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吉林大学学报(工学版)
ISSN 1671-5497
CN 22-1341/T
主 任:陈永杰
编 辑:张祥合 曹 敏  程仲基
    赵莹莹 赵浩宇
电 话:0431-85095297
E-mail:xbgxb@jlu.edu.cn
地 址:长春市吉林大学南岭校区
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1. 人体步态识别方法与技术
李贻斌,郭佳旻,张勤
吉林大学学报(工学版)    2020, 50 (1): 1-18.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20190264
摘要507)   HTML25)    PDF(pc) (1686KB)(155)    收藏

针对人体步态识别,从步态数据采集仪器、常见步态数据集、步态参数提取和步态识别方法4个方面分别展开综述。首先,介绍常用的步态数据采集仪器的优缺点、可靠性和应用场景;其次,从建立机构、样本容量、采样率、环境、仪器和变量6个方面对常用的步态数据集进行对比分析;然后,将现有步态参数提取方法分为基于模型的方法和基于非模型的方法进行详细阐述,进而在步态识别算法方面分别从支持向量机、自编码器和卷积神经网络三方面进行介绍,并对上述方法从身份识别和异常步态辨识两个应用方向分别展开对比;最后,结合实际应用指出当前研究存在的不足和未来的发展方向。

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2. 各向异性刚度对轮胎力学特性及车辆操纵性的影响
李小雨,许男,仇韬,郭孔辉
吉林大学学报(工学版)    2020, 50 (2): 389-398.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20190172
摘要450)   HTML75)    PDF(pc) (1701KB)(390)    收藏

为揭示各向异性刚度值与轮胎力学特性的关系以及对复合工况车辆操纵性的影响规律,首先,通过引入方向因子描述复合工况总切力方向,提高了UniTire对复合工况轮胎力的建模精度;然后,根据轮胎试验数据分析了不同各向异性刚度值下轮胎力学特性变化规律,建立了考虑轮胎各向异性刚度值影响的有效侧偏刚度表达式;之后,建立了考虑轮胎各向异性刚度值影响的复合工况车辆操纵性分析模型,分析了轮胎处于不同各向异性刚度值时纵向加速度对车辆操纵性的影响;最后,通过CarSim软件平台对分析结果进行了仿真验证。结果表明:当轮胎各向异性刚度强时,复合工况下不同的制动/驱动模式对车辆的操纵性影响很小;当轮胎各向异性刚度弱时,复合工况下不同的制动/驱动模式会使车辆呈现出不同的操纵性。

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3. 基于欧几里得聚类算法的三维激光雷达障碍物检测技术
宗长富,文龙,何磊
吉林大学学报(工学版)    2020, 50 (1): 107-113.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20181242
摘要372)   HTML5)    PDF(pc) (1196KB)(187)    收藏

利用三维激光雷达对车辆前方障碍物进行辨识过程中,车辆的运动导致点云数据出现畸变,传统欧氏聚类方法也无法同时对远处和近处的障碍物进行精确检测,从而导致错误的聚类结果,容易出现障碍物误检或漏检的情况。针对上述问题,提出了一种对三维激光雷达点云数据去畸变的方法,同时改进了欧氏聚类方法,使其能自动更正距离阈值,从而使障碍物检测更加快速准确。对本文方法进行了实车试验,试验结果表明:本方法能同时快速准确地检测出较近和较远的障碍物。

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4. 基于深度学习的CT影像脑卒中精准分割
郜峰利,陶敏,李雪妍,何昕,杨帆,王卓,宋俊峰,佟丹
吉林大学学报(工学版)    2020, 50 (2): 678-684.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20190623
摘要246)   HTML26)    PDF(pc) (1051KB)(163)    收藏

为解决脑卒中病变的人工定位和定量分析耗时且缺乏一致性的问题,提出了基于多尺度U-Net深度网络模型,从非增强计算机断层扫描影像中分割脑卒中病变的高密度征,同时使用Dice损失函数训练模型以对抗数据中类不平衡问题。实验数据表明:该模型可端到端的以数据驱动的方式自动学习高密度征显著特征,有效地分割脑部小病灶区域。

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5. 蜘蛛生物液压驱动原理及其功能仿生探索
刘春宝,陈山石,盛闯,钱志辉,任露泉,任雷
吉林大学学报(工学版)    2020, 50 (1): 375-381.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20180545
摘要227)   HTML6)    PDF(pc) (1649KB)(72)    收藏

针对蜘蛛生物液压驱动原理的研究进行了综述,对蜘蛛步足液压原理进行了分析,尝试建立生物液压与工程液压难题的联系。首先,以海南捕鱼蜘蛛作为研究对象,通过电镜扫描、组织切片、Micro-CT等多种观测扫描实验得到其内流道模型,并基于该模型使用CFD软件对流动机理进行了研究。然后,根据CFD后处理得到的血淋巴流动轨迹,设计了一种仿生液压系统,为工程液压系统的设计提供一种新的思路。最后,针对蜘蛛步足的液压系统进行了功能仿生探索,设计了一种仿蜘蛛一体化双向运动关节,解决了现有仿蜘蛛关节不能实现驱动一体化、驱动精度得不到保证的问题,并高度再现了蜘蛛的生物驱动过程。

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6. 静气动弹性影响下带小翼汽车尾翼的设计与优化
赖晨光,王擎宇,胡博,文凯平,陈彦宇
吉林大学学报(工学版)    2020, 50 (2): 399-407.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20181118
摘要216)   HTML13)    PDF(pc) (1530KB)(155)    收藏

翼尖小翼能利用机翼翼尖产生的三维绕流为机翼提供额外的升力和前进的推力,其独特的作用机理同样适合用在汽车尾翼上。由于汽车的尾部流场与航空器有较大差别,使传统的航空器翼型很难满足汽车用翼尖小翼的设计需求,同时翼尖小翼的附加会使尾翼翼面因额外的弹性变形而产生新的气动载荷分布,这就需要对车用翼尖小翼进行设计和优化。首先,利用准均匀B样条曲线来拟合翼型,再对拟合的翼型进行小翼的三维参数化建模,最后,使用双向流固耦合的分析方法来考虑静气动弹性对附加了小翼的汽车尾翼的实际影响,并在三维流场中通过数值仿真的手段对小翼翼型及其形状参数进行优化设计。最优样本进行了风洞试验验证和比较,结果说明仿真具有较高的模拟精度,同时风洞试验与数值仿真的结果表明:翼尖小翼通过优化设计能为安装有普通尾翼的汽车带来额外下压力的同时减小其气动阻力;相较于刚性翼,考虑静气动弹性的新型尾翼,其最优解集有使汽车模型的升力系数增加而阻力系数减小的趋势。

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7. 刚性折纸机构运动分析及折叠过程仿真
郭震,于红英,滑忠鑫,赵娣
吉林大学学报(工学版)    2020, 50 (1): 66-76.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20180835
摘要200)   HTML4)    PDF(pc) (1871KB)(87)    收藏

为了分析刚性折纸机构的运动特性,研究了不同构型的折叠过程,建立了刚性折纸机构运动学模型并分析了典型构型的折叠构态。首先,建立单顶点刚性折纸机构各折痕转角之间的关系方程,推导出未知折痕转角的显式表达式,并通过方程解的互验排除干扰解,得到任意折叠构态实际折痕转角;其次,通过旋转变换矩阵,计算任意折叠构态下顶点实时位置坐标;再次,将三角面片对相交判断算法应用到刚性折纸机构干涉判断上,检测折叠过程中的干涉情况;最后,建立折叠过程仿真平台,并分析典型刚性折纸机构的折叠过程。仿真分析结果与实际折叠过程一致,验证了刚性折纸机构运动分析方法的正确性以及仿真平台的适用性。

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8. 水下视频图像清晰化方法
程艳芬,姚丽娟,袁巧,陈先桥
吉林大学学报(工学版)    2020, 50 (2): 668-677.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20190344
摘要182)   HTML24)    PDF(pc) (1489KB)(94)    收藏

针对一般水下视频图像清晰化方法使图像失真、噪声放大以及视频播放中相邻帧出现闪烁跳跃等现象,提出了基于颜色空间的单幅水下图像清晰化方法和基于时空信息融合的水下视频清晰化方法。在研究单幅水下图像清晰化过程中,修正了传统方法中透射率估计偏大的现象,并采用暗通道先验与颜色饱和度相结合的方式对背景光进行修正。针对视频播放中相邻帧出现闪烁跳跃现象,将时间、空间信息融合,通过插值和取平均的方式估计出更稳定的透射率。实验结果表明:本文方法在对水下视频图像清晰化处理方面效果良好,同时视频的连续性和平滑性也得到了较好的处理。

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9. 纤维增强复合材料在汽车覆盖件中的应用
叶辉,刘畅,闫康康
吉林大学学报(工学版)    2020, 50 (2): 417-425.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20190202
摘要167)   HTML12)    PDF(pc) (1582KB)(113)    收藏

采用碳纤维和玻璃纤维两种增强材料与环氧树脂基体材料,对汽车发动机罩进行了铺层结构设计、样件制造和性能对比分析。研究表明:纤维增强发动机罩在满足刚度、模态要求的同时能有效减轻质量,实现发动机罩减重51.2%。在不同工况下,将发动机罩自由模态、横向弯曲刚度、扭转刚度的仿真结果与试验结果和原钢制件发动机罩性能进行了对比,验证了设计的有效性。对复合材料发动机罩铺层优化设计进行了研究,通过优化发动机罩质量相对于初始设计减重9.7%,充分发挥了纤维复合材料在汽车轻量化方面的优势。

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10. 基于法向量距离分类的散乱点云数据去噪
王晓辉,吴禄慎,陈华伟
吉林大学学报(工学版)    2020, 50 (1): 278-288.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20180948
摘要158)   HTML3)    PDF(pc) (3667KB)(45)    收藏

在三维点云数据的去噪中,很难实现既保持尖锐区域的特征,又使平滑区域高度光顺。为此,提出了一种基于法向量距离分类的去噪方法。首先计算点云数据的微分几何信息。采用鲁棒的方法对点云数据进行法矢量估算,并将其法矢量方向调整到一致。再根据采样点的局部二次曲面拟合来估算点云数据的曲率;然后通过计算从采样点到其切平面的法向距离,将点云数据划分为平滑区域和尖锐区域,并采用加权局部最优投影算法和双边滤波算法分别对平滑区域和尖锐区域进行滤波去噪。选用Bunny和Fandisk点云模型,分别采用单一的加权局部最优投影算法、双边滤波算法及两者相结合算法对点云模型进行去噪测试。测试结果表明:所提方法可有效去除噪声模型中的孤点,提高点云分布的均匀性;增强点云模型平滑区域的光顺度,保持了尖锐区域中的几何特征并避免了过度光顺和细节特征失真。对比测试数据可知,降噪点云模型的误差和偏差较小,Bunny模型的平均误差为0.001 1 mm,Fandisk模型的平均误差为0.000 7 mm。

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11. 知识图谱嵌入中的自适应筛选
欧阳丹彤,马骢,雷景佩,冯莎莎
吉林大学学报(工学版)    2020, 50 (2): 685-691.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20180791
摘要134)   HTML11)    PDF(pc) (751KB)(84)    收藏

针对知识图谱数据类别不平衡与训练难度不同,随机进行训练数据采样可能导致嵌入模型不能快速收敛的问题,提出了一种自适应的筛选训练数据方法。对训练数据按照关系类别进行分组,采样过程中首先根据概率选择关系类别,然后从选定的分组中随机选择一个实例进行训练。根据训练效果对每组实例被选择的概率进行自适应调整。实验结果表明:自适应的分组筛选在链接预测任务上取得了更好的结果,使嵌入模型更快、更好地收敛。

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12. 基于车间通信的车辆编队控制方法设计
马彦,黄健飞,赵海艳
吉林大学学报(工学版)    2020, 50 (2): 711-718.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20181143
摘要134)   HTML5)    PDF(pc) (1207KB)(58)    收藏

传统的跟随领航者编队控制器在实际情况中难以准确获得领航车辆运动状态,并且其内部参数可能受到外部干扰的影响而具有不确定性。对此本文设计了基于自适应控制理论中变量估计方法的反馈线性控制器,提出了基于车间通信技术的控制器改进方法。首先,通过变量估计方法提高了控制器参数中的相对距离的精确度;然后,通过车间通信技术保证了接收到的领航车辆运动信息的准确性;最后,在VS2010和Simulink环境下进行了联合仿真实验,验证了算法的有效性。结果表明:基于车间通信技术和自适应原理的跟随领航者编队控制方法能有效完成编队任务,误差较小且收敛,为智能网联汽车的发展提供了一定应用价值。

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13. 仿生张拉机械腿及其抗冲击性能仿真分析
钱志辉,吴思杰,王强,周新艳,吴佳南,任雷,任露泉
吉林大学学报(工学版)    2020, 50 (2): 758-764.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20190265
摘要133)   HTML11)    PDF(pc) (1255KB)(62)    收藏

针对机器人腿足系统抗冲击性能差的问题,基于生物张拉原理开发了一种仿生张拉机械腿。该机械腿关节间不存在刚性铰接轴,通过添加柔性材料模拟生物关节韧带和筋腱作用。仿真结果表明:相比传统机械腿,仿生张拉机械腿具有更好的抗冲击性能。材料敏感性分析表明,足-地冲击过程中,仿生张拉腿中的柔性构件通过变形有效吸收冲击能量,缓释了冲击作用强度,改善了刚性构件的应力分布状态。研究范围内仿生筋腱材料软硬保持不变,仿生韧带的弹性模量越小,仿生腿的抗冲击、抗弯能力越强;保持仿生韧带软硬一定时,仿生筋腱的弹性模量越大,仿生腿的抗冲击、抗弯能力越佳,进而为机器人腿足系统的创新设计提供了理论依据。

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14. 基于极小值原理的燃料电池客车能量管理策略
王哲,谢怡,臧鹏飞,王耀
吉林大学学报(工学版)    2020, 50 (1): 36-43.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20180966
摘要126)   HTML6)    PDF(pc) (1426KB)(49)    收藏

针对燃料电池客车动力系统,以氢耗最低为目标函数,以燃料电池输出功率为控制变量,并考虑燃料电池耐久性对控制变量进行约束,基于Pontryagin极小值原理设计能量管理策略。针对Pontryagin极小值原理仅适用于离线计算的缺点进行改进,设计了能适应不同工况的在线能量管理策略,并建立了燃料电池客车整车仿真模型。仿真结果表明:该能量管理策略在不同工况下具有较好的适应性,不同工况下燃料经济性和耐久性均优于传统开关模式能量管理策略。

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15. 基于排气热管理的柴油机氧化催化器升温特性
王建,许鑫,顾晗,张多军,刘胜吉
吉林大学学报(工学版)    2020, 50 (2): 408-416.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20181240
摘要124)   HTML26)    PDF(pc) (1486KB)(89)    收藏

为研究柴油机颗粒捕集器(DPF)再生升温过程中所采用的排气热管理措施对柴油机氧化型催化器(DOC)升温特性及其他发动机性能的影响,选取低转速、中小负荷下的两个低排温的典型工况点进行试验研究。试验结果表明:增加次后喷油量对DOC入口排气温度影响较小,可提高DOC内部升温速率、缩短升温速率峰值到达时间,且负荷越大效果越明显;次后喷油量的增加能提高DOC对HC的转化效率,但由于HC基数的增多会导致DOC后的HC逃逸量增多;增加次后喷油量也会增加发动机的比油耗和加重发动机的机油稀释程度,需要合理控制次后喷油量;进气节流阀开度减小,节流作用增强,进气流量降低,DOC入口温度上升,DOC内部升温响应速度变缓但升温速率峰值增大。升温过程中,峰值温度出现在DOC中后部且温度梯度大。试验研究成果可为DPF主动再生方法及温升策略提供试验依据。

