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    2021年第44卷第4期
      机械工程
    • 谭侃伦,李阳洒,刘强,王健

      2021,44(4):1-9, DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2020.003

      传统的悬架架构设计方法使用多体动力学仿真进行大量试错,因此对时间及人力需求高,但效果不稳定。针对该问题建立的新方法首先应用新型解析算法设计悬架硬点,再应用基于ADAMS及MATLAB二次开发的自动化软件设计弹性件。相比传统方法,新方法效率提升约8倍。新方法还包含一套性能参数管控标准,能系统性地判断135项悬架运动学及整车动力学性能参数的优劣,以此指导设计。相比传统方法依靠设计人员经验判断参数优劣,新方法更全面、精准和稳定,更能确保设计质量。

    • 王成,张财志

      2021,44(4):10-18, DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2020.006

      道路坡度是燃料电池混合动力汽车(FCHV)能量管理策略中的重要参数,但精确的道路坡度很难实时获取。因此,提出了一种基于智能算法(长短期神经网络,LSTM)的道路坡度估计方法。通过分析汽车行驶动力模型,选择了合适的行驶参数作为网络输入。同时,比较了该算法与多层感知器(MLP)算法的估计结果,也比较了不同文献中各算法估计结果的归一化均方根误差值(NRMSE)。实车实验结果表明:该方法能在不使用额外传感器的情况下,较准确地估计实时道路坡度,估计结果的RMSE值(均方根误差值)和NRMSE值仅为0.65°和4.6%。

    • 李蒙,隋邦傑

      2021,44(4):19-28, DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2020.004

      针对碱性阴离子交换膜燃料电池(AEMFC)水管理开展了实验及数值模拟工作,使用Tokuyama A201膜制备并组装了实验室规模的AEMFC单电池,建立了一个基于质量守恒、组分守恒及电荷守恒的碱性阴离子交换膜燃料电池二维稳态等温模型,用于研究电池性能及内部水传输机理。通过模型计算分析电池性能及内部水传输和水分布情况,结果表明:计算预测得到的特定参数下的极化曲线趋势与单电池测试的数据吻合良好;电流密度增加会增大水从阳极到阴极的净通量,有利于阴极反应的进行;电池两极均需进气加湿,提高阳极进气湿度可以加快水从阳极到阴极的净迁移,在较高电流密度下阴极进气湿度过低对电池性能影响较大。

    • 彭京,高晓飞,龙海泉,周传德

      2021,44(4):29-36, DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2021.004

      为解决当前智轨电车参数测量受限于车身过长、测量精度及效率等问题,通过一种基于四目视觉的立体视觉参数测量方法,研发了一套智轨电车参数测量方法与系统。基于空间向量定义车身平面、车轮转动角、铰接盘夹角及其零度,建立相关角度的视觉测量模型;研究合作标识识别及优化的高精度算法,实现角度精密测量;研发基于client-server(C/S)架构的智轨电车参数测量系统,实现角度快速测量。将参数测量系统应用于中车相应车辆标定中,结果表明该方法快速有效,车轮转向角测量精度优于±0.1°,铰接盘夹角测量精度优于±0.05°,为智轨电车参数的测量提供了一种大视野、高精度、高效率的检测方法。

    • 李玄,丁冰晓,周双武,李杨民

      2021,44(4):37-51, DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2020.113

      针对传统点胶系统精度低、点胶速度慢等问题,采用柔性机构设计了基于压电陶瓷驱动的一体化微点胶机构。为补偿压电陶瓷驱动器的行程,采用三级混合放大机构,并分析了位移放大倍数的理论值,得到了机构的位移行程。应用拉格朗日定理对机构的刚度建模,求解理论刚度值,得到了机构的固有频率解析表达式。有限元仿真结果表明,机构放大倍数和刚度的理论值与仿真结果的相对误差分别为8.5%和7.2%,验证了理论模型的正确性。该机构为微量液体自动分配系统的设计提供了一定的思路与技术支持。

    • 涂建维,刘兆富,李召

      2021,44(4):52-63, DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2020.286

      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,GMA内部磁路中磁感应强度的大小和均匀性会严重影响作动器的工作性能。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,系统性地研究了激励线圈、导磁体和导磁内壁所用材料的参数等对磁感应强度的影响。同时,提出以GMM棒中减小磁漏、增大磁感应强度和提高磁感应强度的均匀性为设计原则,将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,当采用闭合磁路时,磁感应强度的大小和均匀度均得到了很大的提高;并通过磁路优化后,磁感应强的大小增大了0.1 T,均匀度提升了10.27%。

    • 电气工程
    • 陶彩霞,付名禄,高锋阳,万应利,刘汗青

      2021,44(4):64-76, DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2020.106

      针对齿槽转矩带来的永磁电机转矩波动导致振动和噪声的问题,采用开辅助槽的方法抑制齿槽转矩。分析抑制齿槽转矩的原理,通过改变辅助槽的个数、槽深、槽宽、开槽面积和开槽形状,运用Ansoft Maxwell软件对永磁电机建模,利用有限元分析辅助槽对永磁同步电机齿槽转矩的影响。以一台4极36槽电机为例分析的结果表明:当开2个辅助槽,槽深0.7 mm、槽宽1.2 mm、开槽面积为0.84 mm2、槽型为矩形槽时,齿槽转矩的削弱效果最明显,比未开槽时的齿槽转矩减小了75.2%;且开辅助槽前后反电动势变化不大,气隙磁密基波幅值降低,5、7次谐波削弱程度显著,波形畸变率下降至17.78%,电机性能得到改善。

    • 黄福全,王廷凰,张海台,刘子俊,李国栋

      2021,44(4):77-85, DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2020.112

      现代配电网中分布式新能源发电装置的接入,使得传统三段式电流保护难以实现。而差动保护需要敷设光纤,其建设、维护成本高,难以大范围应用。通过5G通信的超低时延特性,实现差动保护数据传输通道,有利于解决上述光纤成本高的问题。但5G通信数据传输时延和时延抖动的不确定性,对保护动作判据计算的准确性产生不利影响。针对于这一问题,利用动态时间规划(DTW)算法对电流采样序列时间轴变化具有容差性这一特点,构建基于DTW距离的差动保护判据,消除传输时延和抖动对差动保判据计算的影响。最后通过仿真分析了算法中参数选取对结果的影响,并验证了基于DTW距离的差动保护判据算法的有效性。

    • 环境科学与工程
    • 程剑雄,谢更新,丁文川,晏卓逸,李桥,王颖

      2021,44(4):86-96, DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2020.285

      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0.25~2.00 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质量分数及其赋存形态影响。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。

    • 汪锋,刘辛

      2021,44(4):97-106, DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2020.297

      基于2013年1月至2018年12月重庆市某医院45 380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月均质量浓度增加1 μg/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0.2%至1.1%。

    • 计算机技术·材料工程
    • 丁洁,刘晋峰,杨祖莨,阎高伟

      2021,44(4):107-116, DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2020.298

      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%。

    • 吴菊英,李景仁,张晋涛,罗丽,杨明波,吴璐,潘虎成

      2021,44(4):117-128, DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2020.111

      通过扫描电镜观察(SEM)、能谱分析(EDS)、X射线衍射分析(XRD)以及差热分析(DSC)等实验手段,系统地研究了添加微量Sr元素(质量分数0 ~1%)对铸态Mg-8Zn-4Al(ZA84)镁合金组织中的第二相种类的影响,并阐明了第二相形成与演变的内在机理。实验结果表明:未添加Sr元素的铸态Mg-8Zn-4Al合金组织由Q准晶相和少量Mg32(Al,Zn)49相组成。添加Sr元素后,合金铸态组织中均存在Al4Sr和Mg32(Al,Zn)49相;其中Al4Sr相随Sr含量增加而增加,Mg32(Al,Zn)49相随Sr含量增加而减少。在Mg32(Al,Zn)49相中Sr元素以未固溶和固溶两种形式存在,其中未固溶Sr元素的Mg32(Al,Zn)49相具有相对较高的Zn原子浓度和较低的Al原子浓度。相关结果将为第二相析出强化型Mg-8Zn-4Al合金的高强化与耐热化设计提供必要的理论支撑。

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    • 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
    • 重庆市汽车整车制造业涂装工序VOCs排放特征

      钱珍余, 余家燕, 李翰青, 周玉, 冯婧

      针对重庆市汽车整车制造业涂装工序挥发性有机物(VOCs)排放量大、排放特征不明的问题,对28家汽车整车企业基本情况进行调研,选择9家代表性企业进行涂料VOCs特征组分调查,选取3家典型企业进行VOCs源成分谱监测,并使用MIR法计算各VOCs组分的臭氧生成贡献。调研和监测结果表明:喷漆和喷漆后烘干为汽车涂装的VOCs重点产排污环节;芳香烃是汽车涂装的VOCs主要物种,质量分数在34.66%~88.47%之间;三甲苯、二甲苯和乙基甲苯等芳香烃,甲基异丁基酮、乙酸乙酯等OVOCs是汽车涂装的VOCs特征组分,尤其是1,2,4-三甲基苯(质量分数为12.82%~28.65%);VOCs特征组分受原辅材料和废气治理设施影响,比如溶剂成分及含量、治理设施运行参数、所用吸附浓缩材料;1,2,4-三甲基苯对臭氧生成潜势(OFP)贡献最大。

      • 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
    • 馈能悬架的多模式智能控制策略

      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,减少了模式切换中的冲击,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。

      • 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
    • 长期时效对FGH96合金组织与力学性能的影响

      周晓明, 王志彪, 冯业飞, 曾维虎

      研究了长期时效热处理制度对FGH96合金的显微组织,析出相,拉伸性能、持久性能及蠕变性能的影响。采用光学显微镜分析了合金的晶粒组织,通过扫描和透射电镜,分析了γ′相、碳化物和硼化物的形貌尺寸含量。通过力学性能测试分析了拉伸、持久和蠕变性能。结果表明,在时效温度550°C和650°C下,时效时间在100h至7500h变化时,FGH96合金的晶粒尺寸、γ′相形貌尺寸、MC型碳化物和M3B2型硼化物相含量,拉伸性能、持久性能等基本保持不变。时效温度为650°C时,随着时效时间的增大,γ′相及Cr23C6碳化物的含量相比550°C略有增大,导致蠕变性能降低,残余应变增大。

      • 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
    • 增压汽油机面向控制的充量模型及其数值标定

      李 林, 张 青, 陈凌建, 李元栋, 张 力

      缸内进气量作为电控系统喷油和空燃比前馈控制的基础,对于扭矩控制和排放性能至关重要。为了更简便、准确估算缸内进气量,本文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。最终,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一种较为可行的方法。

      • 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
    • 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
    • 类间排斥力判别迁移学习用于滚动轴承故障诊断

      李锋, 王腾, 汤宝平, 田大庆

      针对滚动轴承实际变工况条件使得新工况样本的类标签很难甚至无法获取,导致故障诊断精度较低问题,提出基于类间排斥力判别迁移学习(Inter-Class Repulsive Force Discriminant Transfer Learning, IRFDTL)的故障诊断方法。在所提出的IRFDTL中,构造了非负扩展松弛矩阵将严格二进制标签矩阵转化为扩展松弛标签矩阵以减少辅助域分类误差并提高IRFDTL的泛化能力;引入了联合分布差异减小辅助域和目标域之间的差异以更好地实现两域的跨域迁移学习;并构造了类间排斥力项来增大两域中某类标签子域样本到其它类标签子域样本之间的距离以促进类判别学习;最后,采用交替方向乘子法对IRFDTL的整体框架进行优化。由于以上优势,IRFDTL能在新工况样本的类标签不存在情况下,仅利用历史工况中的有标签样本来对新工况待测样本进行较高精度的类判别,因而基于IRFDTL的故障诊断方法能对新工况待测样本进行较高精度故障诊断。滚动轴承故障诊断实例验证了该方法的有效性。

