当期目录

2023年, 第37卷, 第12期　刊出日期：2024-02-04 上一期    下一期

汽车工程

Select

线控转向电机自抗扰伺服控制系统研究 刘军, 顾洪钢, 刘皓皓, 戴昂 2023 (12):  1-8.  摘要 ( 118 )   PDF(2105KB) ( 102 )   选择永磁同步电机作为转向电机,研究基于自抗扰控制器的电机伺服控制技术。首先,对永磁同步电机在旋转交直轴坐标系下的数学模型进行介绍,选择转子磁场定向矢量控制策略。其次,将电机位置、速度环整合,设计了一个二阶自抗扰控制器,减少电机内外扰动的影响,抗干扰能力较PID控制器有较大提升。针对二阶自抗扰控制参数众多、调节困难的问题,利用模糊算法对自抗扰控制器的非线性状态反馈控制器参数进行优化,设计了永磁同步电机伺服控制系统位置速度模糊自抗扰控制器。最后,在Simulink中搭建电机控制模型并进行仿真分析,验证本文中控制策略以及算法优越性。 相关文章 | 计量指标

Select

全参数自适应粒子群LQR主动悬架控制策略 詹长书, 陈小文 2023 (12):  9-17.  摘要 ( 142 )   PDF(3633KB) ( 234 )   建立1/4车辆主动悬架模型,提出全参数自适应粒子群LQR主动悬架控制策略,以提高汽车操纵稳定性。针对传统LQR控制策略参数调整困难,对原始粒子群算法进行自适应改进,考虑多个悬架性能指标,建立目标函数优化得到最优权重矩阵参数,以提升控制性能。通过Matlab/Simulink平台不同路面模型输入下联合仿真,与被动悬架、传统LQR控制等对比,结果表明,所提出的全参数自适应粒子群算法相较于原始算法收敛效率更高。经优化的控制策略显著改善了汽车主动悬架性能指标,与传统LQR主动悬架控制器相比,在稳定时间及极值等方面平均优化幅度40%以上,大幅提升乘坐舒适性。 相关文章 | 计量指标

Select

基于LTV-MPC的主动四轮转向控制策略研究 高晋, 杨宝珠 2023 (12):  18-27.  摘要 ( 107 )   PDF(3043KB) ( 123 )   针对含有地面附着力约束和车辆转向执行机构峰值约束的主动四轮转向稳定性控制问题,提出了一种基于非线性轮胎模型的线性时变模型预测控制(LTV-MPC)方法。该方法对轮胎非线性模型进行局部线性化,结合地面附着系数和车轮转角输入限制,将该问题转化为二次规划问题,从而得到最优前后车轮转角。基于Matlab/Simulink搭建的非线性7自由度车辆动力学模型分别在前轮角阶跃输入和双移线输入工况下进行仿真试验。 结果表明:相比于LQR主动四轮转向控制器,在2种工况下,基于线性时变模型预测控制器的汽车质心侧偏角峰值分别降低了29%和19.62%,改善了车辆的操纵稳定性。 相关文章 | 计量指标

Select

P2.5-PHPS发动机至混合驱动模式切换过程动态协调控制研究 罗勇, 李豪, 常光宝, 张嘉璐, 韦永恒, 任淋, 孙强 2023 (12):  28-39.  摘要 ( 98 )   PDF(5250KB) ( 384 )   搭载双离合变速器的P2.5插电式混合动力系统传动效率高,换挡和模式切换过程无动力中断,应用前景广阔,但其模式切换过程由于发动机与电机的扭矩响应特性存在差异,扭矩波动明显,影响驾乘体验。针对上述问题,提出一种发动机驱动至混合驱动模式切换的协调控制策略,以搭载双离合变速器的P2.5插电式混合动力系统为研究对象,对其发动机至混合驱动模式切换过程进行分析,依据分析结果将系统模式切换过程划分为4个阶段。在此基础上,基于PID反馈原理控制动力源的实际输出转矩并通过控制加速踏板开度变化率限制发动机的扭矩变化率,利用驱动电机扭矩快速响应的优势补偿发动机扭矩响应滞后来降低输出扭矩波动,制定模式切换过程多阶段双动力源扭矩协调控制策略。搭建基于P2.5插电式混合动力系统的发动机至混合驱动模式切换动态协调控制仿真模型。仿真结果表明,模式切换过程无动态协调控制策略的最大冲击度约7.1 m/s3,策略下最大冲击度约1.78 m/s3,减小74.9%,表明所提出的控制策略能有效减小模式切换过程冲击度,提高整车平顺性 相关文章 | 计量指标

Select

模糊PLL的车用水泵电机双滑模控制研究 刘勇, 李贵远, 曾庆东, 李刚 2023 (12):  40-48.  摘要 ( 84 )   PDF(2406KB) ( 71 )   针对传统滑模观测器中,因高频抖振导致车用水泵电机无传感器控制系统对转子信息估计误差较大的问题,提出一种模糊PLL的车用水泵电机双滑模控制算法。该算法在速度环控制上设计了滑模控制器取代传统的PI控制器,降低了系统的超调量以及对参数变化的敏感度;在滑模观测器上采用饱和函数sat()代替符号函数sgn(),并设计了与转子转速相关的EMF自适应律,有效抑制了系统的高频抖振;在锁相环系统中引入了模糊PID,取代了传统的PID,减小了转子信息的估计误差,满足了系统的动态要求。仿真结果表明:模糊PLL的车用水泵电机双滑模控制算法对电机转子信息的观测准确度更高,转子转速信息和转子位置信息的估计误差分别为±2 r/min、0.11 rad 相关文章 | 计量指标

