好的位姿信息;建立K-D树并在传统ICP配准算法的基础上添加法向量阈值,对车载激光雷达点云数据进行精确配准;在四种不同场景的实验中,改进FPFH-ICP配准比ICP配准的均方根误差和配准用时分别平均减少了7.56% 和41.22%,比点特征直方图(point feature histograms, PFH)配准的均方根误差和配准用时分别平均减少了30.28% 和18.95%,表明改进的FPFH-ICP能够对车载激光雷达点云数据实现精确且高效的配准。

      • 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
    • 双圆弧谐波减速器刚轮插刀有效长度分析与优化

      为预估和延长双圆弧谐波减速器刚轮插齿刀有效长度,论文建立了双圆弧刚轮齿廓数学模型,根据运动学法,建立了插刀加工数学仿真模型;根据齿廓法线法,建立了砂轮磨削加工数学模型,推导了刃磨后插刀的等效齿形与加工误差,确定了插刀的有效长度。在此基础上,论文通过优化砂轮齿形与插刀齿数,延长了插刀有效长度。结果表明:优化前55齿插刀有效长度为2.1 mm,0截面插刀加工出刚轮齿形误差为2μm;优化后0截面插刀加工出刚轮齿形误差的最大值为0.14μm。优化后插刀齿数越多,插刀有效长度越长;优化后42齿、55齿、68插刀有效长度分别增加了4.8%、52%、81%。

      • 1
    • MBR工艺强化脱氮除磷处理滇池农业面源污水的调控方法及实际应用

      马志龙, 杨占强, 丁文川, 郑良秋, 王涛涛, 曾晓岚

      为保证滇池环湖截污体系已建混合水质净化厂MBR工艺实现出水氮磷稳定达标,通过现场搭建中试规模的系统,研究了外加碳源(乙酸钠)和除磷剂(聚合氯化铝)投加量对实际污水中氮磷强化去除的关系,提出了针对滇池农业面源污水常年进水水质浓度、碳氮比以及碳磷比均较低,TN和TP浓度波动大的特点,可灵活采用外加碳源(乙酸钠)和辅助化学除磷(PAC)的双调控方法或辅助化学除磷的单调控方法,在能够使出水中氮磷达标稳定的前提下,节约运行成本。同时,以中试研究参数为基准,有效地提高了洛龙河净化厂的实际运行调控效率,缩短了整个系统优化调整时间,并最终实现净化厂各项出水水质稳定达标,特别是TP浓度稳定低于0.3mg/L的地方标准要求。本文报道的方法和成果可以为国内类似污水厂强化脱氮除磷工艺调控的生产性实践提供参考。

      • 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
    • 覆冰地区分裂与等效扩径导线表面电场特性

      马俊, 廖龙飞, 喻建波, 刘振华, 蒋兴良, 胡琴

      输电线路覆冰对电力系统安全运行具有严重威胁,目前已经发展有多种防冰除冰方法,但每种方法都有其局限性,对于一些具有微气象、微地形特征的重覆冰地区尚未有较好的解决方法。本文考虑到扩径导线的特点以及分裂导线输电线路的局限性,根据波阻抗和自然功率将分裂导线等效为单导线,并考虑电流的集肤效应,得到了等效的单根扩径导线,进而分析比较覆冰地区的分裂导线及其等效的单根扩径导线的表面电场特性。研究表明,等效前后导线截面面积相同且波阻抗一致时,扩径导线与分裂导线相比,不仅显著降低子导线根数以及输电线路的覆冰荷载,而且在扩径导线的半径等于分裂导线的等效单导线半径时,扩径导线的表面最大电场强度小于分裂导线。因此,在严重覆冰地区,采用分裂导线等效半径的扩径导线具有非常好的表面电场特性,可显著降低冰风荷载,提高抗冰强度。

      • 1
    • 输入受限下机器人关节神经网络自适应控制

      雷 源, 李 聪, 宋延奎, 李俊阳, 王 森

      针对机器人关节控制输入受限以及动力学模型中存在非线性摩擦、柔性变形和未知外部干扰力矩等问题,提出了一种基于径向基函数神经网络(RBFNN)的输入饱和指令滤波自适应控制方法。基于指令滤波反步法,采用饱和函数约束控制输入的幅值,使用RBF神经网络在线逼近未知干扰,并利用Lyapunov稳定性理论证明了闭环系统的所有误差最终一致有界。仿真结果表明,控制算法不仅使系统的控制输入幅值被严格约束于规定的范围之内,完成了对目标轨迹的高精度跟踪(跟踪误差约为±0.003rad),还可抵抗外部阶跃干扰力矩和建模误差对控制系统的不良影响,保证系统高精度与强鲁棒性,性能优于PID控制和普通指令滤波反步控制,对机器人关节在高精度领域应用与智能控制具有重要价值。

      • 1
    • 轮毂电机驱动电动汽车机电耦合垂向动力学特性

      李天成, 邓兆祥, 张河山, 卢泮苹, 曾鹏飞

      电动车用轮毂电机受路面激励和车重的双重作用,导致定转子相对偏心进而产生不平衡磁拉力,其垂向分量与车辆悬架系统的垂向振动相耦合,影响电动汽车的平顺性、舒适性等性能。针对这一机电耦合问题,以一台永磁式轮毂电机为研究对象,利用磁场叠加法获得负载气隙磁密分布,引入复数相对磁导和偏心磁导修正系数,建立考虑定子开槽效应的电机偏心磁场和不平衡磁拉力解析模型,并通过有限元仿真和样机试验验证了解析模型的有效性。根据悬架系统的垂向振动与电机偏心不平衡磁拉力的实时耦合关系,利用拉格朗日法求解车辆动力学方程,建立1/4车身垂向耦合振动模型。以轮毂电机定子垂向振动加速度、车身垂向振动加速度、悬架动挠度和轮胎动载荷为主要指标,研究机电耦合效应对车辆垂向动力学特性的影响,揭示不平衡磁拉力输出特性与车辆动力学响应之间的机电耦合机理。研究结果表明机电耦合效应使得电动汽车的平顺性、操稳性和安全性等性能总体下降。

      • 1
    • 土与强风化岩双元边坡圆弧-平面破坏模式与支护设计方法

      李连祥, 贾斌, 赵忠杨, 韩志霄, 李胜群

      为了探究土与强风化岩边坡中岩体不破坏的临界坡率以及推导求边坡安全系数的方法,基于济南地层参数,利用plaxis3D分析出强风化岩不发生破坏的临界坡率,为相应工程提供参考;针对岩体不破坏的土与强风化岩双元边坡的圆弧平面滑动模式,利用plaxis3D和matlab软件分析边坡的应力场,运用滑移线场法得到土体圆弧和土岩交界直线组成的边坡临界滑移曲线,进而运用瑞典条分法推导出边坡稳定系数解析解。结果表明,土与强风化岩双元边坡的岩体是否破坏与边坡高度、土岩厚度及其比例相关,岩层厚度超过边坡高度一半或坡率大于1:0.5时一定破坏;并与具体案例比较得出解析解安全系数偏小,利于工程安全;针对土与强风化岩边坡,可根据本文研究结论确定边坡破坏区域,进而设计支护方案。

      • 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
    • 基于图论的共轴主减速器轻量化设计方法

      主减速器是直升机传动系统的重要部件,其质量指标对整机性能有着重要影响。以共轴反转直升机的主减速器为对象,提出了一种基于图论的主减速器构型设计方法。首先通过对现有共轴主减速器资料的归纳,得到连接规律、边界条件和齿轮单元;其次建立主减速器对应邻接矩阵的自动生成方法,并将邻接矩阵转换为改进的图论模型;随后生成方案集合并建立筛选规则;在得到主减速器的可行方案集合后,利用序列二次规划算法建立基于齿轮强度约束的优化程序,对可行方案的齿轮质量进行筛选,以得到齿轮总质量最小的主减速器方案。最后给出了三级圆柱齿轮构型主减速器方案的设计和筛选过程,并验证了此方法的合理性。

      • 1
    • 磁流变调谐质量阻尼器在海上风机振动控制中的应用

      杨毅, 冷鼎鑫, 徐凯, 刘贵杰, 田晓洁, 谢迎春, 王泓晖

      • 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
    • 智能配电网故障后自愈能力评估研究

      张雪霏, 李智威, 姜英涵, 唐学军, 董力通, 孙利平, 周秋鹏

      智能电网的自愈作为其主要特征具有重要的研究意义,但迄今为止尚未有全面的智能配电网自愈能力衡量标准。现有的智能配电网自愈评估主要存在量化指标不全面、忽视自愈过程中的不确定性等问题,导致评估不准确,高于实际结果。为了解决上述问题,本文开展了两方面的工作:1)提出自愈可信度、自愈率、自愈速度和自愈效益四个量化指标, 涵盖了配电网故障后负荷恢复的速度、可持续时间和经济效益等因素。在上述指标的基础上,利用信息熵的方法提出了一个综合评价指标-自修复性能;2)引入不确定性理论来定定量描述自愈的不确定性,以解决在自愈评估过程中的不确定性和样本不足的问题。最后,利用构建的含7个区段的配电系统结构进行仿真分析,验证了所提评价指标和评估方法的有效性和准确性。

      • 1
    • 基于行波特征分类的有源配电网故障定位

      徐先峰, 徐晨杰, 张艳波, 赵依, 王世鑫

      随着分布式电源(DG)的接入,配电网的潮流方向和结构发生改变,许多传统配电网的故障定位方法已不再适用。针对单相接地故障是配电网常见故障且可能带来二次故障乃至断电等危害,从线模行波小波特征值与含DG的配电线路故障区段之间的关系入手,通过线性判别分析(LDA)降维挑选出最优故障特征,再利用机器学习中与该模型契合最好的基于核分布的贝叶斯构造分类模型,实现单相接地故障定位新方法。构建含DG的IEEE 33节点模型对有源配电网不同区段的故障进行实验,其最优三维特征样本的定位准确率为97.9%,结果表明该方法能实现故障的准确定位。

      • 1
    • 基于实车试验大数据分析的插电式混合动力汽车能量管理策略解析

      曾晓帆, 胡明辉

      以某先进的串并联混合动力系统为研究对象,提出一种插电式混合动力汽车能量管理策略的逆向解析方法。基于功率流和能量分析,设计试验解析流程,通过实车试验,分别完成对整车动力性、经济性测试及其性能影响分析,在此基础上制定插电式混合动力汽车的能量管理策略。最后基于MATLAB/Simiulink平台及其Simscape模型库,开发了基于实车试验大数据的串并联插电式混合动力汽车仿真平台,通过仿真与实车试验的对比分析,验证了解析策略的正确性。

      • 1
    • 考虑表面粗糙度的接触式超声衰减系数校正方法

      刘华强, 彭先敏, 章贵川, 付统, 尹爱军

      材料的表面质量会显著影响超声衰减系数的准确测量。根据表面粗糙度对垂直入射的超声波束传播的影响,提出了考虑表面粗糙度的接触式超声衰减系数校正方法。首先,基于未耦合时粗糙界面反射系数校正理论和光滑界面耦合时的反射系数计算公式,推导出耦合时粗糙界面的反射系数表达式。然后,在此基础上结合衰减系数计算公式提出了包含粗糙度信息的接触式超声衰减系数校正方法。最后,制备了不同表面粗糙度的45钢和304不锈钢柱体试件,搭建了衰减系数超声测量平台。通过实验,分析了表面粗糙度对信号时域和频域的影响,验证了提出的校正方法的有效性和实用性。实验结果表明,提出的衰减模型能有效补偿粗糙度引起的超声背散射信号衰减,透射法相对测量误差在6%以内。

      • 1
    • 质子交换膜燃料电池发动机热管理特性仿真分析

      孙铁生, 陈 山, 孙 红, 李 洁

      以30kW质子交换膜燃料电池发动机为基础,选取合适的燃料电池极化曲线,空压机、氢气循环泵和散热器的特性曲线,考虑整车的功率变化和驾驶员需求,使用LMS AMESim搭建整车及其热管理仿真平台,采用新欧洲车辆循环(NEDC)工况进行仿真测试。结果表明所建立的热管理系统及管理策略可以满足该工况下的散热需求。为质子交换膜燃料电池发动机热管理试验研究及测试提供一定的依据和指导。

      • 1
    • 基于有限元法的复合摆线行星齿轮副应力分析

      王森, 王家序, 李俊阳, 王博, 雷源, 王成

      针对设计规范中未考虑齿廓参数对复合摆线行星齿轮副应力影响的问题,采用四阶复合摆线作为内齿廓,基于Lewis定理求解出共轭齿廓,对摆线齿廓进行了修形,最后建立实体模型进行有限元分析,分析各齿廓参数对摆线齿轮副应力的影响规律。结果表明:复合摆线行星齿轮传动为多齿啮合传动,在啮合接触的位置呈典型的赫兹接触的应力分布特征,在齿根处有轻微的应力集中区域,齿轮副的承载能力主要受限于齿面接触疲劳强度;在可能的情况下,应选取较大的模数、较大的齿高调节系数和较小的齿形调节系数,以提高齿轮副的承载能力。

      • 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
    • LCC-S型无线电能传输系统的磁耦合机构参数多目标优化技术

      马涛, 苏玉刚, 王子驰, 于士京, 王智慧

      为了解决MC-WPT系统中磁耦合机构参数设计缺乏系统性的优化方法问题,本文以两个平面螺旋线圈构成的电磁耦合机构作为研究及优化的对象,针对LCC-S型WPT系统,提出一种磁耦合机构参数多目标优化方法。以线圈半径、传输距离和线圈匝数三个耦合机构几何参数作为决策变量,以系统传输效率、传输功率与总谐波畸变率为目标函数,利用基于带精英策略的非支配排序遗传算法II(NSGA-II)对MC-WPT系统进行优化,得到了三个目标函数的Pareto解集。最后,将优化后的参数带入MATLAB/Simulink仿真模型中对系统进行仿真,并搭建了一套实验装置进行实验验证,仿真和实验结果证明了本文提出的多目标优化方法的可行性和有效性。本文提出的MC-WPT系统磁耦合机构参数多目标优化方法能够为MC-WPT系统耦合机构参数的设计提供理论性指导。

