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2024年, 第38卷, 第12期 刊出日期:2025-01-23 上一期   
车辆工程
极限工况下的动态漂移控制策略
陈哲明,李国栋,于博博,高凌宇,蒋杭岑
2024 (12):  1-10. 
摘要 ( 88 )   PDF(6250KB) ( 107 )  
综合考虑车辆在直线路段或小曲率弯道的常规驾驶策略以及车辆在大曲率弯道的极限漂移控制策略,通过控制方式切换策略将二者联系在一起,提出一种面向动态漂移场景的动态漂移控制策略,主要包括基于横向 LQR以及纵向前馈反馈控制的常规驾驶策略、基于 MPC的漂移控制策略以及基于期望横摆角速度的控制方式切换策略。仿真结果显示,所提出的动态漂移控制策略成功实现车辆在直线道或小曲率弯道处的常规驾驶控制模式与车辆在大曲率弯道处的漂移控制模式之间相互切换,使车辆不必在弯道处受限于自身的转弯半径而不得不通过降低自身速度来应对更小的转弯半径。通过对比是否采用漂移策略显示,采用漂移控制策略更快地完成掉头动作且拥有更小的横向偏差。在应对小半径弯道时,车辆采用漂移控制策略远比常规驾驶获得更高的机动性与更灵活的姿态。
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四轮转向汽车斜向行驶安全换道研究
金智林,杨 超,孔钧涛,曹世龙
2024 (12):  11-16. 
摘要 ( 41 )   PDF(2621KB) ( 80 )  
随着四轮转向技术的发展,四轮转向汽车在高速换道时,前后轮通过同向转向可以提高车辆的稳定性,当前后轮同向转向并且角度一致时会造成车辆斜向行驶。针对四轮转向汽车斜向行驶换道的安全性进行研究。通过构建车辆安全换道模型,分析车辆周围的车流速度、相对距离及车道宽度等,以不发生碰撞为标准,建立一系列横向运动与纵向运动的数学关系公式,从而获得精确的车轮转向角度及精确的回正时间。通过 Carsim和 Simulink联合仿真,结果表明,通过数学公式所得到的精确数据,四轮转向汽车在斜向行驶时能够避免与周围车辆发生碰撞,并且可以显著提升车辆行驶的稳定性。
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六轴半挂汽车列车车道保持分层控制策略研究
李亚威,高守林,李连强,李兴坤,史立伟
2024 (12):  17-25. 
摘要 ( 29 )   PDF(3783KB) ( 80 )  
针对半挂汽车列车因驾驶员注意力不集中、外力干扰等因素导致车辆偏离道路中心,影响车辆行驶安全问题,提出一种以电液耦合转向系统(EHCS)为执行机构的六轴半挂汽车列车车道保持控制策略。对六轴半挂汽车列车进行动力学分析,建立整车四自由度动力学模型和 EHCS执行机构动力学模型。采用分层控制思想,提出六轴半挂汽车列车车道保持控制架构,上层决策层设计了基于前馈加反馈线性二次型(FBLQR)控制的前轮转角控制器;下层执行层设计了一种考虑不确定干扰的 EHCS转向助力电机位置 -速度双闭环线性自抗扰控制器(LADRC),以提升目标前轮转角跟踪控制的鲁棒性。搭建仿真平台,对所提出的车道保持控制策略进行仿真验证。仿真结果表明:所提出的车道保持控制策略可以显著提升六轴半挂汽车列车的车道保持能力,并且能够有效抵抗外力干扰对车辆车道保持控制的影响,提升车辆的行驶安全性。
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线控四轮转向车辆路径跟踪稳定性控制
屈 翔,张晓姗,李亚娟,陈 豪,周 卓
2024 (12):  26-34. 
