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当期目录

    2023年, 第57卷, 第3期 刊出日期:2023-03-28 上一期    下一期
    机械与动力工程
    电磁感应矫平工艺的多物理场耦合仿真研究
    刘徐阳, 蔡昌儒, 赵亦希, 鞠理杨
    2023,57 (3):  253-263.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2021.312
    摘要 ( 514 )   HTML ( 4272 )   PDF(9849KB) ( 435 )  

    电磁感应矫平方法具有效率高、易操作的特点,在薄板矫平工艺中有良好的应用前景.以船厂使用的固定式一字型线圈感应矫平工艺为例,基于COMSOL Multiphysics有限元仿真软件建立了三维电磁-热-力耦合感应矫平有限元模型.该模型输入AH36钢板随温度变化的物理性能,以对接焊件残余应力与焊接变形作为初始状态,采用顺序耦合的方法计算矫平过程中电磁场、温度场与结构场的变化,从而验证了温度场与电磁场在矫平过程的双向耦合关系,得到焊接件在矫平后的变形量.通过自行搭建的感应矫平实验平台测试矫平工艺中的温度变化与变形量,验证了该有限元模型的准确性与有效性.

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    差压式电容传感器膜片的变形分析与优化设计
    赵昭, 雷华明
    2023,57 (3):  264-272.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2021.281
    摘要 ( 322 )   HTML ( 1132 )   PDF(2929KB) ( 186 )  

    为研究差压式电容传感器测量膜片的受压变形,将经典的von Kármán薄板理论应用于受有预张力作用的弹性圆薄板问题,采用同伦分析法给出近似解析解.将求解结果与有限元软件ANSYS的仿真结果进行对比,表明两者吻合度较高.预张力大小对膜片在受压情况下的变形影响较大,从而影响传感器的电容输出特性.利用传感器性能测试验证了预张力对传感器非线性特性的影响.结果表明:选择合适的预张力可以有效提升传感器的线性度,适当降低膜片厚度可以提高输出的灵敏度.分析结果对差压式电容传感器的膜片设计具有重要的参考价值.

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    面向多中心租赁制造网络的成组维护与团队协同调度策略
    司国锦, 林泽宇, 郑宇, 夏唐斌, 奚立峰
    2023,57 (3):  273-284.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2022.074
    摘要 ( 250 )   HTML ( 1065 )   PDF(3729KB) ( 204 )  

    随着广域服务型制造模式的广泛应用,承租制造企业规模连续扩大,进而带动维护外包服务的全球多区域化发展.针对出租方提供“产品+服务”中存在的多中心租赁制造服务网络的广域运维调度问题,提出系统层、网络层动态交互的多中心协同维护调度策略.在系统层综合考虑设备维护停机、累积失效损失以及系统组合选取对维护决策的影响,对同一制造租赁系统内的设备进行维护成组优化,得出总维护成本最小的成组维护方案和维护时间窗;在网络层进一步考虑服务路由优化、团队派遣选取和维护响应速度对调度决策的影响,输出最小化总调度成本所对应的各团队最优服务路线.通过算例分析,验证多中心协同维护调度策略在广域运维调度领域的可行性与有效性.

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    k-out-of-n系统机会维护与库存控制多层级优化策略
    曹蕾, 安向昕, 夏唐斌, 郑美妹, 奚立峰
    2023,57 (3):  285-296.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2022.030
    摘要 ( 274 )   HTML ( 191 )   PDF(2485KB) ( 178 )  

    面向服务型制造的复杂系统维护外包决策需求,针对k-out-of-n:G系统中冗余设备干涉、停机惩罚高昂和备件库存限制的挑战,提出了机会维护与库存控制多层级优化策略(OMICP).在设备层,构建各独立设备衰退模型,通过最小化维护成本率,贯序输出各设备预防维护周期;在系统层,以各设备维护时点为契机,综合考虑库存水平、关停数量和冗余干涉,制定动态组合机会维护策略;在联合层,基于机会维护决策反馈,建模分析备件订购利润结余,制定实时更新库存控制策略.通过服务商承担外包维护下的多层级交互决策,整合复杂系统维护与库存控制耦合关系,优化维护外包服务总成本.算例分析证明,所提OMICP具有复杂决策可行性和成本优化有效性.