      • 1
    • 基于温变双极化模型的锂离子电池荷电状态估计

      刘长贺, 胡明辉, 李兰

      电池荷电状态(SOC)的准确估计对于延长电池使用寿命、提高电池利用率和保障电池安全性具有重要意义。首先在不同环境温度下进行了锂离子电池的基本性能试验和动态工况试验,建立了温变双极化等效电路模型。在该模型的基础上,采用H无穷滤波算法代替传统的扩展卡尔曼滤波算法,在无需假设过程噪声和测量噪声均服从高斯分布的前提下,实现了SOC的精确估计。在考虑温变和电池模型存在误差的条件下进行验证,得到不同温度条件下的SOC估计最大误差可保持在±0.03范围内,证明了所提出的SOC估计算法具有较高的温度适应性及鲁棒性。

      • 1
    • 面向云边协同的配电变压器运行状态评估及态势预测

      张波, 刘海涛, 彭港, 范敏, 贾世韬, 孙勇

      随着电力物联网建设的高速推进,在配电物联网“云管边端”建设体系指导下,本文提出一种配电变压器运行状态评估与趋势预测通用技术架构。该架构将分别部署在云中心与边缘节点处,在云边协同机制支持下分析处理海量电力数据,完成对大规模配电变压器集群的运行管理。具体流程包括提取配电变压器基础状态、即时状态、累积状态等多维特征,构建评估指标体系,通过动态评估模型实现对配电变压器运行状态的实时画像描述;根据特征数据流的时序性和变化趋势,借助长短期记忆循环神经网络提取数据规律,结合支持向量回归模型进行预测,获得未来时段的特征数据流,并以此输入动态评估模型,实现配电变压器未来运行态势预测。最后,通过实例论证了该技术架构的适用性和先进性。

      • 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
    • 交变电场频率对弱导电液滴变形及融合的影响

      杨茜, 曾忠, 李家宇, 张良奇

      基于相场方法和电荷守恒模型,我们在OpenFOAM框架下发展了考虑电荷输运的两相流数值方法,系统研究了不同电物性参数条件下交变电场频率对弱导电的单个液滴变形和双液滴融合的影响。结果表明,交变电场频率对单个液滴变形具有显著影响,同时也会影响双液滴的融合时间。当介电常数比Q和导电率比R相等时,单个液滴在交变电场中的平均变形率和等效直流电场中液滴的稳态变形率相等,双液滴融合时间随着频率的增加而增加。当Q>R时,随着频率的增大,单个液滴的平均变形率不断增大,双液滴融合时间减少。当Q

      • 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
    • 架空输电线路地线取能方法

      黄欢, 邓钰龙, 马晓红, 蒋兴良, 吴建蓉, 胡琴, 杨旗, 吕乾勇, 杨柳青

      地线取能是电力系统输电网络中各类传感监测设备的一种供能方式。为此,文章对典型架空地线的取电原理进行了分析,建立了其等效参数模型,对取电端口的等效电压、等效阻抗进行了数学推导。选择一条220kV线路利用ATP-EMTP软件进行了仿真。研究了取能负载对地线电流分布的影响,分析了包括导线电流、接地电阻、档距范围、取能负载等因素对取电参数的影响规律。结果显示:受感应电势和地线自阻抗的限制,地线电流不超过10A;取电电压随着取能阻抗的增大呈现增大趋势,最终稳定在27V左右,当取能负载为2.5Ω时,获得最大取能功率为175.03W。这些结果为后续取能器的设计提供了数据基础。

      • 1
    • 高性能齿轮弯曲疲劳试验研究与误差分析

      陈地发, 刘怀举, 朱加赞, 徐永强, 魏沛堂, 何海风

      齿轮弯曲疲劳试验是评价齿轮弯曲疲劳性能的重要手段,为保证试验结果的准确性,探究试验过程误差对试验结果的影响。根据B试验法以跨五齿对称加载方式制定弯曲疲劳试验方案;开展有限元仿真与电阻应变片测试验证试验方案的正确性;采用升降法开展18CrNiMo7-6喷丸齿轮弯曲疲劳试验;分析齿轮几何精度、装夹误差以及设备加载精度对弯曲疲劳试验结果的影响。结果表明:根据试验方案得到的齿根弯曲应力与有限元仿真以及电阻应变测试的结果误差不超过8.7%,满足工程需求;18CrNiMo7-6喷丸齿轮弯曲疲劳极限为720 MPa,相比国标中ME级的525 MPa提高37%,标准设计偏保守;齿轮的几何精度以及试验设备精度对弯曲疲劳试验结果影响较大,考虑误差综合作用对试验结果的影响不超过6.63%。

      • 1
    • 基于Lasso回归的 R-Vine Copula 模型构建及其在化工过程故障检测中的应用

      邓红涛

      Vine Copula模型在描述高维数据间的非线性、非高斯特性相依关系问题上提供了一种新的思路,在化工过程建模领域受到越来越多关注。本文提将Lasso(Least absolute shrinkage and selection operator)回归引入R-Vine Copula(Lasso-R-Vine Copula,LRVC),根据变量间联系的强弱程度确定变量在R-vine矩阵中的位置,利用回归分析正则化路径选择R-Vine Copula矩阵结构。遵循R-vine矩阵构建规则和回归过程,确定R-vine结构矩阵模型,以获得一个与变量独立性有关的稀疏矩阵模型。该方法构建矩阵结构独立于Copula函数类型和参数,在处理高维度复杂工业过程数据时,利用稀疏模型和惩罚力度可以简化Copula函数类型选择过程,缩短了建模时间,使统计建模具有更强的灵活性。该方法在TE和醋酸脱水过程故障监测中表现出较好的预测效果,证明了提出的方法在非线性、非高斯过程的有效性。

      • 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
    • 面向路面附着估计的路面图像识别研究

      黄开启, 黄茂云, 刘小荣

      为提升智能辅助驾驶系统对路面附着系数估计的准确性与实时性,研究了一种基于视觉信息的路面识别深度学习算法,实现路面附着系数的预估计。设计压缩卷积机制以降低网络运算参数,采用特征图全局平均替换全连接层以提升网络的拟合性能,并构建路面识别深度卷积神经网络DW-VGG。利用自建路面图像数据集对网络进行训练,测试结果表明,基于提出的多层知识蒸馏技术的DW-VGG网络识别精度较高,分类性能评估指标F1得分为96.57%,并有效降低了网络的运算和内存成本, 识别单张图像只需32.06ms,预测模型只有5.63M。

      • 1
    • SD-WAN基于SRv6的双栈流量调度算法及其实现

      肖漫漫

      针对当前SD-WAN在应对企业园区部署双协议栈出口链路、园区之间支持双协议栈通信的网络架构下,存在园区任意协议栈出口链路失效时,园区间双栈流量不可通信的问题,提出了一种适用于SD-WAN的IPv4/IPv6双协议栈环境下的流量调度算法。该算法基于快速重路由机制,通过结合SRv6分段路由技术与6over4技术分为路径编码算法和报文处理算法两部分实现。,在广域网双栈出口链路失效时将不同园区的双栈流量进行调度。通过在Mininet中的仿真模拟验证了算法的可行性,并利用带宽测量工具iPerf对链路性能进行测量,测量数据表明利用DSTS算法进行双栈流量调度极大地提高了园区间双栈链路的利用率和服务质量。

      • 1
    • α-Fe2O3晶面调控及其非均相光芬顿催化降解甲基橙特性研究

      梁建军, 陈书黎, 周 颖

      针对非均相光芬顿中两相传质阻力导致催化性能较低的缺陷,采用水热法制备了α-Fe2O3{110}/{113}晶面不同暴露比例的催化剂。采用X射线衍射分析(XRD)、透射电子显微镜(TEM/HRTEM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)以及紫外可见固体漫反射(UV-vis DRS)对催化剂进行表征分析,分别考察了H2O2浓度、催化剂投加量、甲基橙初始浓度以及初始pH对其催化降解甲基橙的影响,结果表明:FeCl3?6H2O浓度为33 mmol/L,摩尔比FeCl3?6H2O:NaH2PO4:NaF为1:1:15,180℃反应24 h所得α-Fe2O3催化性能最佳,在H2O2浓度为20 mmol/L,催化剂投加量为200 mg/L,甲基橙初始浓度为40 mg/L以及初始pH=5的条件下,对甲基橙的催化降解效果最佳,反应60 min去除率达97.83%;重复试验表明催化剂稳定性较好;H2O2消耗分析及自由基捕获实验结果表明,羟基自由基和光生空穴发挥关键催化降解作用,超氧自由基作用较小。

      • 1
    • 前后独立驱动电动汽车转矩分配与驱动防滑协调控制

      郭聪, 傅春耘, 翟钧, 曹开斌, 罗荣华, 刘洋, 潘宏伟, 乔帅鹏

      为了提升前后独立驱动四驱电动汽车的综合性能,提出了一种集成前后轴转矩分配和驱动防滑功能的协调控制策略(Coordinated Control Strategy, CCS)。首先,分别设计了基于经济性最优的前后轴转矩分配控制器和基于滑模控制理论的驱动防滑控制器。在此基础上,设计了集成两种控制器工作效能的协调控制策略。与已有集成控制策略不同,提出的策略不是将转矩分配与驱动防滑两种控制功能简单组合,而是在综合考虑车辆的安全性、经济性和动力性条件下进行合理且有效的集成。在常规工况下,车辆默认遵循经济性原则,同时控制器实时监测各车轮的滑移率。当路面条件恶化、无法满足经济性行驶时,在保证安全性的前提下,进行适当的转矩补偿,最大限度地利用路面附着条件,尽可能保障车辆的动力性不受影响。最后,在MATLAB/CarSim环境下对提出的协调控制策略进行了仿真验证,仿真结果表明,在加速踏板开度分别为10%、30%、50%时,与传统集成控制策略(Traditional Intergrated Control Strategy, TICS)相比,所提出的CCS使车辆的动力性能分别提升15.3%、35.6%、4.5%。

      • 1
    • 考虑新型设备的配电网规划研究综述

      罗旭, 罗潇, 温力力, 范丽, 李博, 刘璐桡, 刘华勇, 任洲洋

      随着分布式能源、电动汽车、多能耦合元件等新型设备的接入,配电网呈现出多样化、不确定化和复杂化等新特点。本文围绕新型设备大规模接入下的配电网规划研究展开综述。首先,分析配电网规划中的源-荷功率模拟方法;其次,介绍考虑不同要素的配电网规划模型,并综述多种配电网规划策略与求解算法;最后,结合现有研究的问题,从人工智能和能源互联网两方面,对配电网规划理论与技术的发展做出展望。

      • 1
    • 基于自注意力机制和多特征提取的重复缺陷报告检测模型

      周文杰, 谢 琪, 崔梦天

      针对重复缺陷报告检测研究中存在语义长距离依赖以及缺陷报告特征的单一性问题,提出一种基于自注意力机制和多特征提取的重复缺陷报告检测模型。引入自注意力机制捕获缺陷报告文本序列内部的语义关联性,从而动态计算上下文语义向量进行语义分析,解决长距离依赖问题;利用隐含狄利克雷分布算法捕获缺陷报告文本的主题特征,同时针对缺陷报告的类别信息,构建一种特征提取网络计算类别差异特征;最后基于三类特征向量进行综合检测。实验结果表明,该模型实现了更优的检测性能。

      • 1
    • 钻进深度对煤矿水平井钻柱振动特性的影响研究

      亓传宇, 杜雪松, 宋海蓝, 蒋启斌, 黄琳荃

      煤矿水平井钻柱在钻进过程中,随着钻进深度的增加,钻柱在重力作用下与井壁产生复杂的碰撞接触,由此产生的托压效应更加显著,使得钻柱动力学特性随钻进深度的增加而发生明显改变,进而影响钻柱的疲劳寿命。基于岩石-钻头-钻柱-井壁耦合动力学分析模型,通过有限元动态仿真,研究了钻进至不同深度下钻柱的纵向、横向和扭转振动特性,分析了钻进过程对钻柱振动特性的影响规律。结果表明:随着钻进深度的增加,钻柱纵向跳钻现象呈现“平缓-剧烈-平缓”的趋势,横向扰动呈现“小范围蠕动—大范围扰动—小范围蠕动”的特点,扭转方向剧烈涡动占比呈现先增加后减小的规律,钻柱主要动力学指标与钻进深度呈非线性关系。因此在对钻柱系统进行动态分析及优化时,不能仅对特定深度进行,应包含整个钻进过程。

      • 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

      • 1
    • 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
    • 神经心理量表理解力检测的人体姿态特征识别方法

      房欣欣, 王兵凯, 孔航, 葛学人, 杨知方, 余娟, 吕洋, 陈晨曦, 李文沅

      神经心理测试可以对各认知域受损严重程度做出客观评价,是检测疾病进展、评估药物疗效的有效手段。其中理解力测试部分通过判断受试者是否根据指令要求做出相应动作实现,是老年人认知功能障碍评估的重要部分,有利于痴呆的早预防早干预。提出了一套神经心理测试中理解力检测的人体姿态估计视频分析方法,基于Openpose深度卷积网络提取人体关键点坐标,然后基于图像形态学处理技术和Faster R-CNN等技术提出了纸张、牙刷等目标物体关键点二维坐标提取方法,并以量表中动作要求建立人体姿态估计数学模型。最后,通过实验对神经心理测试的6个动作进行识别,结果表明,所提姿态估计数学模型和交互动作识别方法能够有效检测人体姿态动作指令及人与纸张的交互指令。

      • 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
    • 挡风墙尾流影响下不同表面粗糙度接触网正馈线的气动和流场特性研究

      赵珊鹏, 岳永文, 张友鹏

      大风经过电气化铁路挡风墙后,容易引发接触网正馈线舞动。为分析挡风墙尾流效应对不同表面粗糙度对正馈线气动特性的影响,基于流体力学建立电气化铁路挡风墙尾流风洞模型与5种不同表面粗糙度导线模型。由于模型尺寸差距悬殊,对整体流体计算域的网格采用分块划分。利用流体仿真软件研究不同入口风速下正馈线气动特性及表面流场的变化趋势。结果表明:正馈线表面粗糙度越低,升、阻力增大越明显。在入口风速为1m/s时,不同表面粗糙度正馈线升、阻力系数基本值保持稳定;在入口风速大于5m/s时,随着表面粗糙度的降低,正馈线升、阻力系数增大;不同表面粗糙度的正馈线尾部产生的漩涡不同,并且在绞线凹凸处产生不同的细小漩涡;正馈线近壁面的气体流动特征发生较大变化,对导线受流特性影响较为明显。