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16. 内凹三角形负泊松比结构耐撞性多目标优化设计
马芳武,梁鸿宇,赵颖,杨猛,蒲永锋
吉林大学学报(工学版)    2020, 50 (1): 29-35.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20181027
摘要123)   HTML7)    PDF(pc) (1285KB)(26)    收藏

为设计出具有良好耐撞性的车辆碰撞吸能结构,以内凹三角形负泊松比多胞结构为研究对象,通过显式动力有限元软件 LS?DYNA建立了此吸能结构的轴向冲击有限元模型。结合最优拉丁超立方设计方法,构建了此吸能结构的峰值冲击力PCF和比吸能SEA关于长胞壁尺寸a与胞壁厚度b的多项式代理模型,采用第二代非劣排序遗传算法(NSGA?II)进行多目标优化设计,并基于适应度函数C获取一妥协解。优化结果表明:胞壁厚度比长胞壁尺寸对此吸能结构耐撞性影响更显著,通过合理匹配壁厚和长胞壁长度,能有效降低峰值冲击力,提高比吸能。

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17. 熔融沉积成型技术3D打印机加热系统的模糊自适应PID控制
曲兴田,王学旭,孙慧超,张昆,闫龙威,王宏一
吉林大学学报(工学版)    2020, 50 (1): 77-83.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20190114
摘要121)   HTML2)    PDF(pc) (1668KB)(35)    收藏

在熔融沉积成型技术(FDM)3D打印过程中,需要对打印喷头和打印平台加热床进行加热,直到打印材料所需的温度才能开始打印,由于加热系统存在的时间滞后性和稳定性差的缺点,使加热过程既耗时又浪费能源。针对以上问题,采用模糊自适应PID控制方法控制打印喷头和打印平台加热床加热过程,并建立了控制系统Matlab/Simulink仿真模型。仿真结果表明,模糊自适应PID控制方法对FDM 3D打印机加热系统的控制效果优于传统PID控制方法,具有超调量小、响应速度快、控制效果更稳定的优势。

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18. 基于SVM和窗口梯度的多焦距图像融合方法
李雄飞,王婧,张小利,范铁虎
吉林大学学报(工学版)    2020, 50 (1): 227-236.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20190116
摘要120)   HTML4)    PDF(pc) (2062KB)(48)    收藏

为提高多焦距图像融合质量,提出了一种基于支持向量机(SVM)和窗口梯度的多焦距图像融合方法。该方法首先对多焦距图像进行基于窗口的经验模态分解(WEMD),得到一组内涵模式函数分量(高频)和残余分量(低频),WEMD可以有效解决图像分解中的信号混叠问题;然后,利用SVM的输出指导低频分量融合,选取更清晰的聚焦区域;利用本文的窗口梯度对比算法指导高频分量融合,在保持融合图像对比度的同时保证图像的一致性;最后,经过WEMD逆变换得到融合图像。在9组多焦距图像上进行实验,从主观评价和5种客观评价指标方面,本文的融合方法相比于其他5种方法能获得更好的融合质量。

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19. 基于离散优化算法和机器学习的传感云入侵检测
刘洲洲,尹文晓,张倩昀,彭寒
吉林大学学报(工学版)    2020, 50 (2): 692-702.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20181170
摘要119)   HTML9)    PDF(pc) (1671KB)(60)    收藏

针对传感云的大规模高维度数据和多变性入侵行为,在雾计算模式下提出了一种基于并行离散优化特征提取和机器学习方法特性的传感云入侵检测算法。首先,为有效降低数据维度和提高特征提取过程的鲁棒性,在定义最优特征评价指标的基础上构建并行离散优化特征提取框架,理论分析表明:该指标能最大限度去除特征冗余度和保持原始数据多样性。其次,设计了具有普遍意义的离散优化算法(DOA),结合工程优化问题特点给出DOA实现流程,并证明了DOA具有全局收敛性,在此基础上使用DOA对特征提取框架进行求解,通过并行特征子集筛选过程实现了最佳特征组合提取。最后,利用最佳特征子集和机器学习中的分布模糊聚类技术对传感云入侵行为进行检测,通过引入智能迭代进化思想和自适应聚类策略,在有效避免模糊聚类算法易陷入局部最优缺陷的同时实现了聚类个数自动划分。实验结果表明:该入侵检测算法能有效给出入侵检测结果,而且相比于其他检测算法,该算法异常检测成功率和漏检率明显改善,且具有较强抗噪能力。

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20. 城市潮汐车道优化设计的双层规划模型
贾洪飞,丁心茹,杨丽丽
吉林大学学报(工学版)    2020, 50 (2): 535-542.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20180790
摘要118)   HTML8)    PDF(pc) (1410KB)(56)    收藏

针对周期性某时段路段通行能力不均衡所导致的单向拥堵问题,分析了潮汐车道的设置条件与方向分布系数。在此基础上,从路网系统的角度出发,建立潮汐车道设置方案的双层规划模型,上层模型用于路网车道分配,以系统总延误及潮汐车道交通流优化比的和最优为目标,下层模型为路径选择行为符合Wardrop用户平衡准则的用户均衡分配模型。基于遗传算法和Frank-Wolfe算法进行算例分析,并将优化前、后的方向分布系数与路段饱和度进行对比,结果表明:该模型可合理缓解潮汐交通现象,降低路网系统总延误。

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21. 基于数据挖掘技术的桥梁结构健康状态检测
武立群,张亮亮
吉林大学学报(工学版)    2020, 50 (2): 565-571.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20190083
摘要117)   HTML9)    PDF(pc) (1159KB)(50)    收藏

针对当前桥梁结构健康状态检测模型存在的检测误差大、检测效率差等难题,以改善桥梁结构健康状态检测结果为目标,设计了基于数据挖掘技术的桥梁结构健康状态检测模型。首先,采用无线传感器网络对桥梁结构健康状态数据进行采集,并采用核主成分分析对桥梁结构健康数据处理,去除桥梁结构健康数据的冗余特征,减少桥梁结构健康状态检测特征规模;然后,采用支持向量机对桥梁结构健康数据进行学习,并引入粒子群优化算法确定的桥梁结构健康状态检测模型的参数,建立最优的桥梁结构健康状态检测模型;最后,在Matlab2017平台上对桥梁结构健康模型的有效性和优越性进行测试。结果表明:本文模型获得了较高精度的桥梁结构健康状态检测结果,桥梁结构健康建模时间减少,提高了桥梁结构健康状态检测效率,而且桥梁结构健康状态检测整体性能要明显优于当前其他的桥梁结构健康检测模型,为桥梁结构健康研究提供了一种有效的工具。

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22. 大数据网络并行计算环境中生理数据流动态负载均衡
张笑东,夏筱筠,吕海峰,公绪超,廉梦佳
吉林大学学报(工学版)    2020, 50 (1): 247-254.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20181250
摘要116)   HTML2)    PDF(pc) (876KB)(23)    收藏

针对医疗大数据服务系统中生理数据流动态负载不均衡问题,传统方法处理能力只局限在某算子所处节点可处理的窗口范围,在数据逐渐增加的状态下处理能力不足,容易出现数据流拥塞的情况,而且忽略了对整个体系的负载分布和动态负载均衡中迁移决策的研究。为此,提出了一种新的大数据网络并行计算环境的生理数据流动态负载均衡方法。首先利用元组key的Hash值得到节点相应数据块,利用数据块记录获取相应目标节点,将数据元组输出。同时,对并行计算熵进行扩展,将其定义至异构集群,对其进行求解。将网络并行计算环境下并行计算熵看作医疗大数据服务系统中生理数据流动态负载均衡度的衡量指标,通过并行计算熵对是否需要进行负载迁移进行判断,并且通过并行计算熵确定迁移任务的方式及迁移量,从而制定迁移决策,实现大数据网络并行环境中生理数据流动态负载均衡处理。经实验验证,本文方法可行性高,计算性能及动态负载均衡性好。

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23. 5G移动通信中基于同频干扰分布的协同分布式天线传输系统
王金鹏,叶政鹏,曹帆,邹念育
吉林大学学报(工学版)    2020, 50 (1): 333-341.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20190199
摘要115)   HTML5)    PDF(pc) (1530KB)(46)    收藏

针对协同分布式的天线传输(CDAT)技术在使用频分多址(FDMA)时,不可避免地造成干扰的过载,致使发射信号峰均比(Peak-to-average signal power ratio, PAPR)增加的问题,从理论上提出了一种多载波系统中下行链路的结合MMSE和空间分集联合接收方法。首先,在相邻宏单元共道干扰的情况下,描述了用于空间分集的空时分组编码传输分集(STBC-TD),以及用于多用户空间复用的最小均方误差滤波和奇异值分解(MMSE-SVD)。然后,为了抑制CDAT作用下PAPR的增大,由同频干扰(CCI)分布着手,引入了不需要无线终端信息传输的盲选择映射(Blind SLM),同时给出了STBC、CCI、SINR及BER的详细数学表达。蒙特-卡洛的仿真结果表明:在相同误码率BER条件下,相比于传统方式,本文算法对系统的信噪比性能可以提高1 dB左右。该方案在充分考虑了同频干扰CCI后,CDAT算法可以更为有效地提高系统容量,其也为研究无线蜂窝多接入系统下行链路的性能提供了一种新的思路。

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24. 植保无人机变量喷雾处方图实时解译系统的设计与试验
高锐涛,单建,杨洲,文晟,兰玉彬,张泉勇,汪洋
吉林大学学报(工学版)    2020, 50 (1): 361-374.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20180739
摘要112)   HTML2)    PDF(pc) (3055KB)(42)    收藏

研制了基于ARM架构的变量喷雾处方图实时解译系统,此系统可以实时提取无人机作业位置、速度、高度等参数,并在处方图中进行寻址从而读取对应的栅格处方值发送至变量喷雾系统。寻址采用了延时算法优化设计,使解译结果满足作业需求。解译系统与变量系统搭建在大疆MG-1植保无人机上,通过试验测试解译系统的可实施性与精确性。试验结果表明,此系统可成功实时解译变量施药处方图,在有效喷幅内,栅格中心与栅格边界变量结果显著,与预设处方值相符,采集带雾滴沉积量为0.005~0.765 8 μL/cm2,雾滴覆盖密度为12~72个/cm2,变量转换时间约为0.5 s,变量精度为1 m。

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25. 多级刚度双质量飞轮扭转特性建模与试验验证
史文库,陈龙,张贵辉,陈志勇
吉林大学学报(工学版)    2020, 50 (1): 44-52.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20181239
摘要112)   HTML4)    PDF(pc) (1455KB)(38)    收藏

针对多级刚度双质量飞轮扭转特性建模和分段点平滑拟合展开了研究。首先,在分析多级刚度双质量飞轮工作原理基础上,建立了考虑分段刚度、阻尼非线性的双质量飞轮扭转特性数学模型,并通过台架试验验证模型准确性。其次,针对所建模型存在跳跃间断点以及仿真过程中可能出错的问题,采用反正切函数对模型进行平滑拟合,得到基于反正切拟合函数的双质量飞轮非线性模型。最后,对平滑拟合前、后模型进行对比分析,结果表明:采用反正切函数平滑拟合对模型精度影响较小,使模型分段点和临界点平滑过渡,提升了模型仿真稳定性。

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26. 基于克里金和粒子群算法的装载机铲掘轨迹规划
于向军,槐元辉,李学飞,王德武,俞安
吉林大学学报(工学版)    2020, 50 (2): 437-444.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20190766
摘要110)   HTML9)    PDF(pc) (1175KB)(72)    收藏

以某50型轮式装载机为研究对象,结合其行驶、作业特性和自身结构特点,联合RecurDyn和EDEM建立了包含物料信息的装载机铲掘特性仿真模型。归纳驾驶员经验分析了装载机铲掘散状物料的过程,构建了能反映铲斗满斗率和燃油消耗量综合性能的装载机铲掘性能指标。针对不同工况和不同铲掘轨迹参数下的装载机铲掘性能,基于Kriging方法建立了不同工况下铲掘性能关于铲掘轨迹参数的近似响应关系,采用粒子群算法对其进行优化,得到了不同工况下的理论铲掘轨迹参数。分析结果表明:优化后的铲掘轨迹参数所对应的装载机铲掘性能将会得到明显提升。

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27. 椭圆齿轮传动系统非线性动态特性分析
董长斌,刘永平,魏永峭,邓海青,许杰
吉林大学学报(工学版)    2020, 50 (2): 483-493.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20181080
摘要110)   HTML8)    PDF(pc) (2950KB)(34)    收藏

为获得椭圆齿轮副工作时的振动规律,以实现其稳定、高效传动,在分析椭圆齿轮固有特性的基础上对椭圆齿轮非线性动力学特性进行了研究。以齿轮动力学理论为基础,建立考虑时变啮合刚度、齿侧间隙、静态传递误差、粘弹性阻尼的椭圆齿轮非线性动力学模型,利用四阶变步长Runge-Kutta 数值方法对椭圆齿轮传动系统非线性动力学方程进行求解,绘制了系统的位移响应,相轨迹以及Poincaré映射,得到激励频率、阻尼比、时变啮合刚度、以及内部激励4个控制参数对传动系统动态响应的影响。椭圆齿轮副动力学模型的建立、求解和参数影响分析可以为后续的动态设计、不同参数下的振动响应趋势预测以及降噪提供一定的理论依据。

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28. 后视镜造型对前侧窗气动噪声的影响
陈鑫,王宁,沈传亮,冯晓,杨昌海
吉林大学学报(工学版)    2020, 50 (2): 426-436.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20180867
摘要107)   HTML4)    PDF(pc) (4887KB)(65)    收藏

前侧窗区域的气动噪声主要来源于车外后视镜,为降低此区域的气动噪声,基于后视镜-平板风洞实验,对5款后视镜进行数值模拟研究。稳态分析采Realizable k-ε模型,瞬态分析采用基于Realizable k-ε模型的分离涡模拟(DES),此数值模拟方法监测的噪声数据与风洞实验结果基本一致。对比分析了5款后视镜平面流线图、表面声功率图和压力云图等,得出后视镜镜罩、基座造型、安装角度等造型因素对前侧窗区域气动噪声影响较为明显,适当调整组合这些造型因素,可有效减小后视镜对前侧窗气动噪声的影响,对后视镜结构的优化设计有较好的借鉴意义。

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29. 气动柔性六足机器人定半径转弯实现方法与稳定性
赵云伟,耿德旭,刘晓敏,刘齐
吉林大学学报(工学版)    2020, 50 (2): 472-482.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20181071
摘要105)   HTML6)    PDF(pc) (1632KB)(33)    收藏

针对气动柔性关节仿生六足机器人提出基于三角步态和重心轨迹跟踪法的定半径转弯步态规划方法。采用预设机器人步态转角和转弯半径逆向建立转动过程中机器人重心轨迹模型,获得机器人足部的落足点位置,并进行了机器人重心轨迹仿真,研究了重心规划轨迹与理想轨迹的偏离误差。根据静态稳定裕度模型建立了最大步态转角模型,并以此作为判据分析机器人定半径转弯步态规划的稳定性。利用三维运动捕捉系统进行了机器人定点和定半径转弯性能实验,获得了不同步态转角和转弯半径下机器人的转弯性能,验证了转弯步态规划方法的正确性。该机器人动作灵活,可实现任意半径转弯,当规划步态转角小于最大步态转角时机器人转弯过程行进平稳。

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30. 基于ROC曲线和驾驶行为特征的驾驶愤怒强度判别阈值
万平,吴超仲,马晓凤
吉林大学学报(工学版)    2020, 50 (1): 121-131.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20180918
摘要101)   HTML2)    PDF(pc) (1719KB)(35)    收藏

