计算机科学与信息工程

  • 基于观测器的深海起重机互补滑模主动升沉补偿

    李鹏;陈志梅;

    针对深海起重机主动升沉补偿系统的非线性时变负载特性,在互补滑模控制器的基础上利用扰动观测器补偿扰动,实现主动升沉补偿。首先,将复合扰动分为匹配扰动和非匹配扰动两部分,采用互补滑模控制器对匹配扰动进行补偿,并降低系统稳态误差;同时设计扰动观测器对非匹配扰动的导数及其一阶、二阶导数进行估计,补偿至滑模控制律。最后采用MATLAB软件对深海起重机进行建模,搭建基于扰动观测器的互补滑模控制器,在给定负载位移条件下,进行负载位移跟踪仿真研究。结果表明,所设计的控制器在不同系统参数的情况下可实现迅速和精确的补偿控制,并与PID控制器进行对比,有更好的响应速度和控制效果,与普通滑模相比可缩短到达滑平面的时间。

    2023年01期 v.44;No.195 1-7+14页 [查看摘要][在线阅读][下载 1152K]
  • 基于EMD-PF-GRNN的短期风电功率预测研究

    周婕;张春美;郭红戈;

    针对短期风电功率预测,将风电输出功率作为时间序列信号,由于其所具有波动性、非平稳性的特点,提出一种基于经验模态分解(EMD)、粒子滤波(PF)和广义回归神经网络(GRNN)的组合预测模型。首先,利用EMD对风电功率序列进行分解,获得各个相对平稳的模态分量;然后,将分解得到高离散度的数据采用PF进行分析处理,低离散度的数据采用GRNN进行分析处理,其中,通过粒子群算法(PSO),根据各低离散度数据自身特点优化GRNN的平滑因数,以进一步提高其预测性能和精度;最后,通过线性叠加各分量的预测结果得到最终风电功率的预测值。结果表明,与PSO-GRNN和单一GRNN结构相比,EMD-PF-GRNN预测模型的预测误差降低了6%左右,预测精度更高,可以更好的预测风电功率。

    2023年01期 v.44;No.195 8-14页 [查看摘要][在线阅读][下载 1372K]
  • 基于S7-300PLC煤泥烘干控制系统设计

    杨靖宇;王小飞;高云广;

    针对传统的煤泥烘干工艺不完善、设备的自动化程度较低的问题,设计了基于PLC-300煤泥烘干控制系统。采用西门子PLC-300作为核心控制器,实时采集温度、压力、转速等数据进行PID闭环控制,采用HMI显示模块对煤泥烘干设备和整体流程进行实时监视和操控。该煤泥烘干控制系统极大地提高了系统自动化程度,通过严格控制烘干工艺流程,提升了烘干效率和煤泥产出质量,降低了污染,实现了煤泥资源的二次使用。

    2023年01期 v.44;No.195 15-20页 [查看摘要][在线阅读][下载 1384K]
  • 基于方差的WMSN图像非均匀分块自适应压缩算法

    张兵;乔建华;吴言;

    针对无线多媒体传感器网络数据量较大和储存能力有限等问题,提出了基于方差的图像非均匀分块自适应压缩算法。在传统的压缩方法中,均匀分块的稀疏变换对图像信号进行压缩,会带来图像重构的块状效应,而且无法有效地分离出重要区域或者背景区域。给出一种基于方差的图像非均匀分块自适应压缩算法,以图像方差值作为块大小分割依据,利用四叉树算法进行图像块大小的划分。并将分块大小结果分成快速变化块、过度块和缓慢变化块3类,适时做不同程度的压缩。实验结果表明:本文所提出的算法在图像重构质量方面优于传统的均匀分块压缩方法。

    2023年01期 v.44;No.195 21-26页 [查看摘要][在线阅读][下载 1126K]
  • 基于QPSO-ELM-KF的电力系统短期负荷预测

    杨晋岭;靳云龙;

    为保证日常电力系统的正常运行,满足其生产活动安排、电力经济调度以及电网安全分析的要求,必须要进行电力系统短期负荷的预测。为提高预测精度和稳定性,提出了一种基于量子粒子群(QPSO)优化极限学习机(ELM)与卡尔曼滤波(KF)相结合的电力系统短期负荷预测模型。该模型首先通过ELM预测各时间点的电力负荷值,其中,根据QPSO算法本身的特性以及在参数寻优方面的优势,利用其对ELM网络结构中输入层-隐含层的权值和隐含层的阈值进行寻优;然后,利用KF算法将得到的预测值做进一步的更新和优化,从而得到各时刻的最优估计值,最终以实现对短期电力负荷的精准预测。实验表明,使用QPSO-ELM-KF预测模型进行短期电力负荷预测,预测精度有进一步的提高。