      • 1
    • 拱架式贴片机贴装路径优化

      彭乾伟, 曹 乐, 万婷婷, 王浪, 徐施恒, 李欣怡

      贴片机工作时贴装头需在喂料器与印刷电路板之间频繁移动,缩短贴装头移动距离是提高贴装效率的重要途径。对多头拱架式贴片机贴装路径优化问题进行研究,分析贴装头沿喂料器移动取料时贴装路径变化,建立贴装头移动距离表达式。以贴装头移动距离最小为目标建立贴装路径优化模型,以贴装位置编号对取贴顺序编码,利用遗传算法对取贴顺序和取料方向进行优化。分析不同取料方式下贴装路径差异和结构特点,结果表明:双向取料与近侧取料在贴装点位置分布偏于PCB单侧较多时出现结构性差异,采用双向取料可获得比近侧取料更短的贴装路径,更利于提高贴装效率。

      • 1
    • 活塞发动机止动轮毂传动系统动态特性分析

      为揭示活塞发动机止动轮毂传动系统振动机理,在分析发动机止动轮毂系统工作原理的基础上,分别采用能量法与Adams多体动力学软件,建立了止动轮毂传动系统动力学模型,提出了止动轮毂三爪曲面接触系统动力学建模与分析方法。通过对比分析两种模型在额定工况下轴向力响应结果,相互验证了动力学仿真模型的正确性。为减轻止动轮毂系统振动冲击,研究了不同扭矩和轴向预紧力工况对止动轮毂系统轴向冲击力与位移的影响规律。结果表明:不同工况参数下的系统动态响应特性差异明显;随着扭矩由350 N·m增大到500 N·m,系统轴向冲击力增大,轴向位移增大近一倍;随着轴向预紧力由6 000 N逐步增大到8 000 N,系统轴向冲击力峰值逐渐增大,稳定后均值变化较小,轴向位移则随之减小。在额定扭矩工况下,取适当小的轴向预紧力,有利于减小止动轮毂系统所受的轴向冲击力,改善系统振动冲击。

      • 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
    • 基于极小值原理的插电式四驱混合动力汽车能量管理策略

      建立以电池SOC为状态变量,以后驱电机和ISG电机输出转矩为控制变量,以整车燃油消耗最小为目标的能量管理优化模型,然后基于极小值原理设计上述优化问题的求解流程,从而获得基于极小值原理的插电式四驱混合动力汽车能量管理控制策略,最后在建立整车系统仿真模型的基础上对该能量管理控制策略进行仿真,并将仿真结果与基于CD-CS模式规则控制策略的仿真结果进行对比。结果表明, 提出的控制策略具有良好的燃油经济性,与CD-CS模式规则控制策略相比,提出的控制策略使整车百公里油耗降低了28.18%。

      • 1
    • 多工况下兆瓦级海上风电齿轮箱均载性能优化设计

      陈岩松, 朱才朝, 谭建军, 宋朝省, 宋海蓝

      针对兆瓦级海上风电齿轮箱行星级均载性能易受到时变非扭载荷影响的问题,该文提出了多风速工况下风电齿轮箱行星级均载性能优化方法。通过建立某型5 MW海上风电齿轮箱系统动力学模型,分析不同风速工况对其行星级内部激励和均载特性的影响规律,进而采用支持向量回归方法,重构风速工况-齿轮修形参数-均载系数之间的映射关系,建立考虑不同风速工况影响的齿轮箱行星级均载系数优化模型,实现多风速工况下行星级齿轮修形参数优化设计。研究结果表明:由风速工况变化造成的时变非扭载荷会使行星级的齿面和轴承出现偏载现象,并且在低风速工况时非扭载荷会显著降低行星级均载性能;优化后的风电齿轮箱在不同风速工况下其行星级内部激励均明显降低,齿面和轴承载荷分布更加均匀,均载性能得到明显提升。

      • 1
    • 基于样本扩充与IDANN的刀具状态识别方法

      董绍江, 蒋明佑

      针对机床刀具磨损数据稀少与刀具磨损状态识别精度低的问题,提出了一种基于样本扩充与改进领域自适应网络(Sample Expansion and Improved Domain Adversarial Training of Neural Networks,SE-IDANN)的刀具状态识别方法。首先对机床刀具数据进行两次特征提取,并通过Smote算法进行样本扩充,解决机床刀具磨损数据量稀少的问题;其次在DANN模型特征提取器中加入残差块,进一步提取有效特征信息,解决刀具磨损特征微弱的难题;最后将Wasserstein距离作为目标域与源域的数据分布相似度标准引入DANN模型,实现对刀具磨损量的精确识别。通过对机床刀具数据的分析与仿真试验验证,证明该方法能够较好的识别刀具磨损量。

      • 1
    • 基于参数自整定PID的水下滑翔机航向控制方法

      水下滑翔机航向控制的精度对海洋目标观探测具有重要意义。现有的水下滑翔机航向控制技术以比例-积分-微分(proportional-integral-derivative, PID)为主。为保证水下滑翔机按照预期轨迹运动,PID控制器参数需要反复设定和调整,很难达到快速准确的控制效果。针对该问题,笔者提出了一种基于径向基函数(radial basis function, RBF)神经网络的参数自整定PID航向控制方法。首先建立水下滑翔机水平面内运动模型,然后构建了RBF神经网络结构,并通过梯度下降法给出了神经网络参数以及PID参数的迭代公式。仿真结果表明,该方法相较于常规PID控制方法能在较短的时间内收敛,控制系统精度较高,同时控制器参数能够快速自整定。为今后的水下滑翔机控制器提供了设计参考。

      • 1
    • 自适配权重特征融合的持续身份认证

      陶鹏, 邓绍江

      针对现有智能手机用户身份认证方法的不足,提出了一种自适配权重特征融合的持续身份认证方法。设计了一种卷积神经网络,对手机内置传感器(加速度计、陀螺仪、磁力计)获取的用户行为信息数据进行深度特征提取及融合。网络中三个子网络流分别提取三种传感器特征,并在特征融合层加权融合,各特征的权值会在网络学习过程中根据不同特征的贡献度实现自适应分配。融合特征经过特征选择之后,使用单分类支持向量机进行用户分类认证。实验结果表明,该方法对不同用户身份认证获得的等错误率为1.20%,与现有其他认证方法相比具有更好的认证准确性。

      • 1
    • 基于虚拟阻抗的无电压传感器的并网逆变器控制

      艾永乐, 潘智航, 杜明珠, 李港星

      接口阻抗可以滤除谐波,为逆变器同步提供电压传感点。但是,接口阻抗和电压传感器会增加系统的体积、功率损耗以及复杂性。针对上述问题,提出了基于虚拟阻抗的无电压传感器控制方案,来实现逆变器并网。首先,对逆变器的控制系统进行了分析。其次,对虚拟阻抗的实现原理进行了叙述,提出了用虚拟阻抗代替接口阻抗以及移除用于同步的交流电压传感器的方法,并对其进行了详细的研究,同时提出了一种在启动时使用电流传感器进行同步的方法。然后,为了降低系统的复杂性,提出了只使用虚拟电阻进行自同步的方法。最后,进行了Matlab/simulink仿真和实验,对结果进行了对比,验证了这些方法的稳定性和动态特性。

      • 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
    • 混合永磁游标电机磁链观测器设计与协调控制方法

      祁武刚

      为了改善传统永磁顶驱钻井系统体积大、能耗高等问题,在顶驱钻井系统中引入混合永磁游标电机(hybrid permanent magnet vernier machine, HPMVM)构成新型直驱式顶驱系统。本文针对该电机磁链观测与驱动协调控制展开研究。首先,在两相旋转坐标下实现了永磁磁链的解耦,设计了一种超螺旋(STA)滑模永磁磁链观测器,实现了永磁磁链的准确观测。然后,建立不同速度区间与低矫顽力永磁体充/去磁状态的映射关系,提出了结合分区控制的最优转矩控制策略。在低速区内,饱和磁化状态时使电机获得最优转矩;高速区内为了减少电机连续调节永磁体磁化状态带来的励磁损耗,采用分段调磁控制。并在定子电压、电流限制下,构建Lagrange辅助函数,通过对该函数求取极值获得最优转矩。最后,通过与传统弱磁控制进行对比分析,表明本文STA滑模磁链观测器能够准确获得永磁磁链,在实现最优转矩控制的同时,有效降低了电机的铜耗,从而提高了整个电机系统的效率。

      • 1
    • 基于环境等值线法的海上浮式风机长期极限响应预测

      柴子元, 朱才朝, 谭建军, 宋朝省, 王叶

      为保证海上浮式风机在复杂的风浪环境载荷作用下正常服役,需要评估海上浮式风机的长期极限响应。本文通过实测风浪的联合概率分布,利用基于逆一次可靠度法(IFORM)和逆二次可靠度法(ISORM)的环境等值线法获取环境工况组合,模拟风机短期响应并结合Gumbel极值分布计算风机长期极限响应,实现了对海上浮式风机50年重现周期的极限响应预测。研究结果表明:风浪联合作用下,随着平均风速的增大,平台纵荡运动、叶根面外弯矩和塔基前后弯矩出现了先增大后减少的趋势;随着有义波高的增大,平台纵荡运动最大值和平均值、塔基前后弯矩最大值也随之增大;相比基于IFORM的环境等值线法,基于ISORM的环境等值线法可以涵盖更多的环境工况组合,得到更大的浮式风机长期极限响应,进一步提高了风机结构设计安全性。

      • 1
    • 面向无人驾驶碾压机的容错控制方法研究

      黄枢, 谢辉, 宋康, 陈韬, 强威

      无人驾驶碾压机高精度路径跟踪控制依赖于传感器对车体信息的准确测量,但在恶劣的高原大坝环境下,定位传感器极易出现信号突变、信号丢失现象,对系统的安全性与稳定性构成极大威胁。针对无人驾驶碾压机在恶劣工况下传感器的短时定位失效问题,提出了基于自学习模型的信号代偿容错控制方法。首先,根据无人驾驶碾压机运行过程中体现出的转向系统漂移特性,构造了带流量损耗参数的线性转向模型。进而,提出了模型参数在线学习算法,主要用于学习系统的流量损耗特性。最后以串联抗扰控制器作为车辆控制基础,实现定位短时失效场景下的容错控制。实车验证结果表明:车辆能够在传感器失效后的40s内继续进行高精度碾压作业,与无代偿和模型无自学习代偿两种情况对比,分别延长了近18.7倍和2.7倍的运行时间,极大地提高了系统的安全性与作业效率。

      • 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
    • 一种新型螺旋变形软体驱动器建模方法及应用

      软体驱动器具有高度灵活性和良好适应性,在医疗,救援,服务,制造等领域发展潜力巨大。现阶段软体驱动器的变形方式主要为弯曲、伸缩变形,限制了软体驱动器的灵活性。为了提高软体驱动器的操作灵活性,提出来一种新型的螺旋扭转变形软体驱动器。通过拉线驱动软体变形,骨架限制驱动器产生螺旋变形,实现驱动器末端在三维空间中的可控运动。基于常曲率连续软体运动学理论及螺旋扭转变形的几何关系,建立一种适用于常曲率螺旋变形运动学模型,获取在全局坐标系下驱动器末端的坐标变换矩阵,实现对驱动器位姿的描述。通过仿真和实验数据验证,模型精度大于98% 。本论文为螺旋扭转变形驱动器的控制建立精确的运动学模型,为未来基于此软体驱动器的超高灵活性抓手的搭建提供了理论模型基础。

      • 1
    • 一种基于无人机影像的高精地图车道线检测与提取方法

      吕可晶, 严虹

      高精度地图是实现自动驾驶技术必不可少的基础设施,车道线是高精度地图车道级路网的重要组成部分。以往高精度地图的车道线检测多基于车载摄像头数据,存在成像范围有限、需要透视变换和多次拼接造成的效率问题。本文基于无人机航拍影像,采用U-Net网络识别道路区域,过滤非道路区域噪声,通过HSL颜色变换和Sobel算子分别计算车道线颜色和边缘梯度特征,使用Otsu算法自动确定特征分割阈值获得二值化车道线特征图,通过局部最大值算法确定滑动窗口的初始位置,最后借助滑动窗口算法和多项式检测拟合车道线。实验结果表明,本文在保证一定检测精度的前提下,单条车道线检测长度超过了百米,道路检测效率达到25.2m/s,对比于地面影像的检测算法具有明显的效率优势。

      • 1
    • 含流体相应力杂交单元等效弹性模量的分析

      邱莹宇, 郭然

      在页岩气开采的过程中,对含有大量微孔洞的页岩的真实模拟问题存在困难,因为往往涉及一些带有流体孔洞问题,而其中最主要的是拉格朗日网格与欧拉网格的过渡问题。针对这一问题,建立了一种带有流体的固体单元模型。在流固交界面引入面力平衡条件后,得到了它的修正余能泛函,并推导出一种新的带流体的应力杂交元。在与普通商业有限元软件Marc对比验证其有效性后,分别研究了在改变形状、体积比、空间分布位置、平均半径时,模型等效弹性模量的变化。结果表明,同体积比时,随含流体孔半径增大,等效弹性模量也随之增大,而不同形状对等效弹性模量影响不大;体分比增大时,模型等效弹性模量逐渐下降;当角度逐渐增大时,等效弹性模量逐渐减小,并且下降幅度逐渐减小。模型在流固交界面发生应力集中,且集中方向为孔的上下两侧。

      • 1
    • 智慧园区环境下的多模态多核学习身份识别算法研究

      刘安强, 张碧川, 郭栋, 甘梅, 刘航, 李幸, 陈婕

      智慧园区的建设推动着企业与城市的发展,传统的园区管理方式已不再适用于产业融合创新的智慧园区。本文以曹家滩园区为例,设计智慧园区平台总体框架,针对园区中身份识别存在识别环境差、效率低、准确率低等问题,提出一种基于多模态多核学习的身份识别算法。所提算法将视频数据中的数据分为图像、音频,并采集个人信息的文本,并将三种模态的信息输入同一样本空间中,通过引入间隔约束的多核学习算法,保留不同模态的差异性和相似性,并进行特征融合与决策融合,最终采用分类器与评分机制输出身份识别结果。通过公开的视频数据集与曹家滩园区数据集进行实验,实验结果表明本文所提算法最高准确率达到97.2%,与传统算法相比有较大优势。

      • 1
    • 基于DK聚类模型的多工况速度预测器

      马荣鸿, 许家敏, 李进, 袁洪根, 张财志

      车辆速度预测能为新能源汽车的能量管理策略提供重要的信息,但要准确地预测车速存在诸多困难。为克服交通状况、车辆类型和驾驶员意图等确定或随机因素对车速预测造成干扰的问题,本文提出了一种基于DK(DTW-based K-means)聚类模型的多工况速度预测器,该预测器通过DK模型对车速序列进行工况划分,并结合一维卷积神经网络和长短期记忆神经网络对各工况下的未来车速进行预测。基于所提出的预测器,本文讨论了不同的输入序列长度及聚簇数对该预测器的影响,并比较了该预测器与其他常用模型的性能。结果表明,该预测器具有较好的多工况适应性,预测精度比其他模型更高。

