最新刊期
2020年第54卷第12期
- 摘要："大数据"时代给机械设备智能诊断带来了数据总量大、产生速度快、形式多、价值密度低等新挑战,传统智能故障诊断"人工特征提取+模式识别"的模式已然不能满足发展需求。本文分析了机械大数据的特性对故障诊断结果的影响,详述了堆叠自编码网络(SAE)、卷积神经网络(CNN)、深度置信网络(DBN)、循环神经网络(RNN)4个基本框架和其他深度学习模型在故障诊断领域,尤其是复杂机械数据的特征学习和各种机械设备健康监控任务的目标预测等相关研究。分析了不同模型的利弊和适应问题:SAE与DBN属于无监督学习模型,对数据要求较低,具有强大的特征提取能力,但性能难以保障;CNN在高维数据处理上优势明显,但训练迭代次数较多;RNN可以处理变化的时序数据。文中分析指出机械大数据下深度学习存在的问题:包括机械数据不平衡、来源分散;应用模式简单,缺乏对网络本身性能的分析;机械式引进较多,缺少适应性改造;学习处于"黑箱"阶段,无法解释等。最后,讨论了应对问题的有效措施并对深度学习未来的发展趋势进行展望。关键词：大数据;机械设备;深度学习1215|3|24更新时间：2025-07-09
- 摘要：为提高永磁同步电机(PMSM)速度伺服系统的控制性能,增强系统的抗惯量扰动能力,提出一种自适应滑模变结构速度控制方法。在PMSM双闭环调速系统中采用了滑模控制(SMC)的速度控制方法,并在SMC中引入积分滑模面以避免控制量中对加速度信号的要求,减小系统的稳态误差; 此外,采用连续函数sigmoid(s)代替传统趋近律中的符号函数sgn(s),进一步提高系统的动态品质。针对负载变化导致PMSM控制系统转动惯量不同的问题,依据离散模型参考自适应系统(MRAS)理论对转动惯量进行实时估计,并将惯量辨识值更新到SMC控制中,实现自适应SMC速度控制。实验结果表明,所提出的自适应SMC控制方法的速度响应较快,相比常规SMC控制,速度响应时间从85 ms减少到54 ms,并且对惯量扰动具有较强的鲁棒性。该方法适用于一些特定的时变惯量的伺服控制场合,如印刷机械、纺织机械、电缆设备等。关键词：永磁同步电机;惯量辨识;自适应;滑模控制438|4|3更新时间：2025-07-09
- 摘要：针对碳化硅光学元件已有的化学机械抛光、磁流变抛光、电化学抛光和催化剂辅助抛光等方式存在材料去除率低、成本高等问题,提出机器人气囊抛光方法,并对气囊抛光特性、抛光头机械结构进行了研究。首先基于Preston理论和赫兹接触理论以及速度分析建立了材料理论去除模型,并对去除函数进行了仿真,再此基础上设计了气囊抛光磨头装置。然后对非球面碳化硅元件开展了单点和多点抛光,实验验证了去除函数的精确性和稳定性。最后通过粗抛和精抛进行加工应用验证,实验结果表明,所提出方法能够有效实现碳化硅光学元件抛光,并且去除函数精度高稳定性强,通过3个周期的粗抛、4个周期的精抛,面形收敛率分别为69.4%、51.9%,且收敛速度快、加工精度高。关键词：气囊抛光;碳化硅;去除函数;抛光头222|4|8更新时间：2025-07-09