为了对“路怒症”进行分级预警,提出了一种基于驾驶行为特征的愤怒强度判别阈值求解方法。通过在交通繁忙路段开展限时实车试验获得不同愤怒强度下的驾驶行为数据。基于方差分析选用方向盘转动角速度(SWRAR)、加速踏板踩踏速度(SGP)、横向加速度(LA)作为驾驶愤怒判别指标。运用接受者操作特征(ROC)曲线分析方法求得4种愤怒强度的最佳阈值范围分别为:正常状态0≤SWRAR<1.886 3,0≤SGP<0.397 4, 0≤LA<0.136 2;低强度愤怒1.886 3≤SWRAR<2.324 1,0.397 4≤SGP<0.505 4,0.136 2≤LA<0.155 9;中强度愤怒2.324 1≤SWRAR<3.083 5,0.505 4≤SGP<0.614 2,0.155 9≤LA<0.175 4;高强度愤怒SWRAR≥3.083 5,SGP≥0.614 2,LA≥0.175 4。验证结果表明,此驾驶行为特征阈值的准确率可达79.42%。本文研究结果可为驾驶愤怒分级预警系统的开发提供理论支撑。

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31. 基于双向长短期记忆模型的起重机智能操控方法
倪涛,刘海强,王林林,邹少元,张红彦,黄玲涛
吉林大学学报(工学版)    2020, 50 (2): 445-453.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20190231
摘要99)   HTML5)    PDF(pc) (1498KB)(43)    收藏

为解决地面指挥人员和司机协同操控起重机难度大的问题,提出一种基于双向长短期记忆(BiLSTM)模型的起重机智能操控方法,实现了对起重机的单人控制,降低了人力成本。首先,使用Kinect从指挥人员的一段动作指令中采集出人体关节点的坐标序列;然后,利用这些坐标构造人体关节向量,通过计算向量间的夹角和模比值构造出两种区分不同指令的特征矩阵;之后,将夹角特征矩阵输入到基于BiLSTM模型的指令识别网络,并与支持向量机(SVM)和反向传播(BP)神经网络的识别结果作比较;最后,将夹角和模比值特征矩阵进行融合识别,以进一步提升准确率。实验结果表明:本文指令识别网络具有较高的识别率;提出的融合识别方法有效地利用多种特征的信息,对训练集的识别准确率达99.13%,对测试集的识别准确率达96.75%。

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32. 适用于高频激励的面内轮胎动态模型
郭孔辉,黄世庆,吴海东
吉林大学学报(工学版)    2020, 50 (1): 19-28.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20190068
摘要97)   HTML6)    PDF(pc) (1615KB)(42)    收藏

为了合理表达轮胎在高频激励工况下的动态力学特性,建立了一种将轮胎连续物理结构离散化处理的轮胎动态模型。该模型将胎侧部分以及胎内压缩空气离散成一系列弹簧阻尼单元,带束部分离散成沿带束圆周方向均匀分布的多个质量点,质量点之间由代表带束拉伸和弯曲特性的弹性单元相连。在相邻质量点之间引入若干个无质量接触单元进行轮胎与路面之间接触力计算。利用TMPT试验数据对所建立的轮胎动态模型进行参数辨识和精度验证。对比结果表明,本文建立的轮胎动态模型不仅能够准确地表达轮胎静态力学特性,也能够很好地表达轮胎在典型不平路面上的高频动态力学特性。

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33. 考虑空间异质性的建成环境对通勤方式选择的影响
尹超英,邵春福,王晓全,熊志华
吉林大学学报(工学版)    2020, 50 (2): 543-548.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20181087
摘要94)   HTML4)    PDF(pc) (618KB)(71)    收藏

为探讨交通小区层面建成环境各因素对居民通勤方式选择的影响,构建了考虑空间异质性的多层logistic模型,以长春市为例开展了实证研究。模型同时考虑了个体层面和交通小区层面变量对通勤行为的影响,并借助HLM软件标定模型参数。结果表明:居民通勤方式选择的空间异质性是显著存在的;在控制了空间异质性后,个体层面变量中性别、年龄、教育水平、户口类型、家庭收入、家庭小汽车拥有和出行属性中的通勤距离均对居民通勤方式选择有显著影响;交通小区层面中,居住地土地利用混合度越高、公共交通站点及道路交叉口密度越大,居民选择小汽车通勤的可能性越低,而居住在距离城市中心商务区较远的居民更倾向选择小汽车通勤。

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34. 刚柔耦合式小麦脱粒弓齿设计及试验
付君,张屹晨,程超,陈志,唐心龙,任露泉
吉林大学学报(工学版)    2020, 50 (2): 730-738.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20190569
摘要92)   HTML2)    PDF(pc) (1622KB)(33)    收藏

为解决小麦脱粒中脱净率低、损伤率高的问题,对小麦脱粒标准弓齿进行创新设计,并对其脱粒界面进行分析。设计刚柔耦合式弓齿小麦脱粒试验台,开展二次回归正交对比试验,损伤率明显降低,降幅最大可达到1.04%,脱净率明显提高,增幅最大可达到4.64%。试验因素对刚柔耦合式弓齿损伤率的影响程度由大到小依次为滚筒转速、喂入量和脱粒间隙,得到损伤率最优作业参数组合:滚筒转速为350 r/min,脱粒间隙为30 mm,喂入量为6 kg/s。试验因素对刚柔耦合式弓齿脱净率的影响程度由大到小依次为滚筒转速、脱粒间隙和喂入量,得到脱净率最优作业参数组合:滚筒转速为600 r/min,脱粒间隙为10 mm,喂入量为3.5 kg/s。

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35. 纯电动铲运机弓网续能系统设计与动态特性仿真
李银平,靳添絮,刘立
吉林大学学报(工学版)    2020, 50 (2): 454-463.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20181152
摘要92)   HTML4)    PDF(pc) (1173KB)(35)    收藏

为能给纯电动铲运机充电续能,提出了一种弓网续能充电系统。根据10 t级纯电动铲运机受电弓动力学特征及受电弓与巷道之间的工作条件设计了包括弓网各部件结构、弓头运动轨迹、升弓角及平衡杆转角等弓网续能系统参数。基于建立的受电弓动力学计算模型,结合多目标优化算法设计出纯电动铲运机专用受电弓,基于非线性有限元理论建立了纯电动铲运机弓网续能系统有限元模型,通过MARC软件对弓网续能系统受流情况进行了动态特性仿真和验证分析。结果表明:本弓网续能系统能在保证纯电动铲运机安全运行的前提下仅需12.5 s完成纯电动铲运机续能充电,提高了纯电动铲运机运行作业效率,具有很强的推广性。

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36. 基于联合优化的D2D资源分配算法
刘毅,肖玲玲,王改静,张武军
吉林大学学报(工学版)    2020, 50 (1): 306-314.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20180935
摘要92)   HTML4)    PDF(pc) (1160KB)(36)    收藏

针对多蜂窝用户和多D2D用户共存场景下的干扰和能量消耗问题,建立了D2D用户在半双工或全双工两种模式中选择的混合双工系统模型,并提出了一种基于多角度联合优化的容量最大化D2D资源分配算法。该算法首先在保障蜂窝用户通信质量的基础上,通过联合优化用户的接入控制、功率分配、双工模式选择和信道分配,实现了系统容量的最大化,仿真结果表明本文算法可显著提高蜂窝网络的系统容量。

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37. 一种生成新坐标系的普适三点模型及其应用
王凤艳,严学新,王明常,张旭晴,牛雪峰,王清
吉林大学学报(工学版)    2020, 50 (1): 324-332.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20181228
摘要91)   HTML3)    PDF(pc) (1382KB)(40)    收藏

测量中经常涉及坐标系生成与转换问题,以左手系为例,推导了基于任意旋转角的平面直角坐标系顺时针变换模型,该模型也适用于右手系的逆时针变换,且旋转矩阵与旋转角大小无关,和坐标轴的顺序及旋转方向有关。在此基础上,针对工程与工业测量中的空间直角坐标系的生成与变换,提出了基于任意不共线三点生成新坐标系的普适模型,该模型通过在坐标逐步变换过程的旋转参数计算中加入详细判据,从而克服传统三点法生成新坐标系对三点的分布限制,用户可以按照任意需要生成新坐标系,并将该模型应用于非量测相机标定控制场的坐标系建立,验证了模型的可靠性。

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38. 硅藻土⁃玄武岩纤维复合改性沥青混合料路用性能试验
朱春凤,程永春,梁春雨,肖波
吉林大学学报(工学版)    2020, 50 (1): 165-173.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20180495
摘要90)   HTML1)    PDF(pc) (2007KB)(33)    收藏

针对吉林省季节性冻土区对沥青路面高温稳定性和低温抗裂性的要求,在沥青混合料中同时掺加硅藻土和玄武岩纤维,通过对复合改性沥青混合料低温稳定性、高温稳定性、水稳定性和疲劳性能等性能指标进行研究,评价硅藻土玄武岩纤维复合改性沥青混合料的路用性能,为硅藻土-玄武岩纤维复合改性沥青混合料在沥青路面中的应用提供参考。研究结果表明:硅藻土-玄武岩纤维复合改性沥青混合料具有良好的路用性能,掺加硅藻土和玄武岩纤维后沥青混合料的高温稳定性显著提高,低温抗裂性得到改善,疲劳寿命得到大幅提高,水稳定性也有一定程度的提高。

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39. 青饲玉米收获机械切碎装置参数优化试验
薛钊,付君,陈志,王锋德,韩少平,任露泉
吉林大学学报(工学版)    2020, 50 (2): 739-748.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20191083
摘要89)   HTML5)    PDF(pc) (1358KB)(46)    收藏

针对青饲玉米收获机械作业能耗大、切碎质量差的问题,利用自制青饲玉米收获机切碎试验台开展作业参数优化试验,分析作业参数对作业能耗和切碎质量的影响规律。以切碎比能耗、标准草长率为主要性能指标,切碎装置转速、喂入速度和喂入倾角为试验因素,设计单因素试验,确定各试验因素的较优水平区间;通过正交试验,建立各因素与指标之间的数学回归模型,探究各因素对指标的影响规律。试验结果表明:切碎比能耗最小时的最优作业参数组合如下:切碎器转速为1 005 r/min,喂入速度为4 m/s,喂入倾角为8.4°;标准草长率达到最高时的最优组合如下:切碎器转速为1 200 r/min,喂入速度为3.5 m/s,喂入倾角为8.5°。综合优化得到影响切碎作业性能的综合最优组合如下:切碎器转速为1 200 r/min,喂入速度为4 m/s,喂入倾角为 8°。田间验证试验表明:切碎比能耗相对误差为5.23%,标准草长率相对误差为3.15%,最优作业参数综合表现良好,且回归模型可靠。

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40. 基于动水冲刷作用的沥青混合料短期水损害特性
王英,李萍,念腾飞,姜继斌
吉林大学学报(工学版)    2020, 50 (1): 174-182.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20180971
摘要88)   HTML2)    PDF(pc) (1845KB)(27)    收藏

针对车辆荷载引起的动水冲刷作用,设计开发了一种模拟动水冲刷的试验装置,结合冻融循环试验,对动水冲刷与静态浸水模式下沥青混合料的空隙率、吸水率以及劈裂强度等技术指标进行测试,并借助CT扫描试验,从微观的角度探讨动水冲刷作用下沥青混合料的短期水损害机理。试验结果表明:随着冻融循环次数的递增,动态冲刷浸水模式和静态浸水模式作用下的沥青混合料试件空隙率增幅分别为47.62%和22.5%;吸水率增幅分别为263.2%和86.4%,冻融劈裂强度比(TSR)降幅分别为34.0%和24.9%,动水冲刷作用会加剧沥青混合料物理和力学性能的衰退。CT图像分析表明:随着冻融循环次数的增加,混合料试件的内部产生了新的空隙,试件外缘集料存在不同程度的剥落现象;动水冲刷作用会加剧水体对沥青薄膜的机械侵蚀速率,加速沥青的剥离和细集料的流失,导致原有空隙体积的进一步增大,混合料抗水损害性能下降更为显著。

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41. 钢-混凝土组合梁的固有频率及其振型
张云龙,郭阳阳,王静,梁东
吉林大学学报(工学版)    2020, 50 (2): 581-588.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20181007
摘要88)   HTML3)    PDF(pc) (960KB)(78)    收藏

为准确分析考虑剪切滑移效应的钢-混凝土组合梁频率及其振型,根据经典动力学的基本思想和粘结滑移理论,提出了钢-混凝土组合梁考虑剪切滑移效应的位移函数,基于能量法推导了考虑剪切滑移效应的组合梁自由振动方程并得出固有频率及其振型,解决了考虑钢-混凝土组合梁交界面剪切滑移的难题。通过室内试验对试验梁的频率及其振型进行测试,并基于ANSYS对钢-混凝土组合梁进行了仿真模拟分析,将试验梁的测量值、ANSYS仿真模拟分析值与理论解进行对比,结果表明:考虑剪切滑移效应求解钢-混凝土组合梁频率和振型的解析解是正确的,在实际组合梁工程中考虑剪切滑移效应十分必要。

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42. 钢铝异质无铆钉粘铆复合连接胶层厚度分布
庄蔚敏,施宏达,解东旋,杨冠男
吉林大学学报(工学版)    2020, 50 (1): 100-106.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20181206
摘要88)   HTML1)    PDF(pc) (1432KB)(17)    收藏

为了研究粘铆复合接头的胶层厚度对接头的成形质量和服役性能的影响,建立了无铆钉粘铆成形有限元模型,并通过实验验证有限元模型的有效性。利用有限元模型分析了接头成形后胶层的分布规律及接头成形过程中胶层的变化趋势,研究胶层厚度对接头成形的影响。结果表明:胶层厚度从接头底部中心到自锁处呈先增大后减小的趋势,其中底部圆角处胶层厚度最大;铆接过程中胶层厚度随冲头行程增加而变化;胶层厚度影响接头的自锁值与颈厚值。

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43. 微生物矿化作用下混凝土裂缝修复与性能补偿
袁杰,陈歆,何虹霖,杨博,朱小骏
吉林大学学报(工学版)    2020, 50 (2): 641-647.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20181001
摘要87)   HTML0)    PDF(pc) (1744KB)(23)    收藏

为全面评价基于微生物矿化的混凝土修补效率与效果,采用巴氏生孢八叠球菌,通过产物晶相分析优选钙源,配制微生物-尿素-钙源体系修复液,修复混凝土裂缝并扫描评价物理封堵效率;然后对不同裂缝状态下的混凝土进行吸水率、抗氯离子渗透性、抗冻性和抗硫酸盐侵蚀等试验,考察微生物矿化作用对开裂混凝土耐久性的补偿效果。结果表明:硝酸钙是良好钙源,沉积的方解石封闭了裂缝表面并填充裂缝体积50%以上,修复后混凝土抗渗性恢复显著,抗冻性与抗硫酸盐侵蚀性能也有所补偿。本文推荐了微生物技术的钙源,评价了该修补方法的效率,并肯定了其对开裂混凝土耐久性的补偿效果。

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44. 基于生存分析的城市桥梁使用性能衰变模型
方宇,孙立军
吉林大学学报(工学版)    2020, 50 (2): 557-564.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20190082
摘要87)   HTML3)    PDF(pc) (752KB)(32)    收藏

