最新刊期
2022年第56卷第10期
- 摘要：为了更深入地研究齿轮副非线性动力学现象的产生机理,提出了一种高效的齿轮副瞬态接触特性与动力学耦合分析方法。该方法考虑齿轮接触特性与系统振动之间的交互作用,将齿轮副动态承载接触分析(DLTCA)和系统动力学分析进行耦合,形成了系统“激励-响应-反馈”闭环动力学分析流程。研究发现,振动位移的反作用会改变齿面动态接触状态,影响动态啮合刚度和综合啮合误差等振动激励。在共振区附近,振动位移的增大可能会使齿面出现完全脱啮,产生响应幅值跳跃等非线性现象。增加啮合阻尼和螺旋角均会使系统非线性特性减弱直至消失。该方法可计入齿面误差、修形、齿侧间隙等多因素的影响,并通过试验进行了验证。结果表明,该方法能够更真实地模拟齿轮副动态啮合过程,可作为现有齿侧间隙非线性动力学的有效补充。关键词：动态承载接触分析;齿轮动力学;动态啮合刚度;非线性振动252|23|0更新时间：2025-07-09
- 摘要：为揭示行星滚柱丝杠螺纹副-齿轮副同步啮合动态接触载荷特性,采用有限元方法建立了行星滚柱丝杠数值模型。根据行星滚柱丝杠运动原理,推导了螺母轴向速度和位移理论计算公式,并给出了螺纹牙静载荷分布模型,分别从运动学和静动载荷的角度将数值结果与理论值进行了对比,相对误差均小于5%,从而验证了模型的正确性。基于数值模型,分析了不同螺母负载、丝杠转速、摩擦系数对行星滚柱丝杠各接触副动态接触载荷的影响规律。研究结果表明:丝杠转速增大,各接触载荷曲线波动增大,同时齿轮副和滚柱轴端与保持架接触载荷曲线波动周期性减小; 螺纹副稳态接触载荷受螺纹副-齿轮副同步啮合及齿轮副啮合激励的共同影响呈现微幅波动; 螺母负载增大,除齿轮副外各接触副接触载荷成正比增加,其中螺纹副和保持架分担了齿轮副部分载荷,导致齿轮副接触载荷减小; 摩擦系数增大,接触载荷增幅明显,且各接触载荷曲线波动变大。关键词：行星滚柱丝杠;同步啮合;动态接触;有限元方法;接触载荷103|23|0更新时间：2025-07-09
- 摘要：为了改善气缸的运动伺服控制精度,设计了一款基于压电叠堆逆压电效应和振动减摩原理的新型高频纵振减摩的气缸,期望通过高频振动减弱气缸摩擦的不确定性和负阻尼特性。考虑到阀控缸气动系统是一个强非线性系统,基于模型的非线性控制器是实现高精度运动轨迹跟踪控制的首选。滑模控制作为一种较常用的非线性控制算法,对建模误差、未建模动态和外部扰动有很强的鲁棒性,于是构建了一个基于模型的积分滑模控制器进行轨迹跟踪实验。实验结果表明:高频纵向振动不仅能减小气缸的摩擦力,还能有效提高气缸的运动轨迹跟踪精度; 所设计基于模型的非线性滑模控制器是有效的,在跟踪频率为0.25、0.125 Hz的正弦参考轨迹时,最大轨迹跟踪误差分别减少了19.61%、20.55%。采用高频振动减少摩擦的方式能够提高气缸运动控制精度,可满足对气缸高精度控制要求的场合。关键词：气缸;高频振动;减小摩擦;积分滑模控制器;运动轨迹跟踪107|5|0更新时间：2025-07-09
- 摘要：为了全面且深入地介绍高温环境下高速永磁电机系统综合设计的相关技术问题，围绕电机的结构和设计特点展开了系统分析。针对高温环境下电机材料的物理性能和电气性能变化的问题，测试并分析了电工钢和永磁材料与温度之间的关系特性，揭示了电工钢的磁导率、铁芯损耗随温度升高而逐渐减小的规律；以绝缘材料与润滑系统的类型和耐温等级作为切入点，对比分析了不同温度下定、转子拓扑结构类型特点，提出了一种用于宽温度范围的爪极定子拓扑结构、低谐波多层不等匝绕组拓扑结构以及一体式自冷却复合式转子结构；总结了高速永磁电机转子支撑技术、机械特性计算与动力学分析和提升驱动控制技术动态性、抗扰性等关键性问题；对包括高性能磁性材料、新型工艺加工方法、新型拓扑结构设计等在内的高温高速永磁电机的未来发展趋势与热点进行了展望。关键词：高温环境;高速永磁电机;高温高速永磁电机;结构特点;设计特点255|22|5更新时间：2025-07-09