- 摘要：鉴于目前关于软体机器人的研究大多仅致力于软活性材料的驱动功能,忽视了传感功能,研究一款集驱动与传感一体化的柔性抓手机器人。首先研究PVC凝胶驱动器结构设计与制备工艺,然后研究CNT/PDMS柔性传感结构的制造工艺,在此基础上,以PVC凝胶驱动器作为柔性抓手的驱动单元,以CNT/PDMS立体结构作为柔性抓手的传感单元,设计出一款具有驱动与传感一体化的功能结构,并对该功能结构进行测试。研究结果表明:在施加800 V直流电压下单根手指的弯曲角度可达32.5°; 在400 V直流电压驱动下,由两根柔性手指构成的抓手能够抓取直径为15 mm、邵氏硬度分别为10～20、30～50的易变形的硅橡胶圆柱体; 在抓取不同硬度的圆柱体时,CNT/PDMS的电阻变化率亦不同,表明CNT/PDMS柔性传感结构可以感知抓取物体的软硬度,证明了本研究关于驱动及传感一体化结构设计的可行性。该研究可为后续软体机器人的设计及制造提供参考。关键词：软活性材料;PVC凝胶材料;柔性传感材料;驱动与传感一体化;软体机器人280|4|1更新时间：2025-07-09
- 摘要：为了更好地在图像描述生成任务中对新概念进行学习和预测,在编码-解码框架下提出了一种新的面向新概念学习的图像描述生成模型(Att-DCC)。该模型引入了带有空间注意力机制的卷积神经网络,将全局视觉特征、语义标签和经空间注意力作用后的视觉信息进行了较好的融合; 此外,引入自适应注意力机制多模态层,将语义相近的概念学习结果迁移至新概念,降低训练过程的复杂程度并提升学习性能。采用Att-DCC模型在MSCOCO2014数据集上针对2批(分别为8和6个)共14个新概念进行了测试和分析,结果表明:充分的多模态融合方式和多种注意力机制对于提升学习效果有显著效果; Att-DCC模型在F1值上取得了42.56%和42.14%的平均结果,总体上取得了比具有代表性的NOC模型和DCC模型更准确的预测结果。关键词：图像描述生成;注意力机制;卷积神经网络;新概念264|4|0更新时间：2025-07-09
- 摘要：针对单输入单输出系统无法获得发射分集的缺陷以及全双工中继(FDR)通信中存在自干扰(SI)降低系统性能的问题,提出了一种采用分布式Alamouti编码的虚拟全双工(VFD)中继传输方案(DA-VFD)。该方案先将3个时隙划分为一组并在第1、2个时隙内传输发送符号以及发送符号的复共轭至中继节点和目的节点,再在第3个时隙将前两个时隙的接收符号联合解调,由于联合解调时的公式具有Alamouti的形式,因此目的节点可以获得二阶发射分集,抵抗信道衰落对系统误码性能造成的不利影响; 同时,由于2个半双工节点在地理位置上隔离,其中一个节点发送的信号不会被另一个节点接收到,避免了全双工通信中SI带来的系统性能下降以及对SI消除带来的硬件需求; 最后通过2个半双工中继之间的相互配合,达到近似于全双工(FD)通信的频谱效率。仿真结果表明:DA-VFD方案的误码性能不受残余自干扰(RSI)的影响,并比Alamouti FD方案具有更好的误码性能; 在消除质量参数为0.5的情况下,频谱效率为1.33 b/(s·Hz)时,可以获得约2 dB的性能增益; 频谱效率为2.67 b/(s·Hz)时,可以获得约6 dB的性能增益。关键词：协作通信;分布式Alamouti编码;虚拟全双工通信;发射分集190|4|1更新时间：2025-07-09
- 摘要：针对宽带无线通信中信道的多径效应问题,提出了一种采用反馈滤波器组的单载波迭代均衡接收机。首先,利用多径时延带来的信号分集,设计接收机的反馈滤波器组和前馈滤波器,反馈滤波器组的主要作用是尽可能消除不同时延信号间的符号间干扰,前馈滤波器的主要作用是将经过干扰消除后的多路信号进行分集合并; 然后,利用最小均方误差准则,联合优化滤波器系数,得到最优解,实现多径信号的最佳分离和分集合并效果; 最后,估计滤波器系数中的相关系数,并对均衡信号循环前缀部分进行最大比合并,增大信号信噪比。仿真结果表明:与现有的单载波迭代均衡接收机相比,该接收机在信道长度不超过循环前缀长度的情况下,当误比特率为10-5时,第一次迭代后性能改善0.5 dB,且随着迭代次数的增加性能更快逼近匹配滤波界; 在信道长度超过循环前缀长度的超大时延扩展的情况下,能有效消除误比特率及误帧率的平台效应,且当误比特率为10-5时,两次迭代后的性能改善为4 dB,逼近匹配滤波界。关键词：多径效应;单载波;迭代均衡;反馈滤波器组;信号分集179|4|2更新时间：2025-07-09
