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当期目录

    2021年, 第55卷, 第10期 刊出日期:2021-10-28 上一期    下一期
    基于形貌优化技术的邮轮轻型防火围壁设计
    张帆, 杨德庆, 邱伟强
    2021,55 (10):  1175-1187.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2020.201
    摘要 ( 544 )   HTML ( 237 )   PDF(19957KB) ( 597 )  

    为了开发具有优良防火和承载性能的新型轻量化围壁结构,替代上层建筑区域的传统加筋防火围壁,提出一种基于形貌优化技术的邮轮轻型防火围壁设计方法.基于该方法设计的轻型围壁中波纹加筋的位置和数量是根据承载要求及加工工艺要求生成,克服了常规波纹围壁设计中波纹位置和数量均已事先确定的缺点.针对指定设计区域,以邮轮防火围壁结构轻量化为目标函数,以焊缝区结构应力、非焊缝区结构应力以及围壁一阶屈曲因子为约束条件,建立了邮轮防火围壁形貌优化设计模型并求解.提取形貌优化结果得到可行的邮轮防火围壁构型,经二次设计得到最终构型,并与传统加筋防火围壁的力学性能进行了比较.结果表明,新型邮轮防火围壁与传统加筋防火围壁相比具备轻量化优势和良好的强度.

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    基于改进模糊逻辑控制的并联式船舶动力系统能量管理
    王瑞昌, 陈志华, 明新国
    2021,55 (10):  1188-1196.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2020.043
    摘要 ( 290 )   HTML ( 182 )   PDF(1546KB) ( 232 )  

    为缓解船舶运输带来的环境污染,针对以柴油机为主要推进装置的并联式混合动力系统,提出了基于改进模糊逻辑控制的并联式船舶动力系统能量管理策略.在模糊逻辑控制策略的基础上,以需求功率与实际输出总功率的差值作为修正项,将该修正项与实际需求功率之和作为模糊逻辑控制的输入,通过更改激发的模糊规则,对柴油机输出功率和电池组的输出功率进行重新分配,使得输出总功率与实际需求功率的误差减小.这种方法可以对不同的航行工况简便快捷地做出能量管理决策,为大功率船舶动力系统的能量管理提供新的解决方案.

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    船舶大功率脉冲负载抗冲击供电系统
    庞宇, 黄文焘, 吴骏, 邰能灵, 孙国亮
    2021,55 (10):  1197-1209.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2020.358
    摘要 ( 373 )   HTML ( 181 )   PDF(2640KB) ( 280 )  

    分析船舶新型脉冲负载特性及其影响,提出一种大功率多模式脉冲负载抗冲击供电系统及其能量缓冲单元中电容电感的计算方法,实现脉冲负载的功率平抑、能量分组、谐波治理与事故备用,保证船舶电站安全和负载高精度供电.利用MATLAB/Simulink建立含大功率雷达负载的某新型测量船综合电力系统仿真模型,验证不同模式下脉冲负载抗冲击供电系统的有效性.该结构不仅降低脉冲负载的冲击,还有效抑制系统电压谐波,解决大功率脉冲负载在独立电力系统中应用的关键技术难题.

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    考虑延迟的汽车线控转向系统自适应内模控制
    刘文通, 陈俐, 陈峻
    2021,55 (10):  1210-1218.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2020.182
    摘要 ( 266 )   HTML ( 15 )   PDF(3780KB) ( 189 )  

    针对线控转向系统中的未知与不确定延迟,基于内模控制思想设计自适应控制策略,提高转角跟踪精度.为避免引入非最小相位项,提出采用全极点方法近似延迟环节,将延迟模型与线控转向系统模型相结合,构建新的名义模型,引入Kalman滤波方法辨识名义模型参数,实时更新内模控制的逆控制器增益.仿真和台架试验结果表明,与逆控制器未计入延迟的传统内模控制和经典比例、积分、微分(PID)控制相比较,考虑延迟的自适应内模控制跟踪误差较小,对延迟变化的适应能力较强.