      • 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
    • 基于迁移成分分析和词包模型的变工况轴承诊断方法

      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数据集下的实验结果表明该算法是有效的。

      • 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
    • 模型预测控制器权重参数整定非线性规划法

      冯泽民, 李乔, 谭陆西, 董立春

      模型预测控制(MPC)权重参数的整定是其取得良好控制性能的关键。本文针对基于双层结构多目标优化的MPC权重参数整定方法存在求解过程较慢、耗时较长的问题,提出了一种非线性规划整定方法。该方法将其MPC权重参数整定中每个时间采样点的MPC子优化问题等价为外层MPC权重参数整定优化问题的最优KKT(Karush-Kuhn-Tucker)条件,可将MPC权重参数整定的双层多目标优化问题转化为单层非线性规划问题。仿真案例表明,基于单层非线性规划整定方法的MPC控制性能优于或近似于基于双层多目标优化整定方法的MPC控制性能;同时基于单层非线性规划的整定方法能够快速获得MPC权重参数,时间成本由基于多目标优化整定方法所需的1~1.5小时缩短到10到90 CPU秒。

      • 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
    • 改进YOLOv3的桥梁表观病害检测识别

      周清松, 董绍江

      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。首先,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。其次,为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,在YOLOv3的特征提取网络中引入了DenseNet密集型连接网络结构。最后,由于现有桥梁病害数据集样本数量不足的问题,采用了数据增强技术来扩充样本图像。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(mAP)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。

      • 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
    • 废旧NCM523型锂离子电池正极材料中镍和钴的回收

      李卓阳, 王碧侠, 张晨露, 王子钰

      摘 要:废旧NCM523型锂离子电池正极材料中含有有价金属元素Ni和Co等,必须对其进行回收。用H2SO4和H2O2浸出正极活性物质中的Ni和Co,再用KMnO4除去浸出液中的Mn,后用“水热-煅烧法”制备NiCoO2材料。分析了各因素对金属浸出率的影响,在H2SO4浓度2.5 mol/L、H2O2体积分数10 %、浸出温度80 ℃、浸出时间80 min和固液比1:14 g/mL的条件下,Ni、Co、Mn的浸出率分别为94.03 %、99.56 %、14.97 %,通过Ni、Co的选择性浸出实现Ni、Co与Mn的初步分离;以KMnO4作氧化剂,浸出液中Mn离子的浓度可降至0.00045 mol/L以下;以聚乙二醇2000作表面活性剂,草酸作沉淀剂,在160 ℃水热合成、400 ℃煅烧后可从浸出净化液中制备出形貌均匀的链状NiCoO2。初步实现了废旧电池正极材料中有价金属Ni和Co的回收利用。

      • 1
    • 基于DQN和QGA的柔性作业车间动态调度

      陈亮, 阎春平, 陈建霖, 侯跃辉

      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。

      • 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
    • 基于三周期极小曲面和体素距离场的复杂轮廓点阵结构建模

      余学伟, 李琳慧, 张涛, 张正文

      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的应用。但TPMS点阵结构的建模却存在过程繁琐、易出错、计算时间长等问题,如何高效、稳定的建模出具有复杂轮廓的TPMS点阵结构成为亟待解决的问题。因此,本文基于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。通过移动立方体法实现TPMS单元三角面片模型的建模;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,本文方法能够高效、稳定的建模复杂轮廓TPMS点阵结构。

      • 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
    • 采用OpenFlow交换机的服务器负载均衡策略

      曾友雯, 李双庆, 邹东升

      云数据中心中对服务器的海量并发访问十分普遍。传统网络架构难以全局控制流量转发,需要配置昂贵的负载均衡器应对这一应用场景。软件定义网络SDN(software defined network)能够通过控制器全局掌控网络状态,并以交换机作为负载均衡器,从而降低部署成本。本文提出一种采用OpenFlow交换机的服务器负载均衡策略,通过多地址定向流表对服务请求进行分区映射,以活动连接数作为负载评估参数,通过蚁群算法求解最佳负载重定向方案。在负载迁移时,采用单地址定向流表来保证不同阶段流量的有序转发。实验结果显示,该策略能有效控制流表规模,并较传统均衡策略具有更优的性能。

      • 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
    • 铁路货车车号字符分割方法的优化研究

      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
    • 低秩先验引导的无监督域自适应行人重识别

      李玲莉, 谢明鸿, 李凡, 张亚飞, 李华锋

      无监督域自适应行人重识别在智能监控中发挥着重要作用,并引起了研究者们的广泛关注。尽管目前的研究已经取得了较大进步,但不同数据集之间的域偏移问题给行人重识别带来极大挑战。研究发现,在连续时间里,同一摄像机视角下的行人图像具有相同的风格,如果将这种风格信息从行人图像中分离出去,将有效缓解由图像风格差异引起的域偏移问题。为此,提出一种低秩先验引导的域不变信息分离的字典学习方案。首先,根据风格信息的低秩先验性,将行人图像特征中的风格信息和行人身份信息分离开来;其次,根据同一身份行人属性的域不变性建立视觉特征与属性之间的联系,缓解域偏移所带来的影响;最后,通过自训练策略来调整学习参数。实验表明,文中方法的性能在很多数据集上超过了传统的无监督域自适应行人重识别方法以及部分基于深度学习的无监督域自适应行人重识别方法。

      • 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
    • 变电站引下线体系时域非线性风振分析

      余国庆, 晏致涛, 王欣欣, 刘欣鹏

      变电站引下线结构体系一般为分裂导线,且具有跨度小、高差大、线长短,上下连接的特点,强风引起的事故时有发生。为研究风荷载作用下引下线的非线性风振响应特性,利用线性滤波自回归模型(Auto-Regressive model)法对脉动风荷载进行模拟,对引下线柔性体系进行模态分析和风振响应非线性时程分析,研究了气动阻尼、风向角、跨高比、间隔棒数量等参数对风振响应的影响。结果表明:引下线体系响应有着明显的非高斯性。与常规水平大跨越输电线相比,其固有频率较高,气动阻尼影响较小,响应风振系数较大。平面内风荷载会导致较大的反力响应,平面外风荷载会导致较大的位移响应;跨高比的增加会导致结构的反力响应增大,而位移响应减小。结构跨中位移响应均随着间隔棒数量减少而增加;而结构的端部反力在间隔棒数量为5时最小。引下线内力响应风振系数和位移响应风振系数并不一致,均明显大于一般的大跨输电导线结果。

      • 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
    • 综合考虑检修策略和设备健康指数的配电网可靠性评估

      项波, 吴承骏, 胡伟楠, 任洲洋, 文勇, 冯 艾, 罗欢

      针对配电网传统可靠性评估方法未充分考虑设备的差异性,时效性等缺陷,本文提出了一种综合考虑检修策略和设备健康指数的配电网可靠性评估方法,以合理评估配电网的可靠性,从而为配电网的规划和检修安排提供依据。首先,基于logistic回归模型,计算设备的健康指数;接着,基于健康指数和故障率的关系曲线,计算设备的故障率,可用率和不可用率;然后,基于最小路法与故障枚举法,枚举配电网的可行运行方案与故障状态;最后,利用设备故障率与负荷点负荷信息,计算系统整体的故障概率和故障后果,从而获得配电网的可靠性指标。针对中国南方某地区10 kV实际电网进行仿真分析,验证了本文所提方法的有效性。

      • 1
    • 基于重要抽样函数参数解析优化的电网可靠性评估

      庄汝学, 耿莲, 王慧, 姚浩威, 黄欣, 赵凌骏, 双滟杰, 赵渊

      重要抽样法(IS)可显著提高电网可靠性的蒙特卡罗仿真(MCS)速度。作为一种有效的IS 法,交叉熵法(CEM)以迭代方式实现重要抽样概率密度函数(IS-PDF)的交叉熵参数优化,然而迭代寻优存在较大计算成本。针对此问题,本文提出一种全新的IS-PDF 解析参数优化方法。首先,将故障系统状态的理论最优IS-PDF 用非线性方程组进行解析表达,并将IS-PDF 的参数(即元件的最优无效度)作为方程组待求变量。由于系统故障状态数目庞大,导致方程组中方程数目太多而无法求解,本文进一步引入最小割集概念对系统故障状态进行合并,在不改变理论最优IS-PDF 等式方程约束的前提下,大大降低了方程数目;最后,对削减后的方程组采用最小二乘估计实现元件最优无效度的解析求解。本文方法有效性和高效性通过MRBTS 和IEEE-RTS79 可靠性测试系统的仿真计算进行了验证。

      • 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
    • 一种低交叉调整率的多路输出正激变换器设计方法

      程红丽, 田富涛, 李勇

      多路输出正激变换器结构简单,可靠性高,且应用广泛,但是存在交叉调整率问题,为了从根本上改善多路输出正激变换器的交叉调整率问题,提出了一种目标平均电流控制策略。具体方法是,通过ARM采样各路输出端的实时电压和实时电流,得到实时负载,结合期望输出电压算出目标平均电流,根据目标平均电流和多路输出正激变换器的硬件参数计算出主路开关管和每一路副边整流开关管的导通时间,由程序自动控制各开关管的导通时间来实现各输出路的输出平均电流等于目标平均电流。实验结果表明,采用输出平均电流控制的多路输出正激变换器具有小于1.6%的交叉调整率,由该策略控制的多路输出正激变换器不仅可以实现低交叉调整率,而且具有较高的电压精度。

      • 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
    • 少齿差金属橡胶复合摆线齿轮副动态特性分析

      黄思语, 王博, 曾星宇, 李俊阳

      金属橡胶具有很强的变形补偿能力,可帮助实现高精密传动。介绍了复合摆线齿轮副的结构及原理,建立齿轮副的三维模型并在ADAMS中建立起此金属橡胶齿轮副的刚柔混合模型后,对少齿差金属橡胶齿轮副进行动力学仿真,分析了弹性模量变化、双联齿轮间隙及齿轮副中心距对金属橡胶齿轮副角速度、角加速度、啮合力和传动误差的影响。同时对比分析了刚性、刚柔复合两种齿轮副输出轮角速度以及传动误差的差异,结果表明刚柔复合齿轮角速度和传动误差整体波动均比刚性齿轮副小,更加稳定,说明金属橡胶在齿轮副中起到了减振效果。