摘要 ( 37 )   PDF(4037KB) ( 67 )  
针对高速和不同路面附着系数下车辆路径跟踪过程中的稳定性问题,设计一种考虑整车操纵稳定性的路径跟踪控制策略。根据线控四轮转向结构和工作原理,建立线控四轮转向数学模型及 Simulink/Carsim联合仿真整车模型。在此基础上,利用线控四轮转向前后轮都可控制的优点,以跟踪期望路径为目标,通过设计前轮滑模变结构控制策略,得到附加前轮转角来控制车辆行驶轨迹;然后以参考模型的质心侧偏角和横摆角速度为目标,设计积分滑模稳定性控制策略对后轮进行控制。基于 CarSim和 Simulink联合仿真结果表明,该控制策略在有效跟踪期望路径的同时,能够在高速和低路面附着系数下实现对整车的稳定性控制。
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拖挂式房车横向稳定性控制
王振宇,韩承敏,冯向波,张泽轩,苗立东
2024 (12):  35-42. 
摘要 ( 21 )   PDF(3112KB) ( 59 )  
为了确保拖挂式房车制动时的横向稳定性,制定了以横摆角速度为控制目标的差动制动控制策略。考虑电磁制动器的机电耦合特性,建立了拖挂式房车动力学模型,设计了基于模糊 PID的控制算法获取附加横摆力矩,采用合理的制动力矩分配策略,实现拖挂式房车行驶时具有良好的横向稳定性。在 TruckSim/Simulink联合仿真模型中进行了计算机软件仿真,并且设计控制器样机完成了实车道路试验验证。仿真和实车试验结果均表明,提出的控制策略能保证拖挂式房车在行驶过程中有良好的横向制动稳定性。实车试验结果表明,控制前后车辆的横摆阻尼分别为 0.1725与 0.2886,铰接角的振动幅值明显减少,改善了车辆在行驶时的横向稳定性。
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基于刚柔耦合模型的整车平顺性匹配优化
廖映华,杨 智,王振新,刘长钊
2024 (12):  43-50. 
摘要 ( 20 )   PDF(4657KB) ( 54 )  
以提升某纯电动汽车的平顺性为目的,在 ADAMS中搭建了基于刚柔耦合模型的整车多体动力学模型,将模型应用于 ADAMS/Ride模块中的四立柱仿真试验台进行平顺性仿真实验,对照实车在标准四立柱台架上的道路模拟实验,验证仿真模型的有效性。选取前、后悬架系统的弹簧刚度和减振器阻尼特性为设计变量,采用中心组合设计法设计得到平顺试验方案,使用整车多体动力学模型进行平顺性试验,根据试验结果数据建立以驾驶员质心处的总加权加速度均方根为响应的响应面近似模型,基于响应面近似模型对整车行驶平顺性进行优化设计,得到了优化后的前、后悬架系统参数方案。结果表明:优化后的车辆以 50km/h的速度在沥青路面上行驶时,驾驶员质心处的总加权加速度均方根值降低了 7.6%,整车平顺性得到显著提升。
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具有高泛化杂草检测能力的农用智能除草车辆研究
盖絫尧,刘世杰,潘荥春,潘明章
2024 (12):  51-58. 
摘要 ( 24 )   PDF(4809KB) ( 54 )  
针对现有智能除草机械在杂草检测定位能力不足的问题,设计了一种具有高泛化杂草检测定位能力的农用机械式智能除草车辆。该车辆装备图像传感器采集农田杂草图像,运用深度学习模型进行杂草定位,通过伺服电机控制旋转耙齿盘实现在不伤害作物苗的前提下精确除草。为提高杂草检测的泛化能力,引入了基于对抗生成网络的数据增强策略,通过自注意力机制和梯度惩罚机制优化后的生成网络,提升了杂草图像的生成质量和网络训练的稳定性。通过使用生成田间杂草图像合成新图像以扩充数据集,提高了数据集全面性、多样性。研究结果显示,该智能除草车辆不仅除草效率高,伤苗率低,而且其杂草检测系统的泛化能力得到显著提升。
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车辆队列自适应模型预测控制
于鑫雨,李 刚,陈桂洋,逄淑一
2024 (12):  59-66. 