- 摘要：针对传统流量分类方法存在模型训练速度慢、样本标记成本高和难以满足分类实时性的问题,构建了一种在线的半监督流量分类算法——OSOINN-RBF。首先使用改进的自组织增量神经网络对数据进行在线增量式的无监督学习,获得代表流量数据分布的SOINN网络,SOINN中节点的权重和半径分别作为径向基网络隐藏层节点的中心和半径;径向基网络能够捕获数据中难以发现的规律性,具有良好的泛化能力和学习收敛速度;最后使用少部分标记样本调节径向基网络输出层的权重,提高径向基网络的分类性能。实验结果证明,与主流分类算法相比,OSOINN-RBF算法的分类性能都为最优,具有最小的时间开销;面对未知流量类别时,OSOINN-RBF算法相比SOINN算法的分类准确率提高了5%～7%。关键词：流量分类;半监督学习;径向基函数;神经网络239|3|0更新时间：2025-07-09
- 摘要：针对传统点云分类网络提取特征较为单一,分类精度较低的问题,提出一种多层次多尺度点云分类网络MLMS-Net。首先使用预处理算法将原始点云分割为小样本,以得到批处理输入,提高训练效率; 然后使用K近邻算法和边缘特征向量分别提取点云的低层次结构特征和边缘特征,通过设置不同邻域值,有效获取上下文信息,通过点内和点间多层次表达获得局部细粒度描述; 接着对两种低层次特征分别构建卷积神经网络,随着网络层次的加深,特征抽象程度越来越高,区分程度也随之增加,从而有效提高准确性; 最后利用后处理模块融合深层特征,完成点云分类任务。使用Vaihingen数据集对MLMS-Net网络进行测试,其分类精度相较单层次网络提高了0.6%～15.9%。关键词：点云分类;卷积神经网络;边缘特征;局部细粒度193|4|0更新时间：2025-07-09
- 摘要：针对线性调频(LFM)相参雷达抗自卫式密集假目标干扰问题,提出一种分数阶域的密集假目标干扰抑制算法。雷达遭受干扰后,首先发射调频斜率捷变LFM(SV-LFM)波形,得到1个相干处理间隔回波; 其次,最大高阶矩准则估计各脉冲重复周期干扰调频斜率,确定分数阶傅里叶变换(FRFT)最优阶次; 然后,计算回波最优阶次FRFT,通过峰值遮盖滤除部分干扰; 最后,对滤除干扰后的回波进行脉冲压缩、相参积累,最终实现干扰抑制。对于发射SV-LFM波形的雷达,其脉冲压缩、相参积累本身对密集假目标干扰具有一定抑制作用,结合干扰滤除处理,能够取得更佳抑制效果。实验结果表明,所设计的变带宽SV-LFM波形与雷达动目标检测具备较高兼容性,相比理想不捷变,真实目标有效检测临界信噪比小于1 dB; 所提算法对干扰抑制后的真实目标有效检测临界干信比提高约20 dB,假目标数量减少约40%。关键词：密集假目标干扰;雷达;线性调频;调频斜率捷变;分数阶傅里叶变换;干扰抑制189|4|6更新时间：2025-07-09