      • 1
    • 面向各向异性3D-MRI图像超分辨率重建的ESRGAN网络1

      张 建, 贾媛媛, 贺向前, 韩宝如, 祝华正, 杜井龙

      高分辨率磁共振图像(MRI, Magnetic Resonance Images)能够提高疾病诊断精度,但高分辨率MRI图像的获取十分困难。基于深度学习的图像超分辨率(SR, Super Resolution)技术可有效地提高图像分辨率。近年来,生成对抗网络(GANs, Generative Adversarial Networks)为3D-MRI图像SR重建提供了新的思路。相较于传统的基于深度卷积神经网络(DCNN, Deep Convolutional Neural Network)的SR算法,GANs网络以人类视觉机制为目标,且引入判别函数,使重建3D-MRI图像更接近真实图像。研究采用增强超分辨率生成对抗网络(ESRGAN, Enhanced Super-Resolution Generative Adversarial Networks)对3D-MRI图像进行SR重建;并利用3D-MRI图像的跨层面自相似性,将重建任务降维到2D,在保证重建效果的基础上,减少了网络训练时间和内存需求。通过与其他传统算法和基于DCNN算法对比实验表明,本文提出的算法能够进一步提高3D-MRI图像的视觉质量。

      • 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
    • 基于MPSO-RDnet算法求解多资源受限FJSP

      崔航浩, 张春江, 李新宇

      摘要:多资源受限柔性作业车间调度问题(MRC-FJSP,multi-resource constrained flexible job shop scheduling problem)是一类复杂的组合优化问题。针对以最小化最大完工时间为目标的MRC-FJSP,提出了一种带随机网络的多种群粒子群优化算法(MPSO-RDnet,multi-population particle swarm optimization algorithm with random network)。首先,设计了一种半主动解码和基于启发式规则解码相结合的新型解码方式,对原有解空间进行有效裁剪。其次,提出了基于MRC-FJSP关键路径两种邻域结构,提高种群局部搜索能力;加入了基于随机网络的多种群策略,提高算法的全局搜索能力;提出了面向算法搜索停滞问题的重新初始化策略,增强算法的鲁棒性。最后采用MRC-FJSP基准算例SFTSP进行测试,验证了算法的可行性和有效性。

      • 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
    • 结合博弈论与强化学习的态势感知与路径预测

      杨 云, 刘 俊, 梁 花, 李 洋

      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
    • 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

      在高品质夜景生活快速发展的背景下,大众对城市夜景照明核心的楼阁式古塔建筑的夜景照明效果满意度较低,照明效果需求大大提高,然而此方面的相关研究却极少;首先,通过调研、访谈式问卷的方式对楼阁式古塔建筑夜景照明效果的视觉评价因素进行了梳理;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,并通过模型优化和验证性分析进一步解释因素间的内在关系;最终,从定量的角度对各影响要素进行分析和筛选,最终得到一套科学且可供实际应用的楼阁式古塔夜景照明视觉评价体系,为楼阁式古塔建筑夜景照明设计提供理论依据及方向指导。

      • 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
    • 基于磨损区重构的圆柱立铣刀周刃磨损评价方法

      针对圆柱立铣刀的周刃(螺旋曲面结构)存在磨损值难以准确测量的问题,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,进而实现周刃后刀面磨损区的三维重构,以及周刃螺旋面的近似平面展开;应用几何变换,完成了周刃两个后刀面磨损区在各自平面的表示,继而实现了第一、第二后刀面磨损区的共面表示。通过对重构点形成图像分析,得到后刀面磨损宽度和磨损面积,实现对铣刀周刃磨损的评价。在对四刃铣刀的磨损(切削时间为57min)进行实证研究后,发现用重构法得到的磨损宽度、面积相比用直接法平均增加了0.16mm和0.067mm2,增率为17%和14.9%。研究结果表明了重构方法的可行性和可靠性。

      • 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
    • 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
    • 基于哈希和DNA编码的彩色图像混沌加密算法

      袁 立, 谢 俐, 龙 颖, 胡春强, 蒋淘金

      彩色图像的安全性一直受到学者的关注。针对彩色图像加密算法对置乱效果不佳,扩散特性不强、抵御统计攻击能力较弱等问题,提出一种基于哈希和DNA编码的彩色图像混沌加密算法。本文先运用哈希算法生成Arnold混沌映射的参数、然后将Arnold混沌映射和改进Logistic混沌映射结合,对图像进行R、G、B三个维度的置乱;最后利用DAN编码对图像进行混乱处理。理论分析和计算机仿真表明,本文的算法具有良好的加密效果,且对统计、差分攻击具有很好的抵御效果。

      • 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
    • 面向低压输入MC-WPT系统高增益桥式补偿网络研究

      戴欣, 尚捷, 贾建波, 黄俊心

      由于无线电能传输系统松耦合特性,传统无线电能传输系统的输入输出增益普遍较低。这在光伏类型的低压输入高压输出应用中面临增益不足难题。本文提出了一种基于桥式补偿网络的新型电能变换拓扑,研究了基于桥式补偿网络的MC-WPT系统的阻抗特性以及能量传输特性,给出了改进型桥式补偿网络方案。在此基础上,提出了桥式补偿网络的参数设计设计方法。最后,本文通过实验验证所提出方法的正确性,可实现2-9倍的输入输出增益。

      • 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。

      • 1
    • 插电式混合动力汽车自适应等效油耗最低能量管理策略

      胡建军, 杨 颖, 邹玲菠, 彭 桃

      为提高插电式混合动力汽车燃油经济性,采用基于动态规划(DP)的控制策略仿真分析了不同典型工况、不同行驶里程下SOC的最优轨迹。在等效油耗最低能量管理策略(ECMS)的基础上, 采用PI控制算法实时更新电能-燃油等效因子,以保证SOC实际轨迹能够大致跟随理论参考轨迹,进而提出了一种可实时控制的自适应等效油耗最低能量管理策略(AECMS)。为验证所提控制策略的控制性能有效性,采用不同典型工况及不同行驶里程对ECMS、DP、AECMS的控制性能进行了仿真对比。结果表明,AECMS控制效果接近于DP控制策略且可实时控制,CD模式下AECMS相对于ECMS减少油耗3.50%~8.71%,CS模式下AECMS相对于ECMS减少油耗1.11%~2.46%。

      • 1
    • 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。

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

      李昌华, 英俊, 李智杰

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

      • 1
    • 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。

      • 1
    • 基于能量收集的无线传感网络动态路由算法

      李欣, 谷征峰, 李宝清, 袁晓兵

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

      • 1
    • 基于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。

      • 1
    • 基础隔震山地掉层框架结构抗连续倒塌性能研究

      杨佑发, 向双龙, 杨天行

      山地隔震结构本身具有特殊性,因此其破坏模式、受力性能与普通平地隔震结构体系有很大的不同,为了研究基础隔震山地掉层结构的抗连续倒塌性能,首先对一榀4跨3层平面框架进行模拟并验证了LSDYNA计算平台的可靠性,然后根据我国规范设计了6个基础隔震掉层体系框架和1个普通平地隔震结构,基于拆除构件法对剩余结构进行抗倒塌性能研究,得到其荷载系数与失效点竖向位移曲线。研究结果表明:拆除下接地角柱(支座)、上接地角柱时,平地隔震结构的抗倒塌能力大于掉层隔震结构;拆除上接地支座时,平地隔震结构的抗倒塌能力弱于掉层隔震结构。可为基础隔震山地掉层框架结构的抗连续性倒塌设计提供参考。

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

      张建国, 王满, 袁淼, 刘庆军, 李登, 王晓川

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

      • 1
    • 接触器触头弹跳行为规律分析及算法优化

      黄克鹏, 王发展, 赵明基, 李亚峰, 区达铨

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

      • 1
    • 基于改进CRITIC-G1法组合赋权云模型的高阶段充填体稳定性分析

      王石, 魏美亮, 宋学朋, 刘武, 宋林

      针对高阶段充填体稳定性风险评估过程中存在模糊性与随机性的特点,引入云模型理论,建立了高阶段充填体稳定性评判模型。以安庆铜矿等国内4座深井矿山为研究背景,选取塌落度、侧向暴露面积、充填料浆坡度、充填接顶效果等16项影响因素作为风险评估指标,借助云理论计算隶属于不同风险等级的各指标云模型参数。同时,基于改进CRITIC-G1法,综合考虑指标之间的相关性与专家的理性判断,将主客观权重进行优化结合,最终根据评估指标的云数字特征和组合权重确定4座矿山充填体稳定性等级。研究结果表明,安庆铜矿、李楼铁矿、冬瓜山铜矿、司家营铁矿风险等级分别为Ⅳ级、Ⅳ级、Ⅲ级、Ⅱ级,司家营铁矿充填体相对更稳定。与其他数学模型相比,该模型在保证结果准确的同时,利用云数字表征模糊性与随机性从而获得不同评估指标耦合作用下的充填体稳定性等级,实现了等级的可视化,具有一定的可靠性,为高阶段充填体稳定性风险评估提供了一种新方法。

      • 1
    • 基于节点活跃度的命名数据自组网包转发策略

      赖俊宇, 郑小辉, 刘 哲, 韩正印, 肖翰

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

      • 1
    • 基于注意力模型的多模态特征融合雷达知识推荐方法

      李稳安, 陈柳柳

      为了能够在数量庞大的雷达技术资料中快速准确的找到科研人员感兴趣的雷达知识信息并进行推荐,本文提出了一种基于注意力模型的多模态特征融合雷达知识推荐方法,学习高层次的雷达知识的多模态融合特征表示,进而实现雷达知识推荐。该方法主要包括数据预处理、多模态特征提取、多模态特征融合和雷达知识推荐四个阶段。实验结果表明,与只利用单一模态特征以及简单串联多模态特征的方法相比,利用本文方法学习到的多模态融合特征进行雷达知识推荐,推荐结果的准确率、召回率和综合评价指标(F1值)均有显著提高。说明本文提出的基于注意力模型的多模态特征融合方法对于知识推荐任务更加有效,体现了算法的优越性。

      • 1
    • 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。

      • 1
    • 预掘回撤通道末采应力叠加效应及围岩破坏规律研究

      贺艳军, 张金山, 陈凯, 王帅, 石占山

      为得到末期期间回撤通道围岩破坏控制方法,通过数值模拟对回撤通道周围集中应力与工作面采动支承压力叠加效应及围岩破坏规律进行分析,并开展了现场验证。研究结果表明:随着工作面与回撤通道距离减小,叠加应力值逐渐增加且向回撤通道正帮转移,导致回撤通道破坏由正帮侧向工作面方向移动。由于应力叠加效应的增强工作面在距离回撤通道20m时,随着工作面推进顶板塑性破坏由原先稀疏破坏变为密集破坏。工作面与回撤通道间煤柱破坏前,工作面靠近回撤通道过程中变形及破坏主要发生在回撤通道正帮侧,煤柱全部破坏后,顶板失去支撑导致回撤通道顶板回转,顶底板破坏范围相应增加,控制回撤通道正帮的稳定性是控制回撤通道发生大变形的关键。

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

      耿新新, 张凤娥, 朱谱成, 马琳娜, 陈立, 郭春艳

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

      • 1
    • 一种采用自切换电流电荷泵的时钟数据恢复电路

      武宇轩, 吕方旭, 王建业

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

      • 1
    • 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
    • 含光、储、电动汽车居民小区电力负荷综合管理系统