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    基于知识工程的船舶机舱设备三维布局设计
    王运龙, 姜云博, 管官, 邢佳鹏, 于光亮
    2021,55 (10):  1219-1227.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2020.136
    摘要 ( 294 )   HTML ( 11 )   PDF(5639KB) ( 209 )  

    船舶机舱设备布局设计属于密闭有限空间多目标优化设计问题,作为船舶的心脏,机舱设备的布局效果会影响到整条船舶各方面的性能.通过CATIA软件和知识工程技术对一艘多用途载货船舶机舱设备进行三维布局设计研究,建立船舶机舱分类规则以提高知识获取效率;建立设备虚拟面积增加规则来控制设备间距;运用参数化装配完成知识推理.最后,对生成的布局方案通过横倾力矩、干涉检查及逃生时间3项规则进行专家校验,结果符合预期,验证了知识工程在船舶机舱三维布局设计中的可行性和有效性.

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    超高速磁浮轨道梁体系的跨平台耦合振动分析
    蔡文涛, 王春江, 滕念管, 文泉
    2021,55 (10):  1228-1236.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2020.101
    摘要 ( 268 )   HTML ( 11 )   PDF(1581KB) ( 111 )  

    轨道梁是磁浮交通线路中非常重要的结构部件,对其结构性能的分析,特别是针对其在高速运动列车作用下的耦合动力分析非常关键,与列车的运行安全性以及稳定性直接相关.针对 600 km/h 超高速磁浮轨道梁的动力耦合进行研究,基于5刚体30自由度车辆模型和考虑剪切影响的Timoshenko空间梁单元模型,建立了磁浮轨道梁的空间耦合分析模型.在跨平台耦合分析框架的搭建中,采用多体动力学软件Simpack,大型有限元软件ANSYS和可视化仿真工具MATLAB/Simulink联合建模方法,并引入PID控制器对整个悬浮控制系统进行主动控制,将整个系统划分为车辆主系统、控制器子系统以及轨道梁-桥墩子系统,建立了磁浮列车-控制器-轨道梁耦合振动模型.以24.768 m跨度的简支桥梁为例,研究了超高速磁浮列车运行时列车、轨道梁的竖向动力响应,并评估了控制系统的动态性能,给出了考虑桥墩参振影响的多参数动力响应变化规律,可为未来超高速磁浮工程的建设提供技术支撑.

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    复杂工艺参数决策知识建模与应用
    王天龙, 陈泳, 刘梦飞
    2021,55 (10):  1237-1245.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2020.315
    摘要 ( 237 )   HTML ( 13 )   PDF(2186KB) ( 109 )  

    为实现智能化的工艺设计,开展工艺参数决策知识建模方法研究.首先,介绍各类工艺信息的模型表示方法,并建立基于二叉树的公式类工艺知识模型与基于有序树的表格类工艺知识模型.在此基础上,提出工艺知识复合模型,以实现工艺模板与选型知识、公式类工艺知识及表格类工艺知识的有机集成.开发基于知识的智能工艺设计系统,并以某复杂电缆产品的工艺设计过程为例,对以上建模方法进行应用验证.研究表明,所提方法可以提升智能工艺设计系统的参数决策能力,并可提高工艺设计的效率与质量.

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    柔性翻边成形工艺参数研究
    尤舒曼, 李杰, 赵亦希, 胡逸辉
    2021,55 (10):  1246-1254.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2020.162
    摘要 ( 270 )   HTML ( 15 )   PDF(8809KB) ( 102 )  

    柔性翻边成形是一种局部连续加载的翻边新工艺,其工艺规律和规划方法尚不完善.结合航空钣金结构件的特点,设计特征翻边件,基于Abaqus平台进行柔性翻边成形工艺的仿真研究,总结翻边道次数、各道次角度分配、滚轮直径和滚压速度等关键工艺参数对成形质量的影响规律.综合考虑成形效率,优化工艺参数设计,并进行试验验证.结果表明:对关键工艺参数进行优化设计,能够低成本地显著提高柔性翻边的成形质量,并在一定程度上提高成形效率.