摘要 ( 25 )   PDF(3156KB) ( 68 )  
为了解决车辆队列之间车间距过长且稳定收敛速度较慢情况,以及车辆队列前车急减速工况下易于出现后车与前车碰撞问题,研究了一种车辆队列自适应模型预测控制方法。建立了车辆队列模型,设计了一种改进的可变车头时矩的车间距算法,基于模型预测控制理论设计了上层控制器,后车根据前车信息计算加速度,设计模糊控制器对模型预测控制权重比进行动态调整,提高控制精度。在 Matlab/Simulink和 CarSim软件平台中建立联合仿真模型,设计仿真实验工况,进行对比实验验证。结果表明,文中提出的方法车间距控制效果好,收敛稳定速度快,提高了行驶安全性。
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机械·材料
滚齿工艺参数和振动对齿廓偏差的影响及预测
陈永鹏,叶 恒,蔡明彬,李 林,代 进,罗 林
2024 (12):  67-77. 
摘要 ( 28 )   PDF(5402KB) ( 66 )  
为探明滚齿复杂工艺条件下机床振动对工件齿廓偏差的影响,建立了基于滚切工艺参数和振动信号特征的滚齿齿廓偏差预测模型。搭建滚切实验平台,采集机床主轴 Z轴方向的振动信号,应用小波阈值方法去除其高频噪声成分;进行不同切削参数下滚切正交试验,测量加工齿轮齿廓偏差数值,分析工艺参数和机床振动对齿廓偏差的影响;基于 GAElman神经网络建立了以工艺参数和振动信号为输入、滚齿齿廓偏差为输出的预测模型。结果表明,预测误差均不超过 4%,能有效指导滚齿切削参数的选择。
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SLM成形件微铣削工艺参数对切削力的影响
陈鹏举,蒋国璋,李 鑫,陈昕悦,容芷君,段现银
2024 (12):  78-84. 
摘要 ( 19 )   PDF(3602KB) ( 53 )  
针对选区激光熔融(selectivelasermelting,SLM)成形件微铣削加工,以 316L不锈钢材料为实验对象,进行系列 SLM成形件的微铣削加工与切削力测量实验,研究了微铣削过程中主轴转速、进给速度和切削深度等关键工艺参数对切削力的影响规律,结果表明:微铣削过程中,切削深度是影响切削力变化最显著的因素,切削力随着切削深度的递增呈近似线性增大,主轴转速与进给速度对切削力的影响效果不明显;随着主轴转速的增加,切削合力的最大值与切削力波动幅度先增大后减小,然后趋于稳定的类 Salomon曲线特征;对不锈钢316L材料 SLM成形件进行微铣削时采用大进给速度能够获得较好的切削状态,可提升切削效率,增大刀具寿命。
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气动肌肉驱动的仿生肘关节康复训练器结构设计
阎宏伟,刘 杰,白乐乐,吕丰! ,刘春燕,刘思晴
2024 (12):  85-92. 
摘要 ( 37 )   PDF(2651KB) ( 68 )  
为设计一种气动肌肉驱动的仿生肘关节康复训练器,参考人体肘关节的工作机理,利用三维建模软件 UG开发训练器的结构,提出 3种不同的机构形式。采用有限元静力学分析对设计进行结构性能评估,得出了关键零部件的位移变形分布图。采用 ADAMS动力学分析对设计进行了运动性能评估,得出了机构运动的角速度和角加速度曲线。为确保训练器的运动轨迹符合人体需求,进行了五次多项式轨迹规划,并通过 Matlab运动学仿真验证了轨迹的平滑性。利用 Inventor软件进行了运动仿真,结果表明该设计能够实现与人体肘关节相似的抬起和拉伸运动。该仿生肘关节康复训练器在运动平滑性方面表现良好,有望提高患者的康复效果。
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地聚物胶结 RAP混凝土微结构损伤机理研究
刘富强,郭伟东,郭 平,曹 天,马庆伟,白雪晴,杨法勇,刘冠宇,陈华鑫
2024 (12):  93-101. 