      董涛, 雍静, 赵瑾b, 陈山c, 王科a, 董家斌d

      电动汽车、小型光伏发电装置在居民配电系统获得日益广泛的应用,改变了居民负荷需求特征,给现有系统带来一系列问题。为提高居民小区光伏利用率,引导电动汽车有序充电,针对含光、储及电动汽车的居民小区,研究光伏出力及电动汽车充电行为的不确定性及特征,利用集中设置的储能装置,在不改变既有配电系统一次拓扑结构的前提下,构造居民小区电力负荷综合能源管理系统,并提出直接和间接负荷控制相结合的综合能源管理控制和调度策略。该系统及其控制策略利用分时电价机制间接调节电动汽车充电行为,避免夜间充电高峰;利用合理设置的集中储能装置,通过直接控制,转移多余光伏出力,充分消纳光伏出力,同时达到最大化用户收益和解决变压器白天光伏反向送电过载的问题的目的。论文以实际居民小区实测数据为基础,对不同场景的仿真分析验证了方法的可行性和有效性。

      • 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。

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    • 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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    • 面向智能变电站的威胁与风险评价模型研究与实现

      刘元生, 王胜, 白云鹏, 夏晓峰

      由于传统入侵检测系统在资源受限设备中部署的效率及稳定性表现不足的问题,提出了面向智能变电站的入侵检测系统,在不影响主站系统执行效率的基础上优化系统结构,设计了基于网络入侵检测的分析系统,并优化数据存储结构为安全分析提供数据,并提出基于信息安全三维度的风险值计算算法,实现直观的判断攻击对系统的影响范围和程度,最后通过优化系统使系统满足被动性,低负荷,实时性以及可靠性的需求。实验结果表明,系统在资源受限设备中满足相关防护要求的同时,能够有效地检测入侵攻击并具有良好的性能。

      • 1
    • 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
    • 多层壁陶瓷型芯内腔熔芯的制备及性能研究

      张朋, 李鑫, 季惠明, 牛书鑫, 姚建省, 王丽丽, 李晓雷

      采用预制夹芯法制备多层壁陶瓷型芯具有工艺简便、成型精度高等优点受到关注。本文以聚乙二醇为增塑剂,石墨、石英玻璃粉为填料,制备了可熔夹芯;通过二次注射成型制备了多层壁陶瓷型芯坯体,实现了熔芯/型芯的一体脱脂。研究了聚乙二醇分子量对熔芯浆料及制备坯体性能的影响,结果表明:当PEG分子量不超过2000时,增塑剂分子量对熔芯性能的影响较小,随着PEG分子量的继续增加,坯体内缺陷增加导致性能变差;采用PEG2000制备的熔芯坯体具有最佳的综合性能,其抗弯强度、高温变形量和表面粗糙度分别为13.0MPa、2.94mm和1.18μm。研究了熔芯/型芯的一体化脱脂行为,经过脱脂、烧结熔芯被完全烧蚀,形成了陶瓷型芯的空腔结构,且熔芯脱除对陶瓷型芯的结构完整性和精度未产生不良影响。陶瓷型芯制件的尺寸公差不超过±0.15mm,空心内腔表面粗糙度为1.81μm,满足高温浇铸对陶瓷型芯尺寸精度的要求。

      • 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。

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

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

      • 1
    • 不同形态藻类的混凝效果及絮体特性

      姚娟娟, 龚丹, 方艳娟, 张智

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

      • 1
    • 非圆齿轮无级调速特性分析与设计

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

      • 1
    • 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
    • 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。

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    • 基于综合故障率的配电网实时风险评估

      方健, 林翔, 王红斌, 张敏, 方敏, 李盛楠

      针对现有故障率计算模型不能同时兼顾设备运行状态和网架结构对设备故障率的影响,以及配电网的风险评估模型不能有效反映设备的实时状态等问题,提出了一种基于综合故障率的配电网实时风险评估方法。考虑了主要故障因素之间的协同作用,对原有的状态评价模型进行改进,将计算准确的设备故障率代入基于健康指数的实时故障率模型中,拟合得到待定系数。根据在线监测数据计算设备在渐变性因素影响下的故障率 。根据待评估配电设备所处环境突发性因素的实时强度、装备水平和网架结构水平,计算突发性潜在故障率 和综合故障率 。采用馈线分区的方法计算各负荷点的实时停电概率和停电风险,并通过广州地区的实例分析找到了配电设备和负荷点的薄弱环节。

      • 1
    • 裂隙砂岩破坏过程中的能量耗散与破碎分形特征研究

      刘享华, 张科, 吴文远

      对不同裂隙倾角的裂隙砂岩试件进行单轴压缩试验,分析了试件变形破裂过程中的应变能演化特征,基于分形理论定量描述了最终破坏后碎屑尺度分布的分形特征,初步探究了能量耗散与破碎分形维数之间的力学机制。研究结果表明:随着裂隙倾角的增加,裂隙砂岩试件的抗压强度和耗散应变能均呈现出先减小后增大的变化规律;数据拟合结果表明两者之间存在正相关关系。试件破坏后的碎屑尺度分布具有分形特征,不同裂隙倾角试件的分形维数介于2.58 ~ 2.64;分形维数随裂隙倾角的变化规律与抗压强度类似,两者近似呈线性相关关系。此外,试件的抗压强度越高,破坏时释放的耗散应变能越多,试件破碎程度越严重,所产生的微、细粒碎屑占比增大,导致分形维数变大;数据拟合结果表明耗散应变能和分形维数之间具有线性正相关关系。

      • 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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    • 谐振接地系统的配电线路接地故障选线新方法

      田晶京

      针对因消弧线圈引起的故障电流信号微弱,造成谐振接地系统发生单相接地故障识别率进一步降低的情况,考虑故障线路与非故障线路间零序电流波形相似度低的特点,提出一种谐振接地系统的配电线路接地故障选线新方法。用HHT和时频谱带通滤波法处理零序电流波形,构建各线路零序电流波形的时频能量矩阵,结合图像识别中的相似度识别法与综合相似系数矩阵,实现线路接地故障选线。仿真结果表明,该选线方法对噪声干扰、两点接地故障等情况是有效的,选线方法准确可靠。

      • 1
    • 山地城市滑坡灾害空间分布特征及影响因素分析

      王新胜, 滕德贵, 谢伟, 聂闻, 于鑫, 陈结

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

      • 1
    • 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
    • 一种新的小波阈值降噪法及其在地震数据降噪中的研究

      刘剑, 秦飞龙, 成亚丽

      采集的野外地震数据伴随随机噪声干扰,采用小波阈值降噪法对其进行消除。传统的软、硬阈值法降噪具有一定缺陷,本文提出了一种新的阈值降噪算法。首先通过仿真实验确定了新阈值算法的小波基为Sym3,并利用均方差和信噪比对新阈值降噪法的降噪效果进行了评价。最后,将新阈值降噪法进行实际地震数据降噪应用,结果发现新阈值降噪法能够去除地震数据中的随机干扰,降噪效果较软、硬阈值法更好。

      • 1
    • 基于表面粗糙度修正的冷却风扇数值模拟方法研究

      傅佳宏, 肖宝兰, 苌成, 张旭方, 左强

      为了进一步提高冷却风扇多重参考坐标系(MRF)模型的数值模拟精度,结合壁面函数进行粗糙度修正,并对MRF模型的影响因素进行了分析。首先,以黏性底层中第一层网格离壁面的无因次速度u+与距离y+相等为依据,得到粗糙度常数、粗糙度高度与y+之间的代数关系;接着,根据实际壁面类型,得到修正后的y+值与第一层网格高度,并将其带入标准壁面函数进行近壁面修正。最后以某型号冷却风扇为例,研究湍流模型、网格数量、表面粗糙度修正等因素对于风扇数值模拟结果的影响。研究结果表明: 模型可以更好地处理高应变率及流线弯曲程度较大的流动,更适合风扇的旋转流动,对风扇等旋转机械的模拟具有更高的准确性;过密的网格数量会使得计算结果出现波动;表面粗糙度修正改善了性能曲线上的一些畸点,且在风扇常用工况范围内,使得试验值与仿真值的偏差在由5%提高到修正后的3%以内。

      • 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。

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    • 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。

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    • 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。

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    • 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
    • 面向IEC61850智能变电站的网络安全异常流量分析方法研究

      王胜, 唐超, 张凌浩, 张颉, 王海, 柴继文, 刘珊梅, 郑永康, 邓平, 曹亮, 夏晓峰, 秦帆

      为了保证智能变电站的网络通信安全,整个变电站的稳定运行。本文提出了一种基于机器学习k-means聚类算法的异常流量分析的方法。根据智能变电站中过程层网络的特性,结合对IEC61850智能变电站专有Goose以及SV协议的报文结构解析,并使用了一种基于信息熵的特征选取方法对智能变电站正常工作时站内网络通信流量进行特征分析选择,利用k-means聚类算法的算法来完成对异常流量的检测分析以及其相关联性的分析。本文相较于以往的方法,对智能变电站的过程层网络流量信息的特征进行了选取,根据信息熵理论,完成了对重要特征的选择,以及对冗余特征的剔除。提高了聚类算法的效率以及对异常流量检测的准确性。

      • 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
    • 一种用于短期风功率预测的历史数据深度迁移模型

      彭飞, 贲驰, 马煜, 吴奕, 安丰强, 原旭

      随着全球化石燃料短缺日益严重,可再生能源的开发与利用愈发得到重视。风能是被广泛使用的清洁能源之一,风力发电作为风能的主要利用形式,在生产工作中,需要对其功率进行预测。依托风场日常记录的历史数据,传统学习模型虽然可以对风功率进行短期预测,但是往往仅使用自己域内的历史数据作为分析对象。该类算法将导致结果片面,局限性大,未能有效使用类数据中的隐含联系,难以抑制原始数据缺失或异常值引起的模型性能下降问题。针对上述挑战,本文设计一种基于历史数据深度迁移的短期风功率预测模型。首先,使用带降噪处理的自动编码机构建深度神经网络模型。其次,应用深度迁移方法共享隐藏层,挖掘特征之间的隐含联系。最后,从具有相似特征和地理位置的风场数据中迁移重要知识,从而提高模型的准确率和可靠性。实验结果表明,本文方法较之未使用迁移的方法更能充分利用现有数据,预测的准确率显著提高。

      • 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
    • 复合跟踪微分器在电容式位移传感器中的应用

      吴昊, 陈豫

      针对从含噪原始信号中提取位置以及速度信息,经典跟踪微分器存在不能很好兼顾相位滞后和噪声放大问题、参数多调试复杂等不足。在跟踪微分器等效线性分析基础上,提出了复合形式跟踪微分器,用于电容式位移传感器位置信号跟踪以及速度信号估计,通过MATLAB\SIMULINK仿真以及实验平台测试,结果表明:在跟踪频率 1Hz、幅值 1 含噪声正弦信号中,复合跟踪微分器能光滑逼近原始位置信号,且能够有效进行速度估计。相比较于经典跟踪微分器,复合跟踪微分器跟踪相位滞后小0.03rad,能更好地兼顾跟踪信号相位滞后以及速度信号噪声放大。

      • 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
    • 办公建筑运行能耗的混沌时间序列复合预测

      于军琪, 段佳音, 赵安军, 井文强, 王佳丽

      针对办公建筑已有的能耗预测方法中未能考虑到能耗数据的混沌变化特性,提出了一种基于混沌时间序列的办公建筑运行能耗预测方法。能对研究对象的时间序列进行相空间重构,判断其具备混沌特性,建立混沌理论和支持向量回归的组合模型进行训练,采用Markov链消除组合模型由于参数传递产生的累积误差,得到最终预测结果。为了验证算法的有效性,以西安某办公建筑的能耗监测数据为例进行实例分析,并与非线性自回归神经网络、支持向量回归等其它预测方法进行对比。实验结果表明,经过Markov修正后的混沌时间序列组合模型预测精度显著提高,预测效果优于其它且更符合办公建筑能耗的变化规律,为节能优化提供有效的数据支撑。

