计算机科学与信息工程

  • 两层优化辅助的大规模高维多目标优化算法

    时振涛;常晨芳;李晓波;王浩;

    为了提高大规模高维多目标优化算法的搜索效率,提出了两层优化策略实现最优解集的搜索。该方法中首先利用社会学习微粒群算法的种群多样性增加算法的探索能力以防止局部收敛,产生的新种群用于更新非支配解集增加非支配解集的多样性。然而,由于种群多样性的增加会降低算法的收敛速度,为此,在第二层优化操作中选择当前非支配解集的若干解进行遗传操作以增加算法的开采能力,产生的新种群进一步更新非支配解集,以期加快对大规模高维多目标问题最优解集的搜索。在500维MaF测试函数上进行了测试,目标空间维度分别为3,5,8,10,并且与近些年提出的相关算法对比。通过实验说明了两层优化策略在解决大规模高维多目标优化问题时是有效的。

    2023年03期 v.44;No.197 185-192页 [查看摘要][在线阅读][下载 1049K]
  • 基于自适应STBC的多天线HDA视频传输方案

    孙金凯;王安红;李素月;

    混合数字模拟(HDA)视频传输是一种新型的跨层传输技术,可以很好克服传统数字传输所引起的视频质量悬崖效应。该研究基于HDA的多天线软视频传输以取得高频谱效率和高传输速率,提出了一种基于自适应STBC的多天线HDA视频传输方案。方案根据数据包的重要性选择正交STBC(OSTBC)和准正交STBC(QSTBC):OSTBC用于传输最重要数据包,QSTBC用于传输次重要数据包,其他最不重要数据包被丢弃。在给定符号速率及不同的信道信噪比条件下,根据视频恢复质量最优,推导出传输数据包重排的闭式表达,并对传输的数据进行优化功率分配。实验结果表明,在4×1系统中,由于根据数据包的重要性自适应选择STBC,提出方案比纯OSTBC或纯QSTBC获得了0.2 dB~2 dB的质量提升。

    2023年03期 v.44;No.197 193-199页 [查看摘要][在线阅读][下载 954K]
  • 一种高效压电能量收集器的设计及供电研究

    邢永红;董增寿;宁少慧;

    为了优化压电能量收集器的性能以解决植入式传感器的自供电问题,设计了一种双耳悬臂梁的压电结构并提出了一种高效的自供电并联同步开关电感(ESPP-SSHI)电路。通过模型建立和ANSYS及MULTISIM的仿真实验,验证了压电结构的合理性及接口电路性能的可靠性。结果显示:压电结构的一阶固有频率从84.653 Hz降到了59.962 Hz,谐振时开路电压达3.75 V,电路的输出功率为0.97 mW,是并联同步电感(P-SSHI)电路的2.63倍,压电结构的整体功率密度为1.2 mW/cm~3.

    2023年03期 v.44;No.197 200-205+212页 [查看摘要][在线阅读][下载 1160K]
  • 微波辅助煤炭脱硫的多物理场耦合计算研究

    李昊;田文艳;刘鑫;李泽民;

    针对高硫煤脱硫研究中存在实验研究周期长,且实验过程中可能由于温度分布不均匀导致热点或热失控的安全隐患问题,多物理场耦合计算能够发挥重要作用。通过多物理场耦合计算的方法对微波辅助高硫煤脱硫过程进行研究,分析微波辐照功率、氧化剂配比、辐照温度、辐照时间对煤样脱硫率的影响,并分析搅拌速率对加热均匀性的影响,从而得到微波脱硫的最佳工艺条件,并对微波脱硫最佳工艺条件下的电场和温度场分布进行分析。结果表明,在最佳工艺条件下,煤样脱硫率较高,电场和温度场分布较均匀且无明显热点产生。

    2023年03期 v.44;No.197 206-212页 [查看摘要][在线阅读][下载 1027K]
  • 基于GA-DE-SVM工业防火墙白名单技术研究

    渠东雨;潘峰;

    目前提升工业防火墙白名单技术的准确率已成为工控网络安全研究的重点和热点。针对此现状,于是提出了一种利用遗传算法和差分进化算法共同优化支持向量机的白名单技术。首先以准确率作为适应度函数,利用遗传算法与差分进化算法的交叉与变异环节相结合,选择出最佳的支持向量机参数惩罚因子c及高斯核参数g,然后使用支持向量机算法进行训练,最后利用PLC对其仿真验证。实验结果表明,该算法优化了分类效果,而且对正常数据的测试准确率提高了18%,异常数据测试准确率则提高了10%.