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    基于自适应颜色快速点特征直方图的托盘识别方法
    詹燕, 陈志慧, 朱宝昌, 朱婷婷, 邵益平, 鲁建厦
    2023,57 (3):  297-308.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2021.301
    摘要 ( 334 )   HTML ( 169 )   PDF(14142KB) ( 458 )  

    托盘识别是无人驾驶工业车辆进行货物搬运的关键技术之一.针对现有托盘识别方法低效耗时、鲁棒性差、参数选择随意的缺点,提出了一种基于自适应颜色快速点特征直方图的托盘识别方法.该方法使用Kinect V2传感器采集包含托盘的场景点云数据,点云经离群点剔除后,基于邻域特征熵函数最小准则获取每个点的最优邻域半径.提取点云关键点,计算关键点的颜色特征和自适应邻域快速点特征直方图,融合成自适应颜色快速点特征直方图,进行特征匹配与误匹配点对剔除,从而实现托盘识别.与固定邻域半径为0.012 m的快速点特征直方图对比,实验结果表明:基于自适应颜色快速点特征直方图的托盘识别精度提高了83.74%,特征提取用时减少了35.55%,验证了方法的优越性.

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    变截面涡旋膨胀机几何模型分析
    张朋成, 彭斌, 马捷
    2023,57 (3):  309-315.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2022.354
    摘要 ( 266 )   HTML ( 162 )   PDF(2891KB) ( 294 )  

    提出一种由不同基圆半径的圆渐开线组成的新型变截面涡旋膨胀机,论述型线的生成方法,给出型线的一般方程,建立一系列圆渐开线变截面涡旋膨胀机的几何模型,并分析控制系数对变截面涡旋膨胀机容积变化的影响.构建传统等截面、变截面涡旋膨胀机的几何模型,对比分析几何模型的优劣.结果表明:提出的新型变截面涡旋膨胀机模型不但具有传统变截面模型的优点,而且可以大幅度减少计算量,并在一定程度上丰富了变截面涡旋膨胀机的种类,为开发高性能的涡旋膨胀机提供借鉴.

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    基于注意力机制与神经网络的热电联产锅炉负荷预测
    万安平, 杨洁, 缪徐, 陈挺, 左强, 李客
    2023,57 (3):  316-325.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2021.346
    摘要 ( 248 )   HTML ( 153 )   PDF(4458KB) ( 495 )  

    热电联产机组的锅炉负荷准确预测对电厂生产管理及调度有直接作用.基于注意力机制和深度卷积-长短期记忆网络原理,提出一种新的热电联产长期负荷预测模型,该模型以锅炉出口蒸汽流量(负荷)历史数据和多维负荷影响因素为输入,对负荷进行长期预测.利用Pearson相关系数判定对原始数据进行筛选;将处理后的数据经卷积层进行特征提取和进一步降维,通过长短期记忆层进行拟合,并采取注意力机制对权值进行优化,实现对负荷的精准预测.以浙江桐乡电厂实测数据为例进行验证,结果表明所提方法的平均绝对百分比误差小于1%,能够实现锅炉负荷的精准预测,智能算法在热电联产领域的应用具有一定的借鉴意义.

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    简单立方堆积床内火焰特性的试验研究
    尹智成, 王平, 姜霖松, 孙颖, 何祖强
    2023,57 (3):  326-334.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2021.317
    摘要 ( 232 )   HTML ( 165 )   PDF(7671KB) ( 201 )  

    多孔介质燃烧具有效率高和稳定性好等特点,提出一种简单立方堆积结构.该结构由氧化铝颗粒堆积床和双层碳化硅泡沫陶瓷组成,用以对其中的过滤燃烧特性开展试验研究.通过改变预混气体当量比和入口速度,研究在不同工况下的火焰可燃界限、火焰传播规律、CO排放规律和燃烧效率.研究发现:火焰的驻定和传播取决于区域温度、当量比和流速;在颗粒直径为40 mm的堆积床中,火焰易于传播且燃烧效率较高,而颗粒直径为20 mm的堆积床更有利于稳定火焰.