      • 1
    • 基于180s劲度模量的低温开裂指数预测

      崔世彤, 易军艳, 冯德成, 赵含, 孙志棋

      全文着眼于工程实际,提出了一种通过材料性能测试,预测5~10年状况下沥青路面实际开裂的方法。依托开裂指数同沥青材料低温性能的关系,利用CAM模型(一种数学模型)拟合得到了5类常用沥青的180s劲度模量值,预测并提出了PAV(压力老化)状态下各类沥青的开裂指数。通过数据支撑,验证了该种模拟方式预测准确性。借助长吉高速实地芯样开裂情况调研,验证CI(低温开裂指数)值对沥青路面实际开裂水平的预测效果。结果表明,CAM模型下得到的沥青梁180s模量计算方式简单,数据置信度高,预测得到的SBS改性沥青开裂指数与路面实际开裂水平一致,由此也侧证了利用沥青材料性能预测路面实际抗裂能力这一方法的可行性。依据规范提法,给出了五类北方常用沥青的CI值参考区间。

      • 1
    • 基于功率信息的机床设备综合效率智能识别方法

      何凯, 李洪丞, 曹华军, 陈二恒, 黄弟胜

      机床作为工业母机,其量大面广,但存在能耗高、设备综合效率低等问题。针对传统方法在获取时间稼动率、性能稼动率和产品合格率指标时存在难度大、成本高、普适性差的缺点,提出了一种基于功率信息的设备综合效率智能识别方法。首先获取机床功率信息时频域特征,构建采样周期特征向量,并采用主成分分析构建状态匹配库,结合最近邻算法识别运行状态,量化运行状态持续时间,计算时间稼动率;同时借助滑动移窗构建加工周期特征向量,采用距离匹配获取实际加工件数,结合MES系统计算性能稼动率与产品合格率。最后,以铣削加工为例,其设备综合效率理论值与实际值相对误差为4.99%,验证了该方法的可行性与实用性。

      • 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
    • 不同低温下的电动车余热回收性能研究

      李栋军, 许向国, 杜坤, 张财志

      本文研究了余热回收技术在-10oC,-5oC和0oC下在纯电动汽车上的性能,并与传统PTC加热方式对比,分析了电驱回路和电池回路的热管理性能以及系统能耗。根据某款商用电动车的整车热管理架构创新性的增加了比例阀和四通阀元件,本文在KULI软件中建立了电驱动冷却回路和电池包回路。其中电驱动回路由三合一(板载充电机、高压分线盒和DC/DC),电机控制器,电机,散热器,比例阀,冷却水泵以及散热风扇等组件组成;而电池包回路由锂电池、水泵、四通道电磁阀以及PTC加热器组成。此外,本文建立了基于规则的控制策略用于控制风扇、水泵、比例阀和四通道电磁阀等组件。结果表明,在低温环境下,余热回收技术充分利用了电驱电控回路部件产生的废热,电池包从环境温度0oC,-5oC,-10oC加热电池包到15oC,PTC加热器的能耗分别为1754.2kJ,2026.2kJ和2297.9kJ,相比于传统PTC加热方式,分别降低能耗460kJ,406.4kJ,209.5kJ。

      • 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
    • Hammerstein系统遗忘因子有限窗口分解辨识

      张洋铭, 苏豪, 刘家尉

      摘 要:本文提出了一种带遗忘因子和分解辨识策略的有限数据窗口递归最小二乘Hammerstein系统辨识方法。首先,针对Hammerstein系统具有耦合参数的问题,将Hammerstein系统分解为两个子系统,一个子系统包含线性子系统参数,另一个子系统包含非线性子系统参数。其次,提出一种基于遗忘因子的有限窗口递归最小二乘方法对分解模型进行在线递归估计。最后,提供一个仿真示例,以验证所提算法的有效性和优点。

      • 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
    • SDN 中基于条件熵和决策树的 DDoS 攻击检测方法

      傅友, 邹东升

      SDN(Software Defined Network,软件定义网络)作为一种新型网络架构,其转控分离及集中控制的架构思想为网络带来了显著的灵活性,同时为感知全局网络状态提供了便利。DDoS(Distributed Denial of Service,分布式拒绝服务攻击)是一种典型的网络攻击方式。针对 SDN 网络中进行 DDoS 攻击检测的问题,提出了一种基于条件熵和决策树的 DDoS攻击检测方法,利用条件熵判断当前网络状态,通过分析 SDN 中 DDoS 攻击特点,提取用于流量检测的 6 项重要特征,使用 C4.5 决策树算法进行网络流量分类,实现对 SDN 中的DDoS 攻击的检测。实验表明,相比于其它研究方法,提出的方法不仅具有较高检测精确率和召回率,而且明显缩短了检测时间。

      • 1
    • 基于摆线滚轮阴模基体的步长伸缩双圆弧插补算法

      肖向, 黄健, 陈佳豪, 陈兵奎

      阴模基体加工精度是影响摆线金刚石滚轮制造精度的关键因素。为了提高摆线滚轮阴模基体在数控机床上的加工精度,首先求解出摆线滚轮阴模基体形面曲线方程,然后基于双圆弧插补法,建立摆线滚轮阴模基体步长伸缩双圆弧插补数学模型,利用数值分析方法求解插补节点数据,控制步长伸缩可以调整插补误差。通过计算实例验证了算法的可行性,结果表明:双圆弧插补误差小于0.01μm ,比直线插补误差降低75%;控制步长伸缩,在相同允差下拟合圆弧段数减少55%,可以提高加工效率;插补数据拟合的加工仿真曲线光滑平整,刀具路径具备G1连续性。

      • 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
    • RV摆线轮专用镗床几何误差分析

      陈佳豪, 陈永洪, 肖向, 陈兵奎

      针对渐开线圆柱蜗杆与斜齿轮传动副齿面接触问题,针对普通摆线轮镗孔设备存在的效率低、精度低等问题,提出了一种摆线轮坐标孔专用镗床,确定了专用镗床的整体结构。为了提高专用镗床的加工精度,首先分析了专用镗床的几何误差元素,基于多体系统理论,通过齐次坐标变换,建立了专用镗床的误差模型,分析了各个误差元素对零件加工精度的影响规律,验证了该误差模型的合理性,分析了误差元素的灵敏度,提出了专用镗床误差的消减措施。

      • 1
    • 三轮移动机器人的精确运动控制设计

      文相容, 周宇生

      首先利用几何结构关系理清了三轮移动机器人的所有非完整约束和完整约束,然后结合非完整力学系统的Euler-Lagrange方程计算得到其动力学方程。为了使得三轮移动机器人能够精确地沿着给定的轨迹曲线运动,我们将目标轨迹曲线转化为速度形式,然后通过引入一个微分同胚变换将该速度目标转化为和实际初始速度更为接近的形式,从而达到尽量减少控制系统的初始速度误差和累积位置误差的目的,最后结合最优控制和积分滑模控制方法为三轮移动机器人设计鲁棒跟踪控制器。仿真结果显示,本文所提出的轨迹跟踪目标设计和控制方法能使三轮移动机器人精确地沿着给定的目标轨迹曲线运动,并具有一定的鲁棒性。

      • 1
    • 高温质子交换膜燃料电池催化层孔尺度模拟

      段康俊

      为了研究磷酸在高温质子交换膜燃料电池催化层中再分布对电极性能的影响,使用聚焦离子束电子扫描显微镜对自制的扩散电极成像,重构得到了三维的催化层几何模型。采用多弛豫时间格子玻尔兹曼模型对磷酸在催化层的迁移行为进行仿真,模拟得到递减型和准均匀型两种不同的磷酸分布形式。然后采用孔尺度模型求解不同条件下的电极传输性质。结果表明,在磷酸含量较低时,准均匀型的磷酸分布具有稍优的电化学活性表面积和稍差的氧气和水蒸气有效扩散系数;在磷酸含量较高时,两种分布的电化学活性表面积相似,但是准均匀型分布具有更好的氧气和水蒸气有效扩散系数。

      • 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
    • 基于正则表达式与多叉树的DBC网络协议解析方法研究

      孙汉, 杨亚联, 周林, 张昕

      为了解决CAN网络下DBC(Database CAN)协议数据解析和结构表征问题,论文通过正则表达式解析了DBC文件协议信息,利用多叉树结构,对CAN网络协议信息进行结构表征。针对Intel和Motorola不同格式下的协议解析问题,提出了报文数据场的信号色块表示方法,以及起始位转换公式。基于C#语言设计和开发了CAN网络数据管理软件,并将CAN网络协议以DBC数据管理文件输出。经过实车试验,验证了本文所提出DBC协议解析方法的有效性。

      • 1
    • 利用改进DBSCAN算法的管制雷达目标标定方法

      靳慧斌, 刘海波, 胡占尧, 霍百明

      为探究基于眼动数据的管制雷达目标标定方法,利用雷达管制模拟机、眼动仪等搭建实验平台,召集8名管制学员参加模拟航空管制实验并收集眼动数据。使用具有噪声的基于密度的聚类算法(Density-Based Spatial Clustering of Applications with Noise,DBSACN)处理注视点数据过程中,主观输入的参数会导致无法很好完成聚类,因此本文提出基于K-最邻近算法和变密度阈值设定法,从自适应选取邻域值和变密度阈值设计两方面对DBSCAN算法进行改进,并实现了算法的自适应运行。对改进过程中采用拟合分布密度函数极值点结合放大系数确定邻域值的方法进行了验证,发现对不同雷达目标误差仅为8.6%和10%,表明改进方法具有一定的适用性。通过比对不同航空器目标兴趣区的提取结果,发现本研究提出的管制雷达目标标定方法具有一定的准确性和普适性。

      • 1
    • 平面移动式立体车库动态库位分配策略建模与仿真

      李建国, 李博文, 杨波

      平面移动式立体车库在车位分配过程中存在顾客排队等待时间过长,车辆出入库效率低下的局限性。为减少顾客等待时间,提高立体车库服务效率,提出一种动态库位分配策略:以蜻蜓算法优化的BP神经网络模型预测车辆的停留时间,并根据车辆停留时间对车库车位进行区域选择,最后利用禁忌搜索算法搜索出该区域内最适宜的车位位置。同时,将顾客平均等待时间,平均等待队长,平均服务时间和车库运行能耗作为评价指标与现有库位分配优化方式进行对比分析,仿真结果表明:该策略能够更为有效地减少顾客等待时间,提高立体车库整体作业效率。

      • 1
    • 基于多层次非负稀疏编码和SVM的窃电检测方法

      黄刚, 颜伟, 王浩, 文旭, 张爱枫, 夏春

      针对现有方法对新型窃电方式检测准确率不高的问题,本文提出了一种基于多层次非负稀疏编码和SVM的窃电检测新方法。该方法以月度用电曲线为检测对象,首先,基于多层次非负稀疏编码提取样本的多层次用电模式特征;其次,基于窃电情景分析提取样本的数值统计特征;然后,将上述二者的融合检测特征输入SVM分类器进行窃电检测;最后,以爱尔兰智能电表数据集构造的算例验证所提方法能够提高窃电检测的精确率和召回率。

      • 1
    • 充填体覆盖下大断面六角形进路离心模拟试验

      刘涛, 韩斌, 杨鹏, 张晨洁

      金川镍矿是我国最重要的镍矿资源基地,矿区岩石破碎,龙首矿区采用的小断面六角形进路分层下向胶结充填采矿法为厚大破碎矿体的安全开采提供了成功经验。金川公司二矿区东部贫矿体厚大、埋藏浅,开采技术条件相对较好,但矿岩品位较低,采用小断面六角形进路由于开采成本高、效率低,无法满足东部贫矿体的开采要求。为了降低成本、提高采矿效率,提出了采用中深孔落矿的大断面六角形进路下向充填法,六角形进路从4m(腰宽)×5m(高度)提高至16m(腰宽)×20m(高度)。本文采用离心模拟试验对自重应力影响下的大断面六角形进路充填体的变形破坏进行分析,试验结果表明:随着离心加速度的逐步增加,上覆充填体的位移也逐渐增大,在离心加速度为70g时进路两帮发生坍塌破坏,92g时顶板发生破坏,顶板稳定性强于两帮的稳定性;两帮发生破坏时最大累计竖向位移为0.627cm,顶板发生破坏时最大累计位移为0.904cm,顶板比两帮能够承受更大的极限变形量;充填体破坏模式主要为拉伸破坏和剪切破坏,六角形进路最终形成半椭圆的塌落拱并趋于稳定。

      • 1
    • 基于UKF的无线传感器异步数据融合优化算法

      张辉, 黄向生

      提出了一种基于无迹卡尔曼滤波(UKF)的无线传感器异步数据融合算法,利用RNAT机制识别无线传感器网络中的冗余节点,构造数据冗余树来实现冗余数据的去除。根据重复数据消除的结果,在每个传感器检测范围半径相等的环境下,采用四圆定位法,任意选择两个检测目标信息的节点,计算两个圆形检测区域边界的交点,根据迭代法找到并近似目标。设定了不同传感器的原始传感器相互独立、同一传感器不同原始量测量值相互独立的前提条件,计算出各通道的测量值,利用未测量卡尔曼滤波器以滤波的形式更新测量值,引入卡尔曼滤波增益矩阵,并结合异步数据定位结果实现数据融合。实验结果表明,融合后的数据利用率高于现有结果,算法耗时短、能耗低,且具有较高的数据融合精度,整个融合的准确率在90%以上。

      • 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
    • 包围圆分割在铁路货车车号字符的应用

      靳延伟, 董 昱, 张晓丽

      针对铁路货车车号的断裂、倾斜、变形等特点,传统字符分割方法分割精度低的问题,本文提出一种基于改进包围圆的分割方法。首先,基于铁路货车单行、双行两种排列方式,采用自适应游程算法进行双行车号的分割。鉴于游程算法背景像素前景化的处理特点,预先采用游程算法进行断裂消除,再使用包围圆方法进行字符分割。实验结果表明,在图像质量不高情况下,可以实现良好的分割精度且在分割准确率和鲁棒性方面均优于传统算法,具有很高的实际应用价值。