- 摘要：为了准确预测封头纤维厚度和改善封头纤维堆积，采用理论分析、有限元模拟和实验验证相结合的方式，提出了一种结合三次样条函数封头厚度预测法与扩孔缠绕工艺的碳纤维全缠绕复合材料气瓶铺层设计方法。根据设计结果，基于ANSYS ACP软件建立了工作压力70 MPa的塑料内胆复合材料气瓶有限元模型，分析了气瓶复合材料层在公称工作压力和最小爆破压力下的受力情况。以三维Hashin失效准则作为复合材料失效判据，采用Camanho提出的单元刚度退化方案，对复合材料气瓶进行渐进失效分析，从而预测了气瓶最终爆破压力和爆破位置。进行了气瓶水压爆破实验，实验结果表明：气瓶在未爆破的情况下已能承载158.75 MPa的压力，验证了该铺层方法能够满足静强度要求；实验结果未能验证渐进失效分析预测的爆破压力165.71 MPa和爆破失效位置。研究成果可为70 MPa车载塑料内胆复合材料气瓶的研发提供依据。关键词：复合材料;Ⅳ型储氢瓶;厚度预测;数值模拟;渐进损伤88|63|2更新时间：2025-07-09
- 摘要：针对传统云服务应用于车联网大数据处理时存在通信时间消耗大、服务质量无法保证的问题，提出一种低时延的分布式路径计算方案。利用云雾网络架构将数据业务就近上传到雾网络设备以及云服务平台；为了让雾网络设备协同处理车载业务，采用一种基于该架构的任务映射策略(也称为业务卸载策略),将以有向无环图表示的车载业务流模型映射到以无向图表示的雾网络拓扑中；为了解决映射中存在的时延波动问题，采用一种改进的离散二值粒子群优化(NBPSO)算法进行优化；将该算法与负载均衡技术相结合得到最优映射方案。仿真结果表明：所提出的分布式路径协同计算方案可有效解决云计算模式下数据处理的高延时问题；当数据量为12 Mb时，采用所提方案的时延比采用云计算的时延降低约2.95 s。关键词：车联网;云雾网络;路径计算;任务映射87|6|1更新时间：2025-07-09
- 摘要：为分析IEC60270标准下电力变压器局部放电测量时因绕组分布纵向电容及衰减特性所带来的视在放电量测量误差并进行修正，提出了包含耦合电容的变压器局部放电分布电容网络模型。通过解析方法，量化了变压器绕组端部的局部放电量测量值随放电位置的变化情况，基于绕组等效RLC网络智能反演算法，提出了一种绕组局部放电频谱定位方法及局部放电量测量误差修正算法，介绍了算法的理论基础与基本思路。以一台变压器绕组电气参数仿真结果，构建了等效RLC网络模型，并以其作为研究算例应用所提修正方法，结果表明，放电量误差随放电位置远离测量端逐渐增大，最大时接近90%,而修正后局部放电量的最大误差比修正前降低了一个数量级，验证了修正算法的可行性，为将其进一步运用于实际变压器建立了一定的基础。关键词：电力变压器;局部放电;IEC60270标准;局部放电定位;智能优化算法66|6|1更新时间：2025-07-09