    2023年03期 v.44;No.197 213-218页 [查看摘要][在线阅读][下载 946K]
  • 基于干扰观测器的直流伺服系统二自由度控制

    孔祥君;邵雪卷;刘丽琴;

    为了使得直流伺服系统目标值跟踪特性与外扰抑制特性同时达到最佳,提出了基于干扰观测器二自由度控制。针对直流伺服系统输入为周期性信号时的跟踪问题,采用重复控制与分数阶PID结合的复合控制,以提高系统对周期信号的跟踪精度,同时加入了分数阶形式的滤波器增加了系统的稳定性;为了能够有效克服干扰、模型的不确定性等问题,通过干扰观测器将外部的扰动以及由参数不准确带来的误差引入到输入端,并对观测器输出进行低通滤波处理,能很好的使系统在低频段对干扰因素具有鲁棒性,在高频范围内也可以抑制噪声信号。仿真结果表明,所提出的方法不仅可以使直流伺服系统具有较好的目标值跟踪性能,而且对负载扰动和参数摄动具有很强的鲁棒性。

    2023年03期 v.44;No.197 219-224页 [查看摘要][在线阅读][下载 1064K]
  • 压电作动器的高斯过程回归建模

    梁晋华;王贞艳;刘思源;

    针对压电作动器所存在的迟滞非线性问题,提出了一种基于高斯过程回归的压电作动器建模方法,用高斯过程来表征压电作动器的电压与位移之间的非线性关系,采用粒子群优化算法对高斯过程中协方差函数所包含的三个超参数进行辨识,并与传统的Bouc-Wen模型下的压电作动器的迟滞性结果进行对比。实验仿真结果表明,在信号频率(1~100)Hz范围内,高斯过程回归模型所建立的压电迟滞模型最大均方根误差为0.532 9μm,最大相对误差为3.23%,相比于传统的Bouc-Wen模型,高斯过程回归模型模型在10 Hz、50 Hz、80 Hz、100 Hz处的建模误差分别降低了约15%、29%、67%、72%.

    2023年03期 v.44;No.197 225-229页 [查看摘要][在线阅读][下载 1038K]

机械工程与材料科学

  • 基于改进YOLO v3的机械装置目标检测算法

    马钰淮;武向军;孙红;李海虹;

    基于计算机视觉的机械装置检测技术虽然已有研究,但大多检测效率低。为此提出基于改进的YOLO v3算法的机械装置识别方法,对YOLO v3算法进行剪枝优化研究,即通过对图像数据标注,构建机械装置红外图像数据集;运用L1正则化将神经网络稀疏化进而剔除冗余通道,以达到网络精简。实验结果表明,进行剪枝后的目标检测算法综合性能有较大提升,其模型体积缩小82.14%,运行速度加快74.38%,准确率为92.47%,检测速率为27.9 fps.通过性能对比分析,证实此方法在满足检测准确率条件下显著提高了检测速率,降低检测所使用设备的硬件要求及功耗,易于满足实际中对机械装置快速识别检测的要求。

    2023年03期 v.44;No.197 230-234+240页 [查看摘要][在线阅读][下载 1203K]
  • Nb_2O_5-P_2O_5-Na_2O-BaO系玻璃的结晶与介电性能研究

    周毅;郑浩;赵杉杉;张成霞;白伟;吕振新;赵红星;王永卿;杨子青;