摘要 ( 27 )   PDF(5909KB) ( 58 )  
为研究地聚物胶结 RAP混凝土的微观损伤及机理,选择矿渣、粉煤灰和助剂制备固废基胶凝材料(SFGeopolymer),以废弃沥青混合料(reclaimedasphaltpavement,RAP)为骨料,用 SFGeopolymer胶结 RAP制备出 SFGeopolymer胶结 RAP混凝土。通过力学性能试验和 SEMEDS对 SFGeopolymer胶结 RAP混凝土的力学性能和损伤微结构进行研究。研究结果表明:随着矿渣掺量的减小,SFGeopolymer的 3、7、14、28d抗压强度呈先增大后减小的变化趋势。粉煤灰和 RAP掺量较大对 SFGeopolymer抗压强度不利。碱浓度对 SFGeopolymer后期抗压强度的影响比较显著,但前期对其影响不显著。模数改变对 SFGeopolymer的抗压强度影响显著。SFGeopolymer在强度变化过程中存在 CSH凝胶、NASH凝胶和 CASH凝胶相,Na、Ca、Al、Si元素的分布较为均匀且有较多的重叠部分。新集料和 SFGeopolymer材料的粘结较好,掺有 RAP的 SFGeopolymer胶结 RAP混凝土破坏界面主要包括RAP集料内部、沥青 -沥青粘结处和沥青 -集料处破坏 3种形式。
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深水金刚石绳锯机设计及关键运动控制研究
刘雪宜,周 健,姜雨辰,郭子航,运飞宏,张 岚
2024 (12):  102-109. 
摘要 ( 24 )   PDF(2685KB) ( 56 )  
金刚石绳锯机在深水环境中切割导管架桩基时,可能会出现断绳、夹绳或串珠绳失效后无法快速响应的问题,增加了切割作业难度与周期。为此,设计了一种深水金刚石绳锯机,可实现切割模块与夹紧模块的水下拆分和安装,解决了绳锯机水下换绳的难题。利用交互式多模型算法,跟踪串珠绳与原切口对正的轨迹,仿真结果表明,串珠绳与原切口对正运动的指标满足对正要求。根据串珠绳切割作业的动力学分析,构建系统状态空间方程,将传感器采集的张紧力和进给位移数据作为观测向量,通过卡尔曼滤波处理,得到进给位移和进给速度的最佳估计值。优化后的进给位移跟踪误差比量测误差减少 69%,降低了噪声对进给运动过程的影响,有效提高了进给控制精度。
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智能技术
强化学习融合群智能算法的癫痫 EEG不平衡分类方法
李 奇,李鹏飞,赵 迪,刘嘉威,杨菁菁
2024 (12):  110-123. 
摘要 ( 21 )   PDF(6950KB) ( 46 )  
癫痫智能检测的脑电数据具有不平衡性。考虑到单一的群智能算法在改善数据不平衡方面的不足,提出了一种基于强化学习的自适应融合群智能算法。使用强化学习在种群进化的不同阶段自适应地选择并融合多种群智能算法;通过双种群协同进化策略,更高效地获得全局最优解;使用由全局最优解所表示的样本构建平衡数据集并训练分类器。在 2个公共癫痫脑电数据集上的实验表明,该方法优于单一的群智能算法,能够有效提高分类器对少数类样本和整体数据集的分类性能。
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改进线特征提取与匹配算法的点线视觉惯性 SLAM研究
刘 睿,杜超斐,丁 军,黄 霞,金 辉
2024 (12):  124-132. 
摘要 ( 33 )   PDF(3806KB) ( 73 )  
针对目前融合点线特征的视觉惯性 SLAM系统前端线特征提取与匹配过程中,传统线段检测算法因过度分割线段产生大量短线和割裂线段,增加了 SLAM后端位姿估计的不确定性,以及使用基于描述符线特征匹配效率低制约了系统实时性等问题,提出了改进方法。在传统线段检测算法的基础上,采用短线抑制策略和自适应阈值线段合并策略改进算法提升提取线段的质量。基于光流跟踪点特征原理,提出了一种基于 KLT光流跟踪线特征算法,提升线特征匹配的效率。利用不同场景的公开数据集进行对比验证实验,结果表明:改进的线段检测算法提升了线段检测的质量,基于 KLT光流跟踪线特征算法显著提升了线段匹配速度,在保证定位精度的同时提升了 SLAM系统的实时性。
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LiteRevNet:一种轻量级工业图像实例分割算法
朱凌云,杨小洪
2024 (12):  133-140. 