- 摘要：为提高独居老人看护、地震及消防救援等场景下人体目标无源定位和感知精度，基于空间交替广义期望最大化(SAGE)算法，提出了一种室内多目标毫米波无源定位和生命体征检测算法。首先，在毫米波WiFi系统中利用毫米波的高空间分辨率和人体目标固有的特征(即人体呼吸和心跳频率在一定范围内变化),对采集的信道响应在时域上进行滤波预处理，有效提取目标直接反射径；然后，将人体目标位置参数及呼吸心跳频率看作多径信号参数，将多目标无源定位和生命体征检测建模为信道测量的多径信号参数估计问题；最后，利用SAGE算法实现多个静止目标的位置信息和生命体征参数的联合估计。所提算法利用了人体先验信息，并同时对时域、频域和天线空间域的信息进行分析，提高了估计精度，降低了计算复杂度。实验和仿真结果表明，所提算法在微波暗室环境下可以有效估计人体目标的呼吸和心跳频率，其估计精度分别可达97.1%、97.7%;在多目标场景下，与传统基于WiFi的无源定位和感知算法相比，所提算法的定位误差降低约70%,呼吸频率估计精度提高约19%。关键词：毫米波;无源定位;生命体征检测;空间交替广义期望最大化94|4|2更新时间：2025-07-09
专题 ICFPMCE 2022国际会议
- 摘要：针对传统灰狼算法求解移动机器人路径规划问题收敛效率低且易陷入局部极值的缺陷,提出一种基于Tent混沌映射初始化种群的改进灰狼(TGWO)算法,并将其运用于解决移动机器人全局路径规划问题。基于Tent混沌映射初始化灰狼种群,以丰富种群多样性,提高收敛速度; 提出指数型收敛因子改进策略,以更好地拟合灰狼实际搜索过程,并通过改进控制参数H以平衡算法的全局勘探与局部开发能力; 融合动态权重因子和适应度比例系数,更新灰狼个体的位置信息,以提高灰狼个体自主搜索能力,避免算法陷入局部最优。为验证算法有效性,选用8个标准测试函数以及3组复杂度不同的栅格环境,先后开展了TGWO算法与传统GWO算法、3种典型改进灰狼算法的测试对比实验以及全局路径规划仿真对比实验。结果表明:TGWO算法在单峰、多峰函数上均有较好的收敛性、较高的寻优精度; 仿真场景下,相较于传统GWO算法,TGWO算法所提的各个改进策略均能有效提升路径寻优性能; TGWO算法的平均路径长度、路径长度标准差、平均迭代次数、平均寻优耗时这4项指标均优于对比算法; TGWO算法路径寻优的优越性和鲁棒性得到了验证。关键词：移动机器人;路径规划;灰狼优化算法;Tent混沌映射;非线性控制参数;惯性权重系数127|18|0更新时间：2025-07-09
- 摘要：针对全天候工作的多模态行人检测算法体积大、运算量高、效率不足的问题,提出一种基于深度学习MBNet算法搭建的轻量级多模态行人检测算法(G-MBNet)。采用ResNet18算法并结合跨阶段链接的思想搭建CSP-ResNet18轻量级特征提取网络,以保证检测算法精度; 引入轻量级高效通道注意力(ECA)模块来提升特征提取网络对重要特征的关注能力,在引入极少参数的情况下提升算法的检测精度; 通过引入轻量级Ghost卷积模块来重构MBNet算法的特征提取网络,在保证特征提取性能的情况下进一步降低算法的参数与体积,提升算法的检测速度。采用所提的G-MBNet算法在KAIST行人数据集进行测试,实验结果表明:G-MBNet算法大小是原始算法的32.33%,参数量是原始算法的37.81%,检测速度是原始算法的1.53倍; G-MBNet算法可在保证行人识别精度的情况下有效提升检测速度。关键词：行人检测;多模态融合;轻量级网络;Ghost卷积;注意力机制161|5|0更新时间：2025-07-09
- 摘要：为了研究多股流错流板翅式换热器的流动换热性能,基于MATLAB编程,考虑隔板中轴向和横向导热效应,构建了错流板翅式换热器的三维分布参数模型,程序模拟结果和热动实验台三股流板翅式换热器的实验结果的吻合程度良好。分析了错流板翅式换热器整体结构参数和工况参数对换热量和泵功消耗的影响。结果表明,针对所研究的三股流错流换热器,单位泵功换热量存在极值,它先随着A流体(大流量冷流体)流量的增加而增加,当A流体流量增加至1 300 kg/h时,又随着A流体流量的增加而减少。对换热器设置4种不同xy面(底面)投影面积分别进行分析,结果表明,维持xy面投影面积不变而变化换热器一边长度,换热量基本不发生变化,但是当换热器y边长度(A流体流动方向长度)为0.15～0.20 m时,泵功消耗最低,单位泵功换热量最大。该研究可为错流板翅式换热器的优化工况选择和高效紧凑设计提供理论指导。关键词：板翅换热器;错流;分布参数模型;换热量;泵功82|20|0更新时间：2025-07-09