    2023年01期 v.44;No.195 27-33页 [查看摘要][在线阅读][下载 1216K]
  • 110 kV架空输电线路无人机巡检点降维优化

    李哲远;李宏杰;陈思同;黄晓伟;王安红;

    无人机对架空输电线路进行智能巡检具有可动态规划路径及高效率、高精度的特点,是当前电力系统智能巡检的主要发展方向。提出了一种针对110 kV架空输电线路输电塔的无人机智能巡检方案。该方案首先根据电力行业相关国家标准对110 ZM型输电塔结构进行数字建模,在此基础上对所有待检修点进行三维离散,从而形成无人机待观测点;采用塔身正、侧视图平面投影方法对所得三维离散模型进行降维优化,依据无人机搭载摄像装置的可视范围和“走停走”的巡检模式形成降维优化模型。最后,基于PSO算法对该模型进行求解和仿真,针对110 ZM型输电塔,使正视图待观测点由87个减少为31个,侧视图待观测点由67个减少为23个,并且均达到巡检可视范围覆盖率100%.

    2023年01期 v.44;No.195 34-39页 [查看摘要][在线阅读][下载 1388K]

机械工程与材料科学

  • Cu含量对Mg-Zn-Ca合金组织和性能的影响

    胡勇;徐赛飞;王彤;杨雯;田晋松;薛凯江;

    为了开发适合生物医学应用的可降解镁合金,采用真空铜模铸造法制备了直径为6 mm的Mg_(66)Zn_(30-x)Ca_4Cu_x(x=0,0.5,1.0,1.5,2.0)系列梯度合金。采用X射线衍射仪(XRD)、(DSC)、扫描电镜(SEM)分别对样品的相结构、热稳定性和形貌进行了表征;同时,采用万能拉伸试验机和电化学工作站分别对样品的压缩性能和耐腐蚀性能进行了测试。结果表明:直径为6 mm的棒状样品的表面为非晶态,内部为晶态;随着Cu含量的增加压缩断裂强度逐渐提高,耐腐蚀性能逐渐降低。

    2023年01期 v.44;No.195 40-45页 [查看摘要][在线阅读][下载 1833K]
  • (Cu, Mn)_3O_4尖晶石晶体的第一性原理研究

    李刚;杨宏昊;张原硕;李凯迪;杨雯;李永堂;宫长伟;

    利用基于密度泛函理论方法,构建了不同Mn、Cu比例的Mn_2CuO_4和MnCu_2O_4尖晶石晶体模型,优化了晶体模型的结构,分析并揭示了两种尖晶石晶体的导电性质和光学性质随Mn、 Cu比例的变化规律。计算结果表明,当Mn-Cu比例由2:1变为1:2时,尖晶石体系的带隙宽度会变窄。通过分波态密度分析可知,这是由于Cu比例增高导致体系费米能级附近的d态电子增加引起的,故而MnCu_2O_4表现出更好的导电性。而Mn_2CuO_4尖晶石具有更小的静态介电函数值,即Mn_2CuO_4载流子迁移率较小。分析光吸收和光反射函数图可知,Mn_2CuO_4与MnCu_2O_4均对紫外线区域具有强烈的吸收和反射作用。该工作可以推动(Cu, Mn)_3O_4系尖晶石晶体在金属连接体涂层上的应用。

    2023年01期 v.44;No.195 46-50页 [查看摘要][在线阅读][下载 1135K]
  • 正交设计优化低密度陶粒支撑剂的制备

    胡涛;郝建英;

    一般来说,原料粒度越细,合成的材料性能越好。该文通过研究支撑剂原料的球磨时间和煅烧温度,探究对于支撑剂影响较大的因素,并优化出最优组合。通过正交优化实验,采用三因素五水平的方案,对铝矾土、长石球磨不同时间和不同的烧结温度进行研究。经过实验发现最优组合为铝矾土球磨4 h,长石球磨8 h,烧结温度为1 280℃.最优组合制备的支撑剂的主晶相为刚玉和莫来石,体积密度为1.48 g/cm~3,视密度为2.7 g/cm~3,在52 MPa压力下破碎率为4.07%,符合国家标准。

    2023年01期 v.44;No.195 51-56页 [查看摘要][在线阅读][下载 1122K]
  • 温度对煤层气井用低密陶粒支撑剂性能的影响

    雷宏娇;田玉明;宋伟;唐睿;白频波;

    以铝矾土和煤矸石为主要原料,加以钾长石为助烧结剂,在不同温度下烧结制备30/50目煤层气井用陶粒支撑剂。使用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对陶粒支撑剂样品进行物相组成和微观形貌表征,同时研究了烧结温度对陶粒微观结构与力学性能的影响。结果表明:陶粒内部形成了大量闭气孔,导致陶粒随烧结温度的升高,其密度和抗压能力呈下降趋势。1 260℃下烧结制备的陶粒支撑剂综合性能较好,其视密度为2.34 g/cm~3,体积密度1.20 g/cm~3,28 MPa闭合压力下的破碎率5.12%,即满足破碎率要求的同时保持低密,在该温度下烧结制备的陶粒支撑剂,棒状莫来石晶相发育良好,数量较多,形成连续的网状结构。