      • 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
    • 一种基于双深度神经网络的光功率预测方法

      张弘鹏, 刘家庆, 郭希海, 孙羽, 徐峥

      光伏发电是新兴的清洁能源发电方式之一,其光功率受辐照度等环境因素影响较大,导致注入电网的电量不稳定。通过采集的环境数据来准确预测发电量变化趋势对电网平稳运行具有重要意义。本文提出了一种以BPNN和LSTM为基础判别器,通过遗传算法将二者融合为更高精度的双深度神经网络光功率预测方法。文中首先介绍了BPNN、LSTM与遗传算法的原理,之后给出了构造双深度神经网络判别模型的具体方法,最后进行了实验验证。实验结果表明该方法相比于单一神经网络的模型具有较高的判别精度。

      • 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
    • SUMO平台下多种车辆跟驰模型的仿真对比分析

      崔居福, 胡本旭, 夏辉, 陈飞, 程相国

      车载网是一种以车辆为通信节点的无线自组织网络,旨在实现车与车、车与基础设施之间的数据通信。车辆的高速移动性易引起网络拓扑结构的变化,进而降低数据包的传递率和路由协议的工作效率,甚至导致信道中断。目前,对于车载网通信协议和应用的研究主要借助仿真平台模拟实现,平台内嵌的车辆移动模型性能对协议的分析和研究至关重要。首先,对Simulation of Urban Mobility(SUMO)平台下常用的六种车辆跟驰模型进行了详细的描述;其次,分析并引入影响移动模型性能最明显的三种因素;最终,依托城市道路交通环境,通过设置不同的模拟场景对比分析了在不同跟驰模型作用下的车辆密度、车辆平均速度和道路占用率三个指标。详实的实验结果表明,Krauss模型具有最优异的性能。此外,通过仔细观察单个车辆的跟驰行为从微观上揭示了各模型的工作原理。

      • 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
    • 基于基频的梅尔倒谱系数在车辆识别中的应用

      李成娟, 易 强, 李宝清, 王国辉

      用传统的梅尔倒谱系数作为特征进行车辆识别时,识别效果易受噪声干扰。为了增强特征鲁棒性,本文提出一种加权的基频自适应梅尔倒谱系数特征提取算法。首先用能熵比法对车辆声音信号进行端点检测;然后提取车辆信号的基频,基于基频自适应地构建三角滤波器组,从而提高滤波器对基频的感知敏感度;最后对基频自适应梅尔倒谱系数进行F比加权。实验结果表明,与传统的梅尔倒谱系数相比,在识别车辆时,加权的基频自适应梅尔倒谱系数识别准确率提高7.10%,虚警率降低3.93%,漏警率降低7.10%。

      • 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%。

      • 1
    • 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
    • RiskRank:一种网络风险传播分析方法

      张之刚

      本文通过研究网络风险传播途径和规律,提出一种RiskRank网络风险传播分析方法。通过计算网络节点间相似关系和临近关系,以此构建网络风险传播图谱,并基于随机游走方法迭代计算网络风险传播模型,以分析网络风险传播过程并量化评估网络节点的风险程度,最后采用密度聚类算法识别高风险簇,通过隔离高风险区域从而控制安全态势。实验结果表明,本文提出的RiskRank网络风险传播模型评估网络节点风险的精度为98.1%,召回率为86.4%。

      • 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。

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    • Shearlet域基于非局部均值的地震信号去噪

      李民, 周亚同, 李梦瑶, 翁丽源

      由于采集环境及仪器性能的限制,采集的地震信号中含有较强的随机噪声,对后续的处理和解释带来很大困难。多尺度几何分析近年来受到关注,本文在Shearlet变换域中引入非局部均值(NLM)算法对地震信号进行去噪,该算法首先对地震信号进行非下采样Shearlet变换,对近似服从广义高斯分布的Shearlet系数进行主成分分析(PCA),然后采用非局部均值处理Shearlet系数,最后对新的Shearlet系数进行Shearlet反变换,得到去噪之后的地震信号。实验结果表明本文算法在低噪声情况下能够获得优于非局部均值算法的去噪效果。因此本文算法对地震信号去噪具有可行性。

      • 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。

      • 1
    • 住宅建筑夏季室内光热环境研究与对策分析—以2018中国国际太阳能十项全能竞赛为例

      张 燚, 罗智星, 杨柳

      以2018年中国国际太阳能十项全能竞赛为例,对某大学设计并建造的住宅建筑在方案设计阶段进行模拟,并对建筑建成之后的室内温度及照度进行实测研究。结果表明:建筑采用气凝胶玻璃比木格构外围护结构更节能,但应该采取有效的遮阳措施;建筑的木格构墙体蓄热性能应进一步提高;气凝胶玻璃能提高室内照度均匀度,采光完全能达到设计要求。针对此建筑问题提出改进措施,这对气凝胶玻璃的推广应用以及太阳能建筑的发展具有重要意义。

      • 1
    • 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
    • 考虑线损电量优化分布的配电网线路最优组合模型

      张敏, 黄静, 唐阳, 陈西寅, 徐溦, 李超, 卢希

      为了解决高耗能、低功率因数等负荷情况下传统降损措施难以满足线损率要求的问题,实现基于网络的线损管理方法,本文提出了一种配电网线路最优组合模型。首先,阐述了线损电量优化分布方法在线损管理工作中的应用场景及解决的问题。然后根据场景及应用需求,构建线路最优组合模型。接着,提出线路组合优化算法,以组合后线损率满足考核要求的线路数量最大化为目标,以线损率考核标准为约束条件,并利用GAMS进行求解。算例结果表明,该模型能够有效地确定配电网高损负荷的转移方向,为后续的网络重构、网络规划等工作提供可靠的依据。

      • 1
    • 一种处理不均衡多分类问题的特征选择集成方法

      宿晨, 徐华, 崔鑫, 王玲娣

      为解决不均衡多分类问题,提出一种特征选择和AdaBoost的集成方法。首先,数据进行预处理。利用WSPSO算法进行特征选择,根据特征重要性选取初始粒子构建初始种群,使得算法初期就可以沿着正确的搜索方向开展,减少不相关特征的影响。其次,利用AdaBoost算法对于样本权重较敏感的特点,增强对小类样本的关注度。并且利用AUCarea作为评价标准,相对于其他评价标准,AUCarea具有可视化的优点且对较差AUC更加敏感。最后,与其他几种不均衡分类算法在不平衡数据集上进行对比,结果证明该算法可有效的处理不均衡多分类问题。

      • 1
    • 基于超模博弈的认知无线Ad hoc网络分布式功率控制技术

      李湘鲁, 侯冬, 田杰

      本文考虑了一种交织(Interweave)模式下的单跳认知无线Ad hoc网络(CRAHN)应用场景,针对次用户(SU)组成的Ad hoc网络提出一种分布式功率控制技术,以最大化提高次网络容量。SU网络通过频谱感知来探测主用户(PU)所在授权频段的使用情况;一旦授权频段空闲,次网络中的SU将利用授权频谱进行并发通信,目标是通过优化各SU的发射功率,以达到次网络频谱效率最大化。我们首先根据应用场景给出了网络容量优化近似模型,为了解决该非凸问题,将网络容量优化模型建立为等效博弈模型,并在不同的SINR条件下证明了Nash均衡的存在性和唯一性,最终提出基于Gradient Play的分布式功率控制算法来实现资源最优分配。仿真结果表明,该算法可在保证收敛性的同时、支持一定的并发通信用户数、并在一定程度上提高该网络系统的频谱效率。

      • 1
    • 智能电网需求侧个性化推荐系统:愿景,技术,应用与挑战

      王喜宾, 文俊浩, 廖臣, 赵瑞锋

      在全球变暖和能源危机的驱动下,智能电网作为人类社会可持续发展的解决方案在全球范围内得到了快速发展。基于智能电网的双向通信基础设施与先进量测设备,如何从收集到的需求侧大数据中获取知识并优化电网运营,已成为一项重要的课题。作为一种在计算机科学与电子商务领域获得巨大成功的数据分析与过滤技术——个性化推荐技术可望为挖掘电网数据中的知识提供有力支持,并向终端用户推荐面向能源的产品/服务/建议。本文首先探讨了个性化推荐技术的原理以及在需求侧中引入个性化推荐技术的前景;其次,讨论了实现智能电网需求侧推荐系统的一些关键技术;然后,对现有的一些研究工作以及未来可能构建的需求侧个性化推荐系统进行了综述;最后,讨论了实现需求侧个性化推荐系统可能遇到的挑战。

      • 1
    • 表贴式永磁同步电机解析建模与极槽配合选取

      杜刚, 邓兆祥, 张河山, 杨明磊, 唐小丽

      合理选取极槽配合是电机设计的关键环节,为解决传统有限元技术重复建模带来的耗时和占资源等问题,建立了永磁同步电机解析模型,来分析不同极槽配合对电机性能的影响。在二维极坐标系,将电机划分成永磁体、气隙、电枢槽和槽开口四类子域,并构建了各子域的拉普拉斯方程或泊松方程,利用分离变量法结合边界条件对各子域进行解析计算,完成电机解析模型的搭建。借助有限元结果验证了该解析模型的正确性,并采用该解析模型研究了不同极槽配合对电机性能的影响。通过对比发现,60槽8极电机的齿槽转矩远小于其他几种,转矩输出特性更好;分数槽配合的负载径向气隙磁密正弦性比整数槽更好,能有效地降低转矩脉动;在一定范围内,多槽结构有利于提升电机的转矩特性。

      • 1
    • 植物与矿物绝缘油热故障产气差异性分析

      尹惠, 韩秋篁, 王飞鹏, 相晨萌, 史常凯, 白雪峰, 古凌云

      为探究不同种类绝缘油在热故障下油中溶解气体差异,对山茶籽绝缘油、FR3绝缘油、25#矿物绝缘油及其油纸绝缘体系进行了90-250℃及300-800℃模拟变压器热故障试验,使用色谱法分析了热故障下油中溶解气体,得到相应气体组分、百分含量同热故障温度的对应关系。实验表明,热故障下山茶籽绝缘油的主要溶解气体为H2与C2H6,FR3绝缘油为C2H6;矿物绝缘油低温(<300℃)热故障下为H2与CH4,中、高温(≥300℃)热故障下为CH4与C2H4。植物绝缘油与矿物绝缘油热故障特征气体的差异表明在变压器故障诊断中应根据绝缘油类型建立适用的油中溶解气体分析方法。

      • 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
    • 考虑灵活性的地区电网新能源消纳能力评估方法

      谭涛亮, 姜云鹏, 李震, 钱峰, 任洲洋, 刘俊磊, 颜伟

      在我国南方水电富集的地区,水电站可以作为一种灵活性电源用于提高电网的新能源消纳能力。为此,本文提出了一种考虑灵活性的地区电网新能源消纳能力评估方法,该方法能够保证系统安全可靠的同时,全额消纳新能源。首先,考虑源荷功率的相关性,采用K均值聚类技术生成典型场景;然后,通过灵活性电源的优化调度,使得系统在正常运行状态下全额消纳新能源,并在故障状态下使负荷削减量的期望值最小;最后,选取我国南方某沿海地区110 kV电网进行算例分析,研究新能源渗透率和最小负荷削减量期望值的关系,进而评估系统的新能源消纳能力,验证所提方法的有效性。