Select

多环模糊控制的线控转向系统转向电机控制研究 张君, 陈铠, 王伟, 屈翔 2023 (12):  49-57.  摘要 ( 109 )   PDF(1685KB) ( 101 )   为改善线控转向(SBW)系统在负载强变化工况下前轮转角跟踪控制效果不佳的现状,提出一种针对转向电机的多环自适应模糊控制(MLAFC)方法。以实际信号反馈为参照确定综合判定模糊控制规则,通过动态调整位置环及速度环PI控制参数,实现SBW系统负载突增工况下转角跟踪控制自适应优化。仿真及硬件在环试验结果表明:相较固定参数控制,MLAFC方法能显著提高SBW系统转角跟踪精度和响应速度,并结合低通滤波器解决硬件试验中信号传输离散化导致的模糊控制参数输出抖动问题 相关文章 | 计量指标

Select

基于最大相关熵SCKF的分布式电动汽车状态估计 高伟, 杨涛, 邓召文, 王保华, 吴华伟, 朱远志 2023 (12):  58-66.  摘要 ( 127 )   PDF(2681KB) ( 92 )   车辆状态的精确估计,对车辆横、纵向稳定性控制至关重要。在车辆状态估计中,容积卡尔曼滤波(cubature Kalman fifilter,CKF)和平方根容积卡尔曼滤波(SCKF,square-root cubature Kalman fifilter)易受重尾非高斯噪声的影响,估计精度差。为了解决该问题,提出了一种基于最大相关熵准则的新型滤波算法,即最大相关熵平方根容积卡尔曼滤波器MCSCKF(maximum correntropy square-root cubature Kalman fifilter),通过近似状态预测值和测量值重新构造测量噪声协方差矩阵。建立了非线性7DOF车辆模型、Dugoff轮胎模型和Carsim分布式电驱动车辆模型,在正弦工况和双移线工况下,对车辆的纵向速度、侧向速度和横摆角速度3个状态变量进行估计。通过Carsim和Matlab/Simulink联合仿真验证,结果表明:MCSCKF算法可以适应复杂工况,对车辆状态估计的准确性优于CKF和SCKF算法 相关文章 | 计量指标

Select

轮胎磨损性能与接地特性关系 刘从臻, 马强, 陆士程, 李爱强, 孟辉, 谢梦雨 2023 (12):  67-74.  摘要 ( 81 )   PDF(1975KB) ( 206 )   轮胎磨损不仅影响车辆加速、安全及操控等诸多性能,而且产生的磨损颗粒物,还对环境造成污染。轮胎接地特性是影响轮胎磨损的关键因素。为探明轮胎磨损与接地特性之间关系,以205/55R16轮胎为研究对象,设计不同的胎面结构参数,选取摩擦能量损失率作为磨损性能评价指标,通过有限元方法获取接地特性参数。采用线性回归分析方法建立摩擦能量损失率与接地特性参数之间的回归方程,并研究不同胎面结构参数对接地特性及磨损性能的影响规律。分析结果表明,所建立的回归方程具有较高拟合精度,可以通过接地特性参数预测轮胎磨损性能,为轮胎磨损性能提升、胎面结构优化提供借鉴。 相关文章 | 计量指标

Select

考虑载重变化的卡车队列控制 李旭, 修方召, 王建春, 王强, 薛倩 2023 (12):  75-85.  摘要 ( 88 )   PDF(5048KB) ( 81 )   传统卡车队列中的被控卡车在载重量发生变化时,易出现加速度跟踪失效的现象,影响队列各车对前车的跟随性与卡车队列的安全性。为解决这一问题,提出基于自抗扰控制改进的卡车底层控制模型。基于线性二次型最优控制设计上层控制器;设计卡车的下层控制器,建立逆纵向动力学模型,基于自抗扰控制理论进行误差补偿,并进行模型验证;基于Trucksim/Smulink进行队列联合仿真试验验证。 结果表明:改进后的底层控制模型能够显著降低加速度跟踪误差及波动幅度,改善队列各车对前车的跟随性及制动过程中的安全性 相关文章 | 计量指标

Select

颈部结构刚度特性对乘员生物损伤力学影响 刘迎春, 蒋皓静, 李少鹏, 宋家锋, 张金换, 许述财 2023 (12):  86-91.  摘要 ( 70 )   PDF(2732KB) ( 43 )   针对颈部刚度对乘员生物损伤力学的影响,将假人颈部关节刚度曲线应用到颈部关节耐受极限的仿真测试,在LS-DYNA中得到了颈部损伤响应和损伤限值,研究了关节刚度和关节阻尼对颈部动态响应的影响;并利用颈部标定仿真试验评价了中国体征颈部模型的拉伸和弯曲响应特性。从低速后碰撞仿真对比曲线可以看出,Hybrid Ⅲ 假人颈部力矩为40.2 N·m,中国假人颈部力矩为35.6 N·m,中国假人颈部不易达到CNCAP鞭打试验中的损伤限值。 相关文章 | 计量指标