- 摘要：针对复杂实际场景中模糊、污损、扭曲、倾斜等车牌图像关键信息缺失以及新能源车牌背景与字符对比度低难以识别的问题,提出了一种编解码结构的车牌图像超分辨率网络。首先,构建一种基于编解码结构的车牌重构生成器网络,利用编码器对车牌图像的纹理、字符等特征进行提取,解码器对车牌特征进行重构; 然后,设计一种基于语义监督的判别器网络,在网络损失中引入了对抗损失与CTC(connectionist temporal classification)损失,增强生成器网络对车牌图像语义特征的表征能力; 最后,基于VGG16网络提取车牌顶角点特征,利用坐标变换方法对车牌图像进行矫正,进一步提高重构清晰度与识别准确率。采用所提网络在自建XAUAT-Parking数据集和公开CCPD数据集上进行超分辨率重构与识别实验,结果表明:所提网络在CCPD数据集上的平均峰值信噪比可达25.5 dB,结构相似性(SSIM)可达0.989; 在XAUAT-Parking数据集上峰值信噪比可达26.6 dB,结构相似性可达0.997。研究结果表明,该网络有较好的车牌图像超分辨率重建效果,而且对车牌关键信息缺失问题具有较强的鲁棒性。关键词：车牌图像;超分辨率;图像矫正;VGG16网络;编解码结构;生成对抗网络69|12|0更新时间：2025-07-09
- 摘要：为探究表面电荷在介质阻挡放电(DBD)放电模式转化中的作用机制,对不同电压参数下的表面电荷分布进行了实验研究。首先,根据Pockels效应搭建了微秒级分辨率的表面电荷测量系统,并使用该系统测量常压氦气环境中平板电极在不同电压参数下的介质表面电荷密度二维分布与放电电流波形,统计表面电荷在各密度区间中的概率分布; 然后,根据得到的电流波形、表面电荷密度二维分布与概率分布,对不同电压参数下的放电模式进行了判断; 最后,分析不同放电模式的电荷密度二维分布与概率分布,得到外加电压参数变化时介质表面电荷对放电模式转化的作用机制:在下次放电前,介质表面积聚的电荷与气隙中残存的带电粒子会产生反向电场,使得放电更容易在该区域发生,从而促使放电模式从均匀放电向丝状放电演化。实验结果表明:随着电压的增加,表面电荷分布从单个电荷斑逐渐向多个电荷斑转变,放电模式表现为不同形式的丝状放电; 随着频率的增大,表面电荷分布由均匀分布转变为电荷斑分布,且电荷斑直径不断增大,电荷总量从0.21 nC增加到0.41 nC。研究结果可为表面电荷对常压介质阻挡放电中放电模式演化的影响机制提供参考。关键词：介质阻挡放电;表面电荷分布;放电特性;常压氦气;Pockels效应50|13|0更新时间：2025-07-09
- 摘要：为解决现有开集场景下辐射源个体识别算法鲁棒性不强、识别性能较低的问题,结合原型网络提出了一种开集场景下适用于一维信号的辐射源个体识别模型。对采集的辐射源I/Q信号进行功率归一化、切片和加噪等预处理操作; 设计用于识别I/Q信号的一维卷积神经网络,并在网络中加入具有注意力机制的压缩激励模块,以此提高网络中有效特征通道的权重; 将该网络结构和原型学习思想相结合,利用预处理的数据集进行训练和测试。在训练过程中,利用距离交叉熵损失函数为每个类别学习一个原型,并将信号特征到原型的距离作为分类依据,同时利用原型损失函数以提高信号类内紧密度的方式增大类间距离,进一步增强分类能力; 在测试过程中,利用自适应距离分类规则为每个类别学习一个自适应的距离阈值,并通过距离阈值完成对已知目标的分类和未知目标的检测。对5种ZigBee设备采集的信号进行实验,结果表明:在信噪比为-10～10 dB之间,所提模型的识别准确率比通常所用的基于极值理论的模型高8%左右。关键词：辐射源个体识别;开集场景;原型网络;卷积神经网络42|51|0更新时间：2025-07-09