摘要 ( 29 )   PDF(3072KB) ( 53 )  
为解决工业激光切缝视觉检测中实例分割算法精度不足、参数量与计算量大等问题,提出了一种轻量级工业图像实例分割算法(LiteRevNet)。在卷积操作中加入坐标信息,结合多尺度卷积核构建高效空间感知卷积,增强模型的特征提取能力。在此基础上,基于可逆列网络和高效空间感知卷积设计轻量化的主干网络,保持检测精度的同时,降低计算量和参数量。设计同时具有空间和通道感知能力的金字塔坐标通道注意力,加强网络模型对目标区域的关注度。构建轻量化三边原型掩码分支,大幅度降低模型的计算量。在自建激光切缝数据集上的实验结果表明,所提算法边框 mAP50和掩码 mAP50分别达到了 96.7%和 95.1%,检测速度可达 200FPS,参数量和计算量比YOLOv8sSeg分别下降 15.4%和 38.7%。
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无人机视角下光流估计的动态目标跟踪方法
刘 鹏,王广玮
2024 (12):  141-147. 
摘要 ( 21 )   PDF(2567KB) ( 50 )  
目前,大多数跟踪器都聚焦于构建目标的外观特征模型,不考虑动态目标的运动信息,而基于学习的光流估计方法在描述外观特征的同时可估计动态目标位移的运动信息。因此,将 Transformer与光流估计相结合,提出紧凑型特征编码器,在全局上下文信息之间通过自注意力机制建立相关性,强化区域特征。此外,提出交叉型解码器进行流回归,将迭代细化和交叉注意力机制相结合,去除了大量的细化步骤,提高处理速度,通过上采样器实现无人机视角下的高特征分辨率光流估计。实验结果表明:所提方法在精确度和鲁棒性方面具有优越性。
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一种面向六自由度机械臂柔顺装配的深度强化学习策略
张宇航,陈雯柏,张佳琪,马 航
2024 (12):  148-154. 
摘要 ( 26 )   PDF(3148KB) ( 59 )  
针对现有 3C装配方法存在装配复杂性高、柔性要求高和零部件多样性等问题,使用深度强化学习方法,利用 MuJoCo物理引擎,对机械臂装配任务建模,搭建了机械臂 3C装配系统,设计了该系统的状态空间和动作空间,通过奖励函数设计缓解了奖励稀疏的问题。仿真结果表明,所提出的装配系统高效和准确地完成了 3C装配任务,使用的 SAC算法装配成功率达到 93%,高于其他算法。同时,经过强化学习策略训练过后,装配接触力达到设定范围,实现柔顺装配,研究结果对提高生产效率和产品质量有着重要意义。
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注意力机制和多尺度特征融合的细粒度图像分类
李云红,郭 越,谢蓉蓉,张蕾涛,苏雪平,李丽敏,陈锦妮
2024 (12):  155-164. 