“精密工程测量技术与仪器”专栏

Select

时栅位移传感器动态误差预测及实时补偿方法 彭凯, 李翼, 樊星辰, 于治成, 蒲红吉 2023 (12):  92-102.  摘要 ( 79 )   PDF(7008KB) ( 114 )   对精密位移测量系统的动态误差进行补偿可提高系统的稳定性、精确性和鲁棒性,但补偿的实时性会影响补偿的有效性和准确性。为此,提出了一种通过预测动态误差实时补偿时栅位移传感器测量值的方法,并结合时栅角位移传感器进行分析。首先根据时栅角位移传感器特性,建立了动态误差数学模型,结合无迹卡尔曼滤波算法对动态误差进行预测以提高补偿的实时性,最后在仿真软件和搭建的时栅伺服电机测试平台上验证了该方法的可行性和有效性。在电机保持恒定转速5、50、200 r/min,加速度为12 000 r/min2的匀加速和加速度在1 000、5 000、12 000 r/min2中由低到高变化的加速条件下,传感器动态误差分别降低约54.89%、67.37%、80.13%、59.29%和47.09%。通过预测对动态误差进行实时补偿能显著提高传感器的动态测量精度,并且转速越高补偿效果越好,相较于传统的谐波补偿法具有更好的实时性。 相关文章 | 计量指标

Select

第三代轮毂轴承疲劳寿命多影响因素分析 林棻, 熊铠, 柴靖, 李标, 陶奕然 2023 (12):  103-111.  摘要 ( 64 )   PDF(2845KB) ( 66 )   为更准确地预测轮毂轴承疲劳寿命,对第三代轮毂轴承进行多影响因素疲劳寿命分析。基于Romax建模仿真功能,建立第三代轮毂轴承仿真模型,通过旋转弯曲疲劳试验机进行疲劳试验,得到寿命仿真值与试验值的误差均在7%以内,验证了Romax模型的可靠性。通过改变载荷大小设计了4种工况的载荷谱,对比左右2列滚动体在4种工况下的应力分布变化,得到了轴承滚动体应力分布随载荷变化的规律。通过仿真模型进行了轴承径向载荷、工作温度、轴向工作游隙、润滑剂黏度的单因素试验。采用正交试验设计,分析了上述因素对轴承疲劳寿命的影响权重。最终得到轮毂轴承疲劳寿命受4种影响因素作用的变化规律,得到轴承在工作温度、轴向工作游隙、润滑剂黏度3种因素作用下的最佳条件:工作温度≤60 ℃,轴向工作游隙在-25～-20 μm内,润滑剂黏度≥220 mm2/s。试验结果可为轮毂轴承设计提供参考 相关文章 | 计量指标

Select

改进Duhem模型的压电迟滞建模及参数辨识方法 王宇航, 白雨鑫, 郭金堤, 国珈珲, 张健, 张韬 2023 (12):  112-121.  摘要 ( 131 )   PDF(5642KB) ( 169 )   针对压电执行器的迟滞非线性问题,提出一种压电执行器迟滞非线性建模方法,通过引入迟滞非线性项和反余切函数对经典Duhem模型进行改进,再根据实验测量的压电执行器位移数据,使用引入正弦余弦学习因子的改进粒子群算法对迟滞模型进行参数辨识。结果表明,改进粒子群算法参数拟合的适应度均优于传统粒子群算法。此外,相比经典Duhem模型,改进Duhem模型能够更加精确地描述压电执行器在高振幅高激励下的迟滞现象,具有较好的激励泛化性。通过对10组实验结果进行误差分析,改进Duhem模型的均方根误差平均下降了89.47%,验证了所提方法的有效性 相关文章 | 计量指标

Select

一种分时复用的绝对式纳米时栅位移传感器设计 邓志钊, 蒲红吉, 于治成, 王合文, 樊星辰 2023 (12):  122-129.  摘要 ( 99 )   PDF(3496KB) ( 192 )   现代高端装备制造对精密位移检测技术提出了绝对位置测量、高精度和大量程的需求,针对绝对式位移量程与编码的矛盾,提出了一种基于分时复用方法的绝对式纳米时栅位移传感器。采用单列式时栅位移传感器作为绝对式传感器的精测部分,记为传感器A。为了实现绝对位移测量,增加一个周期数比传感器A少且互为质数的对射增量式时栅位移传感器,记为传感器B。利用传感器A与传感器B输出行波的相位值,通过查找表和定位计算实现绝对位移测量。提出了一种分时复用的方法,通过分时间段为传感器A与传感器B提供激励信号,可以有效降低传感器功耗。此外,传感器A与传感器B的感应电极在内部用引线连接,共用1组感应信号处理接口,减少了1组感应信号处理器件,节约了电路空间。采用多层PCB工艺制造了传感样机,搭建了实验平台并对样机性能进行测试。最终实验结果表明:在450 mm范围内,非线性测量误差达到±3 μm。 相关文章 | 计量指标

Select

一种改进自编码器的跨域轴承故障诊断 董绍江, 廖俊波, 周存芳 2023 (12):  130-137.  摘要 ( 99 )   PDF(2438KB) ( 72 )   针对轴承故障诊断中特征提取困难、数据中含有大量噪声以及在单一工况数据下训练的模型无法在复杂工况下实现有效故障诊断的问题,提出了一种基于改进卷积稀疏自编码器(improved convolutional sparse auto encoder,ICSAE)的变工况轴承故障诊断方法。首先,在卷积自编码中增加稀疏性约束条件,提高模型有效特征提取能力,并对于输入信号和重构信号的重构误差通过最大均值差异(MMD)结合均方误差(MSE)进行构建,提高模型的泛化能力和抗噪能力。然后,结合领域自适应方法,利用MMD损失减小两域特征分布差异,有效提高跨域诊断性能。使用CWRU数据集和JNU数据集验证所提方法在变工况下对于滚动轴承的故障诊断效果,结果表明在变工况迁移下,测试模型在CWRU数据集和JNU数据集的诊断准确率分别能达到99.81%和98.32%,提出的模型能够有效应对复杂工况下的滚动轴承故障诊断 相关文章 | 计量指标