使用上海市城市桥梁的历年常规检测数据,基于生存分析理论建立了桥梁使用性能衰变的概率性预测模型。同时,利用韦伯分布的可靠性函数深入描述了不同等级内桥梁各部位的性能衰变行为,研究表明:当前上海市城市桥梁在状态等级为A级和B级时持续周期相对较短;且相比于下部结构,桥梁的桥面系和上部结构的性能衰变速率更快。最后,根据2016年~2018年网级桥梁衰变预测的实际算例,对比了生存分析与回归分析、马尔科夫链的预测效果差异,验证了生存分析模型具有较高的预测精度。

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45. 混合润滑状态下齿轮接触刚度
程功,肖科,王家序,蒲伟,韩彦峰
吉林大学学报(工学版)    2020, 50 (2): 494-503.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20181131
摘要86)   HTML4)    PDF(pc) (2280KB)(31)    收藏

为研究混合润滑状态下齿轮的接触刚度,提出了一种计算齿轮接触刚度的方法。首先计算出齿轮啮合过程中运动参数和受力情况,然后采用混合弹流润滑方法求解得到不同时刻粗糙齿面啮合处的膜厚与压力分布,将结果代入接触刚度计算式,得到不同时刻齿轮啮合的接触刚度。讨论了不同工况对齿轮啮合接触刚度的影响,并将光滑表面接触刚度与粗糙表面接触刚度进行了对比。结果表明:转速和载荷对接触刚度影响很大,速度越快,接触刚度越小;载荷越大,接触刚度越大。

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46. 基于本体的唐卡图像标注方法
王铁君,王维兰
吉林大学学报(工学版)    2020, 50 (1): 289-296.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20180902
摘要86)   HTML3)    PDF(pc) (1135KB)(20)    收藏

针对现有的图像自动标注算法对唐卡图像的自动标注和语义描述能力有限的缺点,提出了一种基于领域知识本体的唐卡图像语义标注方法。首先,构建了唐卡图像标注框架体系,然后,在前期唐卡图像中目标对象识别和分类的基础上,结合唐卡领域知识本体,对圣像类唐卡图像进行了两个层面的标注,即局部区域自动标注和基于本体的全局标注。实验结果表明,该标注方法对唐卡图像十分有效。

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47. 基于GSPN的Ad⁃hoc网络性能和安全平衡
邓钧忆,刘衍珩,冯时,赵荣村,王健
吉林大学学报(工学版)    2020, 50 (1): 255-261.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20181286
摘要86)   HTML3)    PDF(pc) (1486KB)(25)    收藏

关于Ad-hoc网络研究中性能与安全的平衡问题有很多优化方案,但一直缺乏统一的量化标准来比较性能和收益,为此,提出了一种可以广泛使用的方法来评估Ad-hoc网络中性能和安全平衡。首先,采用GSPN构建节点内和节点间的数据传输模型;然后,运用Petri网抽象和精化;最后,结合连续时间马尔可夫链CTMC计算性能、安全和收益。通过这种方式,可将不同策略纳入统一的评估框架中,根据不同环境和需求选择最优均衡解,并在数据加密算法、密钥大小和策略选择上进行了仿真,为该模型利于网络资源的利用提供了理论依据和数据支持。

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48. 基于补充改进集合经验模态分析法⁃多尺度排列熵分析桥梁振动信号优化滤波方法
王伯昕,杨海涛,王清,高欣,陈小旭
吉林大学学报(工学版)    2020, 50 (1): 216-226.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20190013
摘要84)   HTML2)    PDF(pc) (2428KB)(23)    收藏

针对桥梁振动信号高度非平稳特征和含噪声成分严重的问题,提出了一种应用于桥梁健康监测领域的信号自适应分解与重构的优化滤波方法。该方法以自适应加噪的完备集合经验模态分解(CEEMDAN)为核心算法,将原始振动信号逐级分解为多个不同特征时间尺度相对平稳的固有模态函数(IMF),采用端点对称延拓法抑制端点效应,引入多尺度排列熵(MPE)分析各IMF在不同尺度上的熵均值,检索随机程度较大的IMF分量,将含噪严重与由于加噪分解产生的伪分量剔除完成一次滤波,为了择优选取剩余IMF进行信号重构保证滤波具有较好的相似度与光滑度,建立了优化重构模型完成两次滤波。研究表明:本文方法在自适应分解阶段较常用的集合经验模态分解(EEMD)、补充集合经验模态分解(CEEMD)方法具有更好的完备性、正交性与计算效率,在一定程度上抑制了模态混叠现象,端点效应问题有所改善,并对IMF进行优化重构,经分析最终的滤波信号具有较高的信噪比,通过对真实桥梁振动信号分析再一次验证了本文方法的优势,该方法的滤波结果可以作为实现桥梁健康监测技术的可靠依据。

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49. 新型纵向卧铺结构被动安全性仿真分析与评估
佟鑫,张乐乐,刘文,康洪军
吉林大学学报(工学版)    2020, 50 (1): 147-155.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20180942
摘要82)   HTML0)    PDF(pc) (1758KB)(18)    收藏

新型纵向卧铺采用中央通道设计且两侧布置卧铺单元,具有相对独立的上、下层纵向单元使乘员与车辆运行方向保持一致。碰撞事故中,与横向卧铺中乘员姿态和接触响应相比,纵向卧铺将反映结构不同的被动安全防护性能。依据拟人仿真试验为核心的旅客界面结构被动安全评估方法,分析了纵向卧铺在旅客界面结构设计中的特点,建立了带有假人的纵向卧铺单元碰撞场景及有限元模型,以标准载荷为边界条件实现碰撞过程的仿真计算。分析了假人姿态响应及损伤指标评估结构对乘员的被动安全防护能力并对比了25T型列车横向卧铺结构。结果表明:纵向卧铺碰撞场景中,正向载荷下假人损伤指标超过标准限值(头部HIC15 值为626、颈部Nij 值为2.5);反向载荷下,假人腿部股骨最大轴向压力(6.4 kN)超过标准限值;由于结构设计的根本性改变,假人在纵向和横向卧铺结构中均不能完全避免碰撞损伤且损伤位置、数量和程度不同,而纵向卧铺结构一定程度上约束乘员的“自由运动”,有利于降低乘员二次碰撞的损伤风险。

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50. 等温热处理温度对超级贝氏体组织与性能的影响
修文翠,吴化,韩英,刘云旭
吉林大学学报(工学版)    2020, 50 (2): 520-525.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20190012
摘要82)   HTML3)    PDF(pc) (1224KB)(20)    收藏

研究了70Si2Mn2CrMo钢经不同温度等温热处理后,产生超级贝氏体组织转变的同时,碳化物析出的情况以及对其力学性能的影响。通过对试样的显微组织和力学性能的检测分析,确定了碳化物析出的温度及类型;同时表明,由于碳化物析出减少了过冷奥氏体中C含量,致使其稳定性下降,超级贝氏体中残余奥氏体质量分数减少。与220 ℃等温热处理没有碳化物析出的样品相比较,245 ℃等温热处理样品的抗拉强度降低11%,强塑积降低16%,疲劳循环断裂次数降低55%。

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51. 轨道车辆窗下补强板冲压成形模拟
谷诤巍,陈琳,赵立辉,徐虹,李欣,于歌
吉林大学学报(工学版)    2020, 50 (2): 504-511.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20181255
摘要82)   HTML3)    PDF(pc) (1984KB)(39)    收藏

以某款地铁车辆窗下补强板为例,利用有限元软件Autoform,研究了拉延筋强度系数、压边力和模具间隙参数对补强板件成形的影响。结果表明:拉延件拉裂主要由成形过程中板料局部流动不均匀所致,起皱是由于拉延过程中边角处物料聚集引起;拐角处设置重拉延筋可极大地消除起皱缺陷,通过正交试验找出参数匹配的最优组合,可进一步对边角起皱和拉裂缺陷协调控制。最优参数组合是拉延筋强度系数为0.35、压边力为800 kN和单边模具间隙为0.20 mm;基于回弹量对模具型面进行补偿可有效控制轮廓精度,取1.1的补偿系数时效果最好。基于模拟结果进行了成形试验,得到了合格工件,验证了模拟控制措施的有效性。

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52. 6082铝合金超厚板搅拌摩擦焊接头组织与性能
宫文彪,朱芮,郄新哲,崔恒,宫明月
吉林大学学报(工学版)    2020, 50 (2): 512-519.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20190241
摘要82)   HTML1)    PDF(pc) (2090KB)(26)    收藏

采用搅拌摩擦焊对84 mm厚的6082-T4铝合金进行双面对接焊接,焊后进行人工时效(180 ℃×5 h)处理。研究了沿板厚方向焊接接头的微观组织与力学性能变化。结果表明:焊核区组织为细小的等轴晶粒,从表面至焊缝的中心,晶粒尺寸分别为16、13、5 μm,高角度晶界所占比例分别为77.2%、76.3%、72.5%;焊核区的强化相主要为“GP区”及β″相;热机械影响区晶粒沿搅拌头旋转方向被拉长,组织中存在较高密度位错;焊缝中心层区域硬度分布呈“V”型,硬度最低值出现在双面焊重叠区,其他位置硬度曲线呈“W”型分布;正、反面两道焊缝发生断裂的位置均为TMAZ与HAZ交汇的区域,接头平均抗拉强度沿厚度方向从表面至中心分别为211、201、180 MPa,呈逐渐降低趋势;中心层抗拉强度最低,但其断裂伸长率最高,约为母材的69%;断口为大小不同的韧窝,接头表现为韧性断裂。

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53. 基于快速非奇异终端滑模的机械臂轨迹跟踪方法
王伟,赵健廷,胡宽荣,郭永仓
吉林大学学报(工学版)    2020, 50 (2): 464-471.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20181083
摘要80)   HTML4)    PDF(pc) (1251KB)(40)    收藏

为使机械臂按预定轨迹运行,设计了一种基于快速非奇异终端滑模的新型现代控制方法。该方法结合了传统的快速终端滑模和非奇异终端滑模,具有快速性、非奇异性、有限时间收敛性和强鲁棒性,并可有效抑制滑模控制器固有的抖振现象。首先,将机械臂简化为二自由度刚性连杆系统并建立数学模型;其次,设计鲁棒控制器;然后,构造李雅普诺夫函数验证其稳定性;最后,详细的对比仿真表明了本文方法的有效性。

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54. 湿度有限波动下非饱和黏土路基动态回弹模量
凌建明,陈卉,钱劲松,周定
吉林大学学报(工学版)    2020, 50 (2): 613-620.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20181147
摘要80)   HTML7)    PDF(pc) (1304KB)(36)    收藏

通过压实黏土的土-水特征曲线试验和重复动三轴试验,揭示了在不同湿度状态、干湿路径、有限湿度波动下回弹模量的变化规律,研究了回弹模量与基质吸力的相关性,构建了基于基质吸力的湿度波动折减系数η的预估方程。结果表明:回弹模量与基质吸力之间具有较强的非线性相关性;干化路径的动态回弹模量均大于相同含水率下湿化路径的动态回弹模量;动态回弹模量在波动初始衰减最明显,降幅可达23%~37%;基于基质吸力的η预估方程可求解不同湿度波动幅度和次数下的动态回弹模量,预估效果优于采用饱和度的预估方程。

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55. 非饱和重塑黄土⁃混凝土接触面修正双曲线模型
高登辉,邢义川,郭敏霞,张爱军,王献涛,马保红
吉林大学学报(工学版)    2020, 50 (1): 156-164.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20181171
摘要78)   HTML0)    PDF(pc) (2004KB)(25)    收藏

为解决非饱和土与结构物接触计算中的力水耦合问题,进行了不同含水率重塑黄土与混凝土接触面的直剪试验,首先根据试验规律分别简化了双曲线模型中初始剪切劲度系数、极限抗剪强度与法向应力间的关系表达式,然后引入含水率这一变量,建立了适用于非饱和土的接触面修正双曲线模型,该模型具有6个参数,通过不同含水率的接触面直剪试验即可获得。计算结果与试验结果的对比证明了该模型的可行性。该修正双曲线模型可以同时考虑法向应力与含水率两变量,可以较好地实现非饱和黄土与结构物的接触计算。

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56. 基于ADP的可重构机械臂能耗保代价分散最优控制
刘富,安毅,董博,李元春
吉林大学学报(工学版)    2020, 50 (1): 342-350.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20181217
摘要78)   HTML1)    PDF(pc) (1168KB)(19)    收藏

针对存在耦合交联不确定性的可重构机械臂系统分散控制问题,提出一种基于自适应动态规划(ADP)的能耗保代价最优控制方法。基于关节力矩量测信息,建立了可重构机械臂系统的动力学模型,通过定义兼顾控制精度与能耗的性能指标函数构建哈密顿雅可比贝尔曼(HJB)方程,采用基于策略迭代(PI)的ADP算法对HJB方程进行求解,继而得到近似最优控制策略。基于Lyapunov理论对闭环可重构机械臂系统渐近稳定性进行证明,数值仿真结果验证了本文算法有效性。

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57. 考虑行人差异性的人群疏散最优决策理论模型
张大伟,祝海涛
吉林大学学报(工学版)    2020, 50 (2): 549-556.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20181163
摘要78)   HTML1)    PDF(pc) (1426KB)(26)    收藏

为研究人群在疏散过程中的行为差异性特征,提出了基于最优决策理论的行人疏散模型,模型引入行人“视觉区域”和差异性个体对空间可利用率的不同敏感度,通过建立空间可利用率评估标准和基于社会“交通规范”的行走方向偏好机制,描述个体在行为和决策层面上的差异性特征。本文对人群实验中异性单向人群和异性对流人群中的超越行为、对流人群渠化现象和对流人群渠化的相变过程进行了仿真,并通过与其他模型仿真结果的对比和人群基本关系图的研究对该模型进行了定性和定量验证。结果显示:该模型在异性人群动力学仿真方面有较好的适用性,可为紧急事故中异性人群安全疏散过程的疏导和人群管理提供合理、有效的建议。

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58. 基于分布式二维激光测距仪的室内行人检测与跟踪
胡钊政,李招康,陶倩文
吉林大学学报(工学版)    2020, 50 (2): 719-729.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20181043
摘要78)   HTML4)    PDF(pc) (2176KB)(28)    收藏

针对多台二维激光测距仪的空间标定问题进行研究,提出了基于虚拟二面体的激光测距仪标定新方法,并将不同激光测距仪采集的激光数据映射至同一参考坐标系中。在此基础上,提出了激光高斯背景模型(LGM)对激光数据进行背景建模,检测出运动目标,然后通过DBSCAN算法对同一类的点云目标进行聚类分析。最后,通过行人运动模型并结合卡尔曼滤波算法实现行人在不同激光视场下的准确跟踪。在实验中,利用真实的室内场景对本文算法进行验证,并就视场角和不同光照条件下的识别率与现有算法进行对比。实验利用不同类型的二维激光测距仪对场景中的行人目标进行检测与跟踪。实验结果表明:利用多台分布式激光测距仪可在不受光照条件的影响下实现大视角的室内场景监控,利用本文算法能够从多台激光融合的点云数据中较精确且稳定地检测并跟踪行人目标。

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59. 基于车辆状态估计的商用车ESC神经网络滑模控制
李静,石求军,洪良,刘鹏
吉林大学学报(工学版)    2020, 50 (5): 1545-1555.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20190535
摘要76)   HTML12)    PDF(pc) (1951KB)(7237)    收藏

针对商用车电子稳定性控制系统(ESC)中纵向车速、侧向车速、质心侧偏角等部分车辆状态参数难以直接获得、车辆系统传感器过程噪声一般为时变且未知等问题,提出了自适应容积卡尔曼滤波(ADCKF)算法,将标准容积卡尔曼滤波(CKF)算法与次优Sage-Husa噪声估计算法结合在一起,对部分车辆状态参数进行实时在线估计;然后根据商用车ESC的控制需求,并考虑建模不确定性和外界扰动,提出了商用车ESC径向基(RBF)神经网络滑模控制算法,利用径向基神经网络对干扰项进行估计。最后,通过MATLAB/Simulink与TruckSim联合仿真,对上述算法进行仿真验证。仿真结果表明:ADCKF算法对商用车的车辆部分状态参数估计较为精确,基于车辆状态估计的商用车ESC神经网络滑模算法控制效果良好,能满足商用车ESC控制需求。