    2023年01期 v.44;No.195 57-61页 [查看摘要][在线阅读][下载 1205K]
  • 两种轨道谱激励下某宽轨货运机车动力学研究

    邵晓森;孙小娟;王宇;李幸人;梁俊杰;

    以某宽轨货运机车为研究对象建立动力学分析模型,采用美国AAR5级谱和AAR6级谱作为轨道随机激励,研究了其相关动力学性能。通过在直线轨道上施加两种不同轨道谱激励仿真计算出不同的非线性临界速度并加以对比分析;采用Sperling指标评价该机车的平稳性;采用轮重减载率、脱轨系数和轮轨横向力来评价该机车的曲线通过能力。结果表明:两种轨道谱激励下该机车仿真非线性临界速度均远大于实际最高限速,具有良好的运行稳定性;其垂向和横向平稳性指标均满足相关标准,机车具有良好的运行平稳性;三个曲线通过性能指标说明该机车具有良好的运行安全性。

    2023年01期 v.44;No.195 62-67页 [查看摘要][在线阅读][下载 1241K]
  • 一种薄壁件铣削多点接触动力学模型建立方法

    雍博皓;杜娟;陈峙;智红英;胡学敏;

    针对薄壁件侧铣颤振稳定性预测的问题,建立了一种新型多点接触动力学模型用于预测薄壁零件的侧铣稳定性。该方法考虑了刀具和工件动力学参数沿刀具轴向的变化,先在铣削系统坐标系各个方向单独建立动力学方程组,然后通过结构动力学方法将各点建立的模型变换为多点接触的铣削动力学模型,相比于之前的多点接触动力学模型更加简捷。基于该模型对一组工件的铣削颤振稳定性进行了预测,并与传统的单点动力学模型预测结果进行了对比,经过试验验证,结果表明该模型预测的极限切削深度较单点动力学模型更大且与实际值更为接近。

    2023年01期 v.44;No.195 68-73+78页 [查看摘要][在线阅读][下载 1147K]

应用科学

  • 改进的聚合物结晶相场模型及数值模拟

    王志凤;杨斌鑫;

    聚合物结晶已有的相场模型中包含了许多缺乏实际物理意义的参数,通过调整参数的取值虽然可以得到与实验相一致的结果,但与实验结果的条件无法对应。建立了新的相场模型,不需要调整界面厚度、噪声、模型等缺乏物理意义的参数取值,仅通过调整潜热就可以模拟出等规聚苯乙烯结晶的各种形态,如:枝晶、球晶、片晶等。使用有限差分法对该模型进行了求解,再使用Tecplot软件对数据可视化,得到了与实验相一致的结果。

    2023年01期 v.44;No.195 74-78页 [查看摘要][在线阅读][下载 966K]
  • 生物基碳点的制备及其荧光性质研究

    郑开文;张清梅;

    碳点(CDs)由于其低毒性、生物相容性,以及良好的荧光特性而受到了人们的广泛关注。然而,采用绿色环保的碳源以及廉价简单的合成方法获得性能优异的碳点(CDs)仍然是一个很棘手的问题。选用可食用的小茴香、大蒜、芥菜籽、紫菜、茄子和明胶为碳源,以无毒的去离子水为溶剂,采用水热法一步合成了绿色环保的N和S共掺杂的荧光CDs.通过对合成碳点的微结构、组分以及表面官能团等进行表征,结果表明该碳点具有石墨化的结构,其表面含有丰富的羟基和羧基等官能团。碳点表现出激发依赖的行为,更为重要的是可作为一种荧光探针来检测实体水样中的Fe~(3+)离子。

    2023年01期 v.44;No.195 79-84+90页 [查看摘要][在线阅读][下载 1628K]
  • 非线性超声在钢轨接头螺孔裂纹检测中的应用

    王颢然;张伟伟;王闯;赵子龙;

    基于非线性超声检测技术提出了一种适用于钢轨接头螺孔裂纹的检测方法。由于轨道截面为异形截面,这将导致在其中传播的应力波具有非线性特征。通过有限元分析和实验研究验证了钢轨截面中传播的超声波存在有二次谐波以及利用二次谐波检测钢轨接头螺孔裂纹的有效性,获得了非线性参数随裂纹深度逐渐增加时的变化规律。结果表明,基于二次谐波幅构造的非线性参数随损伤程度的变化具有线性递减的规律,验证了该非线性参数用于识别孔边裂纹的有效性,同时也为评估钢轨接头螺孔裂纹的大小提供了参考。

    2023年01期 v.44;No.195 85-90页 [查看摘要][在线阅读][下载 1324K]
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