Select

一种级联嵌入式高分辨力时栅位移传感器 陶野, 陈锡侯, 张书豪, 邓豪, 张治滔 2023 (12):  138-146.  摘要 ( 80 )   PDF(5030KB) ( 128 )   针对面向大模数齿轮嵌入式位移传感器分辨力较低的问题,提出了一种级联嵌入式高分辨力时栅位移传感器。利用级联效应将结构优化后的嵌入式时栅位移传感器按照一定规则的空间角度组合,实现次级行波信号与前级行波信号相叠加,即在一个齿距内次级传感信号的位移量为初级传感信号的2倍,以此提升嵌入式时栅位移传感器的分辨力。通过对磁场式时栅位移传感器测量原理的分析,建立了级联嵌入式时栅位移传感器数学模型;利用有限元仿真实验得出与理论分析相同的结果,向位移量中插入更多的时钟脉冲序列可提升分辨力;搭建实验平台验证了次级传感单元分辨力比初级传感单元分辨力提升43%,传感器稳定性提高了75%。 相关文章 | 计量指标

Select

新型快速红外光源光纤检测系统及其用于油田采出液持水率检测研究 刘玉国, 毛晓楠, 张瑞霞, 岳广韬, 魏伟, 闫丽丽 2023 (12):  147-154.  摘要 ( 69 )   PDF(3263KB) ( 48 )   获得较为精准的原油持水率数据,对于注水策略调整、原油开采能力评估、油井开发寿命预测等均具有重要意义。现有检测方法均存在较大检测误差与缺陷,亟须新的方法与设备提升检测效率。原油采出液各组分对不同波长光信号的吸收存在差异,且近红外(NIR)光源具有较强的穿透性,因此基于1 500 nm光源,设计一套可快速检测油田采出液持水率的装置,可在高持水率情况下使用。依据Lambert-Beer定律对持水率与吸光度数据进行线性处理,可实现对高含水量原油持水率的精确测量。该快速检测系统可有效测量原油模型的持水率,对实际原油采出液的持水率测量范围为70%～100%。在持水率大于70%时,测试误差为1.5%。此外,对流速、温度、矿化度、含沙量等井下实际因素对持水率的影响进行了研究,归纳出相关修正因子。 相关文章 | 计量指标

机械材料

Select

非均质压电结构动力学问题的多尺度有限元法研究 李霄琳, 夏世显, 李新玥, 郭庆, 苑晓青, 高欣 2023 (12):  155-162.  摘要 ( 63 )   PDF(3343KB) ( 179 )   基于多尺度有限元法,通过构造位移多尺度基函数和电势多尺度基函数将细观非均质信息引入到宏观响应中,同时引入耦合附加项考虑各坐标方向位移场间的耦合作用。所构造的多尺度基函数可以直接高效地双向传递粗尺度与细尺度之间的信息,使问题在宏观尺度上求解,降低计算消耗。数值模拟结果表明,与传统有限元法相比,采用多尺度有限元法求解非均质压电结构的动力学问题,在保证计算精度的同时,还具有较高的计算效率,为非均质压电结构动力学问题的数值模拟提供了一种有效手段 相关文章 | 计量指标

Select

蜘蛛网流道扰流元设计及其对锂离子电池散热影响 尹志宏, 丁志威, 曹军磊 2023 (12):  163-171.  摘要 ( 107 )   PDF(3363KB) ( 142 )   为降低电池组工作温度和温差,在蜘蛛网流道内对扰流元结构进行设计,采用数值模拟方法对其冷却锂离子电池散热进行计算。对蜘蛛网流道内扰流元垂直排列和交错排列锂离子电池散热进行对比,分析扰流元直径、高度、间距和流量等参数对电池冷却散热的影响。结果表明:扰流元交错排列比垂直排列冷却电池最高温度和温差明显减小,电池模组温度分布更加均匀;扰流元直径增至6 mm,电池最高温度和温差最低,冷却液压降仅小幅增大;扰流元高度从0.5 mm增至2 mm,电池最高温度和温差呈浅“V”形变化,冷却液压降增幅较小;扰流元间距从6 mm增至15 mm,电池最高温度和温差微小增大,冷却液压降显著降低,设置扰流元流道在流量0.04 kg/s时即可满足电池冷却散热要求;合理设置扰流元结构参数,可使电池最高温度和温差降至30.64 ℃和3.62 ℃,冷却液压降为1 778.23 Pa 相关文章 | 计量指标

Select

主动侧杆装置机械结构设计与仿真分析 石军, 彭长华, 张君, 郑禹, 张科胜 2023 (12):  172-178.  摘要 ( 82 )   PDF(7297KB) ( 147 )   根据2自由度陀螺仪的原理设计主动杆俯仰与翻滚隔离操纵机构。从静强度、模态方面对主动杆进行仿真分析,获得操纵杆的最大变形为0.971 56 mm,最大应力为109.17 MPa,以及机架不同阶数的固有频率(522.39～1 436.9 Hz)、振动应力分布云图(X向26.624 ～79.871 MPa; Y向30.751～ 92.252 MPa; Z向28.975 ～ 86.267 MPa)。仿真结果显示:设计满足材料要求,可为下一步实验提供参考 相关文章 | 计量指标