    采用熔融法制备了Nb_2O_5-P_2O_5-Na_2O-BaO系铌-磷酸盐玻璃,通过热处理获得了同体系微晶玻璃。利用Raman光谱分析了玻璃的结构。利用DSC确定了玻璃的特征温度。根据结晶峰温度最低法确定了该体系玻璃的最佳形核参数为700℃、0.5 h.利用扫描电子显微镜分析了玻璃与微晶玻璃的微观结构。利用XRD分析了微晶玻璃的相结构,随着晶体生长温度升高,结晶度明显提高,物相分析表明主晶相为BaNb_2P_2O_(11),次晶相为NbPO_5.利用精密阻抗分析仪对玻璃及微晶玻璃的介电常数、介电损耗进行了测试。结果表明,在950℃进行晶体生长的微晶玻璃在1 kHz时获得了最高的介电常数为48.7,介电损耗为0.017,和玻璃相比介电常数提高了204%,因此确定最佳晶体生长温度为950℃.

    2023年03期 v.44;No.197 235-240页 [查看摘要][在线阅读][下载 1022K]
  • 金属板材矫直过程中材料组织和性能的研究

    贾超文;韩培盛;朱晓宇;王效岗;

    矫直作为改善板形缺陷,消除板材残余应力的一种精整技术,直接决定了板材的产品质量。文章对S304、S201、Q345、Q960四种材料进行了不同道次的矫直试验,研究了矫直次数与压下量对材料组织和性能的影响。研究结果表明:随着矫直压下量的增加,矫直后板材的抗拉强度与屈服强度均增大,板材矫直后沿矫直方向的抗拉强度要大于沿板宽方向的抗拉强度;在三种道次的矫直工艺下,随着压下量的增大,板材中金属晶体的晶粒沿矫直方向被拉长,亚结构细化,晶粒分布更加均匀,有效提高材料的强度和硬度;材料的硬度逐渐增大,材料在中性层的硬度要小于在上下层的硬度。

    2023年03期 v.44;No.197 241-246页 [查看摘要][在线阅读][下载 1248K]
  • 重载提升机调心滚子轴承等效电容及电阻计算

    张涨;寇保福;杨霞;王先正;李振顺;

    提升机载荷增加会造成其轴承油膜厚度减小或击穿,并形成轴电流。轴电流对轴承的危害程度取决于其等效电容及等效电阻的大小。对双列调心滚子轴承进行分析,用SolidWorks软件建模,考虑大范围轴承内外圈作为极板,再用ANSYS Maxwell仿真计算轴承不同油膜厚度产生的等效电容,所电容值更为精确,对比分析得到了油膜厚度和电容值之间的关系。研究结果表明:油膜厚度在≤1.2 mm时,随着油膜厚度的增加,电容值下降速率较快;在1.2 mm至1.9 mm区间时,趋于平稳;在1.9 mm至2 mm区间时,急速下降,油膜厚度≥2 mm时电容值为零。理论计算出轴承击穿时的等效电阻,其数值接近于零,说明微小的电容即可产生较大的电流,造成电蚀损伤。同时给出了预防电蚀的有效措施。此研究结论为后续轴电流分析提供参考。

    2023年03期 v.44;No.197 247-251页 [查看摘要][在线阅读][下载 1337K]
  • 基于边缘计算的滚动轴承智能监测系统研究

    武向军;李海虹;郭宏;

    工业大数据环境下,受云中心计算能力和数据传输带宽的制约,降低了滚动轴承云平台在线检测系统的数据处理效率和实时性。针对这一问题,提出一种基于边缘计算的滚动轴承智能监测系统。该系统采用分层递进模式,将训练测试好的连续隐马尔科夫模型布置在边缘层,对滚动轴承的振动信号提取时/频域特征,用随机森林算法进行特征重要性评估,建立敏感特征集并输入模型,在边缘层进行状态监测和初步故障诊断。通过上传故障数据至云层,进行包络谱分析,做出最终判断和维修安排。通过滚动轴承实测信号对该系统进行了分析验证,结果表明该系统具有较高的稳定性和识别准确率,具备满足实时性要求的性能,提高监测效率。

    2023年03期 v.44;No.197 252-257页 [查看摘要][在线阅读][下载 975K]
  • 高性能Sm_2Co_(17)型烧结永磁体的制备及微结构研究