      • 1
    • 基于多目标粒子群算法的风光水火多源AGC协调优化方法

      宋兴荣, 吴晋波, 杨志学, 李振文, 胡迪军, 洪权, 任洲洋

      针对高比例新能源渗透背景下的常规AGC机组和新能源AGC机组协调控制问题,本文提出了基于两个细则的风光水火多电源AGC多目标协调优化方法,该方法在确保电网调频经济性的同时兼顾了电网的调频质量和网架功率传输能力。首先,基于某地区长期AGC历史统计数据,分析了不同类型机组的调频特性,计算其调频指标;然后,基于华中电网两个细则的要求,以电网的调频成本和网损成本、调频速度和调频精度为目标,建立了含风光水火的多目标AGC有功协调优化模型;最后,结合某内陆地区网架结构和AGC数据,采用多目标粒子群算法进行模型求解,得到了各个AGC场站的有功出力,进而验证了本文提出方法的有效性。

      • 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
    • 双排抗滑桩布设方式对推力分配的影响

      汪源, 谢强, 张建华

      目前,针对双排抗滑桩的设计并没有明确的设计规范可依。在实际工程中,前后排抗滑桩的推力分配往往只能依靠工程师的经验进行判断。为研究双排桩布桩方式对桩受力的影响,寻找前后排桩推力的分配依据,依托四川省丹巴某公路滑坡治理工程,通过建立有限元模型,分析不同布桩条件下,边坡的安全系数及滑坡推力在前后排抗滑桩上的分配情况。研究结果表明:桩的布设方式对边坡的安全性有着重要影响,存在一个合理桩排距,使滑坡的安全系数达到最大;前后排桩的推力分配比例,会随着不同的布桩条件而变化,是一个动态的过程,当排距为30m时,前后两排桩承担的推力最为接近。

      • 1
    • 新型全装配剪力墙抗震性能模拟研究

      陈婷, 李检保

      本文参考一种已有的“螺栓-连接件-螺栓”式水平接缝连接构造全装配混凝土剪力墙(PSW-1),设计了一种新型“螺栓-连接件”式水平接缝连接构造全装配混凝土剪力墙(PSW-2),并通过有限元软件ABAQUS建立了PSW-1与PSW-2和对比现浇剪力墙试件(SW-1)的理论分析模型。在试验工况下对PSW-1进行了单向加载模拟并将所得荷载-位移曲线与试验结果进行对比,证明本文数值模拟方法有效;对PSW-1、PSW-2与SW-1进行了低周反复加载数值模拟,对比研究了这三类剪力墙试件的抗震性能。研究结果表明,PSW-2新型装配式剪力墙试件的抗震性能总体上优于PSW-1装配式剪力墙试件;PSW-2试件的承载力及刚度与SW-1现浇剪力墙试件基本一致,变形能力略好,但耗能能力略低于SW-1试件;三类试件破坏形态存在一定差异。

      • 1
    • 临近基坑开挖引起的隧道变形预测分析

      刘鑫菊, 郑刚, 周海祚, 何晓佩, 王恩钰, 郭知一

      城市地下空间的开发利用正处于快速发展阶段,基坑紧邻隧道的现象日趋常见,基坑开挖对邻近隧道的影响也已成为工程中不可忽视的问题。基于反向传播神经网络法(BPNN)预测临近基坑开挖引起的隧道变形。首先基于土体的小应变特性,采用有限元软件(Plaxis 3D)数值模拟计算得到关于隧道变形的完整数据库,基于此数据库训练检测BPNN模型的准确性,并利用此BPNN模型定量地分析各输入变量(即隧道与支护结构相对水平距离、隧道相对埋深、支护结构的最大位移)对隧道变形的影响。最后通过将BPNN预测结果与17个工程案例实测结果进行对比分析可以看出两者具有很好的一致性,说明BPNN模型能够准确预测基坑开挖所引起的隧道变形,可为实际工程提供一种简便的预测方法。

      • 1
    • 不同加载速率下煤岩组合体碎块分形特征与能量传递机制

      陈光波

      为了研究不同加载速率下煤岩组合体破坏碎块的分布、分形特征以及失稳破坏机制,对细砂岩-煤(FC)、粗砂岩-煤(GC)、细砂岩-煤-粗砂岩(FCG)三种煤岩组合体开展0.001mm/s、0.005mm/s、0.01mm/s、0.05mm/s、0.1mm/s加载速率下的单轴压缩试验,结果表明:1)0.001mm/s速率下破坏煤块粒径较小,为完全充分破坏,破坏类型属于塑性破坏。0.1mm/s加载速率下,试件破坏碎块粒径最大,形状不规则,为不完全不充分破坏,破坏类型属于脆性破坏。加载速率对试件破坏的影响主要表现在:裂隙发育程度、破坏块体粒径、破坏块体数目、能量释放速度、破坏形式、失稳机制。2)试件碎块具有明显的分类特征。随着加载速率增大,<20mm的碎块数量逐渐减少,试件的破碎程度减小;三种试件的长/厚值随着碎块粒径的减小呈现先增加后减小的趋势;不同加载速率下,相同粒径等级内长/厚值的大小情况为:0.1mm/s>0.05mm/s>0.01mm/s>0.005mm/s>0.001mm/s,增大加载速率会促生长薄形态的碎块。3)五种加载速率下,FC、GC、FCG组合体的粒度-数量分形维数分别在1.53335~0.548、1.26769~0.25999、1.44565~0.46054之间,粒度-数量分形维数随着加载速率增大而减小,加载速率越大,分形维数越小;FC、GC、FCG组合体粒度-质量分形维数分别在2.35~1.48、2.36~1.34、2.34~1.58之间,粒度-质量分形维数均随加载速率增大而减小。4)针对煤岩组合体破坏形态,分析了组合体破坏过程的能量传递机制。组合体不断受载,煤组分最先发生破坏,释放的能量直接传递给岩石组分,若达到岩石组分的储能极限,则导致岩石组分发生破坏。煤岩组合体破坏过程的能量传递机制较好地揭示了岩石组分破坏的滞后现象。

      • 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
    • 柔性压力管道甩击特性数值模拟

      王晓川, 刘铮, 李月琴, 王满, 赵文胜, 向美景

      柔性压力管道作为一种重要的流体输送工具,以适用性强、安装快捷等特点广泛应用于临时或机动工程中,但随其耐压等级与额定流量不断提高,管道的振甩现象愈发突出,甩击事故时有发生,存在重大安全隐患。本文利用ANSYS Workbench平台对柔性压力管道脱扣断裂甩击行为进行数值模拟,研究了管道流速、流体物性参数、管道弯曲长度和弯曲半径、约束位置对甩击运动的影响。结果表明:管道的甩击运动具有很强的非线性特征,脱扣端的变形位移和甩击速度最大,固定端的等效应力最大;随管内流速增加,管道甩击的变形位移、甩击速度、等效应力增加,应变能呈高次方变化;随流体密度增加,管道甩击运动的主要参数都线性增加,流体粘度增加,管道甩击更加剧烈;管道长度越长,其运动周期越长;弯曲半径增大,管道甩击运动的主要参数都减小;而管道安全扣的约束位置主要影响了管道运行的长度和弯曲半径,从而对甩击运动产生影响,管道甩击振动由二阶模态主导。

      • 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
    • 基于观测器的电动车辆锂离子电池传感器故障诊断方法

      提出了一种基于观测器的电动车辆锂离子电池传感器的故障诊断方法。结合锂离子电池电热耦合动态模型,构建了两个扩展卡尔曼滤波(Extended Kalman Filter, EKF)观测器,估计电池单体的状态量,对比状态量估计值与传感器测量值以生成残差,并使用累计和(Cumulative sum, CUSUM)测试方法进行残差评价,根据残差组合的不同响应情况实现锂离子电池电流传感器、电压传感器以及表面温度传感器故障的诊断与分离(Fault diagnosis and isolation, FDI)。在不同的传感器故障情况下对诊断方法进行测试并分析了有效性,结果表明,该方法能够及时准确地对锂离子电池单体三种传感器故障进行诊断与定位,性能表现优异且易于实施。

      • 1
    • 基于深度置信网络的道岔故障智能 诊断方法研究

      司涌波, 张国瑞, 陈光武, 魏宗寿

      传统的道岔故障诊断方法往往依赖于复杂的信号处理过程以及丰富的专家经验,需要对信号进行精确的分段,过程繁琐,不利于现场使用。本文采用粒子群算法(PSO)优化的深度置信网络(DBN)的方法,直接对道岔功率原始数据提取特征,利用受限玻尔兹曼机(RBM)逐层拟合数据特征同时实现对数据的降维。然后采用极限学习机(ELM)对故障进行分类,提高了诊断的速度。研究结果表明:与PSO优化的支持向量机(SVM)方法相比,准确率提升了4%,达到96%,所用时间也大大减少。

      • 1
    • 一种基于数据融合的目标跟踪方法

      顾保国, 陈阳

      为了提高相控阵波束的跟踪能力,基于多设备源的测量信息,提出了一种基于数据融合的目标跟踪方法。该方法依次进行数据外推时延修正,数据检择,坐标变换,再进行测量数据的平滑滤波处理,最后利用动态加权的数据融合处理方法,提高了目标的跟踪预测性能。仿真实验结果表明,本文所提的基于动态加权数据融合的目标跟踪方法具有较高的目标跟踪精度,满足系统要求。

      • 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
    • 基于Iterative映射和非线性拟合的鲸鱼优化算法

      李赛宇, 鞠传香, 丁航奇

      为解决鲸鱼优化算法中收敛速度慢和寻优精度低等问题,提出了一种基于Iterative映射和非线性拟合的鲸鱼优化算法(NWOA)。首先,该算法利用了Iterative映射对鲸鱼种群初始化,保证了初始种群的多样性;其次,采用非线性拟合的策略对收敛因子和惯性权重进行改进,以平衡算法的全局勘测能力和局部开发能力。通过对13种函数进行仿真实验,从均方差和平均值的角度分析,本文改进后的算法寻优精度显著提高且稳定性较强。实验结果表明NWOA与传统的鲸鱼优化算法相比,收敛速度明显加快。

      • 1
    • 基于VPU加速的嵌入式实时人脸检测系统设计与实现

      张跃麟, 邓昌健, 闫嘉

      智能设备高昂的设计费用和庞大的计算资源需求成为在便携式、低功耗设备上实现深度学习算法及其应用的主要障碍。本文基于树莓派平台,借助Intel的视频处理器(VPU)低功耗加速模块,设计并实现了基于残差特征提取模块CNN模型的实时人脸检测系统。结果表明,相较于单纯使用树莓派CPU进行计算,本文方法在视频流中检测人脸和检测人脸关键点的实验中分别实现了18.62倍和17.46倍的加速,让在便携式设备中实现快速、实时、在线的人脸检测和特征点提取成为现实,同时为使用便携式、低功耗设备运行深度学习算法提供了一种确实可行的方案。

      • 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
    • 基于神经网络逆模型的污水pH值内模控制策略

      王胜, 鲍立昌, 章家岩, 冯旭刚

      针对污水处理中和反应过程pH值控制的强干扰和模型参数易变等特点,利用内模控制方法的设定值响应和干扰响应之间相互独立的优点,提出一种基于内模控制和神经网络逆模型相结合的pH值优化控制策略。通过在系统中插入低通滤波器,并采用RBF神经网络在线辨识被控对象的逆模型,从而提高污水处理pH值控制的鲁棒性和抗干扰能力,有效地解决了中和反应pH值控制过程中模型参数易变的问题。仿真结果表明:与常规PID控制和不带滤波器的神经内模控制策略相比,所提出的优化控制策略超调量最多降低17.4%,调节时间最多减少113.6s,有效提高了系统鲁棒性和抗干扰能力。工程应用表明:使用所提策略后,pH值控制偏差在±0.2以内,系统的控制精度和稳定性显著提高。

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    • 基于自适应步长和莱维飞行策略的改进狼群算法

      李彦苍, 徐培东

      群智能启发算法在解决大规模分布式问题方面有着许多优势。针对传统狼群算法易陷入局部最优和精度不高等缺陷,本文在分析狼群特点的基础上,提出一种基于自适应性步长和莱维飞行搜索策略的改进狼群算法。首先,通过自适应步长的合理变化,提高了搜索精度;其次,采用莱维飞行的搜索策略,在算法后期扩大了搜索范围,提高了算法的全局搜索能力。最后,为了验证该算法的性能,通过仿真实验和实际案例进行了测试,并与其他改进方法进行了比较。测试结果表明,所提出的改进狼群算法在收敛速度、精度及稳定性方面都有明显的优势。

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    • 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。

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    • 附加可更换阻尼器装配式桥墩的抗震性能

      张晶, 申彦利

      摘要:为减轻灌浆套筒装配式桥墩的地震损伤,以达到震后尽快恢复桥墩使用功能的目的,在常规灌浆套筒装配式桥墩的基础上,提出一种在桥墩墩底连接处设置可更换阻尼器的改进方案。采用数值模拟方法对常规灌浆套筒装配式桥墩和附加阻尼器灌浆套筒装配式桥墩进行对比分析,研究附加可更换阻尼器装配式桥墩的抗震性能。研究结果表明:附加可更换阻尼器桥墩的抗震性能有所提高,灌浆套筒装配式桥墩墩底连接处的损伤也有所减轻,而且桥墩大部分的损伤集中在阻尼器上,易于震后修复更换。灌浆套筒装配式桥墩安装可更换阻尼器后,其水平承载力提高了10%,累积耗能提高了27%,桥墩墩底连接处的损伤有所减轻,其中最大残余位移减少了19%,桥墩抗震性能有所提高,对桥梁韧性抗震研究具有一定借鉴意义。

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    • 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。

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    • 基于VMD-GRU网络大型公共建筑冷负荷预测

      于军琪, 解云飞, 赵安军, 王佳丽, 冉彤, 惠蕾蕾

      由于冷负荷时间序列固有的复杂性和不规则性,针对预测过程中容易出现梯度消失、模态混叠和过拟合等问题,提出了一种集成变分模态分解(VMD)和门控循环单元网络(GRU)的VMD-GRU模型。预测方法过程如下:1)对原始数据进行相关性分析,挑选出相关性高的进行预测;2)使用VMD将原始数据序列分解为独立固有模式函数;3)使用GRU对每个分量进行预测;4)将分量预测结果相加得出冷负荷预测值。为了验证模型的有效性,以西安某大型公共建筑为例进行能耗分析,并与BP、 GRU、EMD-BP、VMD-BP、EMD-GRU等其他预测模型进行对比。实验结果表明,提出的VMD-GRU模型,可以有效地解决梯度消失、模态混叠和过拟合等问题,预测精度显著提高,预测效果优于其它预测模型,符合大型公共建筑冷负荷的变化规律,为节能优化提供有力的数据支撑。