- 摘要：针对在城市公园、广场和大型游乐场等公共环境中,雷达和无线电识别无人机易受到电子干扰、图像识别无人机易受到光线和遮挡物干扰的问题,提出了一种经济便捷、不易受到干扰的运用声音和采用通道空间混合域注意力机制多尺度分组卷积网络(ECSANet)的无人机识别方法。首先,建立民用的9大类无人机声音数据集,提取数据集的对数梅尔谱图及其动态特征; 其次,为了网络参数量少,避免过拟合,设计了基于分组卷积、通道混洗和残差结构的通道混洗多尺度分组卷积网络(MSSGNet); 然后,为了能更多、更有效地提取无人机声音特征,设计了通道空间混合域注意力机制模块(ECSA); 最后,将ECSA模块插入MSSGNet网络构成改进的通道空间混合域注意力机制的多尺度分组卷积网络(ECSANet),形成新型声音识别无人机的方法。运用设计的ECSANet网络对自建的民用无人机声音数据集和Urbansound8K环境声音数据集进行了声音识别,识别结果表明:与ResNet18、ResNet34、ResNeXt18和MobileNetV2等基准网络相比,MSSGNet网络参数更少,识别准确率更高,达到了95.1%; ECSA模块可以插入多种网络,在不增加很多参数的情况下令网络模型的识别准确率获得提升,在无人机等声音分类任务上具有很好的效果; 与MSSGNet网络相比,改进的ECSANet网络识别准确率能达到95.9%,提高了0.8%,表明了该网络在识别小样本无人机方面的优越性和可行性。关键词：无人机;声音识别;对数梅尔谱图;神经网络;混合域注意力机制37|5|0更新时间：2025-07-09
- 摘要：为揭示气膜抽吸对壁面射流流动与换热的干涉效应,获得壁面射流冷却通道内的流动特性与换热特性,建立了涡轮叶片前缘带气膜抽吸的单通道壁面射流冷却计算模型。采用RANS方法,结合SST k-ω湍流模型,研究了气膜抽吸、射流雷诺数、气膜孔位置和数量等因素对壁面射流内部冷却特性的影响机制。结果表明:气膜抽吸会大幅提高流动结构的稳定性,气膜孔入口的分离涡则会显著提高孔口附近的换热系数; 气膜抽吸引起壁面射流流量的降低不利于靶面下游的冷却,但滞止区和通道内的流动损失降低幅度大于气膜孔内的掺混损失,从而使整体流动损失系数降低了4.5%; 射流雷诺数的增加会提高换热强度,但对流动结构几乎没有影响; 单孔结构中,在前缘滞止线处开孔能够提供最高的气膜流量比,且对前缘内部靶面的冷却效果良好; 多孔结构中,双气膜孔结构的流动损失最大,三气膜孔结构的流动损失和换热强度最为均衡。研究结果可为壁面射流冷却结构的气膜孔布置提供依据,为进一步提高壁面射流冷却结构的冷却效果提供参考。关键词：涡轮叶片;气膜抽吸;壁面射流冷却;数值模拟43|12|0更新时间：2025-07-09