    王帅;雍辉;侯卫宵;马江微;崔燕;王志成;

    高性能2∶17型SmCo永磁体的磁性能和其微结构密切相关。通过优化Cu含量以及微结构制备出最大磁能积((BH)_(max))为32.88MGOe的高性能SmCo永磁体,并且磁体具有较高内禀矫顽力(H_(cj)).研究了磁体内禀矫顽力和微结构的关联。研究表明,随着Cu含量增加,磁体剩磁B_r逐渐减小,H_(cj)逐渐增大。Cu含量对Sm(Co_(bal)Cu_xFe_(0.285)Zr_(0.023))_(7.6)(x=0.051、0.062、0.073)磁体胞尺寸和片状相密度几乎没有影响,但随着Cu含量由0.051增加到0.073,胞壁处峰值Cu浓度明显增大,这是磁体内禀矫顽力增强的主要原因。

    2023年03期 v.44;No.197 258-262页 [查看摘要][在线阅读][下载 1170K]

应用科学

  • 基于城市道路的车辆自行驶工况构建

    郑恩娣;

    通过对某一城市轻型汽车运行过程中收集到的数据进行预处理,并采用微分流形和笛卡尔坐标系转换的思想对采集数据进行统一。按照车辆运行状态和运动学片段道路实际坡度情况,采用K-均值聚类分析法对各运动学片段对应的行驶路段进行分类。分别对分类好的六种类型道路进行行驶工况模型的构造,根据运动时长分布规律对各工况模型进行汇总,得到基于该测试车辆自身行驶情况的行驶工况并证明可行性。该行驶工况可以很好的体现该地区的实际道路情况和人文环境。

    2023年03期 v.44;No.197 263-267+273页 [查看摘要][在线阅读][下载 1011K]
  • 带故障边的路和圈的笛卡尔乘积图的哈密尔顿路

    姜璎哲;李晶;

    容错哈密尔顿性是互连网络研究的经典问题之一,它是衡量一个网络可靠性的重要标准,被广泛应用到当前大型分布式系统的网络拓扑中。该文研究具有一条故障边的路和圈的笛卡尔乘积图P_m×C_n上的哈密尔顿路存在问题,根据故障边位置的不同,对当m≥3,n≥5且n是奇数时的P_m×C_n中哈密尔顿路进行了刻画。

    2023年03期 v.44;No.197 268-273页 [查看摘要][在线阅读][下载 1064K]
  • 圆的有向图的全控制数

    张越;张新鸿;

    控制理论在计算机、通信等方面有很多应用。随着研究的深入,控制理论逐渐成为图论方面重要研究内容之一,全控制问题是控制理论当中的一个重要组成。通过对圆的竞赛图、圆的纯粹局部竞赛图、以及圆的非局部竞赛图三个子图类的分析,得出了圆的有向图类最小的全控制集合,进而完全刻画了其最小全控制数,并验证了Caccetta-H?ggkvist猜想中全控制数的界大于等于其围长对强连通圆的有向图是紧的。

    2023年03期 v.44;No.197 274-278+284页 [查看摘要][在线阅读][下载 951K]
  • 煤泥热解过程中汞的释放特征研究

    苗志强;高丽兵;郭少青;梁磊;李宏艳;

    低热值煤燃烧过程中汞的排放是燃煤污染控制的重点研究方向,认识煤泥在不同热解条件下汞的释放特征是实现煤泥燃烧前脱汞的基础。以山西省低热值煤电厂中掺烧的煤泥为研究对象,利用程序升温热解-元素汞检测系统对煤泥热解过程中汞的释放特征进行了研究,重点考察了不同热解气氛、升温速率、热解温度对汞释放特征的影响,以揭示煤泥热解过程中汞的迁移机理。结果表明,空气气氛有利于汞在低温条件下的释放,同时元素汞的释放量减小;升温速率对煤泥中汞的释放温度区间没有明显的影响,较高的升温速率对煤泥中汞的释放起到促进作用;提高热解温度可以缩短汞的释放时间。

    2023年03期 v.44;No.197 279-284页 [查看摘要][在线阅读][下载 1036K]
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