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60. 光照变化下基于低秩稀疏表示的视觉跟踪方法
王洪雁,邱贺磊,郑佳,裴炳南
吉林大学学报(工学版)    2020, 50 (1): 268-277.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20180801
摘要75)   HTML2)    PDF(pc) (1093KB)(20)    收藏

针对光照变化引起目标跟踪性能显著下降的问题,提出一种光照补偿和低秩稀疏表示联合优化的视觉跟踪方法。该方法首先基于模板与候选目标的平均亮度差异对模板光照补偿;而后利用候选目标逆向稀疏表示模板,并考虑候选目标间相似性以对稀疏编码矩阵实施低秩约束,且包含稀疏误差项以提高算法对局部遮挡的稳健性,从而获得光照补偿和低秩稀疏表示联合优化模型;最后,基于该模型所得稀疏编码矩阵快速剔除无关候选目标,并采用局部结构化评估方法实现目标精确跟踪。仿真结果表明,与现有主流算法相比,剧烈光照变化情况下,本文方法可显著改善目标跟踪精度及鲁棒性。

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61. 面向编译器测试的部分求值静态输入确定方法
刘磊,瓮杰,郭德贵
吉林大学学报(工学版)    2020, 50 (1): 262-267.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20181246
摘要74)   HTML4)    PDF(pc) (700KB)(23)    收藏

在编译器测试中,基于部分求值技术的编译器测试方法在部分求值阶段时,必须由测试人员对具体的测试用例进行分析,然后手动指定程序中的一些变量作为静态输入,这种依赖人工手动指定的策略具有一定的盲目性,而且无法使测试过程自动化进行。为了解决这一问题,提出了一种基于变量依赖关系的源程序静态输入及其取值的确定方法,使基于部分求值技术的编译器测试框架的测试过程得以自动化进行,从而提高了测试效率。实验结果证明了本文方法的可行性。

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62. 基于次用户优先级的频谱共享动态博弈算法
李翠然,于永生,谢健骊
吉林大学学报(工学版)    2020, 50 (1): 315-323.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20180998
摘要74)   HTML3)    PDF(pc) (1364KB)(19)    收藏

针对包含多个主用户的主服务和包含多个次用户的次服务在频谱市场中的频谱共享问题,提出了一种认知频谱共享动态博弈算法。引入优先级机制,优先满足次服务中关键任务用户和高实时性业务用户的频谱需求;考虑主服务的收益和次服务的满意度,得到满足稀缺资源分配属性的频谱价格;利用非合作博弈建模次用户间的竞争过程,保证次用户的效用最大化。对静态博弈、动态博弈、动态博弈稳定性的仿真分析证明了该算法在频谱共享中的合理性和有效性。

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63. 基于托普利兹矩阵集重构的相干信源波达方向估计
张薇,韩勇,金铭,乔晓林
吉林大学学报(工学版)    2020, 50 (2): 703-710.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20181221
摘要74)   HTML3)    PDF(pc) (1009KB)(29)    收藏

针对常规相干信源波达方向估计托普利兹矩阵重构算法仅利用部分阵列接收数据的互相关或协方差矩阵进行重构,信息利用不完整且部分算法需去噪声处理等问题,提出一种改进托普利兹矩阵重构算法。利用阵元接收数据矢量构造包含阵元完整相关矩阵信息的托普利兹矩阵集,通过Hermitian转置矩阵修正及正反向平滑运算得到满秩矩阵,并结合运算量低的ESPRIT算法实现相干信号角度估计,同时避免去噪声处理。计算机仿真结果验证了算法的有效性。

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64. 覆草冬种马铃薯收获机稻草分离机构设计与试验
陈学深,陈涛,武涛,马旭,曾令超,陈林涛
吉林大学学报(工学版)    2020, 50 (2): 749-757.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20181022
摘要74)   HTML2)    PDF(pc) (1176KB)(62)    收藏

针对残留稻草导致的覆草冬种马铃薯收获机薯土分离效果差、明薯率低等问题,在马铃薯收获机上增设了一套稻草分离机构,通过稻草与分离拨指的运动分析,建立了拨指运动的速度模型,获得拨指拨离稻草速度的最小值为1.99 m/s,通过稻草与拨指在不同运动轨迹处的受力分析,建立了稻草不同分离阶段的状态方程,优化了拨指的运动轨迹。田间试验结果表明:在不清除残草条件下,改制的收获机可实现覆草冬种马铃薯的草、薯、土层次化分离,以及稻草的条铺作业。利用多目标优化设计方法对试验结果进行综合评价表明:当收获机作业速度为0.4 m/s、拨指速度为3 m/s、拨杆数量为6根时,综合作业性能较优,此时明薯率为99.5%,伤薯率为4.2%,薯草分离率为80.4%,均满足冬种马铃薯收获的技术要求。

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65. 基于改进元胞传输模型的城市路网实际阻抗计算方法
常玉林,袁才鸿,孙超,张鹏
吉林大学学报(工学版)    2020, 50 (1): 132-139.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20180968
摘要73)   HTML0)    PDF(pc) (1169KB)(38)    收藏

为使元胞传输模型(CTM)适用于多节点、复杂交通情况的城市路网交通仿真,提高模型在实际道路阻抗估计方面的准确性,本文通过修正现有模型参数构建路段模型,并考虑到城市多节点对模型准确性的影响,提出一种节点元胞划分方法,构建了城市多节点路网VCTM并基于此改进了路段实际阻抗计算方法。最后,使用改进模型与VISSIM对案例路网进行仿真与分析。结果表明,改进模型能够体现出城市交通流特性,且考虑路网节点因素更符合实际,模型计算得到的实际阻抗与VISSIM输出数据吻合度高。本文模型和实际阻抗计算方法可以很好地应用于动态交通分配领域。

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66. 剑麻纤维水泥加固土的路用性能试验
戴文亭,司泽华,王振,王琦
吉林大学学报(工学版)    2020, 50 (2): 589-593.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20180660
摘要72)   HTML1)    PDF(pc) (601KB)(33)    收藏

为研究剑麻纤维结合某离子型固化剂对长春地区典型粗粒土的固化效果,配制了纤维掺量为0.6%、纤维长度为1 cm、固化剂掺量为0.03%、水泥掺量为5%的剑麻纤维水泥加固土。对加固土的无侧限抗压强度、间接抗拉强度、冻稳定性和水稳定性等路用性能指标进行了系统的试验,得出剑麻纤维水泥加固土作为路面基层材料具有早期强度高,抗弯拉性能、冻稳定性能、水稳定性能好的结论,适合在长春及其气候、土质相似地区的道路工程中应用。

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67. 氯氧镁涂层钢筋混凝土两重因素耦合作用下的耐久性模型
王鹏辉,乔宏霞,冯琼,曹辉,温少勇
吉林大学学报(工学版)    2020, 50 (1): 191-201.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20180965
摘要71)   HTML0)    PDF(pc) (1351KB)(18)    收藏

针对只考虑氯离子、硫酸根离子或碳化作用下混凝土寿命预测模型与实际服役条件不相符的问题,提出利用反映钢筋锈蚀的腐蚀电流密度和表征混凝土破坏的相对动弹性模量评价参数作为边缘分布函数参数,在Copula函数的基础上建立耦合因素作用下氯氧镁涂层钢筋混凝土(MOCRC)寿命预测模型。结果表明:Gumble-Copula函数可以很好地对两重耦合因素作用下的MOCRC耐久性进行预测,MOCRC在20 000 d左右发生破坏。两重耦合因素作用下Copula函数寿命预测模型的建立,为多重因素耦合作用下的寿命预测模型提供了新的研究方向。

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68. 隐低秩结合低秩表示的多聚焦图像融合
陈蔓,钟勇,李振东
吉林大学学报(工学版)    2020, 50 (1): 297-305.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20180805
摘要70)   HTML4)    PDF(pc) (1541KB)(17)    收藏

为使多聚焦图像的融合结果能保持全局性、保留局部的细节且对未配准源图像具有鲁棒性,提出了一种隐低秩表示结合低秩表示的多聚焦图像融合算法。该算法通过对源图像进行隐低秩表示,得到图像的低秩(全局)部分和显著(细节)部分,然后对低秩部分和显著部分分别使用滑动窗口技术分块,并将分块使用4个方向的Sobel算子进行分类学习子字典,将子字典合成完整字典后进行低秩表示,接着对低秩部分和显著部分的低秩系数分别进行融合,融合过程中引入导向滤波增强空间连续性,最后将融合的低秩系数分别乘以字典得到融合后的低秩部分和显著部分,两者相加则得到最终的融合图像。为验证算法的有效性,实验过程中选取3组数据,包括2组完全配准的多聚焦图像以及1组未完全配准的多聚焦图像,分析融合结果与源图像的残差,并使用4个融合质量评价指标进行量化分析。实验结果表明,该算法在主观视觉效果和客观质量评价分析方面都优于当前主流的多聚焦图像融合算法。

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69. 基于新型休眠模式的云虚拟机分簇调度策略及性能优化
金顺福,郄修尘,武海星,霍占强
吉林大学学报(工学版)    2020, 50 (1): 237-246.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20180759
摘要69)   HTML1)    PDF(pc) (1108KB)(18)    收藏

针对云数据中心数量增加与规模扩张中存在的云计算能耗控制问题,引入了唤醒阈值与休眠定时器双重控制的周期性休眠模式,提出了一种云虚拟机分簇调度策略。云数据中心的虚拟机分为2个模块:模块I中的虚拟机时刻保持唤醒;模块II中的虚拟机则根据云数据中心的工作负载轻重在休眠状态与唤醒状态间切换。通过构建具有双速率与部分服务台异步(N,T)策略多重休假的排队模型,运用矩阵几何解方法,从云请求平均时延与系统能量节省率等方面评估云虚拟机分簇调度策略的系统性能。综合理论分析结果与仿真统计结果,验证了云虚拟机分簇调度策略的有效性。从经济学角度出发,构建了系统成本函数,引入了An混沌映射机制与非线性递减惯性权值策略,改进了粒子群智能优化算法,给出了策略参数的优化方案,实现了系统响应性能与节能效果之间的合理平衡。

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70. 高性能树脂混凝土加固混凝土偏压柱承载力理论分析
蒲黔辉,刘静文,赵刚云,严猛,李晓斌
吉林大学学报(工学版)    2020, 50 (2): 606-612.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20181157
摘要68)   HTML3)    PDF(pc) (1365KB)(26)    收藏

对高性能树脂混凝土钢丝网薄层(HTRCS)加固RC偏压柱试验中试件的破坏机理、加固试件的承载力进行了理论分析,建立了裂缝平均间距与钢丝网周长的关系式,可对钢丝网层数与平均裂缝间距进行定量分析。利用半波曲线较好地拟合了不同钢丝网层数下试件横向挠度曲线方程。分析验证了加固试件对于不同荷载等级在变形过程中均满足平截面假定。基于条带法运用MATLAB程序对被加固结构的承载力进行理论值计算,与试验值比较误差在5%以内,因此用条带法进行承载力计算是合理可行的。

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71. 高预紧力后张法全长锚固支护力学分析
陶文斌,侯俊领,陈铁林,唐彬
吉林大学学报(工学版)    2020, 50 (2): 631-640.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20181285
摘要67)   HTML4)    PDF(pc) (1431KB)(27)    收藏

针对深部巷道采用加长或全长锚固锚杆支护时,锚杆的锚固段整体受力不均、抗剪切承载能力低以及无法适应其大变形等问题,提出了高预紧力后张法全长锚固支护方法,通过建立高预紧力后张法全长锚固支护力学模型,对高预紧力后张法全长锚固支护的受力特征和支护围岩承载能力进行了理论计算和现场应用分析,并与传统加长、全长锚固支护方法进行了对比。研究结果表明:高预紧力后张法全长锚固支护方法具有高预应力支护与全长锚固支护的优点,在全长锚固的基础上使预高于金立紧力向围岩内传递,与传统加长、全长锚固支护方法相比,高预紧力后张法全长锚固支护方法锚固段的剪应力分布更加平缓;有利于锚杆预紧力在围压中扩散,增大围岩压应力区范围,改善锚固围岩特性;配套采用研发的高预紧力减摩托盘提高锚杆预紧力,可形成更有效的锚固围岩承载结构。

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72. 基于驾驶员视觉兴趣区的沙漠草原公路曲线间直线段线形指标优化
王芳,李晓光,郭慧,胡佳
吉林大学学报(工学版)    2020, 50 (1): 114-120.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20180874
摘要67)   HTML3)    PDF(pc) (1043KB)(28)    收藏

以典型沙漠草原公路为试验路段,进行驾驶员行车眼动试验研究,分别采集在正常行驶状态下驾驶员的注视点坐标、注视持续时间和行驶车速,并转化为单位时间视觉兴趣区面积指标。通过对单位时间视觉兴趣区面积与曲线间直线段长度之间的模型建立和分析,得到沙漠草原公路曲线间短直线长度要保证行车6 s,理想长直线段长度为行车60 s,极限直线段长度为行车140 s,该值与国内外相关指标对比,指标在合理区间,为荒漠草原地区曲线间直线段指标的选取提供了理论依据。

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73. 掺盐沥青胶浆低温流变及粘附特性
熊锐,乔宁,褚辞,杨发,关博文,盛燕萍,牛冬瑜
吉林大学学报(工学版)    2020, 50 (1): 183-190.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20180882
摘要67)   HTML2)    PDF(pc) (1787KB)(20)    收藏

为探究盐分对沥青胶浆低温流变及粘附特性的影响规律,采用盐颗粒以体积比1∶1替代矿粉的沥青胶浆制备方法,通过弯曲梁流变试验(BBR)研究不同掺盐沥青胶浆在30 d与120 d龄期下的低温流变特性,并构建相应的Burgers模型,分析盐分对沥青低温粘弹特性的影响;通过接触角试验,得出沥青表面能参数,评价不同沥青胶浆粘附特性;借助扫描电镜(SEM)和红外光谱(FTIR)手段,探究掺盐沥青胶浆微观作用机理。结果表明:相较于基质沥青,不同种类掺盐沥青胶浆随着龄期的增加,低温流变性能不断降低;经120 d龄期后,沥青接触角明显增大,掺盐沥青胶浆表面能降低,粘附性劣化;盐分颗粒溶析及其盐老化效应,是导致掺盐沥青胶浆性能劣化的主要诱因。

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74. 复杂钩舌锻件近净成形的预锻形状优化设计
蔡中义,孟凡响,陈庆敏,赵轩
吉林大学学报(工学版)    2020, 50 (1): 84-90.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20181219
摘要67)   HTML2)    PDF(pc) (1561KB)(19)    收藏

提出了基于闭式模锻的铁路钩舌锻件的近净成形工艺方案,针对近净成形中的预锻成形件设计这一关键技术进行了研究。通过对终锻成形阶段金属流动特点的分析,设计了预锻成形工艺。将多重响应面法与数值模拟相结合,以锻件填充完整、锻件变形均匀性最好以及材料的损伤最小为目标函数对预锻成形件的形状进行了多目标优化,并通过成形试验验证了优化设计的结果。测量与分析结果表明,本文方法可获得优化的预锻件形状,基于本文设计出的预锻件,可得到无成形缺陷且精度好的终锻成形件,实现了钩舌锻件的近净成形。