摘要 ( 39 )   PDF(6179KB) ( 58 )  
针对细粒度图像分类易受背景干扰、关键区域定位不准确以及模型参数量大的问题,提出了一种注意力机制和多尺度特征融合的分类网络(networksofcombineattentionmechanismsandmultiscalefeatures,AMNet)。首先,以 YOLOv7网络为基础,使用 GhostBottleNeck模块重新搭建轻量级主干网络,并使用 GhostConv替换颈部网络中的Conv,实现模型的轻量化。其次,引入无参的 SimAM注意力机制,通过考虑空间和通道维度的相关性推断特征图的三维注意力权重,表征局部显著特征,抑制无用特征,提高目标区域信息的有效性。最后,构建可特征选择的金字塔池化模块(fastspatialpyramidpoolingwithfeatureselectionandconvolutions,SPPFC),帮助网络模型更好地捕捉和处理目标的多尺度特征,提高模型的感知能力。通过实验可知,AMNet在 StanfordDogs数据集上的准确率、精确率、召回率和 F1分数分别达到 88.9%、83.6%、85.7%和 84.6%,模型参数量为 26.53MB,每秒帧率达到 89.3帧,在 StanfordCars数据集上的准确率、精确率和召回率分别达到 95.2%、93.7%和 94.9%。实验结果表明,AMNet可以在轻量化网络的同时提高细粒度图像的分类精度,相比于其他网络模型性能有较大提升。
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电气·电子
FSEC赛车动力电池生热模型及热特性分析
苏清华,周 萌,李 乐
2024 (12):  165-172. 
摘要 ( 21 )   PDF(5069KB) ( 58 )  
为研究钴酸锂电池在大学生电动方程式比赛过程中的热特性规律,通过混合脉冲功率特性(HPPC)实验获得不同温度和不同电池荷电状态(soc)下的电池内阻;将电池内阻和温度、soc值进行拟合,由平衡电势法得到电池的熵热系数,并根据 Bernardi方程建立钴酸锂电池的生热模型。研究了温度和熵热系数对生热模型的影响,将建立的生热模型仿真数据和温升数据进行对比,最大误差小于 4.1%,与其他参考算法相比具有更高的准确性。对赛车不同比赛工况下电池模组的热特性仿真和分析结果表明,最高温度大于 35℃、最大温差超过 5℃时,需要为电池模组设计冷却系统。
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分布式多储能的孤岛直流微电网 SOC均衡控制策略
贾 勇,刘文科,薛灵冰,李柱,杨 超,蒋东荣
2024 (12):  173-181. 
摘要 ( 35 )   PDF(4583KB) ( 62 )  
在含多个分布式储能单元(distributedenergystorageunits,DESUs)的孤岛直流微电网中,针对初始荷电状态(stateofcharge,SOC)不一致、线路电阻不匹配导致 DESUs的 SOC不均衡以及直流母线电压偏移的问题,提出一种改进 SOC均衡控制策略。首先,将 DESUs的 SOC与指数函数、反正切函数相结合,自适应调整 PU下垂系数,保证系统稳定运行并提高 DESUs的 SOC均衡速度;其次,基于动态一致性算法设计单一补偿项,恢复母线电压的同时消除线路电阻不匹配引起的功率分配偏差;然后,建立系统特征方程分析系统稳定性,为所提策略提供理论支撑;最后,基于 Matlab/Simulink软件和 RTLAB实时仿真平台搭建含多个 DESUs的直流微电网模型,在不同运行工况下验证了所提 SOC均衡控制策略的有效性。
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结合图像-文本提示与跨模态适配器的零样本多标签图像分类
宋铁成,黄 宇
2024 (12):  182-188. 
摘要 ( 25 )   PDF(2475KB) ( 50 )  
最近的零样本多标签图像分类方法主要基于视觉语言预训练模型 CLIP(contrastivelanguageimagepretraining)。然而,这些工作仅仅在文本提示上进行改进,忽略了图像和文本 2种模态之间的交互。针对以上问题,提出一种结合图像文本提示和跨模态适配器(imagetextpromptsandcrossmodaladapter,ITPCA)的零样本多标签图像分类方法,充分挖掘视觉语言预训练模型的图文匹配能力。通过结合提示学习为图像和文本分支设计提示,提高了模型对不同标签的泛化能力。此外,设计了一个跨模态适配器建立图像和文本 2种模态之间的联系。实验结果表明,在NUSWIDE、MSCOCO多标签数据集上,所提方法优于其他零样本多标签图像分类方法。
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三相电压型逆变器带不平衡负载的准比例谐振控制研究
董锋斌,樊 " ,王 宁,罗育恒
2024 (12):  189-196. 