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    多轴特种车辆缺胎行驶动力学特性研究
    黄通, 高钦和, 刘志浩, 王冬
    2023,57 (3):  335-344.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2021.236
    摘要 ( 273 )   HTML ( 138 )   PDF(7603KB) ( 205 )  

    为了探究多轴特种车辆在轮胎损失极限工况下的行驶特性,基于TruckSim车辆动力学软件,建立包括整车参数、动力传动与制动系统、车桥与悬挂系统、转向系统和轮胎系统的五轴特种车辆动力学仿真试验模型,通过对仿真模型进行调整和改进,建立符合实车驱动的特种车辆动力学模型.为重点分析轮胎缺失状态的影响,以轮胎六分力试验为基础,选取TruckSim中性能相似的非线性轮胎模型进行修改,通过进行0~80~0 km/h直线加速制动平顺性仿真试验和双移线操稳性仿真试验,研究不同位置处轮胎缺失状态下的车辆平顺特性和操稳特性.同时,以车辆质心偏移量为标准,分析讨论不同行驶速度下的最大缺失轮胎数量,提出不同行驶速度下缺胎工况的轮胎布置方法以及各桥轮胎对车辆行驶影响的程度级别.研究结果表明:多轴特种车辆具备在缺胎工况下行驶的极限条件,不同位置处轮胎缺失对车辆的最大行驶速度影响不显著;该型车辆各桥轮胎对车辆行驶影响的重要程度依次为一桥、五桥、三桥、二桥和四桥;车辆分别以50、30和20 km/h速度行驶时,最大缺失轮胎数量分别为1、2和3个.研究结论为多轴特种车辆行驶安全性评估提供了理论支撑.

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    电子信息与电气工程
    一种面向泊车场景智能车辆轨迹规划方法
    林淳, 贺越生, 方兴其, 王春香
    2023,57 (3):  345-353.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2021.443
    摘要 ( 482 )   HTML ( 158 )   PDF(4106KB) ( 403 )  

    局部轨迹规划是自主代客泊车系统的关键技术之一,在该场景下,现有智能车辆的局部轨迹规划方法存在规划耗时长、曲率不连续、安全性不足等问题.针对该类问题,提出一种面向泊车场景的智能车辆轨迹规划方法.该方法通过改进混合A*算法的解析扩展以及引入风险函数,提升了初始路径搜索的实时性和安全性.进一步,结合初始路径以及二次规划方法实现路径平滑和速度规划,最终完成轨迹生成.仿真实验表明,所提方法能够提升智能车辆轨迹规划实时性、平滑性以及安全性,并且在实车试验上验证所提方法在实际泊车场景的可行性.

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    基于动态运动原语和自适应控制的机器人技能学习
    张文安, 高伟展, 刘安东
    2023,57 (3):  354-365.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2021.379
    摘要 ( 602 )   HTML ( 183 )   PDF(12357KB) ( 470 )  

    提出一种基于动态运动原语(DMP)和自适应控制的机器人技能学习方法. 现有的DMP从单示教轨迹中学习动作,且其高斯基函数分布方式固定,并不适用于各种不同特征的动作轨迹. 因此,将高斯混合模型和高斯混合回归引入DMP中,使其能从多示教轨迹中学习技能,并且将径向基神经网络(RBFNN)引入DMP中构成RBF-DMP方法,以梯度下降的方式学习高斯基中心位置和权重,提高技能学习的精度.设计自适应神经网络控制器,用于控制机械臂复现示教中学习的动作. 在Franka Emika Panda协作机械臂上开展实验研究,验证方法的有效性.

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    融合MCAP和GRTV正则化的无人机航拍建筑物图像去雾方法
    黄鹤, 胡凯益, 李战一, 王会峰, 茹锋, 王珺
    2023,57 (3):  366-378.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2021.238
    摘要 ( 282 )   HTML ( 183 )   PDF(42329KB) ( 312 )  

    针对传统去雾处理复原得到的图像清晰度和对比度较低、整体颜色偏暗的问题,提出了一种改进的图像去雾方法,应用于无人机航拍建筑物图像处理中.针对全局大气光取值易受场景中景物影响的问题,提出一种颜色衰减先验投影最小方差的大气光求解方法,构建明度与饱和度差值图像,求解最小方差出现区域,并确定全局大气光估计.将利用图像场景深度信息求解的区域大气光与全局大气光相融合,获得新的大气光图.采用基于非局部信息的雾霾线先验理论对透射率进行优化,提出了一种基于雾霾线理论和引导相对总变分正则化的算法,通过计算透射率可靠性函数对透射率修正,并消除图像中存在的大量无用纹理信息,提升了透射率估计精度,有效改善了无人机航拍场景中浓雾及景深突变区域的复原图像质量.实验结果表明,所提算法与其他算法相比,获得的复原图像平均梯度、对比度、雾霾感知密度估计及模糊系数等指标分别平均提升了12.2%、7.0%、11.9%和12.5%,运算时长也优于部分算法,航拍图像更加清晰,更符合人眼视觉感受.

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