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75. 基于Hopfield神经网络的单缸插销式伸缩臂伸缩路径优化
毛艳,成凯
吉林大学学报(工学版)    2020, 50 (1): 53-65.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20181272
摘要67)   HTML1)    PDF(pc) (1481KB)(23)    收藏

提出了单缸插销式伸缩臂伸缩路径优化问题,采用Hopfield神经网络构建了数学模型。由于能量方程中的约束项罚参数λ和目标项罚参数γ的确定往往相互矛盾:当λ占优时,能量方程更多朝向满足约束方向收敛,得到的有效解往往不是高质量解;当γ占优时,则可能收敛到无效解。为此,提出了λ为向上梯度递增、γ为向下梯度递减的曲线形式;对于λγ的增量确定,提出了一种基于约束边界偏差控制的PID自适应增量法,通过对约束边界偏差的PID控制使有效解的生成可控。实验结果表明:路径优化后伸缩效率能提升10%~30%。神经网络模型优化效果较好,几乎能100%收敛到有效解,同时由于PID控制使解聚集到约束边界,最优解生成率也较高,接近50%。

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76. Cr8合金钢热变形行为及位错密度演变规律
陈学文,王继业,杨喜晴,皇涛,宋克兴
吉林大学学报(工学版)    2020, 50 (1): 91-99.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20180969
摘要66)   HTML0)    PDF(pc) (2448KB)(20)    收藏

利用Gleeble-1500D热模拟试验机对Cr8合金钢在变形温度为900~1200 ℃、应变速率为0.005~5 s-1条件下进行热压缩试验,并对热变形后的试样进行X射线衍射试验,研究了Cr8合金钢的热变形行为及位错密度演变规律。基于试验得到的数据,建立了考虑位错密度演变及包含多参数的两段式本构模型。结果表明:在低应变速率下,Cr8合金钢真应力-真应变曲线具有典型的动态再结晶特征;Cr8合金钢热变形激活能Q act为423.41 kJ/mol,本构模型的计算值与试验值数据吻合较好;在试验条件下,Cr8合金钢的总位错密度均达到1014 cm-2以上,总位错密度随应变速率增加、变形温度减小而增加。

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77. 清选筛运动参数对玉米芯轴堵筛规律的影响
程超,付君,郝付平,陈志,周德义,任露泉
吉林大学学报(工学版)    2020, 50 (1): 351-360.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20190826
摘要64)   HTML2)    PDF(pc) (2352KB)(38)    收藏

针对玉米联合收获机清选作业过程中芯轴堵塞清选筛的问题,本文利用自制清选筛堵塞性能试验台研究了振幅、振频和方向角3个关键运动参数对玉米芯轴堵筛规律的影响,并利用改装玉米联合收获机进行验证试验。通过单因素试验揭示了清选筛加速度和芯轴堵塞质量随运动参数增大的变化规律。通过正交试验建立了运动参数对玉米芯轴堵筛影响规律回归模型,得到了清选筛运动参数最优组合:振幅50 mm、振频7 Hz、方向角55°。验证试验表明,清选筛运动参数最优组合具有良好的筛分性能,堵塞玉米芯轴质量为10.39 g,籽粒含杂率为0.9%,清选损失率为1.09%,能够满足玉米联合收获机清选作业的要求。

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78. 考虑楼层相关性的框架结构地震易损性分析
王秀振,钱永久,邵长江,宋帅
吉林大学学报(工学版)    2020, 50 (1): 202-209.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20181138
摘要63)   HTML0)    PDF(pc) (1477KB)(27)    收藏

为了在框架结构易损性分析中考虑各楼层地震需求之间相关性的影响,提出了考虑各楼层地震需求相关性的框架结构易损性分析方法。采用多元Copula函数方法求出各楼层地震需求的联合分布函数,得到框架结构的易损性曲线,并与一阶界限法和Bootstrap重抽样法的分析结果进行了对比。结果表明:采用本文的框架结构易损性分析方法得到的结果,均位于一阶界限法两个界限之间,且与Bootstrap重抽样法的结果吻合较好,这一定程度上证明了本文方法的准确性。

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79. 基于MIMO类脑情感学习回路的横-纵向综合控制驾驶员模型
隋振,姜源
吉林大学学报(工学版)    2020, 50 (1): 140-146.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20181224
摘要63)   HTML0)    PDF(pc) (1328KB)(16)    收藏

创新性地引入多输入多输出的大脑情感学习回路模型(MIMO-BEL),从认知过程出发建立了横-纵向综合控制驾驶员模型。利用大脑情感学习回路模型对不确定性系统的自适应控制能力,实现了驾驶员模型对车辆横纵向控制的解耦。最后,基于MIMO-BEL建立了横?纵向综合控制驾驶员模型,仿真结果表明,基于MIMO-BEL的横?纵向综合控制驾驶员模型具有良好的道路和车辆纵向加速度跟随精度。

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80. 连续梁桥地震行为可控设计准则及实用装置
高昊,王君杰,刘慧杰,王剑明
吉林大学学报(工学版)    2020, 50 (5): 1718-1727.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20190581
摘要62)   HTML2)    PDF(pc) (2687KB)(22)    收藏

为实现连续梁桥地震行为可控,其抗震安全得到有效保证,本文基于连续梁桥地震行为可控的设计准则,研发了相关实用装置。设计了一种新型隔震支座,允许其在地震中发生破坏,以释放上部结构的惯性力,保护墩柱、桩基不发生损伤。设计了两种与该隔震支座配合使用的大行程钢阻尼耗能限位装置,以控制上部结构的位移在可接受的范围内。采用室内试验方法对隔震支座与耗能限位装置力学行为进行试验和检验,并得到相关本构模型参数。试验结果表明:该支座剪断可控性强,断后摩擦行为稳定,摩擦过程不确定性小,配合使用的大行程钢阻尼装置滞回曲线饱满,耗能特性突出。最后,结合连续梁桥工程案例,采用数值模拟方法对实用装置的有效性进行了验证。

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81. 应用新数据同化算法的桥梁极值应力预测
樊学平,屈广,刘月飞
吉林大学学报(工学版)    2020, 50 (2): 572-580.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20181017
摘要61)   HTML2)    PDF(pc) (1048KB)(28)    收藏

为合理动态预测桥梁极值应力,将极值应力监测数据视为时间序列,提出桥梁极值应力预测的数据同化新方法。利用极值应力监测数据建立动态非线性模型,引入 K均值聚类算法与最大期望算法,并将两者融合嵌入到高斯混合粒子滤波器,得到改进高斯混合粒子滤波算法,结合监测数据实现桥梁极值应力的动态预测,通过在役桥梁监测数据对所提算法的合理性进行验证,并与其他预测算法进行比较,结果发现改进算法更具可行性且预测精度较高。

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82. 高铁站场宽路基复合地基二维模型适用性分析
李阳,王连俊
吉林大学学报(工学版)    2020, 50 (2): 621-630.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20181130
摘要59)   HTML1)    PDF(pc) (1905KB)(34)    收藏

为评价二维建模方法在高速铁路站场宽路基复合地基中的适用性,以京沪高铁济南西站站场路基为例,根据5种方法建立相应二维模型分析复合地基受力及变形特征,并与三维模型计算结果及实测结果进行对比。研究表明:在分析地基沉降、桩土应力和路基坡脚水平位移时,等弹性模量法计算结果精度最高;但在分析地基超静孔隙水压力和边桩弯矩时,所有二维模型结果均不可靠,此时须采用三维模型进行分析。

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83. 基于仿生鼻腔优化的油气检测方法与实验新技术
翁小辉,孙友宏,张书军,谢军,常志勇
吉林大学学报(工学版)    2020, 50 (1): 382-388.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20181069
摘要59)   HTML3)    PDF(pc) (1068KB)(18)    收藏

设计了一种适用于油气检测的小型仿生电子鼻系统。通过分析狗鼻腔鼻流道内部的结构特征及流场分布情况,提出了模拟狗鼻腔的仿生电子鼻腔室,解决油气检测装置尺寸臃肿、操作不灵活等问题。使用3D打印腔室样件进行烃类混合气体检测对比试验,采用十折交叉验证法比较随机森林、朴素贝叶斯、极限学习机和支持向量机算法识别效果。结果表明,优化检测腔室后的电子鼻系统灵敏度较普通腔室电子鼻系统有明显提高,识别率提高5.5%,构建的三维仿真腔室CFD分析结果也验证了本文仿生腔室的有效性。

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84. 单向带抗剪键叠合板的受力性能试验
李明,王浩然,赵唯坚
吉林大学学报(工学版)    2020, 50 (2): 654-667.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20181062
摘要54)   HTML4)    PDF(pc) (2751KB)(34)    收藏

为研究带抗剪键叠合板的受力特性,进行了7块单向板的静力试验,并采用有限元方法补充分析。结果表明:不同形式的抗剪键均能保证叠合板界面连接的可靠性,使其达到与现浇板接近的力学性能;现浇层与预制层混凝土、抗剪键与预制层混凝土结合牢固,整体性好;当跨度小于3.2 m时,两端简支单向带抗剪键叠合板可近似按一次受力构件计算;预制底板和现浇层间采用摩檫接触时,随着抗剪键行数、列数及抗剪键横截面积的增加,叠合板的屈服荷载增加,屈服位移减小,且列数影响更明显,但三者增加到一定程度后,影响不再明显;布置一定数量的抗剪键后,抗剪键混凝土强度等级、现浇层混凝土强度等级及摩擦因数对叠合板的承载力和屈服位移几乎无影响。最后,建立了带抗剪键叠合板的刚度计算式。

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85. 湿热养护时掺合料对玻纤增强水泥性能的影响
何娟,程从密,杨毅男,张亚芳,钟明峰
吉林大学学报(工学版)    2020, 50 (2): 648-653.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20190006
摘要52)   HTML1)    PDF(pc) (1489KB)(23)    收藏

采用80 ℃湿热养护的加速老化方法,通过力学性能和微观分析研究掺合料对玻璃纤维增强硅酸盐水泥(GRC)中玻璃纤维腐蚀的影响。研究表明,GRC力学性能的经时变化是砂浆强度增长和玻璃纤维腐蚀破坏共同作用的结果,随着养护时间的延长,粉煤灰一方面使砂浆强度保持增长,另一方面抑制了玻璃纤维腐蚀,结果是玻璃纤维腐蚀减轻,GRC抗弯强度保持上升。玻璃纤维的轻微腐蚀会使其呈脆性破坏,而纤维间和周围的水化产物形成也导致其失去增韧作用,因而用韧性的变化评价GRC的退化比用强度变化来评价更有效。

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86. 基于分形理论的沥青路面层间机械摩阻强度行为
毛昱,李萍,念腾飞,林梅,魏西应
吉林大学学报(工学版)    2020, 50 (2): 594-605.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20181003
摘要48)   HTML3)    PDF(pc) (1850KB)(31)    收藏

为沥青路面层间抗剪切设计及施工提供参考,针对现有沥青路面的结构层组合形式,研究了不同级配结构层组合类型沥青路面层间机械摩阻强度。首先,基于分形理论建立沥青路面层间机械摩阻强度理论模型,并分析了不同级配结构层组合形式的沥青路面机械摩阻强度特性;其次,为验证该理论模型的可靠性,进行了不同级配结构层组合类型的沥青路面剪切试验。结果表明:层间接触表面形态受沥青混合料级配影响较大,其中,级配组合类型为AC-13/AC-16的接触面积最大,然后依次为AC-13/AC-20、AC-16/AC-20;在相同荷载作用下,层间机械摩阻强度受上、下层级配结构层组合类型影响较大,级配结构层组合类型为AC-13/AC-20时,层间机械摩阻强度最大,然后依次为AC-16/AC-20、AC-13/AC-16;在温度为20 ℃时,层间机械摩阻强度理论值与试验值较接近,表明在该条件下沥青路面层间机械摩阻强度理论模型具有一定的可靠性与适用性。

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87. 基于混合粒子群算法的双离合变速器参数优化设计
杜常清,曹锡良,何彪,任卫群
吉林大学学报(工学版)    2020, 50 (5): 1556-1564.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20190539
摘要45)   HTML8)    PDF(pc) (2226KB)(7213)    收藏

基于混合粒子群算法,提出了一种针对轴间混合动力汽车双离合变速器参数的优化设计方法。将增强型粒子群算法和混沌局部搜索粒子群算法组合成混合粒子群算法,采用当量油耗最小值策略,对双离合变速器最小传动比和偏置速比进行优化。应用AMESim-Simulink联合仿真平台进行优化过程中油耗仿真,其中AMESim被应用于混合动力汽车整车模型搭建,MATLAB/Simulink被应用于控制策略和优化算法模型搭建。仿真结果表明:优化后的传动系统参数在保证动力需求的基础上油耗降低2.04%,具有更好的燃油经济性。

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88. 变覆盖半径下城市轨道交通维护保障网络设计模型
孙宝凤,姜源,郑黎黎,崔万坤,任欣欣
吉林大学学报(工学版)    2020, 50 (2): 526-534.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20190520
摘要41)   HTML2)    PDF(pc) (918KB)(35)    收藏

采用变覆盖半径的集合覆盖模型构建了城市轨道交通维护保障网络设计新模型。鉴于维修保障点的覆盖和保障规则与选择的算法组合优化进程具有高度相似性,设计了生物地理学优化算法求解模型。算例分析表明:通过直接权衡覆盖半径与维修响应时间的关系适应网络化运营要求,所建模型和算法有效;维修保障能力和覆盖半径变化对于维修及时性、维修单元利用率均有影响。

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89. 基于增大截面法的混凝土加固石拱桥空间受力性能试验分析
张淼,钱永久,张方,朱守芹
吉林大学学报(工学版)    2020, 50 (1): 210-215.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20170812
摘要32)   HTML0)    PDF(pc) (716KB)(15)    收藏

针对传统混凝土受力试验分析方法中存在拟合度低、复杂度高的问题,提出了基于增大截面法的混凝土加固石拱桥空间受力性能试验分析方法。将混凝土等级确定为C30,选取150 mm×150 mm×150 mm立方体完成混凝土浇筑,采用带肋钢筋、直径为14 mm的HRB335级纵向受拉钢筋、8 mm的HPB级箍筋作为钢筋构件设计材料。确定混凝土和钢筋材料后,设置混凝土加固石拱桥试件形状和尺寸,并将试件分组,根据制作过程完成试件制作。依据试件设计与制作,对加固截面进行网格与条带划分,输入横纵方向网格数量和加固截面条带数量,利用低周反复加载测试混凝土加固石拱桥空间受力性能,计算任意单元形心位置混凝土应变等参数。增加截面距离轴心向力比较近的一侧混凝土应变,同时进行下一增步相关计算,直到距离轴向力比较近的混凝土压应变值比极限压应变值大时,输出满足预设条件的混凝土加固石拱桥空间受力极限值等参数,完成试验。试验结果表明,本文方法的拟合度高,约达到98%,且运行复杂度低,具有可行性。

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90. 基于关键点注意力和通道注意力的服装分类算法
赵宏伟,刘晓涵,张媛,范丽丽,龙曼丽,臧雪柏
吉林大学学报(工学版)    2020, 50 (5): 1765-1770.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20190755
摘要31)   HTML2)    PDF(pc) (1149KB)(17)    收藏

提出了一个基于关键点注意力机制与通道注意力机制相结合的深度神经网络,用于解决服装关键点检测、类别分类和属性预测等3个方面的问题。网络通过对输入特征图进行卷积提取特征、反卷积恢复特征图大小以及加入非局部连接结构获得关键点之间的联系等一系列操作来预测服装关键点,进而得到关键点注意力。关键点注意力模块强调了服装中有辨别性区域的特征,进而得到新的特征图。此外,通道注意力模块增加了对分类和属性预测影响更大的特征图的权重。在DeepFashion数据集上的实验结果表明:本文方法较当前已有方法有效提高了类别分类的准确率和属性预测的召回率。