Select

红外光学材料单晶锗固结磨料研磨加工特性研究 郝益群, 杨晓京, 袁锐波, 姚同 2023 (12):  179-186.  摘要 ( 70 )   PDF(2693KB) ( 41 )   为实现单晶锗高质高效研磨加工,采用固结磨料研磨加工方式,以单晶锗的表面粗糙度和材料去除率为评价指标,通过单因素实验和正交实验,研究研磨垫磨粒大小和研磨参数(研磨盘转速、研磨压力、研磨时间)对固结磨料研磨加工特性的影响规律。结果表明:采用磨粒粒度为W 8-12的金刚石研磨垫可以同时兼顾单晶锗的表面质量和加工效率;研磨参数对单晶锗表面粗糙度的影响相对较小,影响单晶锗材料去除率的显著因素顺序为研磨盘转速>研磨时间>研磨压力;以材料去除率为目标的最佳研磨参数为:研磨盘转速80 r/min,研磨压力 9 kPa,研磨时间4 min;通过响应曲面分析得到研磨盘转速和研磨压力的交互作用对材料去除率的影响较大。研究结果可为单晶锗研磨加工中工艺参数的选择提供指导 相关文章 | 计量指标

Select

BP神经网络局部最优缺陷的数控机床热稳健性建模研究 周庆兵, 苗恩铭, 王文辉, 谭瑞林 2023 (12):  187-193.  摘要 ( 73 )   PDF(2644KB) ( 66 )   针对BP神经网络热误差建模对网络初始值依赖度高、容易陷入局部最优解,导致预测模型灵敏度高而稳健性不足的问题,提出了利用鲸鱼优化算法(whale optimization algorithm,WOA)优化BP神经网络的权值阈值,在一定程度上解决了BP神经网络热误差建模对于网络初始值敏感度高、易陷入局部最优解的问题。以某台Vcenter-55型号三轴立式加工中心为例,进行热误差实验,利用模糊聚类与灰色关联度筛选出2个温度敏感点,再以其Z轴热误差为例建立WOA-BP神经网络预测模型。结果表明:该预测模型相较于BP模型,稳健性预测精度平均提高3.35 μm,具有工程应用价值。 相关文章 | 计量指标

Select

盾构机换刀机器人路径规划研究 孙颜明, 杨航, 吴乾坤, 李正道, 姜礼杰 2023 (12):  194-200.  摘要 ( 79 )   PDF(2456KB) ( 100 )   为实现作业环境结构复杂、干涉多、视野受限工况下换刀作业的自动化,进行换刀机器人路径规划研究。首先,提出机器人换刀方案和机器人本体机构,对换刀机器人路径规划问题进行描述;其次,建立机器人数学模型、目标位姿计算方法;随后,提出基于距离判断的碰撞检测方法、目标导向约束下的随机点生成策略、冗余路径点删除策略、B样条曲线路径平滑处理策略,实现路径的优化;最后,搭建换刀机器人仿真平台,并进行仿真分析,结果验证了所提方法的有效性 相关文章 | 计量指标

智能技术

Select

基于结构重参数化和注意力机制的复杂背景下手势识别 杨黎霞, 夏天, 陈仁祥, 张晓, 邱天然 2023 (12):  201-209.  摘要 ( 106 )   PDF(3345KB) ( 117 )   针对复杂背景下手势图像受到干扰较多而导致的手势识别准确率低、识别速度慢问题,提出一种基于结构重参数化和注意力机制的复杂背景下手势识别算法RepSEHGR(re-parameter squeeze-expand hand gesture recognition)。通过使用结构重参数化方法,将其应用到残差结构中,在部署阶段去除多余分支结构,提升算法识别速度;同时嵌入通道注意力机制模块,利用其为不同通道特征加权的特点使算法关注手势特征,减少复杂背景干扰;使用cutout与仿射变换2种数据增强方法训练算法,抑制复杂背景噪声输入并增强数据,减少过拟合的同时提升算法健壮性。在一个复杂背景手势数据集上进行对比实验,结果显示:识别精度达到99.9%,识别速度达到200 fps,证明了所提算法的有效性。 相关文章 | 计量指标

Select

前背景信息一致的边界框弱监督息肉分割网络 龙建武, 刘东, 宋鑫磊 2023 (12):  210-221.  摘要 ( 93 )   PDF(4254KB) ( 235 )   准确的息肉分割对结直肠癌的诊断和治疗具有重要意义。由于标注准确的像素级掩码成本很高,现在的息肉分割方法严重受到像素标注短缺的影响,而粗略的边界框标注更易获得。因此提出一个通用性高、即插即用的弱监督组件PolypBox,其可以将现有全监督的息肉分割方法转换成仅使用边界框标注的息肉分割方法。该模块由掩码投影损失、像素表示模块、前背景搜索损失和邻域像素一致性损失组成。首先设计像素表示模块从特征图中学习每个像素的特征表示(embedding),根据边界框的位置信息,使用K-Means分别聚类属于前背景的多个原型;然后提出前背景搜索损失将边框内的像素点与前背景的原型进行搜索匹配建立约束;在边界框内部设计掩码投影损失约束模型预测息肉的位置,最后提出邻域像素一致性损失,令具有邻域相似的像素点对的息肉预测结果保持一致。为验证算法的有效性,在CVC-300和Kvasir等4个具有挑战性的数据集和mean Dice等6个指标上与主流息肉分割网络进行对比,其mean Dice达到0.810,有着不输于目前主流全监督息肉分割方法的分割性能,同时验证了该方法的通用性 相关文章 | 计量指标