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    • 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。

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    • 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。

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    • 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。

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    • 基于自然语言处理的旅游景区智能讲解系统研究

      蔡章利, 刘文静, 卢海

      智慧旅游建设的目的是要用新一代信息技术提升旅游服务水平和改善游客旅游体验。针对现有的旅游景区电子讲解系统缺乏自然语言互动交流能力这一问题,本文研究了一种基于自然语言处理和本体知识检索技术的旅游景区智能讲解系统,以便旅游景区能为游客提供自然语音对话式的个性化智能讲解服务。本文首先设计了系统的物理架构和逻辑架构,然后分析了实现文本向量化处理、命名实体识别、对话策略管理和讲解知识检索等关键技术,最后通过开发、测试系统原型,验证了系统的可行性。

      • 1
    • CTCS-3级列控车载设备的形式化建模与验证

      何涛, 韩敬佳

      CTCS-3级列控系统安全苛求性较高,而列控车载设备是CTCS-3级列控系统的主体,主要功能是对列车进行操纵和控制,是保证列车运行安全的关键。通过分析CTCS-3级列控车载设备之间的信息交互以及车载安全计算机中工作模式的转换规则,采用有色Petri网(CPN)建立车载设备的信息交互模型以及工作模式转换模型,使用ASK-CTL分支时序逻辑公式验证了模型的死标识、死锁以及分析工作模式下的转移性等特性,验证构建的CPN模型符合系统规范要求的流程及规则,可为相关安全苛求系统的设计提供一定参考。

      • 1
    • 协方差测距算法在多维聚类分析中的优化研究

      刘 云, 张轶, 郑文凤

      为了在多维聚类分析中运用有效的距离度量方法表征数据对象的邻近度,提出一种协方差测距(CDM,covariance distance measure analysis)算法,首先,采用模糊C均值(FCM, fuzzy c-means)方法对数据对象赋予权值,得到每个样本点相对类别特征的隶属度,再依据隶属度计算每个样本的差异度;其次,为了使类别分离最大化,用样本点同关联类别的协方差距离度量代替模糊聚类中的欧式距离度量作为优化问题的第一个标准,使相似数据对象更为接近;最后,用样本点间的协方差距离度量作为第二个优化标准,使相异数据相互隔开,交替固定变量迭代计算最优解,使聚类指标和距离度量学习参数同时得到优化,获得更好的聚类结果。在不同数据集上的实验结果表明,与FCM-Sig和UNCA算法相比,CDM算法在聚类准确性和算法收敛性方面均有更好的表现。

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    • 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%。

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    • PMM纤维铰在排架结构刚度折减系数取值中的运用

      刘毅, 刘暄, 黎波

      目前钢筋混凝土排架结构的设计多数基于弹性假定。但在实际工程中,排架结构受力常伴随着混凝土开裂,钢筋与混凝土粘结滑移等现象。而排架结构的二阶效应常使结构刚度退化进一步加重。因此,在对排架结构进行分析的过程中,对材料非线性时二阶效应的计算就显得十分必要。在工程设计中较为切实可行的方法是引入考虑刚度折减的弹性二阶分析法,其准确性很大程度取决于刚度折减系数的取值,本文试图通过基于材料模型的PMM纤维铰找到合理的排架结构刚度折减系数。

      • 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
    • 基于ANSYS的荷载工况对轮轨接触阻抗的影响分析

      苏鹏飞, 谭丽, 温润

      高速铁路站内绝缘节烧损事故时有发生,轮轨接触电阻是引起轮轨电弧造成绝缘节烧损的重要指标,因此准确计算接触电阻是分析绝缘节烧损问题的重要基础,接触电阻的大小主要取决于轮轨接触斑点的面积。对此,通过有限元分析软件ANSYS计算不同荷载工况下轮轨接触面积,分析列车轴重和偏移量对接触电阻的影响规律。结果表明,轴重从9t增加到27t时,轮轨接触电阻减小近34%;横移量增大6mm时,轮轨接触电阻减小25%。轮轨接触电阻的变化随着轴重和轮轨横移量的增加呈现相同的变化趋势。

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    • 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。

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    • 基于改进长短时记忆网络的文本分类方法

      李建平, 陈海鸥

      针对传统长短时记忆网络(LSTM)在文本分类中无法自动选取最重要的潜在语义因素的问题,本文提出了一种改进的LSTM模型。首先,将传统LSTM的运算关系拓展为双向模式,以使网络充分记忆输入特征词的前后关联关系;然后在输出层前面增加池化层,以便更好的选择找到最重要的潜在语义因素。互联网电影资料库评论数据实验结果表明,该模型优于传统长短时记忆神经网络以及其他同类模型,从而揭示出本文提出的改进方案对提高文本分类的准确率是有效的。

      • 1
    • 基于XGBoost模型的营养成分分析高血压预测方案

      蒋淮䶮, 谭浪, 李时杰, 刘昱, 王峻峰

      高血压是一种常见的慢性病,若能早发现、早采取措施可降低其引发并发症的风险。尽管高血压的产生与发展与诸多因素有关,但饮食被公认为影响高血压的主要因素之一。机器学习模型可以对疾病进行有效预测,提供辅助治疗。据此,文中提出一种基于XGBoost的通过分析营养成分预测高血压的方案,该方案由数据转换、特征选择、数据清理与标准化、模型搭建、分类与评估这五部分组成。实验结果表明,XGBoost在高血压预测中获得了0.859的F1分数且准确率超过了85%,均高于随机森林、支持向量机与人工神经网络。分析不同营养成分对高血压预测的影响因子,文中获得了影响高血压的前10个营养特征,大部分与医学结论相同,验证了模型的有效性。

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    • 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。

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    • 融合视觉与雷达数据的改进粒子滤波车辆目标跟踪

      张翔, 郑玲, 李以农, 张志达

      针对视觉跟踪中由于尺寸变化累积误差导致目标丢失的问题,提出一种融合视觉与毫米波雷达数据的改进粒子滤波车辆跟踪算法。首先,引入遗传算法改善标准粒子滤波中的粒子退化与粒子衰退问题,根据退化程度计算动态自适应的遗传交叉概率,并利用高斯分布替代平均分布计算种群适应度。然后,将图像HSV直方图特征与改进粒子滤波算法结合,实现车辆多目标跟踪。最后,通过雷达目标投影点与视觉跟踪框的位置关系实现关联匹配,利用深度信息修正跟踪框的位置与尺寸。实验结果表明,相对于标准粒子滤波,改进的粒子滤波算法可以使平均跟踪准确率与精度分别提高22.1%与21.1%。相对于仅采用视觉跟踪,融合雷达数据的跟踪算法能够使车辆目标跟踪精度再次提高9.2%。

      • 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。

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    • 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
    • 利用图像掩膜优化基于生成对抗网络的图像超分辨率模型

      蒋琪雷, 马原曦

      深度学习在一定程度上解决了从低分辨率图像中恢复出高分辨率图像这一图像超分辨率问题。目前基于生成对抗网络(GAN,generative adversarial network)的方法可以从超分辨率数据集中学习低/高分辨率图像映射关系,从而生成具有真实纹理细节的超分辨率图像。然而,基于GAN的图像超分辨率模型训练通常不稳定,其结果往往带有纹理扭曲和噪声等问题,提出了采用掩膜(mask)模块以辅助对抗网络训练。在网络训练过程中,掩膜模块根据生成网络输出的超分辨率结果和原始高分辨率图像,计算得到相应的观感质量信息,并进一步辅助对抗网络训练。在实验中对三个最近提出的基于GAN的图像超分辨率模型进行修改,引入掩膜模块,修改后的模型在超分辨率图像输出的观感和真实感量化指标上均有明显地提升。掩膜模块的优点是可以进一步提升基于GAN的图像超分辨率网络输出的超分辨率图像的观感质量,并仅需对生成对抗网络训练框架进行修改,因此适用于多数基于GAN的图像超分辨率模型的进一步优化。

      • 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
    • 档案管理中文本数据的增量多模态聚类方法

      刘丽华

      随着现代档案管理数据的不断增长,有效地对档案文本分进行聚类划分尤为重要。本文提出两种增量多模态文本数据聚类方法,通过对文本内容进行多视角分析,融合挖掘文本的潜在主题特征,提升文本聚类的准确性。此外,设计文本聚类多模态增量学习模型,提升海量、动态文本划分的效率。在两个实际文本数据集上的实验结果表明,本文提出的增量多模态文本聚类方法具有较好的性能,能够对文本数据进行有效划分。

      • 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
    • 一种基于位置和时间信息的兴趣点推荐方法

      谭伟, 贾朝龙, 桑春艳

      在社交网络中,人们往往会访问自己比较感兴趣和离自己比较近的地方,而兴趣点推荐就是根据用户的兴趣偏好能够有效地帮助用户选择自己比较感兴趣的地点。在本文中,提出一种基于位置和时间信息的兴趣点推荐方法。该方法从兴趣点的角度出发分为三个步骤,首先使用用户历史访问的兴趣点的位置信息计算用户历史访问兴趣点和用户未曾访问过的兴趣点的相似度;然后使用时间信息,将一天划分为不同的时间段,统计所有兴趣点在一天中不同时间段被签到的次数,计算用户历史访问兴趣点和用户未曾访问过的兴趣点的相似度;最后根据兴趣点的位置和时间信息综合计算用户历史访问兴趣点与用户未曾访问兴趣点的相似度,根据Top-N策略向用户推荐用户未曾访问过的兴趣点。在现实社会中的真实数据集上进行实验验证,实验结果表明本文提出的方法是有效的。

      • 1
    • 纳米银粒子耦合BiVO4和海泡石的制备及性能研究

      王亮, 舒友菊, 郑亚超, 施冬健, 陈明清

      通过水热法制备了BiVO4和BiVO4/海泡石光催化剂,利用AgNO3作为前体试剂,在光照的条件下,制备了不同银负载量的Ag/BiVO4/海泡石复合光催化剂。利用XRD、SEM、TEM、XPS和DRS等测试手段对光催化剂的性质等进行了表征。以罗丹明B为模型污染物,考察了不同银负载量对Ag/BiVO4/海泡石复合光催化剂性能的影响。结果表明,当银的负载量达到60%时,复合光催化剂对罗丹明B的脱色效果最好,可在10 min之内完全将罗丹明B脱色。同时0.6Ag/BiVO4/海泡石样品具有一定的循环稳定性,可多次使用。

      • 1
    • 基于哈希的图像加密算法的分析与改进

      袁 立, 白 勇, 蒋淘金, 谢 俐, 胡春强

      近年来,数字图像的安全性引起了众多学者的广泛关注。基于哈希的数字图像提出了加密算法以解决此类问题。但是无论是理论分析还是仿真实验均表明,扩散特性太弱,无法抵抗选择明文攻击和已知的明文攻击。此外,普通像素的一点点差异将仅导致密码像素的一个相应位变化。在本文改进的算法中结合自适应算法,纯图像只有一个像素差,将导致密码图像中几乎所有像素发生变化(NPCR> 98.77%),并且统一平均变化强度高(UACI> 30.96%)。理论分析和计算机仿真表明,改进算法可以克服这些缺陷,并保留原始版本的所有优点。

      • 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
    • 基于改进深度森林的短期电力负荷预测模型

      彭飞, 马煜, 张晓华, 吴奕, 邓文琛

      深度学习模型通过学习数据的深层特征能够有效提高电力负荷预测的准确率,但同时也带来了超参数较多、模型可解释性差等问题。针对这些问题,本文将深度森林模型引入短期电力负荷预测领域。在多粒度级联森林模型的基础上改进了多粒度窗口扫描方法,调整窗口大小与滑动步长,使得模型能够在不同时间尺度下提取电力负荷数据的周期性特征。此外,改进深度森林输出层的计算方法,将输出结果由离散的类向量改进为连续的预测值,进而提高模型的精确度。最后在我国东北电网的实测数据中验证了本文所提出方法的可行性与有效性。从实验结果可知,改进深度森林算法在较高预测精度的情况下能取得更高的准确率,并且相较于深度神经网络具有更快的学习速度。

      • 1
    • 化学淋洗对土壤团聚体稳定性及其重金属赋存形态的影响

      程剑雄, 谢更新, 丁文川, 晏卓逸, 李桥, 王颖

      为探究重金属在土壤非均质体系中的淋洗特性,分别考察了3种化学淋洗剂乙二胺四乙酸(EDTA)、柠檬酸和三氯化铁(FeCl3)等对粒径为0.25-2 mm、0.05-0.25 mm和<0.05 mm的土壤团聚体淋洗过程中团聚体结构、重金属Pb和Cd浓度及其赋存形态影响。结果表明,不同粒径团聚体中重金属的淋洗效率存在显著差异(P<0.05),小粒径(<0.05 mm)的团聚体上Pb和Cd具有更高的淋洗效率。淋洗后较小粒径团聚体上残渣态Cd所占比例升高,但有效态的Pb所占比例增加。淋洗后团聚体的平均直径(WMWD)分别减小了77.25%、80.98%和49.15%,团聚体解体可能增加土壤对Pb和Cd的专性吸附能力。淋洗剂FeCl3相较于EDTA和柠檬酸,对水稳性团聚体具有较低的结构破坏作用,同时具有较好的重金属淋洗效果,有利于土壤后续的安全再利用。

      • 1
    • 超磁致伸缩作动器的磁路优化设计与有限元分析

      涂建维, 刘兆富, 李召

      超磁致伸缩作动器(Giant Magnetostrictive Actuator,简称GMA)是一种新型的振动控制驱动器件,但由于其内部磁路复杂,磁感应强度的大小和均匀性严重影响了作动器的工作性能。为解决上述问题,基于静态条件下线性磁致伸缩理论和电磁学原理,采用有限元软件ANSYS对GMA建立有限元模型,研究了激励线圈、导磁体和导磁内壁所用材料的参数对磁感应强度的影响。同时,以超磁致伸缩棒轴向中心线处磁感应强度的大小和均匀度作为评价标准,对开闭磁路、激励线圈的轴向长度、材料的磁导率、空气间隙和导磁体的半径等参数进行优化设计。研究结果表明,采用闭合磁路时,磁感应强度的大小和均匀度均得到了很大的提高;通过磁路优化后,磁感应强的的大小增大了0.1T,均匀度提升了10.27%。

      • 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
    • 基于协方差矩阵重构和导向矢量优化的波束形成算法