      • 1
    • 改进分子动力学的车辆跟驰模型

      杨龙海, 王晖, 章锡俏, 毛伟

      为了更好地研究复杂情况下的车辆跟驰特性,将车辆跟驰行为类比为分子在一维管道中相互作用的结果。已有的基于分子动力学的车辆跟驰模型利用需求安全间距和车道限速作为因素建立分子跟驰模型,忽略了车辆相对速度对驾驶员跟驰行为的影响,不符合真实的跟驰情况。因此本文将车辆相对速度纳入模型结构中,建立分子相互作用势函数和壁面势函数,并据此构建改进分子动力学的车辆跟驰模型。用高精度车载定位仪器对车辆跟驰过程中的参数进行采集,利用遗传算法对模型参数进行标定并对模型进行分析,最后分别验证模型在不同跟驰状态下的准确性,并与改进前的分子跟驰模型进行对比。结果表明,改进的分子跟驰模型可以更有效地预测车辆的跟驰行为。

      • 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。

      • 1
    • 基于去极化电流特征量的油纸绝缘变压器等效电路参数辨识

      林智勇, 仲训杲, 曾汉超, 张强, 郑运鸿

      变压器扩展德拜等效电路是分析变压器绝缘老化情况的重要途径,针对变压器等效电路极化支路数及其参数难以求解的问题,本文根据电介质极化响应理论,提出去极化电流时域微分解谱法,将去极化电流曲线中各个子谱线组成部分分解出来,并根据子谱线参数判定等效电路极化支路数和辨识等效电路参数,为构建准确反映变压器油纸绝缘状态的等效电路提供可靠而简便的方法,并通过与其他辨识方法进行对比,验证本文所提出方法的有效性,从而为准确评估变压器绝缘状态提供重要依据。

      • 1
    • 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。。

      • 1
    • 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。

      • 1
    • 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
    • 一种应用于有源巴伦的新型幅度相位间接纠正技术

      李世元

      针对毫米波频段下有源巴伦输出端口间存在的幅度和相位失配问题,提出了一种新型幅度相位间接纠正技术。利用共射-共基结构将输入的幅度与相位误差进行平均分配和重组,与此同时,该过程可将原外部输入信号间的未知变量误差转化为内部纠正电路中的固有误差,继而实现对原误差的限制和间接纠正,从而产生一对新的理想差分输出信号。构建数学模型进行分析与推导,证实了该技术在理想情况下的可行性,并通过电路仿真对理论进一步验证。仿真结果表明,该纠正电路3-dB带宽为96-113GHz, 峰值增益为12.7dB。在105GHz频率下,对于输入幅度误差在0-10dB,相位误差在10-110°范围内变化的所有失配信号,输出信号均满足幅度误差小于0.3dB,相位误差小于5.3°,电路总功耗为54mW。

      • 1
    • 一种应用于高速锁相环的宽锁定范围注入锁定分频器

      邢子哲

      针对传统的注入锁定分频器锁定范围较窄的问题,提出了一种用于毫米波锁相环的注入锁定分频器。基于55nm CMOS工艺,设计了一种宽锁定范围的2分频注入锁定分频器。提出了分布式差分注入的方式,增强了注入电流与注入效率,并采用高阶变压器作为谐振腔,在不使用调谐机制的条件下,有效增大了分频器的锁定范围。此外还对传统的buffer的结构进行了改进,增强了谐波抑制能力,保持了较宽的锁定范围。电路仿真结果表明,提出的分频器电路在0dBm注入功率下可在22.8~36.3GHz频段内完成二分频的功能,达到了45.7%的锁定范围,且电路的功耗为3.54mW(不含buffer)。

      • 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
    • 基于谱聚类的BaaS资源负载均衡调度算法

      熊衍捷, 高镇, 李根, 杨晋生

      为了解决基于分布式架构下的多通道资源负载均衡问题,提出了基于NJW谱聚类的区块链即服务(BaaS)负载均衡调度算法SC-channel。该算法将平台子节点的数量作为划分类簇数量的依据,首先基于通道采用peer之间的Jaccard系数构造相似矩阵,其次计算拉普拉斯矩阵求取前k个特征值和特征向量并将特征向量单位化,最后用基于数量加权的k-means算法完成聚类。在Kubernetes平台上对这种方法进行了验证,并与采用经典k-means的NJW算法、默认调度算法下的负载均衡度做了比较分析。理论分析和实验结果表明,采用基于谱聚类的BaaS资源负载均衡调度算法可提高资源利用的均衡程度,增强了平台的可用性与可靠性。

      • 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。

      • 1
    • 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
    • 行程动力学参数与污染物排放特性的相关性分析

      杨长志, 张力, 杜宝程, 李岳兵, 冉林尧, 岳大俊

      为了探讨行程动力学参数 和RPA对轻型汽油车在RDE试验中排放特性的影响,采用OBS-ONE便携式车载排放测试系统PEMS对3辆国Ⅵ轻型汽油车进行了平顺、正常和激烈3种驾驶行为的RDE排放试验,计算各路段的窗口行程动力学参数和法规规定的行程动力学参数,并与各污染物排放特性的相关性进行对比分析。结果表明:相比法规规定的行程动力学参数,窗口的行程动力学参数 和RPA与3辆车的CO、PN排放因子有更强的相关性,在市区、市郊和高速路段下的相关系数波动幅度分别下降25%~44%、38%~64%和73%~96%,且 排放因子只与窗口的RPA有较强的相关性。其结论是窗口的行程动力学参 和RPA与污染物排放因子的相关性更加明显,能更好的反映不同驾驶行为下各污染物的排放水平。

      • 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。

      • 1
    • 基于深度学习的结肠息肉实时检测计算机辅助诊断系统

      邹 强, 王泽亮, 李 旺, 刘 峥, 柳 旭, 李文, 王玉峰, 王建

      结肠息肉目前被认为是医学诊断系统中结肠直肠癌发展的前体,通过早期检测和去除息肉可以减少患癌症的可能性。由于一些不可控的人为因素,在目前结肠镜检查过程中往往存在息肉漏检的情况。本文提出了一种基于深度学习的计算机辅助诊断系统(CAD)用于息肉检测,以降低患结直肠癌的可能性。系统构建主要包含五个步骤:构建深度学习框架,对结肠息肉图像的预处理,特征提取训练模型,息肉检测模型性能比较,前端界面设计。为了准确快速地识别息肉,使用了两种算法Faster R-CNN和YOLOv3来训练息肉检测模型,以选择最佳的息肉检测模型。实验表明,基于YOLOv3的息肉检测系统比基于Faster R-CNN的系统具有更好的准确性和速度,为临床结肠镜检查的实时、高效辅助诊断提供了方法。

      • 1
    • 金属油气管道腐蚀的β射线检测方法

      朱子齐, 王晓静, 雍 静

      利用放射性物质衰变释放的粒子流在穿越不同厚度的屏蔽材料时,粒子输运过程和能量衰减程度不同的特性,提出通过检测管中β放射源产生的β粒子在管道外部形成的能量沉积,对架空金属油气管道的腐蚀状态进行在线无损检测的方法。分析了β粒子在穿越不同厚度的钢铁屏蔽材料后光子和电子流量与其能量分布的差异与特性,模拟试验β放射源投入管道后衰变产生的β粒子从内部穿透出不同腐蚀程度的金属管壁进入外部NaI粒子探测器的粒子输运结果,最后通过方差分析研究腐蚀厚度和面积对射线探测法的灵敏性影响。研究结果表明:射线探测法对腐蚀厚度的检测灵敏性强,该方法能够有效检测出厚度超过管道壁厚40%以上的腐蚀破损。

      • 1
    • 热阴极低压汞灯驱动及光强稳定方法

      秦玉倩, 段发阶, 傅骁, 黄婷婷

      热阴极低压汞灯可作为冷原子吸收测汞仪的紫外光源,但使用传统电子镇流器驱动时,其光强存在波动大,温漂严重的问题,不能满足痕量汞成分检测低检出限的要求,因此提出了一种热阴极低压汞灯驱动及光强稳定方法。构建了直流低压供电下的自激式电流馈电推挽谐振逆变电路拓扑,并基于等效电路模型设计电路参数,实现了汞灯预热启动和正常发光;以光强反馈方式构成了闭环控制系统,并对系统频域进行分析与优化设计,提高了光强稳定性。通过仿真实验验证了逆变电路的可行性,并搭建冷原子吸收测汞仪进行了测试,实验结果表明汞灯光强波动小于0.15‰,50min内基线漂移小于0.06‰。

      • 1
    • 分时电价下考虑需求响应的微电网经济调度方法

      戴瑞海, 廖鸿图, 施亦治, 廖玥熙, 夏海波, 陈民铀

      目前,关于微电网控制技术的研究已较为成熟,学者们开始对微电网运行的经济性开展深入的研究。为了实现微电网发电侧和用户侧双赢,本文提出一种考虑需求响应的孤岛微电网多目标经济调度模型。该模型在分时电价机制下引入需求响应,构建含用电效用和用电成本的负荷侧效益目标函数,同时,建立微电网发电侧成本最小目标函数。基于上述目标函数,通过调整使得微型燃气轮机的增量成本一致,实现微电网发电总成本最小。同时,根据分时电价调节可调负载的最优接入量,使得用户侧总收益在每个时段达到最大。为了验证模型的有效性,建立孤岛微电网仿真平台对需求响应的效果进行测试。仿真结果表明,所提出的经济调度模型能够在实现发电侧成本最小化的同时,实现负荷侧效益的最大化。在分时电价机制下引入需求响应后,用户侧效益提高了104%。

      • 1
    • 传统民居光环境实测与模拟优化——以黔东南丹寨县黄土寨苗族民居为例

      黄海静, 董张

      传统民居基本为村民自建,极少考虑建筑的光环境设计,室内采光效果差。为改善传统民居建筑光环境,对黔东南地区丹寨县黄土寨中一栋代表性的苗族民居进行光环境实验测量,并结合该民居建筑的空间特征对其光环境进行研究,结果显示:该民居主要功能房间的采光性能均未达到建筑采光设计标准要求;房间的采光口大小及位置、室内空间形态、表面材料的反射性能等因素均会对其室内光环境产生影响。运用软件模拟对各影响因素进行量化分析,以对原建筑风貌和空间结构的影响最小化为光环境改造前提,从调整采光口的大小及数量、增加屋面亮瓦及檐下采光口、铺贴浅色墙纸、设置可调节反光百叶等方面,提出传统民居光环境综合优化改造策略。本研究可为传统民居室内光环境保护性改造,以及新建民居的采光设计提供借鉴和参考。

      • 1
    • 基于遗传算法与支持向量机的水质预测模型

      马创, 王尧, 李林峰

      水质预测是众多水务相关问题的重要内容之一,通过水质预测,可以发现水质恶化的预兆,方便决策者提前采取措施。依据常见的水质数据,使用基于遗传算法与支持向量机的水质预测模型在实际应用环境下自行适配污染物权重,提高预测准确率。本模型首先使用遗传算法,训练当前数据的特征权重向量,使得权重适配当前预测问题,然后使用该特征权重向量应用于SVM模型训练。在以重庆某污水处理厂数据为对象进行实验后,验证了该模型在实际应用中的可行性,为水质预测提供了一种新思路。