摘要 ( 17 )   PDF(3619KB) ( 56 )  
为解决三相电压型逆变电源在负载不平衡工况下引起的三相电压不平衡度较高的问题,讨论了一种基于准比例谐振 +双二阶广义积分器的正负序控制策略。首先,对不平衡负载条件下的输出电压进行分析,阐述了线性控制算法无法实现无静差控制的主要原因,指出对负序分量的抑制是解决不平衡问题的主要途径;其次,仿真对比主流正负序分离方法在不同工况下的响应曲线,并选择响应性能最佳的方法进行离散化处理。将离散化的双二阶广义积分器应用于控制系统,并结合准比例谐振分别对其正序、负序分量进行控制,构建闭环控制系统;然后,使用劳斯判据作为闭环传递函数稳定性的判定标准,推导出控制算法参数的取值范围;最后,通过仿真和实验证明了所提出控制策略的可行性。
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计及动态氢价的综合能源系统低碳经济调度
喻 潇,蒋东荣,肖 昊,包诗媛,梁 珂,彭海龙
2024 (12):  197-206. 
摘要 ( 22 )   PDF(4345KB) ( 53 )  
针对“双碳”背景下高比例可再生能源低消纳率问题,提出了计及动态氢价和两阶段电解槽功率上限的综合能源系统低碳经济调度模型。建立两阶段电解槽功率上限机制,通过氢能价格动态调整输入电解槽功率上限,实现电能合理分配及优化使用;建立多主体参与的主从博弈低碳经济调度模型获取博弈氢价,实现上层综合能源系统代理商与下层能源供应商、氢能用户的利益最大化。基于博弈氢价、风光利用率和清洁能源占比的动态氢价机制制定动态氢价,促进风光消纳,降低碳交易和氢能使用成本,并将该机制引入主从博弈模型进行二次优化调度。算例分析结果证明了所提策略的有效性和合理性。
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模态分解与混合模型融合的民航客运量预测
唐甜甜,徐海文,刘浩霖,于 飞,何梦帆
2024 (12):  207-215. 
摘要 ( 23 )   PDF(2114KB) ( 53 )  
为解决民航客运量预测时存在的精度低、高维特征缺失等问题,结合中国民航客运量数据的特征,提出一种由互补集合经验模态分解(CEEMD)与支持向量机(SVM)组合的预测模型。通过 CEEMD对数据进行分解,有效处理数据中的复杂特征和趋势。通过粒子群算法(PSO)优化 SVM模型的参数,确保模型更好地适应数据特征并提供准确的预测结果。构建 CEEMDPSOSVM组合预测模型应对复杂的客运量数据,提升预测效果。选取 2005—2024年的客运量数据进行建模,并与 CEEMDSVM、EMDSVM、EEMDSVM、EMDPSOSVM、EEMDPSOSVM模型的预测效果进行比较。仿真结果表明:构建的 CEEMDPSOSVM模型可有效预测中国民航客运量波动特征下的数据变化趋势。
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“第 25届流体动力与机电控制工程国际学术会议”专栏
某液压锥阀内泄漏流场和空化噪声分析
王华伟,左思蒙,何利勇,张祖提,吴耀中,王 博,胡 溧
2024 (12):  216-223. 
摘要 ( 32 )   PDF(5314KB) ( 52 )  
液压锥阀内泄漏检测困难,且内泄漏时阀内流体的压力和速度梯度会剧烈变化而诱发严重的空化现象,引起空化噪声,因此,探究液压锥阀内泄漏诱发的噪声特性对锥阀内泄漏声学检测与评估具有重要意义。基于 Realizablekε湍流模型、SchnerrSauer空化模型和宽频噪声模型,建立锥阀内泄漏的数值分析模型,分析不同泄漏间隙和不同压力工况下锥阀内流场的空化及其诱导噪声,探究泄漏间隙、压力工况对空化噪声的影响规律。研究结果表明:在相同泄漏间隙下,随着入口压力的增加,空化区域逐渐扩大,内泄漏声场的最大声功率级随之增大,声场的高噪声区域逐渐向阀尾部移动;在同一入口压力下,随着泄漏间隙的增大,空化的区域逐渐变小,内泄漏声场的最大声功率级先增大后减小;当泄漏间隙达到 0.4mm时,随着入口压力的增大,阀尾出现游离型空化现象。研究结果揭示了锥阀在不同工况下内泄漏时空化噪声的演变趋势,可为液压锥阀的泄漏检测提供参考。
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结合响应面和改进粒子群对厂房烟尘浓度控制
蔡 平,殷 雄,余明俊,漆启华,姚道金
2024 (12):  224-231. 