Select

FCG-NNER:一种融合字形信息的中文嵌套命名实体识别方法 陈鹏, 马洪彬, 周佳伦, 李琳宇, 余肖生 2023 (12):  222-231.  摘要 ( 122 )   PDF(3322KB) ( 194 )   基于跨度的模型是嵌套命名实体识别的主要方法,其核心是将实体识别问题转化为跨度分类问题。而在中文数据集中,由于中文单词不具有明显的分割符号,导致语义和边界信息不明确,进而造成中文嵌套命名实体识别效果不佳。为了解决这一问题,提出了融合字形信息的基于跨度的中文嵌套命名实体识别算法——FCG-NNER,首先通过卷积神经网络获取汉字的字形信息,其次通过交叉Biaffine双仿射解码层实现原文信息与字形信息融合,然后通过对角融合CNN层获取不同跨度之间的局部相互作用,最后将交叉Biaffine双仿射解码层的输出与对角融合CNN层的输出相加后输入到全连接层中,得到最终的预测结果。采用2个具有代表性的中文嵌套NER数据集(CMeEE和CLUENER2020)用于实验验证。结果显示,FCG-NNER 在CMeEE数据集中的精度为65.02%,召回率为67.93%, F1值达到0.664 4;在CLUENER2020数据集中的精度为79.45%,召回率为82.33%,F1值达到0.808 6,证明FCG-NNER算法的性能明显超过2个数据集的基线 相关文章 | 计量指标

Select

教与学樽海鞘优化的松散回潮预测控制研究 王华秋, 杨巧琳 2023 (12):  232-243.  摘要 ( 70 )   PDF(1963KB) ( 58 )   在具有非线性和时滞性的烟叶松散回潮系统中,为解决传统控制方法存在的预测精度低、控制稳定性差等问题,提出一种模型预测控制方法。将卷积神经网络与门控循环单元网络相结合,按照NARMAX模型建立回潮工序多输入多输出系统的预测模型,提高预测精度;提出教与学樽海鞘优化算法进行滚动优化,保证出口水分和回风温度均能够准确且平稳地跟随设定值。结果表明:模型能实现对回潮过程回风温度和出口水分的同步控制,与其他预测控制方法相比,具有较好的预测效果与控制性能,其中预测模型的均方根误差的平均值为0.027,控制器的超调量平均为0.118%,CPK值平均高达2.45 相关文章 | 计量指标

Select

改进YOLOv5s的轻量化目标检测算法研究 龙邹荣, 蔡林峰, 叶彬强, 汤斌, 赵明富, 唐跃林, 王建旭, 周密 2023 (12):  244-251.  摘要 ( 181 )   PDF(2160KB) ( 211 )   针对当前YOLOv5s目标检测网络复杂、参数多、部署所需配置高,难以在嵌入式平台上获得优质识别结果的问题,设计了一种轻量化目标检测算法YOLOv5s_GCB。算法使用GhostNet作为主干特征提取网络,充分发挥其计算量少、特征图不冗余的优势,从而降低算法的复杂度,提高检测速度;引入CA(coordinate attention)注意力机制,将空间坐标信息与注意力图有效整合,有助于网络快速提取有用特征,进一步增强算法的特征提取能力;借助双向特征金字塔网络(Bi-FPN)结构代替原始算法的路径聚合网络(path aggregation network)结构,对多个尺度的特征进行融合,以此构建新轻量化网络模型YOLOv5s_GCB。与原始算法相比,改进后的算法在保持目标检测精确的同时精简了模型参数,降低了运行YOLOv5算法所需的硬件要求。在VOC2007数据集中,YOLOv5s_GCB算法的平均准确率(mAP)达到75.2%,模型体积为10.6 MB,浮点计算量11.3GFLOPs(giga floating-point operations per second),与原始算法相比,参数量降低了30%,权重模型减少了20%。实验结果表明:YOLOv5s_GCB算法在保证检测精确度的同时实现了模型的轻量化,为其在性能较弱的嵌入式平台上的部署与应用提供了一定的理论依据 相关文章 | 计量指标

Select

面向林业资源防护的CGPSO算法UAV航迹优化应用研究 赵永辉, 万晓玉, 吕勇, 刘雪妍, 刘淑玉 2023 (12):  252-259.  摘要 ( 67 )   PDF(2998KB) ( 71 )   针对传统PSO无人机航迹规划算法在林业资源防护任务中存在收敛速度慢、易陷入局部最优的问题,提出了一种基于CGPSO的无人机航迹优化算法(cauchy gauss particle swarm optimization,CGPSO)。借助雷达传感器对林间环境进行预检,构建了无人机飞行任务环境模型;引入了自适应惯性权重和融合柯西-高斯变异算子调整粒子群算法,平衡全局-局部收敛速度,优化局部极值问题;综合分析了无人机航迹长度代价、障碍物碰撞代价和高程范围代价,建立了航迹规划适应度函数。仿真结果显示,所规划算法适应度标准差达到了0.148 6,用时54.34 s,相比PSO算法,收敛代价值减少了42%,用时提升了25%,与所有算法相比,整体航迹具有较强的鲁棒性,对环境的适应性更优。因此,采用新规划航迹算法在林区进行林业资源防护工作是可行的。 相关文章 | 计量指标