      • 1
    • 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
    • 基于QoS云计算任务调度优化

      聂清彬, 陈飞旭, 秦美峰, 曹耀钦

      由于云计算技术快速发展,为了满足日益多样化的云计算用户服务质量(QoS需求)以及提高云计算资源调度的效率,提出基于改进蚁群算法的云计算资源调度优化算法,包括建立云计算资源模型和用户QoS需求模型。为了得到更准确的结论,针对传统蚁群算法过快收敛造成的局部最优解现象,在传统的蚁群算法的基础上加入随机选择机制,时间、成本和结果有效可用性适应度因子进行了优化改良,以求得全局最优解。通过仿真实验将传统的蚁群算法、Min-Min调度算法和改进的蚁群优化算法进行比较,实验表明,改进的蚁群优化算法在调度效率、节约成本、减少任务执行时间和任务得到结果质量方面有明显的优势。

      • 1
    • 不同气候区遮阳控制策略的节能与舒适度优化

      周涵宇, 刘刚, 王立雄, 刘魁星

      遮阳设计是影响建筑能耗及室内光热舒适度的重要原因之一,开启遮阳系统可以减少太阳辐射,降低夏季制冷能耗,减少眩光问题,但同时会导致更高的照明能耗及冬季的供暖能耗。为研究我国寒冷地区和夏热冬暖地区酒店建筑典型遮阳控制策略的节能潜力和环境舒适度,采用COMFEN软件模拟量化不同气候区下三种遮阳形式及十种控制策略对能耗及舒适度的影响规律,通过制冷、供热、照明能耗和总能耗、光、热舒适度以及综合优化指数来评估其性能。模拟结果表明遮阳控制策略会影响建筑能耗及室内舒适度,根据不同优化目标给出其对应的最优控制策略,两气候区对遮阳策略与设计的选择也有所不同,通过分析其差异,为遮阳系统设计提供参考建议。

      • 1
    • 不同成型方式乳化沥青冷再生混合料力学特性研究

      蒋应军, 韩占闯, 胡永林, 陈浙江

      为深入研究不同成型方式对乳化沥青冷再生混合料力学特性的影响,通过制备马歇尔试件、圆柱体试件进行试验。研究了垂直振动法和传统方法对冷再生混合料力学特性的影响,并应用Weibull分布建立疲劳方程。结果表明:与传统方法设计的冷再生混合料相比,垂直振动法最佳含水率降低10%,乳化沥青最佳用量降低10%,最大干密度提高1.021倍;与马歇尔试件相比,垂直振动圆柱体试件马歇尔稳定度、劈裂强度、冻融劈裂强度分别至少提高40%、32%和57%;对于冷再生混合料在高应力作用下的抗疲劳性能及对应力变化敏感性,垂直振动法优于马歇尔法,主要体现在垂直振动法成型试件的疲劳方程截距a值均大于马歇尔法,而斜率b值正好相反。

      • 1
    • 一种基于L1范数最小化的全局运动估计算法

      冯欣, 张洁, 张杰, 殷一皓, 蒋友妮, 杨武

      视频内容的分析与理解往往基于对视频中目标对象的空间、运动特征进行感知。然而,在实际拍摄的视频中,目标对象的真实运动轨迹往往受到同时存在的相机全局运动影响。这种由相机自运动带来的全局运动在当前流行的自媒体视频中十分普遍。为了消除全局运动对视频中对象的真实运动轨迹的影响,本文提出了一种基于L1范数最小化的全局运动参数估计算法,并在此基础上实现了视频的全局运动补偿,得到了前景对象的真实运动轨迹。实验结果表明该算法能准确有效地去除全局运动的影响并准确恢复出运动对象的真实运动轨迹。

      • 1
    • 多参数影响下输电线链式脱冰实验研究

      李孟珠, 晏致涛, 熊辉

      输电线路的脱冰振动产生的动态张力严重时将会导致线路断裂,倒塌等事故。本文以某工程为原型,基于动力相似理论,设计出1:30的单跨覆冰输电线的缩尺模型,采用电磁铁来控制集中重物的释放来模拟覆冰输电线中冰荷载的脱落,开展了链式脱冰和瞬时脱冰实验研究。研究了脱冰速度,脱冰方向以及高差和防振锤单跨输电线脱冰振动响应的影响。结果表明:链式脱冰比瞬时脱冰跳跃高度低;无论是链式还是瞬时脱冰,脱冰跳跃最大高度随脱冰速度减小而减小,最终趋于瞬时脱冰的50%;在有减振装置防振锤情况下,链式脱冰减振效果更加明显;跳跃最大高度随高差倾角的增大在急剧增大,从中间到两边的脱冰方式最不利。

      • 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。

      • 1
    • 考虑公司经营状况和全网现状的高压配电网工程精细化事前评估方法

      张林, 王浩, 邓强, 向菲, 黄刚, 陆正媚, 颜伟

      现有高压配电网工程的事前评估方法没有考虑供电公司的投资能力和公司下属高压配电网技术经济整体水平,容易给供电公司带来较大的投资风险和“重复投资”问题。此外,现有评估方法通常基于单一负荷水平的电网状态对工程所改造的局部电网进行评估,没有考虑电网时序状态的变化,难以从全年角度反映电网的技术经济水平。为此,文中首先对供电公司的经营状况和下辖高压配电网全网现状进行评估,然后对工程涉及的局部电网改造前后的全年8760h的时序运行状态进行精细化模拟,并建立了精细化评估指标进行评估。算例表明,该方法评估结果能够体现公司经营状况和全网现状的影响,能够从全年角度反映工程对局部电网的提升效果。

      • 1
    • 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
    • 无线城域网中基于谱聚类的微云放置算法

      刘亚萍, 郭松涛, 曾悦

      目前,对移动云计算的研究大部分都集中在将计算密集型的应用程序从移动设备卸载到远程云端进行执行,从而节省移动设备的能量。但移动用户和远程云端之间的距离往往很远,从而导致访问延迟通常很长。如果在移动设备周围布置一些微云来执行移动设备卸载的任务,就能够很好解决这一问题。本文主要针对研究了无线城域网中的微云放置问题,通过深入研究谱聚类算法的特点和相应的原理,结合无线城域网中移动用户的实际需求,以最优区域分割和移动用户到该区域的平均接入延迟最小化为优化目标,提出了相应的微云放置模型,并设计了相应的微云放置算法。最后通过实验仿真评估了所提算法的性能,结果表明该算法能够有效降低微云的平均接入延迟。

      • 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。

      • 1
    • 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。

      • 1
    • 压缩奇异值分解等效源法用于结构板件声源识别

      贺岩松, 陈良松, 徐中明, 张志飞

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

      • 1
    • 浅部隔离煤柱对覆岩运移的控制及其合理留设

      师修昌, 张纪星

      为了揭示西部浅埋工作面沿倾向方向开采时隔离煤柱对覆岩运移的控制作用,以大柳塔煤矿为工程背景,采用相似材料模拟实验方法,分析工作面开采过程中隔离煤柱对覆岩垮落、移动变形的控制作用,并分析煤柱应力变化特征及其合理留设。研究结果表明:2&lt;sup&gt;-2&lt;/sup&gt;煤工作面沿倾向开采垮落空间呈不对称梯形,开切眼侧的破断角大于开采侧10&#176;左右;覆岩垮落高度与工作面倾向开采长度密切关系,非充分采动较充分采动时覆岩垮落高度降低;采区倾向方向上,由于工作面间存在隔离煤柱,各工作面开采会形成彼此独立的垮落带,隔离煤柱有效地分隔了相邻工作面垮落空间的横向贯通和纵向扩展,隔开了相邻工作面上覆岩层沉降曲线。在煤层开采过程中,工作面间留设30m宽的隔离煤柱应力低于极限强度,煤柱处于稳定状态。理论计算出了2&lt;sup&gt;-2&lt;/sup&gt;煤和5&lt;sup&gt;-2&lt;/sup&gt;煤合理煤柱宽度分别为18.6m、24.5m,合理错距范围为95.5 m<Lσ<242.1 m。

      • 1
    • Ni-Fe双金属纳米颗粒的制备及其性能试验研究

      刘鸿霞, 黄小钰, 梁建军, 黄东洪

      为制备吸附性与还原性优良的零价铁,试验结合金属修饰与固体负载的两种改性方法,采用电沉积法制备活性炭负载型镍铁双金属颗粒(Ni/Fe-AC BPs)。通过场发射扫描电镜(FESEM)、能谱图(EDS)、比表面积分析仪(BET)进行表征,并以六价铬去除率为其性能评价指标。单因素制备试验结果表明:最优沉积液配比为硫酸铁400g/L,硫酸镍80g/L,硼酸40g/L,硫酸锰60g/L;最佳电沉积条件为电流密度0.45A/cm2,温度40℃,电沉积10min,此条件下,六价铬去除率高达100%。FESEM、EDS及XRD证实了镍铁双金属颗粒制备成功,且所制材料呈絮球状,分散均匀;BET及AC、Fe-AC、Ni/Fe-AC BPs除铬对比试验表明, Ni/Fe-AC BPs的比表面积较AC小47.6%,但除Cr(Ⅵ)率高达100%,而AC吸附率仅5.43%。因此,Ni/Fe-AC BPs具有良好的催化还原性能。

      • 1
    • 强辐射棒料提升翻转机构抗震性分析及优化

      周 杰, 史慧民, 王时龙, 杨 波, 李 海

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

      • 1
    • 基于表上作业原理的运输问题计算机求解算法

      沈玲, 曾强, 常梦辉, 张进春

      提出了一种基于表上作业原理的运输问题计算机求解算法。在算法中,采用“最小元素法”获得初始基可行解,采用“位势法”获得检验数矩阵,采用“递归过程”获得闭合回路矩阵,根据闭合回路矩阵和基可行解获得调整量,根据闭合回路矩阵、调整量对基可行解进行调整,通过While循环不断寻优直到最小检验数非负。While循环退出时,若存在0检验数,则任选一个0检验数,以其为起点寻找一个闭合回路矩阵,通过调整得到随机最优解。应用案例表明,该算法不仅可将表上作业过程全部计算机程序化以提高计算效率、确保计算准确性,还可提供一个或多个最优解。

      • 1
    • 基于水力模型的多因子水质监测点优化布置方法研究

      陈炳瑞, 张震, 付浩

      随着城市快速的发展,城市供水管网的规模也在不断的扩大,其拓扑结构也越来越复杂,增加了供水安全的难度。其中供水水质安全最为迫切,因此需要在供水管网中设置一定数量的水质监测点对供水水质进行监测。在前人研究的基础上,针对供水管网水质监测点优化布置的问题,在单一的节点水龄法的基础上综合考虑其他影响因素对管网水质的影响,利用北方某市供水管网水力模型进行水质监测点的优化布置方案设计,通过水力模拟软件,优化节点水龄法,设计出了基于多因子优化法的水质监测点优化布置程序。并对北方某市供水管网进行计算,结果表明,基于水力模型的多因子水质监测点优化布置方法计算出的水质监测点位置与实际位置有43.75%的重合度,不仅覆盖了在常规管网运行中水厂及加压泵站等重点水质监测位置,也在供水分界线、管网中以及管网末梢增加了部分监测点,同时对污染事故的预警时间也比优化前短,效果明显。因此,在人工经验的基础上,以多因子法为补充加强,理论与实际相结合,使布置方法更有科学依据,考虑因素更加全面,布点更加合理。利用该方法分析供水管网工况,可为水质监测点优化布置工作提供较好的实施方案。