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91. 基于多尺度信息融合的图像识别改进算法
车翔玖,董有政
吉林大学学报(工学版)    2020, 50 (5): 1747-1754.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20191182
摘要18)   HTML3)    PDF(pc) (1601KB)(24)    收藏

针对医学图像样本中存在噪声元素多、正负样本区分度不明显的问题,设计了一种递进式的多尺度信息融合机制,并结合自然图像分类中的注意力机制,对现有卷积神经网络结构进行改进,建立了端到端的图像自动识别模型。该模型对卷积神经网络不同层的输出选择相对应融合策略,对图像的不同层次的信息进行综合利用。采用改进后的模型对肺炎疾病正负样本X光片进行识别,准确率达到95.11%,查准率达到90.75%,查全率达到90.28%。设计了多组交叉对比实验,实验结果表明:改进后的模型在时间和空间复杂度上的优越性以及本文设计的多尺度信息融合机制对图像识别任务准确率的提升性更高。

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92. 基于轮胎力预判与拟合的轨迹跟踪控制
陈吉清,蓝庆生,兰凤崇,刘照麟
吉林大学学报(工学版)    2020, 50 (5): 1565-1573.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20190630
摘要16)   HTML4)    PDF(pc) (1768KB)(7213)    收藏

轮胎与地面的复杂作用过程决定其模型的反解不充分存在,因而无法直接求解考虑了轮胎特性的复合车辆模型由轨迹得到期望控制量。为此,提出了基于轮胎力预判与拟合的轨迹跟踪控制策略,根据物理层面的界限将轨迹跟踪控制分解成为上、下两层进行:上层控制采用终端滑模控制算法,根据目标曲率动态求解车身动力学实现对期望前轮侧向力的预判;下层控制采用系统辨识思想提取轮胎特征点数据,通过样条函数直接拟合轮胎力的作用特性得到期望转向角度。建立复合车身与轮胎的12自由度车辆动力学模型,并依据保持不同车速所需滑动率试验值,建立半经验滑模纵向控制策略实现对车速的控制。最后,以神经网络构建对比算法,在考验稳定性的阶跃曲率工况及模拟连续转弯道路的多变曲率工况下,验证了轮胎力预判与拟合算法的高效性及全局鲁棒性。

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93. 后视镜造型对侧窗水相分布的影响
兰巍,刘江,辛俐,李婧锡,胡兴军,王靖宇,桑涛
吉林大学学报(工学版)    2020, 50 (5): 1590-1599.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20191114
摘要15)   HTML2)    PDF(pc) (3073KB)(7196)    收藏

以乘用车后视镜为研究模型,采用格子玻尔兹曼方法,研究其尾部流场特性。将空气动力学与多相流理论相结合,在格子玻尔兹曼方法基础上应用拉格朗日方法,对雨天汽车行驶时后视镜对侧窗造成的水相分布进行研究,探究其污染机理,进而研究镜柱和镜罩两方面造型因素对侧窗的污染影响,其中镜柱包括长度和尺寸,镜罩包括迎风角度、内侧扩散角、前缘倒角和后缘离去角4个因素。结果表明:各因素对侧窗污染位置及污染比重有较大差异。增长镜柱、镜罩内侧扩散角改为0°、减小镜罩前缘倒角、后缘离去角改为0°皆会不同程度降低污染水平,镜柱尺寸和镜罩迎风角对侧窗影响较为复杂,但也可得到较小水平污染结果,各因素对侧窗污染影响并非独立作用。

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94. 基于深度学习的SAR图像道路识别新方法
谌华,郭伟,闫敬文,卓文浩,吴良斌
吉林大学学报(工学版)    2020, 50 (5): 1778-1787.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20190490
摘要15)   HTML3)    PDF(pc) (2646KB)(10)    收藏

针对传统合成孔径雷达(SAR)图像道路识别步骤繁杂的问题,提出了一种新的基于深度学习的SAR图像道路识别方法。首先,在原有全卷积神经网络(FCN)的基础上通过改进激活函数构造一种新的卷积神经网络M-FCN,有效缓解了道路信息丢失问题;然后,将该卷积神经网络和自主构建的道路标签集应用于模拟SAR和真实SAR图像道路识别实验中,提高了鲁棒性。实验结果表明:与支持向量机(SVM)、传统全卷积神经网络和其他算法比较,该算法可以用来识别道路特征,并具有较高的精度和可靠性。

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95. 基于遗传与粒子群算法的隔振平台减振性能优化
马芳武,韩丽,吴量,李金杭,杨龙帆
吉林大学学报(工学版)    2020, 50 (5): 1608-1616.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20190469
摘要14)   HTML1)    PDF(pc) (2207KB)(7199)    收藏

重载隔振平台主要应用于搭载高精密仪器设备,隔离复杂路面不平所产生振动与冲击,为其提供稳定的工作环境。本文以6自由度并式联隔振平台为研究对象,使用精英策略下快速非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)和多目标粒子群算法(MOPSO)对平台的减振系统进行参数优化,显著提高了其隔振性能。在多种不同路面干扰信号激励下,使用NSGA-Ⅱ和MOPSO两种方法对减振系统的阻尼和刚度参数进行优化,优化结果表明:不同激励下,平台上平面垂向加速度和垂向位移两优化目标的隔振率最高可达56.21%;此外,应用NSGA-Ⅱ对隔振平台阻尼器支撑角度参数进行优化,使两优化目标隔振率提高了7.00%;并对正弦激励情况下的仿真参数进行了实验验证,实验与仿真误差可达8.30%,验证了参数优化的有效性。

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96. 一种新型变壁厚涡旋型线的构建理论
侯才生,刘涛,郭李先
吉林大学学报(工学版)    2020, 50 (5): 1627-1634.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20190588
摘要13)   HTML1)    PDF(pc) (1471KB)(7182)    收藏

在深入研究涡旋压缩机型线构造方式的基础上,提出了一种利用Frenet活动标架构建涡旋型线的新方法,利用该方法构建了一种新型的变壁厚涡旋型线,并建立了该型线的基本几何理论,详细推导了工作腔容积。在此基础上引入了压缩比、面积利用系数、轴向气体力和切向气体力4个性能指标,对其性能进行评估。结果表明:在相同几何参数条件下,与传统的变壁厚涡旋型线相比,新型变壁厚涡旋型线的各项性能均较优,不但压缩比和面积利用系数分别提高了7.15%和4.84%,而且所受的轴向气体力和切向气体力也明显较小。可见,采用新型的变壁厚涡旋型线有助于进一步提高涡旋压缩机的性能。

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97. 高温和荷电状态对锂离子电池单体力学响应的耦合影响
高菲,肖阳,张文华,祁锦轩,李子樵,马骁远
吉林大学学报(工学版)    2020, 50 (5): 1574-1583.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20190458
摘要13)   HTML2)    PDF(pc) (2030KB)(7193)    收藏

针对锂离子电池机械完整性在高温环境下的研究需求,本文对不同荷电状态(SOC)的圆柱型锂离子电池单体进行高温搁置和高温循环处理,并对处理后的电池单体进行径向挤压试验。试验结果表明:高SOC的电池单体经40 °C以上的高温搁置后受压时往往会因结构软化而提早发生内短路,搁置温度越高电池抗变形能力越低;高温短期循环会提高电池单体的抗变形能力。

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98. 玉米柔性脱粒滚筒脱粒元件设计与试验
耿端阳,谭德蕾,于兴瑞,苏国粱,王骞,鹿秀凤,金诚谦
吉林大学学报(工学版)    2020, 50 (5): 1923-1933.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20190467
摘要13)   HTML0)    PDF(pc) (2354KB)(22)    收藏

针对黄淮海地区玉米收获过程中籽粒破碎率和未脱净率高的问题,研发了横轴流式玉米柔性脱粒装置,该装置内安装有带柔性钉齿和弹性短纹杆的脱粒滚筒。基于Hertz接触理论对柔性钉齿与玉米果穗碰撞接触进行了力学分析;基于刚柔系统耦合理论对弹性短纹杆与果穗碰撞进行了动力学分析;通过离散元分析完善了弹性短纹杆参数设计;选取滚筒转速、脱粒间隙和喂入量作为试验因素进行了单因素试验和最优参数组合对比试验。试验结果表明:装置最优参数组合如下:滚筒转速为450 r/min,凹板间隙为40 mm,喂入量为8 kg/s,此时平均籽粒破碎率为2.91%,未脱净率为0.51%,优于常规脱粒装置。

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99. 基于机器学习的虚拟网络感知数据缺陷自动检测
方伟,黄羿,马新强
吉林大学学报(工学版)    2020, 50 (5): 1844-1849.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20190721
摘要12)   HTML0)    PDF(pc) (1019KB)(10)    收藏

针对基于数据挖掘以及模式匹配的两种缺陷感知数据检测算法交并比(IOU)小,导致检测效果差的问题,在机器学习的基础上研究一种新的虚拟网络感知数据缺陷自动检测算法。该算法主要分为两个阶段内容:前一阶段采集和处理感知数据,准备好后续BP神经网络模型的学习样本;后一阶段构建和训练神经网络模型,并将前一阶段得到的学习样本作为输入数据输入到训练好的BP神经网络模型当中,实现缺陷数据与正常数据的区分,完成感知数据缺陷自动检测。结果表明:基于机器学习的虚拟网络感知数据缺陷自动检测算法交并比(IOU)为0.9588,与基于数据挖掘以及模式匹配的两种缺陷感知数据检测算法相比,更接近1,说明本文算法检测效果更好。

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100. 分布式通信网络多频段信号源远程切换控制算法
陈海燕
吉林大学学报(工学版)    2020, 50 (5): 1886-1893.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20190750
摘要11)   HTML0)    PDF(pc) (1484KB)(8)    收藏

将传统多频段信号源切换控制算法应用在分布式通信网络当中无法实现稳定的信号源切换,为此提出多频段信号源远程切换控制算法。利用通信网络监控设备采样实时信号,并计算传输信号的所处频段。以通信信号的传输路径为基础实现对多频段信号源的定位。安装远程控制设备并在其中设置切换控制的触发条件,最终通过切换接入点排序和电压与电流转换控制两个步骤,实现多频段信号源的远程切换控制。为验证远程切换控制算法的可行性,分别从控制抗阻塞性能和稳定性能两个方面实现测试,从而得出测试结论:远程切换控制算法比传统切换控制算法的抗阻塞性能提高了2.2%,且切换控制稳定性能更高。

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101. 动态公交专用道的设置及其仿真分析评价
宋现敏,张明业,李振建,王鑫,张亚南
吉林大学学报(工学版)    2020, 50 (5): 1677-1686.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20190410
摘要11)   HTML4)    PDF(pc) (2835KB)(7188)    收藏

提出了一种新型动态公交专用道,不仅确保了公交优先策略,且可显著提升道路资源时空利用率,降低了社会车辆与公交车辆对道路资源的需求冲突。分析了公交车到达时刻的差异性,基于交叉口车辆排队的消散过程,提出了动态车道清空距离确定方法及车道控制流程;结合HCM2010车辆延误公式和路阻函数,建立了不同道路条件下车均和人均出行时间模型,通过数值模拟仿真对未设置公交专用道、常规公交专用道和动态公交专用道3种车道组织方案的运行效益进行对比分析。实验结果表明:在三车道道路条件下,当社会车辆流量小于2268 pcu/h时,设置动态公交专用道的时间效益更好,为公交车道的优化提供了理论支持。

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102. 轨道车辆垂向振动建模及运动关联分析
刘钊,程江琳,朱玉田,郑立辉
吉林大学学报(工学版)    2020, 50 (5): 1600-1607.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20190559
摘要10)   HTML1)    PDF(pc) (1693KB)(7195)    收藏

轨道车辆行驶过程中线路轨迹的变化将影响车体的随机振动响应,在车辆行驶垂向加速度、车体角速度以及姿态角等运动参数的基础上,建立了轨道车辆车体垂向振动力学模型。通过对变系数微分方程组的数值求解获取轨道车辆运行过程中车体垂向的振动响应,并通过与试验测试振动加速度信号比较检验了所建振动力学模型的合理性。分析了车体垂向随机振动随车辆运动参数的变化情况,结果表明:车体垂向随机振动与行驶垂向加速度存在一定程度的关联性,为轨道车辆安全运行和进一步基于运动和振动信号的故障诊断奠定了基础。

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103. 低温等离子体处理功率对酱牛肉贮藏品质的影响
李欣欣,李大宇,赵子瑞,周亚军
吉林大学学报(工学版)    2020, 50 (5): 1934-1940.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20191072
摘要10)   HTML1)    PDF(pc) (1217KB)(11)    收藏

为解决酱牛肉在贮藏期间容易变质货架期短的问题,利用低温等离子体对酱牛肉进行杀菌,研究低温等离子体处理功率分别在300、350、400、450、500 W、处理时间为3 min的条件下对气调包装(75%CO2+25%N2)酱牛肉贮藏期间品质的影响。结果表明:当低温等离子体的功率为400 W、处理3 min时,对酱牛肉的pH、色泽、蛋白质和脂质氧化的影响较小,而且水分损失最少,杀菌效果最好,酱牛肉的货架期可延长约5天。

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104. 基于多目标进化算法的人才质量模糊综合评价系统设计
蒋磊,管仁初
吉林大学学报(工学版)    2020, 50 (5): 1856-1861.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20190923
摘要9)   HTML1)    PDF(pc) (1188KB)(7)    收藏

针对当前评价系统评价人才质量时出现的评价误差大、效率和准确率低的问题,提出了基于多目标进化算法的人才质量模糊综合评价系统设计方法。该方法通过输入模块、模糊综合评价模块、报表处理模块和系统维护模块构成人才质量模糊综合评价系统的整体结构。采用层次分析法对人才质量评价指标对应的权重进行计算,构建人才质量模糊综合评价模型,然后采用多目标进化算法对人才质量模糊综合评价模型进行求解,实现人才质量的评价,完成人才质量模糊综合评价系统的设计。实验结果表明:本文方法评价效率高、评价准确率高。

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105. 一种基于跳频的散射通信新方法与仿真分析
沈斌松,秦建存,任文成
吉林大学学报(工学版)    2020, 50 (5): 1870-1875.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20190558
摘要9)   HTML0)    PDF(pc) (1369KB)(6)    收藏

针对对流层散射通信信道多径衰落特性,提出一种基于跳频的抗衰落方法,通过建立基于跳频的散射通信模型,对该方法在衰落信道下的性能进行理论分析,并给出其接收信号基带处理算法流程,采用基于跳频帧结构的帧粗同步及基于信道响应搜索的帧细同步算法,解决衰落信道下的帧同步问题,采用基于信道去噪估计与混叠抽取的频域均衡算法,有效克服信道多径,并抑制噪声放大。仿真结果验证了该方法性能理论分析的正确性以及有效性。

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106. 基于卷积神经网络的联合估计图像去雾算法
王柯俨,王迪,赵熹,陈静怡,李云松
吉林大学学报(工学版)    2020, 50 (5): 1771-1777.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20190443
摘要9)   HTML2)    PDF(pc) (1955KB)(21)    收藏

室外拍摄的图像由于空气中的大气颗粒会具有较低的对比度和能见度,影响主观视觉和图像处理系统的有效性,为此本文提出了一种端到端的透射率和大气光联合估计去雾网络。通过共享特征模块获取透射率和大气光共有的全局特征,利用金字塔池化模块的多尺度卷积提取组合特征;然后,通过两个并行的分支分别估计透射率和大气光;最后,通过大气散射模型反演出无雾图像。实验结果表明:本文方法恢复图像较其他去雾方法的对比度更强,色彩更自然,网络优化参数更少。