- 摘要：为了寻求一种具有良好稳定性和高升阻比的翼型,从而提高叶轮机械和飞行器的气动性能和稳定性,受到具有良好滑行性能的海鸥翅膀独特的翼型结构的启发,首先进行了海鸥翅膀翼型型线的提取与仿生重构,然后通过数值模拟,揭示了不同雷诺数条件和不同攻角下仿海鸥翼型的气动性能与流场特性,并与NACA4412翼型性能进行了比较。研究结果表明:在翼型静态气动特性中,不同雷诺数下仿海鸥翼型的升力系数和升阻比均大于NACA4412翼型的,仿海鸥翼型具有良好的气动性能;在动态气动特性中,不同雷诺数下仿海鸥翼型的升力系数峰值同样大于NACA4412翼型的,同时仿海鸥翼型的失速涡小于NACA4412翼型的失速涡。因此,仿海鸥翼型具有升阻比高、稳定性优异的特点,这些气动特性均有利于旋转叶轮机械和飞行器的平稳运行。关键词：翼型;仿生设计;海鸥翅膀;气动性能;数值模拟230|3|3更新时间：2025-07-09
- 摘要：集成抽汽背压式给水泵汽轮机可以降低抽汽的过热度并提高朗肯循环的热效率。为了研究抽汽背压式给水泵汽轮机系统的动态特性及功率控制问题,本文模拟了抽汽背压式给水泵汽轮机的变负荷瞬态过程,通过权衡功率响应速度、机组经济性和除氧器压力,对主给水控制系统中的阀门切换策略进行了优化。结果表明:降负荷过程中,相比于抽汽背压式给水泵汽轮机的输出功率,给水泵消耗功率降低的幅度更为明显,造成了功率不匹配的现象;使用补汽阀调节可以减少机组的经济性损失,但是降低了抽汽背压式给水泵汽轮机功率的响应速度,且导致除氧器压力的升高;使用进汽阀调节可以提高抽汽背压式给水泵汽轮机功率的响应速度,但是节流损失较大;通过优化给水控制系统中的阀门切换策略,既可以减少给水流量的波动,并防止除氧器压力超过高限值,又能在一定程度上减少系统的经济性损失。关键词：抽汽背压式给水泵汽轮机;动态特性;给水控制;切换系统196|4|1更新时间：2025-07-09
- 摘要：为探究超（超）临界锅炉机组内螺纹管螺旋管圈型水冷壁的传热和流动阻力特性,在外径35mm、壁厚7.75mm的六头内螺纹管中进行了实验研究,实验参数为压力22.5～28MPa,热流密度300～500kW/m2,质量流速600～1 000kg/（m2·s）,内螺纹管倾斜角度5°～45°。研究了倾斜角度和质量流速对超临界压力下水的传热和流动阻力特性的影响,用5个传热关联式对传热实验数据进行了评估,拟合了超临界水的对流传热和摩擦阻力系数实验关联式。结果表明:内螺纹管内壁面温度和水的传热系数几乎不随倾斜角度的变化而改变;随着质量流速的增加,内壁面温度减小,传热系数增大;随着倾斜角度的增大,水的摩擦阻力系数和摩擦阻力压力降均显著增大;随着质量流速的增加,摩擦阻力系数减小,不同压力下摩擦阻力压力降呈现不同的变化规律;拟合的传热关联式与实验数据吻合良好,95.8%的拟合值与实验值偏差在±20%之内;拟合的摩擦阻力系数关联式与实验数据吻合良好,拟临界点前后分别有84.2%和88.2%的拟合值与实验值偏差在±20%之内。关键词：超临界;内螺纹管;传热特性;阻力特性180|3|1更新时间：2025-07-09
- 摘要：为了研究定位格架对燃料棒束通道内冷却剂热工水力特性的影响规律,选取5×5棒束通道中心的一根燃料棒及定位格架进行数值研究。建立了基于欧拉两流体六方程的带定位格架的竖直单燃料棒通道内冷却剂欠热沸腾多相流模型,并实验比较验证了模型的准确性,获得了带定位格架与不带定位格架的单燃料棒通道内发生欠热沸腾时相关热力参数的空间分布特征,揭示了定位格架对欠热沸腾流动及换热特性的影响规律。结果发现:相较无定位格架结构,引入定位格架及搅混翼后,流场和温度场发生了不同程度的逆时针旋转,平均二次流最大值能达到进口速度的13.5%,局部二次流强度可达到60%,整体压降仅增加5%; 定位格架显著增大了液相对流热流密度,最大增幅为44.3%,导致液相过冷度、壁面过热度和气体体积分数的进一步降低,从而增强了核反应堆的安全性。关键词：欠热沸腾;计算流体动力学;定位格架;热工水力123|4|0更新时间：2025-07-09