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    面向滚动轴承全生命周期故障诊断的GA-OIHF Elman神经网络算法
    卓鹏程, 严瑾, 郑美妹, 夏唐斌, 奚立峰
    2021,55 (10):  1255-1262.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2020.157
    摘要 ( 257 )   HTML ( 13 )   PDF(2124KB) ( 267 )  

    针对高背景噪声下滚动轴承全生命周期(轻度退化、中度退化、重度退化)故障诊断需求,提出GA-OIHF (Genetic Algorithm-Output Input Hidden Feedback) Elman神经网络模型,实现退化故障的精准诊断.利用集合经验模态分解对振动信号进行有效降噪与故障特征提取.设计OIHF Elman神经网络,并在Elman神经网络结构的基础上,同时增加输出层对隐含层与输入层的反馈,进一步提高其对滚动轴承全生命周期数据的处理能力.然后,通过结合遗传算法构建一种新的GA-OIHF Elman神经网络模型,该模型综合了遗传算法的全局寻优与OIHF Elman神经网络的局部寻优能力,从而实现对滚动轴承全生命周期的精确故障诊断.实验结果表明,所提出的GA-OIHF Elman方法不仅对于滚动轴承全生命周期故障具有准确的诊断效果,而且保证了诊断模型对于不同故障(不同故障部件与不同故障时期)的诊断稳定性.

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    V型电热驱动器理论模型及动态特性
    陈浩, 王新杰, 王炅, 席占稳, 聂伟荣
    2021,55 (10):  1263-1271.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2020.216
    摘要 ( 250 )   HTML ( 14 )   PDF(5597KB) ( 128 )  

    为研究V型电热驱动器的动态响应特性,根据热传导理论和受迫振动方程分别建立驱动器电-热和热-力耦合模型,从而形成完整的一维V型电热驱动器多物理场耦合理论模型.采用正弦变换结合隐式差分法对电-热耦合模型求解并进行收敛性测试,正弦变换中,空间离散点数对温度求解结果的稳定性影响较小.电-热耦合模型在不同电压下,其瞬态和稳定温度分布与有限元仿真结果吻合得较好.通过实验和边缘检测算法获得驱动器在不同电压下的稳态位移,与热-力耦合模型的结果对比发现两者具有良好的一致性.基于该理论模型,分析驱动器在阶跃、正弦电压下的动态特性.研究结果表明:正弦电压幅值越大,V型电热驱动器中心处的温度与位移变化的幅度也就越大;当正弦电压作用时间大于5个周期,即50 ms后,驱动器中心处的温度与位移的平均值均等于驱动器在等效直流电压作用下的稳态温度和位移;在周期性电压加载下,驱动器会逐渐趋于周期性运动,其运动周期与电压周期相等.

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    基于在线改进符号序列熵与逻辑回归模型的岸桥起升减速箱在线退化评估
    王微, 王冰, 胡雄, 孙德建
    2021,55 (10):  1272-1280.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2019.169
    摘要 ( 257 )   HTML ( 13 )   PDF(4923KB) ( 170 )  

    针对岸桥起升减速箱的退化状态评估问题,提出一种基于在线改进符号序列熵(O_ISSE)与逻辑回归的退化状态在线评估方法.首先引入阈值因子,保留信号变化方向与幅值的“粗粒化”信息,降低原算法对于冲击成分的“敏感性”,提出改进后的符号序列熵(ISSE).采用滑动窗Weibull拟合的方法有效滤除ISSE特征序列中的波动影响,形成O_ISSE.最后,训练并建立逻辑回归模型,在线计算得到未知样本的健康因子H值,实现未知样本的状态识别.采用上港某码头在线监测的起升机构减速箱全寿命数据进行实例分析.研究结果表明,所提ISSE和逻辑回归模型方法能够挖掘信号中的复杂度变化规律,准确地跟踪并识别性能退化状态.

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    考虑随机生产等待的串行生产系统机会维护建模
    宁小涵, 周晓军
    2021,55 (10):  1281-1290.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2020.320
    摘要 ( 209 )   HTML ( 9 )   PDF(1382KB) ( 164 )  

    为了充分利用由外部因素如原材料不足或需求不足等导致的随机生产等待带来的维护机会,针对多设备串行生产系统,引入质心与引力窗概念,提出一种时间窗与引力窗相结合的机会维护决策优化模型,同时考虑设备强制预防维护引发的内部维护机会和生产等待带来的外部维护机会,以最小化规划期内系统的维护总成本率为目标,获取最优维护策略.算例分析表明,时间窗与引力窗相结合的建模方法在降低维护总成本方面有明显优势,可有效解决生产等待的到达及持续时间的不确定性问题.