Select

基于深度强化学习的方法求解带时间窗的旅行商问题 江明, 刘志威 2023 (12):  260-266.  摘要 ( 225 )   PDF(1518KB) ( 203 )   带时间窗的旅行商问题(traveling salesman problem with time window,TSPTW)是旅行商问题的一个变种,在物资配送等方面有大量的应用。传统方法的求解时间较长且泛化性较差,为提高TSPTW的求解效率,将求解过程建模为马尔科夫决策过程,定义了状态、动作、奖励,提出了一种基于深度强化学习的Transformer加指针网络的组合模型,通过多头注意力对输入的特征进行编码,采用指针网络求出解的概率分布,所提深度学习网络通过强化学习算法进行训练。实验结果表明:所提方法对比传统的启发式求解算法,可以得到更高质量的解,相较于求解器和启发式算法,有超过数10倍的提升效果,且易于将模型拓展到不同规模的问题上 相关文章 | 计量指标

Select

基于SlowFast网络的孤立词手语识别算法研究 黄同愿, 谭禹, 朱金江 2023 (12):  267-275.  摘要 ( 159 )   PDF(2630KB) ( 193 )   由于运动模糊、信息冗余以及不同人手语风格多样化等原因,目前的孤立词手语识别在识别精度、背景抗干扰性和识别速度等方面仍存在不足。为此,提出了一种新的手语识别方法——基于SlowFast网络和增强手部注意力的方法(EAH-SlowFast),其使用YOLOv5和DeepSort检测并追踪手部,提高对手部信息的关注度;在骨干网络中使用Focal损失函数增加模型的分类能力;改进了SlowFast网络结构并引入通道空间注意力机制,从而提高手部信息的权重并抑制背景噪声的干扰。此外,还提出了一种关键帧提取算法,可以在一定精度的损失下大大提高效率。经实验证实,EAH-SlowFast在DEVISIGN-D数据集上的Top-5准确率达到了97.79%,优于其他先进的手语识别算法 相关文章 | 计量指标

电气电子

Select

含逆变型分布式电源的配电网新型纵联保护 李潇雨, 何晋, 孙琮岳 2023 (12):  276-283.  摘要 ( 78 )   PDF(2786KB) ( 55 )   为提升含逆变型分布式电源(inverter interfaced distributed generation,IIDG)的配电网电流差动保护的灵敏度,分析IIDG与同步发电机故障电流波形差异,当线路发生区内故障时,两侧电流波形差异很大;当线路发生区外故障时,两侧电流波形差异较小,从而提出了一种基于线路两侧电流波形相似度系数的纵联保护方案。利用线路两侧电流的余弦相似度的差异,构造相似度系数,从而实现保护的整定。仿真结果表明:该保护方案能正确识别区内、区外故障,耐受过渡电阻及抗同步误差的能力良好,与传统电流差动保护相比,灵敏度得到有效提高 相关文章 | 计量指标

Select

高速铁路高架段信号电缆雷电感应过电压计算研究 王州龙, 张楠 2023 (12):  284-292.  摘要 ( 67 )   PDF(1433KB) ( 58 )   信号电缆外皮与芯线绝缘较弱,存在雷击感应过电压闪络造成信号系统损坏的风险。推导了雷电回击过程电磁场建模方法,对雷电回击电磁场激励下的信号电缆导线计算模型进行了研究,结合FDTD法给出了高架段信号电缆导线计算模型数值计算实现方法。计算了电缆芯线感应过电压,得到信号电缆芯线感应过电压大小与雷电回击通道到电缆的垂直距离、桥面距离地面的高度以及大地电阻率的关系。典型高速铁路高架桥结构中,当雷电回击电流一定时,电缆芯线感应过电压幅值随回击通道到电缆的垂直距离增大呈现非线性减小,电缆芯线感应过电压幅值随土壤电阻率增大呈现近似线性增大,电缆芯线感应过电压幅值随桥面距离地面的高度增大呈现近似线性增大。 相关文章 | 计量指标

Select

适用于输电铁塔监测的北斗短报文图像压缩技术 甘润东, 龙玉江, 王策, 张焕彬, 刘佩, 王巍 2023 (12):  293-301.  摘要 ( 81 )   PDF(2580KB) ( 74 )   输电线路常常途径偏远山区,只能采用北斗短报文进行监测信息回传。但是受北斗短报文窄带高误码的信道特性所限,监测图像无法高效稳定地传输。为此,提出一种适应北斗信道特性的高比率压缩和抗误码图像压缩技术,实现高效可靠的输电线路监测。首先设计了自适应感兴趣区域提取算法提取出输电铁塔等关键信息,去除冗余像素;然后,设计了基于注意力机制的图像编/解码器,采用有损数据训练,提升模型的鲁棒性和抗误码性能。实验结果表明:该技术能有效地监测输电铁塔,达到97%的图像压缩率;在误码率为5%的情况下,与变分自动编码器相比,重建图像的峰值信噪比提升了5.2 dB,结构相似度提升了0.21 相关文章 | 计量指标