- 摘要：针对已有的熔融盐形状因子对应态原理黏度模型预测精度较低的问题,改进了形状因子的计算方法,其中熔融盐临界温度通过文献获得,临界压力通过估算式计算得到,参数a、b通过参考流体的黏度与对应熔融盐的黏度求解得到。在忽略了熔融盐密度对黏度影响的基础上,建立了熔融盐黏度预测模型。以NaCl熔融盐为参考流体,对16种卤化盐的黏度进行预测,并将预测结果与文献报道的158个黏度数据进行对比,结果表明本文模型计算的预测值的最大平均偏差小于0.70%,最大偏差小于1.64%。本文建立的熔融盐黏度预测模型具有所需输入参数少、预测精度高和使用便利的优点,能够有效扩展现有熔融盐黏度数据的温度范围,可供科研和工程设计参考。关键词：对应态原理;熔融盐;黏度模型161|3|0更新时间：2025-07-09
- 摘要：为了将跨临界CO2中间补气过冷热泵热水器的实时能耗控制在最低水平,将多变量极值搜索算法运用到跨临界CO2中间补气过冷系统的控制方案,将系统功耗设定为目标优化量,跨临界CO2系统的排气压力和中间压力设定为控制量。采用仿真软件Dymola(Modelica 3.2.3)和模型库ThermalSystems(TLK-thermo、GmbH)搭建了跨临界CO2中间过冷补气热泵热水器和相应控制系统的动态模型,在环境温度-12 ℃,进、出水温度为45 ℃、65 ℃工况下,给定系统初始状态点为排气压力12 MPa、中间压力7 MPa,经过极值搜索控制器作用后,排气压力与中间压力稳定控制在能够实现系统最低能耗的最优参数下,验证了该控制方案的有效性。为了验证该系统的可靠性,模拟过程中极值搜索系统在排气压力和中间压力的运行初值分别为10、6 MPa,10、8 MPa,14、6 MPa,14、8 MPa的情况下,系统均能到达并收敛到最低能耗点。关键词：中间补气;二氧化碳;极值搜索控制122|4|0更新时间：2025-07-09
- 摘要：为均匀252 kV紧凑型GIL三相盆式绝缘子表面电场和应力场分布,采用智能优化算法对其开展了综合优化研究。建立了三维有限元仿真计算模型,对3种结构三相盆式绝缘子的电场和应力场分布特性进行了比较,择优分析了典型结构参数对电场和应力场分布的影响规律。在此基础上,构建Bernstein方程描述绝缘子表面轮廓,讨论了相应的约束条件和简化方法,应用粒子群算法联合调用COMSOL及MATLAB实现了三相盆式绝缘子的智能结构优化。结果表明:与原始结构相比,优化后绝缘子表面合成场强、切向场强和第一主应力最大值分别下降了13.5%、16.0%、8.5%,均能满足控制值要求; 不规则复杂轮廓优化方法能够有效改善252 kV紧凑型GIL电场和应力场分布。研究结果可为252 kV三相盆式绝缘子的结构设计与改进提供指导和参考。关键词：气体绝缘金属封闭输电线路;三相盆式绝缘子;Bernstein方程;智能算法162|4|3更新时间：2025-07-09