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    基于级联的改进差分进化算法的仓储多订单分批优化
    陈广锋, 余立潮
    2021,55 (10):  1291-1302.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2019.176
    摘要 ( 279 )   HTML ( 14 )   PDF(6723KB) ( 208 )  

    为了提高仓储车间货物调度的柔性和响应效率,提出一种级联的改进差分进化算法,构建以拣货小车运行时间、货架稳定性及货位的存货能力为资源条件的货位分配和以每批订单中每一货物分配到对应分区的最优货位的最大完工时间为条件的订单重新分批分配的两级目标模型.将拉格朗日插值算法融进标准差分进化算法得到改进算法,分别求解两级目标模型,并将两级求解过程级联,完成级联关系的差分进化算法求解多订单分批分配问题.改进的差分进化算法在自适应地调整差分进化参数基础上,结合拉格朗日插值优化差分进化算法的局部搜索能力,运用局部和全局切换因子动态调整进化方向,提高算法的收敛性能.将改进的差分进化算法应用于求解多订单分批分配问题,实验结果证明,改进的算法优化结果明显优于粒子群优化算法、遗传算法及标准差分进化算法,减少了每一批订单的最大完工时间,有效地均衡工作负载.

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    肠道机器人获取的肠道图像降噪处理方法
    薛蓉蓉, 王志武, 颜国正, 庄浩宇
    2021,55 (10):  1303-1309.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2020.245
    摘要 ( 289 )   HTML ( 17 )   PDF(14436KB) ( 189 )  

    无线供能式肠道机器人通过图像采集系统将拍摄到的肠道图像传输到体外上位机供医生诊断,但由于图像传输过程会受到电路结构、外在环境等干扰,导致采集到的图像中出现噪声.为此,提出一种基于非下采样轮廓变换(NSCT)的无线供能式肠道机器人采集图片的降噪算法.首先,利用直方图均衡化预处理,提升肠道噪声图片的亮度和对比度;其次,对肠道噪声图片进行NSCT变换并构建残差网络模型对变换后的频率域信息降噪;最后,利用NSCT反变换重构得到降噪后的图像.结果表明:该算法能够有效地降低复杂环境中肠道图片受噪声的影响,较好地保持图像的视觉效果.与其他智能算法模型相比,主客观降噪效果均有所提高,峰值信噪比(PSNR)提升了1.35~3.45 dB,结构相似性(SSIM)提高了 0.0083~0.0252.

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    无人驾驶机器人多目标模糊操纵策略
    齐东润, 陈刚
    2021,55 (10):  1310-1319.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2020.240
    摘要 ( 272 )   HTML ( 17 )   PDF(2679KB) ( 167 )  

    为了实现不同曲率路径下无人驾驶机器人对车辆的平稳操纵,提出一种基于多目标模糊决策的无人驾驶机器人操纵控制策略.首先,建立驾驶机器人和车辆的集成动力学模型,接着提出横摆角速度生成方法和多目标模糊决策协调操纵策略.其中,横摆角速度生成方法根据试验要求车速和路径生成参考横摆角速度,多目标模糊决策协调操纵调整策略以当前车速生成目标车速和目标横摆角速度集合,并在多约束条件下对集合内的方案进行决策,选出最优方案作为下一时刻的目标车速和目标横摆角速度.试验与仿真结果验证了所提操纵策略的有效性.

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    卷积神经网络的正交性特征提取方法及其应用
    李辰, 李建勋
    2021,55 (10):  1320-1329.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2020.276
    摘要 ( 381 )   HTML ( 13 )   PDF(2221KB) ( 256 )  

    针对卷积神经网络中存在的特征冗余问题,将正交性向量的概念引入特征中,从强化特征之间差异性的角度,提出一种适用于卷积神经网络的正交性特征提取方法.通过搭建并列的卷积神经网络支路结构,设计正交损失函数,从而促使卷积核提取出相互正交的样本特征,丰富特征多样性,消除特征冗余,提升特征用于分类识别的效果.在一维样本数据集上的实验结果表明,相比于普通的卷积神经网络,所提方法能够监督不同卷积核,挖掘出更为全面的正交性特征信息,进而提升卷积神经网络的性能效率,为后续模式识别和紧凑型神经网络的研究奠定基础.

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    特邀专栏
    DOAJ新变化及收录申请中高频问题解析
    刘津津
    2021,55 (10):  1330-1332.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2021.260
    摘要 ( 343 )   HTML ( 52 )   PDF(499KB) ( 172 )  
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