Select

联合SSA-VMD与改进小波阈值的发电机振动信号降噪方法 田维坤, 胡峰, 喻潇, 彭海龙, 蒋东荣 2023 (12):  302-309.  摘要 ( 115 )   PDF(1783KB) ( 116 )   经传统小波阈值函数降噪后的信号与原始信号相比,存在一定恒定误差。利用变分模态分解(variational mode decomposition,VMD)处理信号时,不同惩罚因子α及模态分解层数K取值极大影响降噪效果。为此,将联合麻雀搜索算法(sparrow search algorithm,SSA)-VMD与改进小波阈值降噪法引入发电机振动信号处理。先利用SSA以最小包络熵为目标函数优化VMD分解参数α与K,获取最优降噪效果;再将含噪振动信号经VMD解构为K个本征模态函数(intrinsic mode functions,IMF),利用改进小波阈值对低于所设置IMF阈值的分量再次降噪;最后,将降噪后的IMF分量重组获得最终降噪信号。通过Matlab验证分析可知, 联合SSA-VMD与改进小波阈值降噪法能有效降低信号均方误差、显著提升发电机振动信号的降噪效果。 相关文章 | 计量指标

“第24届流体动力与机电控制工程国际学术会议”专栏

Select

新型柱面摩擦限矩器摩擦副热力耦合特性研究 崔红伟, 李冬辉, 李耀纲, 高军俊, 梅碧舟, 苏兴涛, 冯浩帅 2023 (12):  310-319.  摘要 ( 60 )   PDF(9215KB) ( 99 )   针对煤矿综采工作面刮板输送机过载保护性能差、可靠性低及寿命短等问题,设计了一种新型高功率密度柱面摩擦限矩器。为了研究打滑过程柱面摩擦副温度场和应力场的变化规律,利用ABAQUS软件建立了柱面摩擦副热力耦合模型,采用直接耦合法分析了不同载荷多种工况条件下摩擦副铜套与衬套的温度场及应力场变化规律。结果表明:在连续打滑工况下,摩擦副铜套与衬套的温度与应力随打滑时间不断增大,且在铜套接触面边缘出现最大应力集中而衬套应力出现交替变化现象,而打滑-同步工况下,随着打滑停止,摩擦副应力温度逐渐降低,在2种工况下,摩擦副温度都随着作用载荷的增大而增大。本研究可为柱面摩擦限矩器的优化设计及疲劳寿命预测提供理论依据。 相关文章 | 计量指标

Select

内齿齿顶角度对灌水器水力性能和抗堵塞性能的影响分析 韩锡镇, 袁锐波, 朱正, 梁松炜, 覃学巨 2023 (12):  320-327.  摘要 ( 66 )   PDF(7020KB) ( 9 )   为探究不同三角形内齿齿顶角度对于迷宫流道灌水器的水力性能以及抗堵塞性能的影响,结合FLUENT数值模拟的方法,在梯形迷宫流道中加入三角形内齿结构,研究三角形内齿齿顶角度分别为-66.37°、-63.64°、-58.86°、-53.13°、60°、53.13°、58.86°、63.64°、66.37°(以60°为界,根据水流方向,顺时针为正,逆时针为负)的流道流速特性和堵塞成因。齿顶角为58.86°、63.64°和66.37°的低速区域相对较少;内齿齿顶角角度为60°、63.64°、66.37°流道时,涡旋区占比较大,涡旋区域位置合理;分析流道中不同粒径颗粒的运动情况,三角形内齿齿顶角角度为53.13°、58.86°、63.64°时,流道内颗粒即使出现涡旋周转运动,但滞留时间较短,运移轨迹也相对于更短,流道的抗堵塞性能提高显著。三角形齿顶角度对加内齿迷宫流道的水力性能和抗堵塞性能均有不同程度的影响,齿顶角度为63.64°的流道流速特性较好且最不易产生泥沙堵塞现象 相关文章 | 计量指标

Select

单旋翼无人机云台振动试验研究 徐广晨, 于震梁, 刘广明 2023 (12):  328-334.  摘要 ( 102 )   PDF(5719KB) ( 169 )   单旋翼无人机机载设备受振动影响会导致无人机姿态不稳,对此进行了试验研究。选取合适的测量点,对云台起飞和飞行2个工况下的振动信号进行采集,获取云台的时域响应和功率谱密度。结合减振系统的动力学模型,提出无人机云台减振方案,通过无人机实地飞行试验表明,减振后振动时域响应和功率谱密度降低明显。该减振方案可为无人机减振设计提供有效依据 相关文章 | 计量指标

Select

阀控充液式液力偶合器连续充液瞬态匹配特性研究 高军俊, 李莉, 崔红伟 2023 (12):  335-343.  摘要 ( 62 )   PDF(4219KB) ( 54 )   为了预测液力偶合器与三相异步电机共同工作时的软启动性能,采用仿真软件ANSYS-CFX模拟得到了液力偶合器的泵轮转矩特性,将电机与液力偶合器的输入特性联合分析,结合匹配原则,利用Matlab软件确定了两者在不同充液率及不同转速比下的共同工作点,并计算获得了液力偶合器与电机在全充液及部分充液工况下的共同工作输出特性。结果表明,在不同充液率条件下,液力偶合器与电机共同工作时,输出转矩整体上随着输出转速的增大而减小,随着充液率的增大而增大,输出转速较低时,90%、100%充液率下的转矩值保持稳定不变,与电机直接启动相比,共同工作时的输出转矩变化更为平稳。分析结果可为刮板输送机软启动控制策略的研究与制定提供参考 相关文章 | 计量指标