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    2021年第44卷第4期
    • 任松, 何华勇, 姜德义, 陈结, 白月明

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

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

    • 电气·热能·材料工程
    • 万里鹏 苟小龙 李波 郝相俊

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

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

    • 杜国平, 刘新荣, 李晓红, 杨欣, 刘坤

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

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

    • 张仕进 廖振方 等

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

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

    • 胡明辉, 秦大同, 舒红

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

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

    • 杨红伟, 许江, 吴鑫, 彭守建, 张媛

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

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

    • 王攀, 邓兆祥, 刘永超, 胡亮

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

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

    • 黄云, 张磊, 黄智, 郭强

      2012,35(10):30-37, DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2012.10.005

      采用3种不同磨料的砂带对Zr-4合金管进行了磨削工艺试验,探究了磨粒与工件间的交互创成机理,得到了Zr-4合金材料砂带磨削过程中材料去除率和表面粗糙度的主要影响因素。借助先进的测试设备,对磨削后的砂带磨粒磨损形貌、工件表面形貌进行了观测,并对Zr-4合金表面烧伤层金相组织及显微硬度变化规律做了分析研究。试验结果表明:砂带线速度、磨削压力、接触轮硬度和磨料种类对材料去除率和表面粗糙度均有较大的影响,其中砂带线速度影响最为显著;锆刚玉和氧化铝磨粒的粘附磨损较为严重,碳化硅磨粒主要以磨耗磨损为主;工件烧伤时材料表层金相组织发生变化,使得Zr-4合金物理机械性能下降。试验及研究结果为寻求高效、高精度Zr-4合金砂带磨削加工工艺提供了试验和理论依据。

    • 庄凯, 廖勇, 刘刃, 姚骏, 李辉

      2013,36(8):76-84, DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2013.08.012

      在分析直驱式永磁同步风力发电机(permanent magnet synchronous generator,PMSG)全功率变换器功率特性基础上,推导了直流侧电压、并网电抗器功率及网侧输出功率之间的关系,提出了不对称故障下系统的改进控制策略,以实现该型机组的低电压穿越。该控制策略基于电网侧变换器、电机侧变换器功率平衡协调控制思想,将电网跌落信息反馈给电机侧变换器,实现两个变换器的协调控制;同时,在直流侧电压维持在安全范围内的前提下,采用弱控制,以一定的直流侧电压波动为代价,达到消除网侧有功功率2倍频波动的目的。仿真研究结果表明,基于功率平衡协调控制的改进控制策略可较好的实现直驱式永磁同步风力发电机的不对称故障穿越。

    • 秦大同, 古西国, 王建宏, 刘建国

      2009,32(4):408-414, DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2009.04.009

      对1.5 MW风力发电机齿轮箱传动系统进行耦合振动分析,建立了风力机增速箱齿轮传动系统的扭转振动模型。利用4阶Runge Kutta法计算了系统在风载、轮齿时变啮合刚度和系统阻尼共同作用下的动态响应,并利用谐波平衡法求出了系统的解析解,从而得到了优化设计目标函数的解析表达式。在此基础上,建立了以行星轮扭转振动加速度幅值最小和传动系统总质量最轻为目标的优化设计数学模型,利用MATLAB优化工具箱进行优化求解。实例计算表明,优化设计后传动系统的低阶固有频率明显提高,动态性能明显改善,重量减轻。

    • 孙冬野, 胡丰宾, 邓涛, 罗勇

      2010,33(5):1-6, DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2010.05.001

      根据湿式离合器摩擦片实际几何尺寸和约束情况,建立摩擦副温度场、应力场耦合模型和对流换热系数模型。应用ANSYS/LS-DYNA软件对摩擦副进行瞬态热结构耦合分析,对过载试验中产生的对偶钢盘热弹性失稳现象进行数值模拟。揭示了热点在对偶钢盘周向和2个摩擦表面上的分布情况,分析了热弹性失稳现象中对偶钢盘应力应变的分布,并对其应力分布规律进行测试。结果表明,局部热点和接触压力有相互促进作用,温度梯度产生的热膨胀和应力集中引起对偶钢盘的翘曲,热弹性失稳导致的热衰退使对偶钢盘破坏失效。

    • 赵渊, 赵勇帅, 王洁, 范飞

      2014,37(7):1-10, DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2014.07.001

      传统的配电网可靠性评估模型大多基于故障模式及后果分析法,采用由因寻果思路的枚举故障事件并分析对各负荷点影响的方法。文中采用由果索因的方式,搜寻导致负荷点不同停电时间的配网元件集合。根据负荷点不同的停运时间,计及断路器和熔断器拒动的影响,采用广度优先搜索技术,定义了负荷点的故障修复域、隔离恢复域和隔离切换域、影响因子及区域转换的概念,提出了分层划分算法。对RBTS Bus6的算例分析结果表明了复杂配网可靠性评估的分层分区算法的正确性,以及在评估中计入断路器和熔断器拒动的必要性。

    • 刘阳冰, 刘晶波, 韩强, 郑妮娜

      2010,33(10):70-75, DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2010.10.012

      采用塑性铰方法模拟钢管混凝土结构的弹塑性工作性能时,常需要定义钢管混凝土柱截面的塑性屈服面.纤维模型法虽然可以较好的应用于钢管混凝土截面的塑性屈服面分析,但从实际应用的角度考虑,数值方法还是显得较为复杂,不便于工程应用.因此文中在已有方钢管混凝土(concrete-filled square steel tubular, CFST)构件试验研究和理论研究的基础上,首先给出弹性单元参数的确定方法;然后通过理论分析和大量的参数分析,提出了一种方钢管混凝土柱截面轴力-弯矩相关塑性屈服面的快速确定方法.并对纤维模型法与文中建议方法的计算结果进行比较,两者吻合较好,验证了文中方法的正确性.

    • 李鹏华, 蒋建春, 邱宝梅, 梁战维

      2014,37(7):136-146, DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2014.07.019

      针对模拟电路的故障诊断,提出一种采用小波包分析和能量计算作为故障特征预处理的Hopfield神经网故障诊断方法。在新方法中,模拟电路在理想和实际故障情形下的输出响应分别通过SPICE仿真及电路终端的数据采集板所采集;故障电路输出响应通过小波包完整分解,各尺度小波系数的能量值由一个新定义的能量函数进行计算;由小波能量值所构成的理想与实测故障特征向量经能量编码后被分别作为联想记忆的记忆原型与记忆起始点,在自联想记忆驱动下,实测模拟电路故障的编码被Hopfield神经网络准确分类。数值实验结果表明新方法对具有微

    • 李国龙, 彭远志, 何坤, 刘小旭

      2014,37(8):25-33, DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2014.08.004

      当前平面工件磨削热模型研究较多,但不能应用于齿轮类曲面零件的磨削计算。为此将移动热源法与映像法相结合,在齿轮渐开线圆弧拟合的基础上,建立了大平面砂轮磨齿加工的解析热模型,可用于磨削时齿轮的温升分布计算。同时,在有限元软件ANSYS中对磨齿过程进行了仿真,并将解析热模型和有限元热模型的准稳态温升分布进行比较分析。结果表明,两者的温升分布只在接触区及其与非接触区的交界处存在一定的误差,总体结果吻合较好。其解析热模型可用于齿轮类曲面工件加工时的温升分析。

    • 刘姣姣, 蒋昌潭, 宋丹, 安贝贝

      2014,37(8):91-98, DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2014.08.013

      利用重庆市主城区近地面臭氧及前体物、气象因子的连续监测资料,重点分析了主城区夏季典型日臭氧质量浓度时空变化规律,以及臭氧与NO、NO2和CO等前体物及气象因素的相关性。结果表明,近地表臭氧质量浓度具有主城核心区域较低而周围地区较高的空间分布特征;臭氧质量浓度日分布呈“单峰型”,最高小时质量浓度出现在午后16时左右,与太阳辐射强度、温度等气象因素呈显著的正相关关系,同时与NO、NO2和CO等前体物呈负相关关系;高质量浓度臭氧污染易出现在高压天气系统中,即太阳辐射强度大、微风、相对湿度低且气温较高的天气下;臭氧质量浓度升高与大气压下降幅度密切相关,大气压下降超过0.4 kPa时,臭氧质量浓度较高。

    • 袁政强, 梁建忠, 张守筠

      2010,33(10):83-87, DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2010.10.014

      按照柱长修正方法实现施工模拟,通过算例的结果比较验证了柱长修正方法的可行性和程序的准确性.由于柱长修正方法的特点,此程序可以更好地考虑施工过程中混凝土徐变、成熟度等因素的影响.同时,可以方便地分析每层在施工完成后的受力状态.

    • 电气·热能·材料工程
    • 何腊梅 郑忠 高小强

      2006,29(9):60-63, DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2006.09.014

      合理的生产计划制定与执行是生产顺利进行的有效保证.通过对炼钢连铸生产特点分析,提出基于时间倒推法和流程仿真相结合的用于炼钢连铸生产计划的制定方法,利用时间倒推法快速生成满足一定生产目标的生产作业计划,并作为炼钢物流仿真模型的仿真输入条件,通过模型仿真可进一步制定出考虑了生产过程的时间随机性、运输设备限制,并满足无设备冲突、连浇生产等约束条件的生产计划,提高计划在实际生产的可执行性.应用实例证明了该方法的可行性.

    • 胡景, 严波, 张宏雁, 周松

      2010,33(3):76-81, DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2010.03.014

      利用ABAQUS有限元分析软件,通过欧拉梁单元的自由度释放和设置材料为不可压缩,模拟得到具有扭转自由度的覆冰导线的索单元,进一步利用用户自定义单元模拟覆冰导线所受的阻力、升力和扭矩空气动力载荷,分析了覆冰导线的舞动现象,并通过覆冰单导线与覆冰双分裂导线舞动模拟算例验证了方法的正确性。模拟研究了覆冰初始攻角、线路档距和导线初始张力等因素对覆冰导线舞动的影响规律。所得结果对覆冰导线舞动和防舞技术的研究具有一定的参考价值。

    • 邓涛, 孙冬野, 胡丰宾, 罗勇

      2011,34(9):1-8, DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2011.09.001

      针对当前驾驶员模型无法体现驾驶操纵熟练程度的缺点,利用遗传算法的自动寻优能力,总结驾驶员自学习与驾驶经验特点,遵循行驶误差最小与体力负担最小原则,对模糊PID比例因子和量化因子进行离线优化设计,以此模拟驾驶员从生手到熟练驾驶培训过程。构建包括遗传算法优化的方向模糊PID与速度模糊综合控制驾驶员模型以及整车行驶动力学模型在内的人车闭环系统仿真模型,在纵向速度单向变化、侧向双移线工况与大曲率试验道路典型工况下进行仿真分析。结果表明:基于遗传算法优化的方向模糊PID与速度模糊综合控制模型可以很好地描述驾驶员在纵向加减速操纵特性以及侧向预期轨迹跟随转向驾驶特性,相比于传统PID与模糊PID控制,具有更好的纵向加减速操纵特性与侧向预期轨迹跟随性能。

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