摘要 ( 14 )   PDF(2509KB) ( 53 )  
为减少厂房正常工作时产生的高浓度烟尘对人体造成危害,提出一种基于响应面和改进粒子群的厂房烟尘浓度控制优化方法。首先,用单因素实验测定不同环境下的烟尘浓度,确定温度、气压、相对湿度和风速对烟尘浓度的影响。然后,采用 DesignExpert软件进行 BoxBehnken实验设计,构建厂房环境因素对烟尘影响的实验设计方案,通过响应面分析得到烟尘与环境因素之间的拟合回归方程。最后,用改进的粒子群算法对烟尘与环境因素回归方程进行寻优,确定烟尘浓度最优控制方案。研究结果表明:温度、气压、相对湿度和风速对烟尘浓度的影响显著,烟尘浓度最小值为 3.7862mg/m3,对应环境参数为温度 26℃、气压 970.2hPa、相对湿度 70%、风速 1.25m/s。通过控制厂房内温度、气压、相对湿度和风速,可将烟尘浓度控制在国标范围内,减少厂房高浓度烟尘对作业人员身体造成的危害。
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伺服阀控气动系统的反演自适应控制研究
程丰浩,孙春耕,刘 靖,韩锡镇
2024 (12):  232-239. 
摘要 ( 28 )   PDF(2519KB) ( 66 )  
为实现伺服阀控气动系统精度较高的位置轨迹跟踪控制,针对系统模型不确定性和外干扰等问题,设计一种基于不连续参数映射的反演自适应控制方法。首先,建立了非线性数学模型,将自适应控制理论与反演控制器设计方法相结合,运用不连续的参数映射确保参数在线估计有界。设计基于反演流程的自适应控制器抑制参数不确定性、未建模动态及参数估计误差,从而保证一定的稳态性能和较高的轨迹跟踪精度。利用 AMESim与 Simulink软件搭建阀控气动位置伺服系统及控制器的联合仿真模型,并进行仿真验证。研究结果表明:与反演控制器和 PID控制器相比,反演自适应控制器的平均跟踪误差分别减小了48.4%和678%,跟踪误差的标准差分别减小了50.4%和57.2%。所设计的反演自适应控制器具有更好的轨迹跟踪控制性能,有效减小各种非线性因素对控制精度的影响,对干扰具有较强的鲁棒性。
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电液伺服系统的非线性积分滑模变结构控制
孙春耕,刘 靖,李骥鹏
2024 (12):  240-246. 
摘要 ( 26 )   PDF(2044KB) ( 76 )  
针对存在初始误差时积分滑模控制器导致电液伺服系统暂态性能恶化甚至不稳定的问题,提出了一种非线性积分滑模变结构控制方法。考虑到系统的不确定性以及外干扰问题,建立电液伺服系统的非线性数学模型;把一种能够将小误差放大、大误差饱和的非线性函数引入积分滑模面中,形成非线性积分滑模面,并通过 Lyapunov稳定性理论证明了在该控制方法下系统的稳定性;在 Matlab/Simulink环境中搭建电液伺服系统模型和非线性积分滑模控制器模型,并与滑模控制器以及常规积分滑模控制器仿真结果比较。结果表明:该控制器不仅消除了系统的超调量,还将调节时间缩短了 43.33%;与滑模控制器相比,该控制器的位移跟踪精度提高了 40.16%。因此,应用非线性积分滑模控制器的电液伺服系统不仅能够提高跟踪精度,还能改善系统的暂态性能。
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