- 摘要：针对IDEAL算法在界面两相流数值模拟中的应用主要基于结构化网格或二维非结构化网格,难以在复杂问题中推广应用的难题,将IDEAL算法植入到了开源计算流体力学软件OpenFOAM的界面两相流求解器interFoam中,然后通过二维液柱倒塌、二维单气泡上升、三维异轴双气泡上升以及三维起伏管段气液两相流4个算例对IDEAL算法与OpenFOAM软件中采用的PIMPLE算法进行了计算性能分析。研究结果表明:IDEAL算法的计算时间较PIMPLE算法减少了17.6%～+∞; 在部分工况下PIMPLE算法难以收敛,而IDEAL算法仍然可以快速获得收敛解。研究结果为IDEAL算法在复杂界面两相流问题中的推广奠定了基础。关键词：两相流;计算流体力学;IDEAL算法;OpenFOAM;计算性能178|4|1更新时间：2025-07-09
- 摘要：针对飞机机翼和发动机吊挂耦合刚度特性试验和分析难题,采用机翼和吊挂结构多余度不对称耦合刚度试验和数值仿真方法,解决了结构余度分析、多类载荷协调加载、耦合刚度识别、有限元模拟、刚度特性试验和分析等问题。对比分析试验和仿真得到的位移和应变,研究了机翼和吊挂的强度水平,以结构冗余度为指标,研究了机翼和吊挂的强度水平和耦合刚度特性,结果表明,关键位置应变结果误差小于3%,变形结果偏差小于4.9%,验证了分析模型和结果的可靠性。对典型工况分析后表明,机翼弯曲吊挂侧偏和机翼扭转吊挂俯仰耦合特性明显,其中机翼弯曲吊挂侧偏表现出明显的不对称性,不对称差异达到21%;结构余度影响耦合性能,随着结构余度的降低,耦合特性增大,以位移比为指标,侧偏最大可达到5倍以上,扭转最大可达1倍以上。该试验和仿真分析方法可以用于复杂结构耦合刚度试验以及强度设计和分析。关键词：机翼;翼吊飞机;吊挂;耦合刚度;结构余度;数值仿真188|3|0更新时间：2025-07-09
- 摘要：为了研究微量润滑磨削界面的冷却润滑效应,以离子液体作为微量润滑磨削液,对微量润滑磨削界面进行了分子动力学模拟研究。分析了微量润滑磨削界面的热量分配关系,揭示了磨削界面热量的产生与传散机制,研究了磨削过程中磨削力、磨削力比以及磨粒工件之间液膜状态的变化。结果表明:离子液体雾滴在磨削界面的冷却效果显著,工件的热量分配比由干磨时的74.1%减小到微量润滑磨削时的68%～69%; 磨削热主要来源于剪切变形区内工件材料发生的晶格变形,其次是磨粒与工件之间的摩擦; 磨削热首先在工件基体、磨粒和切屑之间传递,然后经切屑传递给雾滴,雾滴再传递给磨粒; 磨削力随未变形切屑厚度的增加而线性增大; 当磨粒切入工件形成切削作用时,磨粒-工件界面和磨粒-切屑界面会产生极高的挤压应力,导致难以形成边界润滑膜。关键词：微量润滑;磨削;冷却润滑;分子动力学;离子液体190|4|4更新时间：2025-07-09
- 摘要：为研究多技术辅助作用下的单点增量成形力变化情况,以静压支撑和超声振动两个技术同时辅助单点增量成形为例,对其成形力进行仿真模拟。以圆锥台为目标制件,利用ABAQUS对板料、夹具和工具头进行造型装配、材料定义、网格划分和边界约束,借助设定均布载荷和周期幅值,引入静压支撑载荷和超声振动轨迹,建立考虑静压支撑和超声振动的单点增量成形过程有限元仿真模型。仿真模拟成形力发现:垂向力FZ整体呈现阶梯式增大变化规律,FX与FY整体呈现正弦交错式周期波动规律; 垂向力FZ远大于水平力FX与FY,是主要成形力; 垂向力FZ随静压的增大而增大,随振幅和频率增大呈现先减小后增大的变化规律。为验证仿真模拟结果,设计相应的实验方案,结果与仿真结果趋势一致,验证了仿真模拟的正确性。该研究解决了多技术辅助单点增量成形在仿真模拟方面的不足,具有一定的参考和借鉴性。关键词：多技术辅助;成形力;仿真模拟173|4|0更新时间：2025-07-09
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