      王子豪

      摘要:针对传统波束形成算法在导向矢量失配和协方差矩阵误差情况下输出信干噪比下降严重的问题,研究并提出了一种基于协方差矩阵重构和导向矢量优化的稳健自适应波束形成算法。该算法通过估计信号和干扰的功率及方向,重构干扰加噪声协方差矩阵,同时结合投影和空域积分思想,对假定的导向矢量进行优化计算,使其接近真实的导向矢量。进而通过相关运算求得复数加权值实现波束形成。所提算法可以有效抑制干扰,提高输出信干噪比。在多种失配存在的情况下,所提算法也具有较好的性能。文中给出了仿真结果,验证了所提算法的有效性。

      • 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
    • 正弦表面结构的薄膜失稳形貌有限元分析和实验验证

      杨玺琳, 古斌

      利用ABAQUS有限元软件,对具有正弦表面结构的膜-基系统表面失稳过程进行了系统的有限元分析,讨论了正弦结构幅值/波长比、薄膜-基底模量比、薄膜厚度以及预拉伸变形等因素对薄膜表面失稳形貌的影响。结果表明:薄膜-基底模量比和薄膜厚度对薄膜的表面失稳波长造成较大影响;正弦结构幅值/波长比对正弦结构波峰与波谷处的失稳波长差值有显著影响。通过上述变量之间的相互组合,有望实现对膜-基系统表面失稳形貌的控制。实验的对比,验证了数值模拟方法的可靠性。研究工作对于探究复杂表面结构的薄膜失稳形貌具有参考价值。

      • 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
    • 基于数值模拟和机器学习的汽车碰撞代理模型

      林翔, 严波, 牟哲岳, 文楠, 黄桂灶

      建立某型皮卡车三维有限元实体模型,模拟汽车对刚性墙碰撞和两车相向对撞的动态过程,得到不同初速度下汽车的碰撞力-位移曲线。将汽车初始速度作为输入,碰撞力-位移曲线作为输出,采用BP神经网络机器学习算法建立全速度域下汽车碰撞代理模型。将数值模拟样本分为训练集和测试集,对代理模型进行训练,并利用测试集样本验证了模型的精度。利用代理模型可以快速预测任意碰撞速度下该汽车的力-位移曲线,为其安全性设计提供依据。

      • 1
    • 纳米α-Fe2O3可见光催化剂的制备及掺杂改性研究进展

      赵志伟, 谭雅焕, 耿聰

      纳米α相三氧化二铁(α-Fe2O3)具有化学性质稳定、环境友好、制备成本低和窄禁带宽度的特性,是一种理想的可见光催化剂。文章介绍了α-Fe2O3不同制备方法的研究进展,尤其总结了一些特殊结构的制备工艺。着重分析了掺杂剂种类对α-Fe2O3的光催化降解有机污染物活性的影响和影响机制,并总结了α-Fe2O3光催化剂掺杂改性研究的发展趋势。

      • 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
    • 基于深度学习的交通拥堵检测

      丁洁, 刘晋峰, 杨祖莨, 阎高伟

      针对交通拥堵检测,提出一种利用深度学习中卷积神经网络(Convolutional Neural Network,CNN)对交通拥堵图像进行检测的方法。首先,使用基于TensorFlow框架设计了含有三层卷积层的神经网络分类模型。其次,利用道路拥堵与非拥堵图片对分类模型进行训练,并进行评估。最后,利用训练完成的模型进行道路拥堵检测,与多种深度学习分类模型分类方法进行对比实验,表明该卷积神经网络模型能够更有效地进行拥堵检测,检测准确率达到了98.1%。

      • 1
    • 空气污染与呼吸系统疾病发病率的关系分析——基于重庆市医院微观数据的实证研究

      汪锋, 刘辛

      基于2013年1月至2018年12月重庆市某医院45380个呼吸系统疾病确诊病例的微观数据,使用该医院多种呼吸系统疾病确诊量作为呼吸系统疾病发病率的代理变量,与中华人民共和国生态环境部公布的城市空气质量月度报告中的重庆市各类空气污染物的月均浓度指标进行匹配,使用计数数据泊松回归模型定量分析了城市空气质量与各类呼吸系统疾病发病率之间的统计关系。研究发现:空气污染是呼吸系统疾病发病的重要诱因,PM2.5月均浓度增加1μg/m3,支气管哮喘、慢性支气管炎、上呼吸系统感染、社区获得性肺炎、肺气肿、慢性阻塞性肺疾病平均确诊病例数量将提高约0.52%至1.1%。

      • 1
    • 集成旋翼控制的直升机高带宽飞行控制设计

      孙青云, 李玉龙, 鲁可, 吉洪蕾

      为发展一种集成旋翼控制的直升机高带宽飞行控制设计方法,基于显模型跟踪控制技术,在反馈控制模块引入旋翼运动信息并采用旋翼/机体控制增益的最优化设计提升直升机动稳定性,采用旋翼前馈增强控制提升直升机操纵频率,提出基于有效跟踪的显模型参数设计方法提升直升机小幅高频和中等幅度姿态控制的操纵品质。最后,基于高阶飞行动力学模型分析直升机操纵品质,结果表明:将旋翼控制用于直升机飞行控制设计能够在保持系统稳定性的同时提升操纵频率,直升机纵、横向操纵响应带宽分别提升18%和10%,纵、横向姿态快捷性分别提升25%和20%。

      • 1
    • 一种基于彩票迁移的稀疏网络植株病虫害识别模型

      陈志奎, 张旭, 李秋岑, 李朋, 高静

      在农业生产中,植株病虫害的识别能够有效地提高农作物产量。然而,当前数据驱动的深度植株病虫害识别方法需要大量的有标签数据,导致现有方法难以很好地识别少样本的新病虫,经验难以推广。另一方面,基于深度学习的方法需要对大量的参数进行训练,难以削减计算开销。针对上述挑战,本文设计一种基于彩票迁移的稀疏网络植株病虫害识别模型。具体地,本文首先定义深度网络的彩票迁移假设,利用压缩策略构建稀疏网络,识别迁移源域的本质知识,提高深度网络的迁移效率;然后,设计深度彩票迁移算法,训练植株病虫害深度识别模型,解决少样本病虫识别调整;最后,本文在典型的通用数据与植株病虫害识别数据集上,验证基于彩票迁移的深度植株病虫害识别模型能够高效的迁移源域的本质知识,在PlantVillage数据集上,对植株病虫害识别准确率为97.69%,且所需训练的参数只有原始网络的约30%。

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    • 基于CML的智能变电站设备节点网络连锁失效模型研究

      王胜, 张颉, 唐超, 张凌浩, 王海, 唐勇, 柴继文, 郑永康, 邓平, 曹亮, 夏晓峰, 柯亚文

      为了确保智能变电站的安全,规避信息安全风险,对变电站存在的漏洞进行评估和管理是必要的。通用的信息安全风险评估流程是将资产重要性、威胁等级和脆弱性等级作为量化指标,通过这三个指标得出安全事件的影响和可能性的值,再以此为基础计算出对象的风险值。本文提出了一种基于CML的智能变电站设备节点网络失效连锁的模型,通过对智能变电站设备节点以及节点间的设备连接建立网络,来评估不同设备节点在发生故障时对智能变电站整体设备网络的影响,从而对智能变电站信息安全风险进行有效分析。基于该模型的智能变电站信息安全风险分析管理子系统可以协助管理者对智能变电站的信息安全风险数据进行管理并实现数据可视化。结果表明,对智能变电站的信息安全风险分析管理有改善作用。

      • 1
    • 空港新城夏季臭氧及其前体物污染特征分析

      梁俊宁, 王浩, 芮守娟, 刘杰, 汪平

      文章针对陕西省西咸新区空港新城夏季臭氧浓度较高的问题,开展了臭氧及其前体物(氮氧化物、挥发性有机物)监测工作,分别监测三种污染物的小时浓度值,监测时间为2018年7月27日00:00时至8月26日23:00时,共30天。根据监测结果,西咸新区空港新城在盛夏期间(7-8月)臭氧浓度总体偏高,观测期间平均浓度为103.8μg·m-3,最大浓度达306μg·m-3,研究期间有16天分别出现了臭氧小时浓度值超标现象;空港新城臭氧浓度日变化呈单峰趋势,最大值出现在下午17:00左右,最小值出现在上午6:00左右;臭氧与其前体物均呈现负相关关系,其相关系数分别为-0.6487、-0.0911,当VOCs/NOx小于6.43时,VOCs对臭氧的生成起主导作用,而当VOCs/NOx大于6.43时,则NOx对臭氧的生成起决定性影响。

      • 1
    • 一种镍基单晶高温合金的反相热机械疲劳行为

      张剑, 姜华, 赵云松, 杨振宇, 李金国, 骆宇时

      采用扫描电镜、透射电镜等方法研究了一种镍基单晶高温合金在600℃-900℃的反相位热机械疲劳行为,旨在探讨单晶合金的热疲劳变形及断裂机制,丰富单晶合金热机械疲劳理论。实验结果表明:当应变幅由0.6%增大至0.9%时,热机械疲劳寿命下降,塑性应变量和应力范围增大。合金的循环应力响应曲线在低温半周表现为循环硬化行为,而在高温半周则表现为循环软化行为。合金主要的变形特征是局部区域滑移带的运动。热机械疲劳裂纹起始于试样表面应力集中处,并沿着滑移带在{111}面向合金内部扩展,拉应力对合金的断裂起到了主导作用。

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    • 紊流脉动对生物反应器运行影响的数值模拟

      曾诗, 龙天渝, 罗超

      为研究紊流脉动对生物反应器运行的影响,针对振动格栅实验装置,使用Fluent软件建立了两相流仿真模型,以特定工况下的气含率和氧转移系数对模型进行验证,得到了十种工况下模拟出的不同强度的紊流脉动与气含率、氧转移系数、雷诺应力的关系。结果表明,增大紊流脉动可有效提高反应器内的气含率和氧转移系数,从而促进气液两相进行高效传质。对于本研究所用的生物反应器,紊流强度q<2.7cm/s时,生物膜厚度和生物膜密度随之增大;此后雷诺应力增大,生物膜逐渐变薄变密。通过对比出水效果,获得了最优工况的紊流强度q=3.4~4.8cm/s,此时雷诺应力4.8~18.6Pa/m2,传质效果好、生物膜脱落速度适宜,能有效控制污染物。该研究可为生物反应器的设计、运行优化提供参考,具有重要的意义。

      • 1
    • 三峡水库不同运行工况下中段干流碳源气体释放通量研究

      秦宇, 蒋成勇, 张渝阳, 郑望

      来自陆地大量有机碳源的输入,以及三峡库区调度运行和筑坝蓄水导致CO2、CH4等碳源气体的排放成为近来关注的热点。本研究以三峡库区干流中段为研究对象,于2017年8月—2018年11月对忠县(ZX),万州(WZ),涪陵(FL)进行每月采样分析,探求水-气界面CO2、CH4通量在水库不同运行工况下的变化特征。研究发现,在观测期间内,ZX采样点CO2浓度在0.0086-0.1153mmol/L波动,WZ采样点CO2浓度在0.0035-0.1168mmol/L波动,FL采样点0.0063-0.0986mmol/L,整体上三个采样点的CO2浓度变化趋于一致,都在库区泄水期运行4-5月CO2浓度达到峰值,在低水位运行期的6-9月降到最低值。CH4通量在水库低水位运行期表现为“汇”,FL点位在泄水期达到“源”的最大值;三个采样点在CO2通量在泄水期均表现为“源”的特征,低水位运行期为CO2通量表现为“源”与“汇”的转换。通过与国外已有水库监测数据比较分析,CO2扩散通量在全球水库序列中处于中等水平,CH4扩散通量在全球水库序列中处于中等偏下水平。

      • 1
    • 氯化锌改性玉米秸秆生物炭对Cr(Ⅵ)的吸附特性研究

      安强, 乔卢阿里·科阿里, 金琳, 黎铮, 焦乙枭, 罗倩

      为了提高对废水中Cr(Ⅵ)的去除效率,获得高效且成本低廉的吸附剂,以农业废弃物玉米秸秆为原材料制备生物炭,并采用氯化锌对其进行改性。实验表明,在固液比为2 g/L、pH为2、Cr(Ⅵ)溶液初始质量浓度为100 mg/L、吸附时间为6h时,最佳改性剂比例条件下改性炭的去除率能够达到99.3%,比未改性的生物炭高73.7%。此外,考察了单一因素改性剂比例、溶液pH、吸附温度、离子强度对吸附效果的影响。同时研究了改性炭对Cr(Ⅵ)的吸附动力学和吸附等温线。结果说明该吸附是自发、熵增的吸热过程且吸附反应符合准二级动力学方程和Langmiur等温模型,最大饱和吸附容量为72.46 mg/g。通过SEM、FTIR、XRD等方法对原炭(BC)和改性生物炭(MBC)进行表征,分析表明改性炭微孔结构明显,表面粗糙,吸附位点增加,芳香化程度提高,从而提高了吸附性能,且锌以氢氧化物颗粒形式存在于生物炭表面。

      • 1
    • 基于云模型和组合赋权法的CBTC系统可靠性评价

      何涛, 马洁

      由于目前对CBTC系统的可靠性分析较少,提出一种基于云模型和组合赋权法的CBTC系统的可靠性评价方法。首先根据CBTC系统的结构和功能,建立了系统的功能型层次模型,并采用组合赋权法确定底层设备的主观和客观权重值,根据加法合成法得到系统的综合权重值;然后,计算CBTC系统底层设备的可靠度,并使用云模型表示;最后,将虚拟云计算的CBTC系统可靠性综合指标新云和可靠性评价集的云模型进行相似度比较,输出评价结果。结果表明,基于云模型和组合赋权法的CBTC系统可靠性评价方法可以正确客观地描述该城市的CBTC系统完成规定功能的能力,为研发和评估CBTC系统提供借鉴。

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    • Fe-Al-Cr合金的晶粒控制对合金抗高温氧化性的影响

      韩校宇, 王锦涛, 刘奇, 王小宇, 刘守平, 姚志远, 薄新维, 王焱辉

      Fe-Al-Cr合金具有良好的高温抗高温氧化性,有广泛的应用前景,具有晶粒粗大的特点但通常面临着晶粒粗大的问题。本文通过在Fe-Al-Cr合金中添加镍、碳、铜等奥氏体化元素,使合金在冷却过程中生成FeCr相,以阻碍晶粒长大的方式,使合金晶粒尺寸可以控制在100μm以内。研究探讨了Fe-Al-Cr合金的氧化物薄膜形成的形成机制以及晶粒控制对Fe-Al-Cr合金的抗高温氧化性的影响。通过金相显微镜观察高温下经不同氧化时间氧化后的Fe-Al-Cr合金,发现Al2O3薄膜优先形成于晶界,晶界数量增多有利于Al2O3的形成和生长。通过扫描电镜观察和能谱分析,发现在Fe-Al-Cr合金中,(Al0.9Cr0.1)2O3和Al2O3组成了多层氧化物。结合第一性原理计算,得出该多层氧化物是由于Cr的扩散而在合金表面形成的,有助于提高Fe-Al-Cr合金的抗高温氧化性。最后,证实晶粒尺寸较小的Fe-Al-Cr合金具有更好的抗高温氧化性。。