- 摘要：针对多级轴流压气机末级静子叶片转折角大、角区分离严重、流动损失显著的问题,以某工业用6.5级轴流压气机末级静子为主要研究对象,提出了一种三维串列叶片几何参数化建模方法,能够实现对串列参数沿叶高分布规律、叶片弯掠等三维特征的灵活控制,以支持单列叶片向串列叶片的改型设计,并结合数值计算方法,开展了末级串列静子改型设计对压气机气动性能及内部流场的影响研究。结果表明:对6.5级轴流压气机,末级静子叶片由单列改为串列后,6.5级压气机设计工况绝热效率提高了0.965%,稳定工况范围有所拓宽; 串列叶片缝隙区射流的流动局部加速作用能够抑制角区分离的周向和径向发展; 相比机匣附近,轮毂附近串列参数的变化对压气机气动性能的影响更为显著,且周向交错度较轴向重叠度的影响更大。研究成果对多级环境下压气机三维串列叶片设计具有参考价值。关键词：三维串列叶片;末级静子;轴向重叠度;周向交错度;多级轴流压气机51|28|0更新时间：2025-07-09
- 摘要：为了探索叶顶间隙沿周向非均匀变化对大型低压轴流风机性能的影响,以某民用大型低压轴流风机为研究对象开展研究,选择表征轴流风机周向非均匀间隙的两个关键参数——平均间隙水平、非均匀度为影响因素,通过定常、非定常的数值模拟,研究周向非均匀的叶顶间隙对风机外特性的影响,以及对叶顶间隙流动和流场变化的影响机理。结果表明:轴流风机平均间隙、非均匀度的增加均会造成风机效率和静压的下降,但平均间隙的改变对静压的影响明显大于非均匀度变化所产生的影响; 叶顶间隙不均匀,会改变叶顶泄漏的起始位置和发展方向,在间隙较大处,叶顶泄漏不但有带涡核的主泄漏,还包括无涡核的附加泄漏,同时叶顶的泄漏流量会因受到前向叶片泄漏涡的卷吸而周期性地改变。该研究成果对低压轴流风机设计及高效运行具有一定的参考价值。关键词：轴流风机;非均匀间隙;非均匀度;泄漏涡;数值模拟58|5|0更新时间：2025-07-09
- 摘要：为解决高体积分数Mg2Si增强镁基复合材料中初生Mg2Si相尺寸粗大导致的复合材料力学性能不佳的问题,提出了等温热处理细化Mg2Si形貌的方法。研究了等温热处理对体积分数为10%的Mg2Si/AZ91复合材料中Mg2Si形貌、基体组织及硬度的影响规律,并揭示其演化机理。结果表明:在等温热处理过程中,初生Mg2Si相曲率较小处优先溶解,导致初生Mg2Si相在枝晶壁处熔断形成独立的颗粒,随后转变为具有最低表面能的球状,随着保温时间的延长,发生合并长大。对复合材料进行不同参数的等温热处理后发现,在510 ℃保温60 min后,初生Mg2Si相的细化效果最好,颗粒尺寸达到30.6 μm,较原始试样减小了58.6%。在热处理过程中,α-Mg枝晶与沿晶界分布的Mg17Al12相发生成分均匀化,α-Mg晶界圆整化并且晶粒尺寸减小; 复合材料硬度在等温热处理后显著降低,但随着初生Mg2Si相和的α-Mg晶粒的细化,硬度有所回升,其硬度变化的主要机制是固溶强化、硬质相消失、细晶强化的共同作用。该研究为Mg2Si/AZ91复合材料形貌改善以及性能提升提供了实验基础和理论依据。关键词：Mg2Si/AZ91复合材料;半固态等温热处理;组织演变;硬度54|7|0更新时间：2025-07-09
- 摘要：针对铝合金熔滴复合电弧增材制造堆积层潜在的形貌缺陷,以及图像处理时长导致的整个监控系统滞后的问题,建立了一个快速原位被动视觉系统来识别缺陷类型。首先,基于ORB算法自动提取堆积层形貌关键点的二值字符串描述子; 然后,采用BOW模型得到维度相同的图像特征描述向量; 最后,利用提取的特征向量对SVM分类器进行训练,并在分类准确性和处理时间方面验证了性能。结果表明,ORB-SVM模型对堆积层形貌识别的准确率为0.96,特征提取、编码与识别总时间约为9 ms/帧,为确保熔滴复合电弧增材制造在复杂制造条件下的堆积层精度提供了一种可行的解决方案,并且在实时监控应用中具有较大的潜力。关键词：熔滴复合电弧;堆积层形貌;缺陷识别41|7|0更新时间：2025-07-09
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