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    • 含分布式光伏、储能的低压配电网电压调节及储能SoC均衡方法

      马兴, 徐瑞林, 康文发, 韦程志, 罗焱予, 陈民铀

      随着可再生能源渗透率的不断提高,配电网电压波动、越限问题日益严重。为解决这一问题,本文分析了低压配电网中分布式光伏电源接入对电网电压的影响,进而将节点电压幅值与节点注入功率的关系线性化;提出基于功率里程数的低压配电网电压优化模型,通过求解优化目标,计算出分布式电池储能的输出;为提升分布式储能的利用效率,设计了分布式储能的SoC均衡控制策略;并根据重庆巫溪地区低压配电网0.4kV线路数据,在MATLAB/Simulink上搭建了配电网仿真模型,设计了三种仿真案例对所提出的模型与方法进行有效性验证。仿真结果表明,本文提出的方法能够有效地调节低压配电网中的电压并能实现分布式储能的SoC均衡控制。

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    • 应力幅比对2A12-T4铝合金多轴疲劳裂纹萌生及扩展行为的影响

      林万家, 张建宇, 刘天奇, 刘浩

      许多工程结构在服役过程中往往承受着复杂的多轴疲劳载荷,仅靠单轴载荷来简化复杂载荷状态的失效预测方法将不再适用。因此,准确预测复杂载荷下工程结构的多轴疲劳失效行为对提高结构安全性具有重要意义。疲劳裂纹萌生及扩展是疲劳失效行为最直观的反应,本文针对2A12-T4铝合金实心圆棒试件,在相同的等效von Mises应力幅值下,开展了不同应力幅比下的多轴疲劳试验。采用金相显微镜对试件表面裂纹萌生及扩展行为进行了观测,研究了不同应力幅比下试件表面裂纹形态及扩展路径,探讨了不同应力幅比下2A12-T4铝合金多轴疲劳失效行为。结果表明,对于2A12-T4铝合金,试件表面均存在多条裂纹,导致疲劳破坏的主裂纹只有1条;裂纹萌生方向接近于最大切应力幅值平面,裂纹扩展第Ⅰ阶段的长度与方向同时受到应力幅比的影响;主裂纹扩展路径主要沿着最大切应力幅值平面,最大切应力幅值是引起2A12-T4铝合金多轴疲劳失效的主要控制参量。

      • 1
    • 基于改进遗传算法优化的BP神经网络水利调度优化

      马创, 尤海生, 袁野

      随着现代水利调度规模的扩大,内涵深化和要求的不断提高,水利调度领域日益面临着来自各个方向的困难与挑战,其中包括水利调度时的动态变化,水资源的流量不可控,高纬度的决策向量以及多目标,计算量庞大等困难。面对如此纷繁的问题本文只在提出一种基于粒子群算法改进的遗传算法优化BP神经网络,通过重构变异算子克服遗传算法易陷入局部极值的缺陷,再通过BP神经网络采用改进遗传算法输出的最优阈值,权值训练模型。达到一个良好的水利调度优化效果。

      • 1
    • 购物中心被动设计节能潜力的标准化模拟研究

      魏莱, 党睿, 刘刚, 原野, 黄文龙

      通过标准化的建模及模拟,对购物中心被动设计在方案阶段的节能潜力展开量化评价。以寒冷地区为例,提取出具有典型气候特征的3种购物中心标准几何模型和运行参数;并选取Grasshopper和EnergyPlus分别作为参数化建模和能耗模拟软件;同时,从场地、建筑和围护结构3个层面,总结出影响购物中心节能潜力的24个被动设计参量;最终通过模拟得到24个被动设计参量在3种标准模型中的节能潜力及排序。结果表明,入口风速、走廊空间、天窗面积比和屋面传热系数是影响寒冷地区购物中心节能潜力的4个重要设计参量,此结果可为设计师在方案阶段进行建筑优化设计提供量化指导。

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    • 格构式钢管砼风力发电塔架包裹球板分支节点屈服机制研究

      闻洋, 于蛟, 孟春才

      为了研究格构式钢管砼风力发电塔架包裹球板分支节点的屈服机制,进行了4个万向球板节点模型的静力试验;并采用ABAQUS对试件进行了非线性分析,通过变化包裹体径厚比和节点板厚度2个参数,对球板节点的破坏模式、节点板等效应力及节点交汇区等效应力分布规律等指标进行了分析。结果表明:万向球板节点的破坏主要由节点板连接焊缝强度破坏与压杆失稳而引起;节点板厚度的差异对万向球板节点的承载力影响较为明显,而包裹体径厚比的变化对万向球板节点的承载力影响并不明显;节点板越厚等效应力的分布越均匀;当包裹体径厚比小于等于38.5时,节点的承载力随着γ的增大下降幅度逐渐增大;当径厚比大于38.5时,节点的承载力随着径厚比的增大下降幅度逐渐较小,建议包裹体径厚比取值为38.5;节点板厚度小于等于14mm时,极限承载力随节点板厚度的增加,其增加的幅度较大;当节点板厚度大于14mm时,节点的承载力随厚度的增加,其增加幅度逐步减小,建议节点板厚度取值为14mm。

      • 1
    • 低纬度高海拔地区室外湿球黑球温度简化计算方法

      邵丽丽, 孟庆林, 卢素梅, 仲琨

      湿球黑球温度(WBGT)是获得国际标准体系ISO7243认证的热环境评价指标,美国、澳大利亚、日本和中国等国都采用该指标。目前,室外湿球黑球温度的简化计算大多是以低海拔地区的实测为基础进行归纳或验证,为研究低纬度高海拔地区室外WBGT的简化计算方法,以低纬度高海拔典型城市贵阳市为例,对夏季不同海拔高度的空气温度、太阳辐射、相对湿度、风速、气压和WBGT等数据进行Pearson相关性分析和分层回归分析。结果表明:除风速外,其他四个参数与WBGT线性相关可纳入回归模型。在分层回归中,加入气压参数可以提高空气温度、太阳辐射和相对湿度对WBGT预测水平,回归模型具有统计意义,纳入模型的4个自变量对WBGT的影响也均有统计学意义。室外热环境评价和实测中,不同地区采用经验公式需要先进行验证,建议高海拔地区在WBGT的计算模型中加入气压参数来提高预测准确度。

      • 1
    • 基于Segnet网络和迁移学习的复杂街区场景变化检测

      余晓娜, 黄亮, 陈朋弟

      采用多时相全景街区影像对监测城市发展和辅助政府决策有着非常重要的意义,但由于在采集数据的过程中受太阳光线、地物光谱以及拍摄角度等的影响,采用传统方法难以得到高精度的复杂街区变化信息。为此,本文提出了一种基于Segnet和迁移学习的全景街区影像变化检测方法。首先对数据集“TSUNAMI”进行预训练并对训练集进行分类归并;然后采用Segnet网络对全景街区影像进行语义分割,最后对语义分割结果进行差值运算,得到变化结果图并进行精度评价。实验选取两组全景街区影像,采用最大似然法、支持向量机方法以及本文提出方法对这两组数据进行对比实验,第一组得到的精度分别为65.1%、72.1%和81.4%;第二组得到的精度分别为66.5%、70.6%、82.2%。实验结果表明提出的方法具有更高的变化检测精度,可为城市违章排查、灾后重建等提供技术支撑。

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    • 修正弹性应力波的柱面波波动方程推导及数值分析

      金红春

      为了研究应力波传播在工程领域的一些应用问题,以及传统应力波理论存在的缺失及不完善问题,根据修正的弹性应力波理论,通过张量分析推导建立了柱坐标系下的体积波波动方程和形变波波动方程、以及求解波动方程的初始条件和边界条件。然后对波动方程用有限差分法建立差分格式,根据差分格式使用matlab求解波动方程得到应变随时间的变化关系。应力波在空心圆柱中的时空演化传播过程就可以得出。据此从理论层面和数值解认识在柱坐标系中分析了体积波与形变波的关系,在理论中得到了几何模型对应力波传播的影响。

      • 1
    • 新型三线性本构内聚力模型的界面参数研究

      尹世豪, 张建宇, 龚愉, 侯怡鑫

      复合材料多向层合板分层扩展行为的准确模拟对层板结构设计非常重要。作者前期工作已经建立了一种基于失效机理的新型三线性本构内聚力模型来考虑纤维桥接对分层行为的影响。在此基础上,本文基于二维有限元模型对该新型内聚力本构中的关键参数开展了数值研究,获得了适用于复合材料多向层合板数值模拟的内聚力本构参数取值方案。最后采用确定的本构参数对复合材料多向层合板的分层扩展行为进行了模拟,所得模拟结果与试验结果之间的一致性较好,进而验证了所建立参数取值方案的有效性。

      • 1
    • 不同形状喷嘴的高压水射流冲击力特性实验研究

      黄飞, 胡斌, 左伟芹, 李树清

      高压水射流的柔性冲击力是评判其能否有效破碎物料的力学判据,喷嘴的出口形状对射流的冲击力影响较大。本文设计了五种不同形状的喷嘴,在自主设计的水射流冲击测试平台上开展了冲击实验,并采用PVDF压电薄膜传感器和高速摄像机来记录测试数据。实验结果表明:在相同的工况下,圆形喷嘴水射流的集束性最好,冲击诱导的冲击波对流体的扩散形态影响最大,最终导致其中心冲击压力最大;依次是正方向喷嘴、三角形喷嘴与十字形喷嘴,椭圆形喷嘴的水射流形态最为发散,其中心冲击压力最小;所有喷嘴形状水射流的峰值压力均随系统泵压的增加呈现非线性增加的趋势,而峰值压力持续时间几乎保持不变。

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    • 热塑性复合材料蜂窝夹芯板的低速冲击失效行为研究

      彭世伟, 陈立明, 刘后常, 杜 冰, 陈保才

      夹芯结构具有优良的力学性能和多功能性,是一类良好的冲击防护材料。以编织玻璃纤维增强聚丙烯复合材料蜂窝夹芯板为研究对象,采用JSL-3000落锤式示波冲击试验机研究了结构在低速冲击下的抗冲击特性。试验采用固支的边界条件,通过控制落锤下落高度实现不同冲击能量对结构低速冲击响应的影响;并在相同的冲击能量下,研究了蜂窝夹芯结构芯层高度和芯层层数对结构抗冲击性能的影响。利用ABAQUS建立了蜂窝夹芯板的低速冲击模型与试验结果进行对比,通过对获得的载荷时间曲线和结构失效模式的分析,发现结构的损伤以上面板的凹陷和芯层的压溃为主,在面板未发生穿透的情况下结构会发生大幅度回弹。

      • 1
    • 工业纯钛板材冷轧及退火微观组织和织构演变规律研究

      栾佰峰

      采用先进电子背散射衍射(EBSD)技术,深入研究了冷轧工艺变化和道次间退火处理对工业纯钛板材微观组织和织构演变的影响规律。通过对比不同一次冷轧变形量样品经退火和二次冷轧加工后的EBSD取向分布图、取向差角分布图和极图得知,一次冷轧产生的孪晶对退火再结晶晶粒尺寸及晶粒取向(织构)产生重要的影响,进而又影响二次冷轧的变形组织和织构特征,使二次冷轧变形孪晶的生成受到一定程度的抑制,孪晶分数随着轧制变形量的提高呈现先升高后降低的规律,同时会降低二次冷轧组织中{0001}基面织构组分,从而对材料的深冲性能产生相应的影响。

      • 1
    • 澎溪河不同高程消落带土壤磷吸附特性研究

      王翀, 方芳, 王超, 袁子越, 张蕊, 周小明, 郭劲松

      消落带土壤磷吸附特性对库区水体的营养状态有重要影响。选取了三峡库区澎溪河流域双江140m、145m、155m、165m、180m高程土壤,进行磷等温吸附热力学试验,并探讨了不同高程消落带土壤磷吸附特性差异的原因。结果表明,随着高程的降低,消落带土壤吸附解吸平衡浓度EPC和磷最大吸附量Qmax逐渐增加,即磷吸附能力增强。结合消落带土壤颗粒表面特性分析、吸附特征参数与理化性质相关性分析的结果,认为消落带土壤具有较小的粒径分布,较高的有机质含量和Fe含量是影响不同高程消落带磷吸附能力的重要原因,且主要受到冬季淹水沉积和夏季降雨侵蚀的影响。低高程消落带土壤具有较强的磷吸附能力,对于控制库区水体富营养化具有一定的积极意义。

      • 1
    • 多孔蒙脱土的制备及对Pb(II)吸附特性研究

      周智芳, 张有贤, 赵佰平, 黄韬, 孙寒雪, 景凌云

      为改善蒙脱土对 Pb(II)的吸附性能,以碳酸钙作为致孔剂,以钠基蒙脱土(MMT)作为实验原料,制备多孔蒙脱土材料(PM)。通过SEM,FTIR,XRD进行表征分析,研究了PM对Pb(II)的吸附性能。实验结果表明:PM具有发达的孔状结构;在25℃时,PM对Pb(II)的吸附量,随pH 值的增加先增加后减小,在pH为5.5时达到最大;PM对 Pb(II)的吸附动力学过程符合准二级动力学模型;吸附等温线符合 Langmuir模型,在25℃,pH为5.5时,饱和吸附量达到143.5mg·g-1。

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    • 不可压缩弹性薄膜球形压痕问题的一种渐近解析解

      焦志安, 吴剑, 万玲

      针对刚性基底上不可压缩弹性薄膜的轴对称球形压痕问题,采用了一种基于Kerr模型的简单解析求解方法。在该方法中,薄膜上表面的接触压强与位移为线性微分关系。之后利用贝蒂互等定理,求解了该问题的高阶渐近解,推导了接触力、压痕深度和接触半径之间的显式关系。当忽略高阶项时,本文得出的高阶渐近解与现有研究中的低阶解相同。此外,本研究建立了有限元模型来验证渐近解的精度。结果显示,与已有的低阶渐近解相比,高阶渐近解与现有的数值计算结果和有限元分析结果吻合得更好。

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    • 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。

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