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107. 基于贝叶斯模型与机器学习算法的金融风险网络评估模型
李阳,李硕,井丽巍
吉林大学学报(工学版)    2020, 50 (5): 1862-1869.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20190507
摘要8)   HTML1)    PDF(pc) (968KB)(5)    收藏

本文以贝叶斯方法为基础构建了用于估计银行间负债的模型,并利用机器学习算法构造了可在条件分布基础上进行抽样的Gibbs取样器,抽样被用于压力测试,以此给出所有可能测试结果的概率。最后,推导出了银行的违约概率并讨论其对包含在网络模型中的先验信息的敏感性,帮助金融监管部门评估金融机构的违约风险,减少系统性金融风险,维护金融市场的稳定。

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108. 基于极局部模型的机械臂自适应滑模控制
吴爱国,韩俊庆,董娜
吉林大学学报(工学版)    2020, 50 (5): 1905-1912.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20190489
摘要8)   HTML0)    PDF(pc) (1265KB)(4)    收藏

针对多自由度机械臂在实现轨迹跟踪控制时过于依赖机械臂的精确数学模型和跟踪精度低等问题,提出了一种将自适应神经网络、极局部模型与积分型终端滑模相结合的控制方法。该方法使用一种基于时延估计的极局部模型来近似机械臂的动力学模型,利用自适应神经网络的非线性逼近性能,补偿时延估计产生的误差;对极局部模型设计积分型滑模控制器提高系统的收敛速度和控制精度,实现不依靠动力学模型的机械臂高精度轨迹跟踪。通过李雅普诺夫理论证明系统的稳定性和有限时间收敛性。最后通过实验,验证了该控制方法可以在完全不依赖模型信息的前提下实现机械臂的高速度和高精度跟踪控制。

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109. 基于多质点模型的列车自动驾驶非线性模型预测控制
贾超,徐洪泽,王龙生
吉林大学学报(工学版)    2020, 50 (5): 1913-1922.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20190609
摘要8)   HTML1)    PDF(pc) (1277KB)(7)    收藏

研究了多目标优化和多运行约束条件下的列车自动驾驶系统控制器设计问题。在建立非线性多质点模型的基础上,提出了满足列车准时性、节能及乘坐舒适度的列车自动驾驶非线性模型预测控制算法,并给出了算法的可行性及闭环系统稳定性的理论证明。数值仿真验证了本文算法的有效性,仿真结果表明:列车在满足运行约束的条件下,与线性模型预测控制算法相比,本文算法控制效果更好,误差更低。

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110. Ti添加量对球墨铸铁组织及力学性能的影响
王金国,王志强,任帅,闫瑞芳,黄恺,郭劲
吉林大学学报(工学版)    2020, 50 (5): 1653-1662.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20190514
摘要8)   HTML1)    PDF(pc) (4728KB)(7185)    收藏

将Ti-C-Fe预制块添加到球墨铸铁中,考察了不同Ti含量对球墨铸铁组织及力学性能的影响。结果表明:Ti添加后,在铁液中主要以TiC和Ti(C,N)的形式存在,并使珠光体和铁素体组织得到细化;Ti的质量分数为0.023%时,石墨数目、球化率以及铁素体含量提高;随着Ti含量的升高,生成的TiC颗粒会阻碍C原子的扩散,使石墨球出现畸变,球化率下降,铁素体含量降低。力学性能测试表明:Ti的质量分数为0.023%的试样具有良好的综合力学性能,其屈服强度和抗拉强度分别提高了5.43%、3.73%,延伸率提高了10.64%;当Ti的质量分数为0.054%~0.072%时,试样有较高的抗拉强度;Ti质量分数达到最高0.135%时,试样的屈服强度和布氏硬度达到最大。

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111. 跳格布置对环形交叉索桁结构静动力性能的影响
薛素铎,鲁建,李雄彦,刘人杰
吉林大学学报(工学版)    2020, 50 (5): 1687-1697.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20190589
摘要8)   HTML2)    PDF(pc) (3186KB)(14)    收藏

分析了环形交叉索桁结构(ACCTS)的结构特点,提出了3种压杆跳格布置方案,并从预应力分布、荷载状态、抗屈曲能力、用钢量等方面与原方案进行了对比研究,确定了最优跳格布置顺序。最后,对最优方案与原方案二者的静、动力性能进行了系统的对比研究。研究结果表明:在不改变原结构静、动力性能的情况下,最优跳格方案不仅节约了用钢量、提高了结构的抗屈曲能力,而且简化了结构体系、降低了施工成形难度。本文研究对ACCTS在实际中的推广有一定的促进作用。

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112. CFRP筋粘结式锚固体系界面失效演化机制及粘结强度计算
陈华,陈耀嘉,谢斌,王鹏凯,邓朗妮
吉林大学学报(工学版)    2020, 50 (5): 1698-1708.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20190621
摘要7)   HTML2)    PDF(pc) (1810KB)(7180)    收藏

为研究CFRP筋粘结式锚固体系的界面失效演化机制,以锚具内倾角和锚固长度为变化参数,完成了9组CFRP筋粘结式锚具组装件的静载试验。结合试件的失效模式、筋材的磨损程度和加载端粘结-滑移全过程曲线,对CFRP筋粘结式锚固体系界面失效演化机制展开详细分析,从能量角度探讨了粘结界面能量耗散情况。运用灰色关联理论分析了各影响因素对粘结强度的敏感程度,通过数学拟合给出了粘结强度回归公式,并与现有计算模型进行了比较。研究表明:对于CFRP筋粘结式锚固体系,化学胶结力仅在加载初期起作用,界面粘结应力主要由摩擦力和机械咬合力承担;相对弹性变形能受锚固长度和锚具内倾角的影响不明显,相对局部破坏能主要受锚具内倾角影响;随着锚固长度的增大,试件弹性粘结强度、极限粘结强度和残余粘结强度均有所降低;随着锚具内倾角的增大,未发生剪切破坏的试件极限粘结强度有所增大,但弹性粘结强度和残余粘结强度的变化则不明显。灰色关联分析结果表明:各参数与粘结强度的关联度由大到小依次为CFRP筋根数>锚固长度>锚具内倾角>CFRP筋间距。本文粘结强度回归公式计算结果与试验结果吻合较好。

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113. 基于双稳态尾迹的方背Ahmed模型减阻
杨志刚,范亚军,夏超,储世俊,单希壮
吉林大学学报(工学版)    2020, 50 (5): 1635-1644.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20190401
摘要7)   HTML1)    PDF(pc) (3144KB)(7186)    收藏

利用压力传感器和粒子图像测速技术(PIV)对1/4缩比的方背Ahmed模型以及加装船尾结构的模型尾迹进行了精细测量和统计分析,实验雷诺数为9.6×104。背部瞬时压力的统计分析表明:方背Ahmed模型的尾迹在水平方向上呈现出双稳态的特征,即两种打破对称的稳定状态交替出现,每种稳定状态可维持较长的时间尺度。处于两种稳定状态时,背部大概率地呈现出较低的压力,而处于过渡态时相反。通过PIV在水平面的测量,瞬时流场和条件平均的结果均捕捉到了双稳态的流场特征。在模型尾部增加船尾结构后,尾迹的双稳态现象随着船尾长度的增加逐渐被抑制,尾迹涡结构趋于对称,同时尾迹宽度变窄,涡脱落强度减弱,继而造成背压提升,阻力减小。

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114. 基于线边集成超市的混流装配线动态物料配送调度
周炳海,何朝旭
吉林大学学报(工学版)    2020, 50 (5): 1809-1817.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20190577
摘要7)   HTML1)    PDF(pc) (1671KB)(10)    收藏

针对基于线边集成超市的混流装配线物料配送调度问题,提出了一种基于极限学习机和知识库的动态调度方法。首先,对动态物料配送调度问题进行描述,建立了数学模型,考虑设备的随机故障和装配时间的不稳定性,在产品配比和调度目标权重可变的条件下,最大化装配线产量和物流工人数的权重和;然后,构建了基于极限学习机和知识库的动态调度方法,考虑到极限学习机的缺陷,提出了基于精英反向学习的自适应差分进化算法优化极限学习机;最后,仿真实验结果证明了本文动态调度方法在动态调度过程中的可行性和有效性。

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115. 阈值迭代的单目视觉系统中像点质心定位
周婧,张小宝,白云龙,侯丽新
吉林大学学报(工学版)    2020, 50 (5): 1796-1801.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20190411
摘要7)   HTML1)    PDF(pc) (975KB)(4)    收藏

针对大尺寸单目视觉坐标测量系统中二维像点的亚像素定位精度对三维坐标测量精度影响较大的问题,就光学特征点在像平面上的二维像点质心定位方法进行了分析。基于针孔成像原理建立了摄像机模型,讨论了光学特征点对应的二维像点的提取方法,重点研究了二维像点的亚像素定位。提出了基于阈值迭代的像点质心定位方法,该算法通过设置阈值并多次迭代,减小成像对称性差带来的误差;通过三次插值算法,增加参与定位计算的成像中心周围的有效像素点;通过灰度平方加权算法,增加灰度值大的像素点在定位计算中的权重,减小噪声误差。对比实验表明:本文提出的像点质心定位算法可实现1/100以上的像素细分。本文算法在xy方向的定位标准差分别为0.0022和0.0019 pix,与灰度平方加权质心定位法和双三次插值灰度平方加权质心定位法相比均更小,定位精度更高。xy方向的定位误差范围分别在0.0039和0.0046 pix以内,与前两种方法相比均更小,定位稳定性更好。本文提出的定位方法可应用于各类近圆形小光源图像的区域亚像素定位。

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116. 基于深度卷积神经网络的信息流增强图像压缩方法
李志军,杨楚皙,刘丹,孙大洋
吉林大学学报(工学版)    2020, 50 (5): 1788-1795.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20190793
摘要7)   HTML1)    PDF(pc) (1429KB)(5)    收藏

在图像压缩过程中,信息利用率对图像压缩的效率起决定性作用。为了更好地提高信息的利用率,提出了一种端到端的基于深度卷积神经网络的信息流增强图像压缩方法。在编解码网络中,采用特殊的网络结构,增加了卷积层之间的前向与后向连接,与传统的前向神经网络相比,信息流的双向流动和视觉特征的循环反馈可有效实现信息流的增强,从而提高图像的压缩效率。实验表明:在相同码率下,本文算法复原图像的MS-SSIM分别比JPEG、JPEG2000和HEVC高0.08、0.027和0.012。将基于深度神经网络的信息流增强结构用于图像压缩,可有效提高压缩效率。

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117. 焊接能量对铜/钛超声波焊接接头性能的影响
谷晓燕,隋成龙,狄星,孟政宇,朱开轩,楚长春
吉林大学学报(工学版)    2020, 50 (5): 1669-1676.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20190523
摘要6)   HTML1)    PDF(pc) (2544KB)(7188)    收藏

采用高功率超声波点焊机成功焊接T2纯铜和Ti6Al4V钛合金异种金属,分析了不同焊接能量对接头的界面温度、横截面宏观形貌、界面成形和力学性能的影响。研究发现:随着焊接能量的增加,峰值温度和高温停留时间升高,压痕深度逐渐升高,接头界面均较平直,未出现金属间化合物,存在扩散层,最大厚度为2 μm,拉剪力随着接头结合面积的扩大而逐渐增大,最大值为2322 N。接头沿界面靠近铜侧母材断裂,断裂模式由脆性断裂过渡至韧-脆混合断裂。利用ABAQUS有限元数值模拟软件对不同焊接能量下的界面进行应力分析,系统地阐述了铜/钛超声波焊接接头界面成形机理。

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118. 基于姿态估计算法的组件感知自适应模型
管乃彦,郭娟利
吉林大学学报(工学版)    2020, 50 (5): 1850-1855.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20190806
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传统自适应模型采用几何光学法、几何相似法和特征靶标测量法构建完成,存在感知延时较长、自适应跟踪精度较低的问题,为此提出一种基于姿态估计算法的组件感知自适应模型。该模型的构建主要分为3部分,首先利用基于平面模版的张正友摄像机标定方法进行感应组件标定;然后建立目标物体三维模型,实现运动目标跟踪;最后利用基于模型的姿态估计方法估算目标物体的姿态实时状态,实现组件感知自适应模型的构建。结果表明:与上述3种传统模型相比,本模型自适应控制下组件感知延时缩短,自适应跟踪精度提高,改善了机械臂操作性能。

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119. 基于Linked data的数据完整性评估新方法
袁满,胡超,仇婷婷
吉林大学学报(工学版)    2020, 50 (5): 1826-1831.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20190546
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为更加高效、准确地对数据完整性进行评估,通过对国内外完整性评估技术和方法的研究,本文基于Linked data的数据特点,提出了用于数据完整性评估的β算法和用于隐含数据挖掘的Dam算法,并从理论上分析证明了算法的有效性和准确性。最后,将东北石油大学教务数据发布为Linked data作为验证数据进行实验,与文献中两种完整性评估算法进行了比对,结果表明:评估完整性提高约6%,评估效率平均提高约40倍,验证了本文算法的准确性和高效性。本文提出的基于Linked data的数据完整性评估算法不仅能保证数据评估的准确性,同时能大幅度提高计算效率。

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120. 装配式箱涵结构缩尺模型静载试验及有限元分析
宫亚峰,宋加祥,毕海鹏,谭国金,胡国海,林思远
吉林大学学报(工学版)    2020, 50 (5): 1728-1738.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20190674
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为了给装配式涵洞的优化设计提供基础数据和技术支撑,以实体工程为依托,借助室内试验与有限元分析,对整体式、平缝式、圆铰式和榫接式4类涵洞结构的力学性能进行了对比分析。首先,依据相似理论制作了4类涵洞结构的缩尺模型,对其在全加载过程中的静力响应进行了测试。其次,采用有限元方法对具有代表性的整体式和圆铰式箱涵结构的力学性能进行了数值仿真分析。最后,依据测试数据和数值仿真分析,对4类箱涵结构的力学性能进行了全方位的剖析与对比,给出了一些有益建议。研究结果表明:4类构件的失效模式均是上顶板底部混凝土受拉开裂后产生弯曲破坏,但铰缝的设置显著改变了箱涵结构的受力状态,侧墙受力状态的改变尤为明显;承载能力与开裂荷载的规律类似,均为整体式箱涵结构最大,圆铰式箱涵结构最小。

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121. 风洞中未知声源漂移误差的逼近修正
沈哲,王毅刚,杨志刚,贺银芝
吉林大学学报(工学版)    2020, 50 (5): 1584-1589.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20190561
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风洞试验中外场声源定位因射流结构产生声源漂移,未知声源因位置不确定造成的定位焦距不准确将增大测量声漂移误差。本文基于几何声学理论推导,确定声漂移量误差与定位焦距误差成正比关系,基于此关系,针对固体表面目标声源空间分布情况,通过试验件外形几何关系建立声源位置函数,用逼近法获取更精准的定位焦距进而降低声漂移误差,其结果通过风洞试验验证。研究表明,此逼近法能快速降低定位焦距误差,消除由位置不确定带来的声漂移量误差。

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122. 基于短期风速资料的基本风压计算方法
王勃,董元正,董丽欣
吉林大学学报(工学版)    2020, 50 (5): 1739-1746.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20190628
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由于部分地区缺少长期风速资料,根据《建筑结构荷载规范》不能确定这些地区的基本风压,急需根据短期风速资料得到一个可供桥梁等工程结构设计使用的基本风压。选取中国54个代表性城市2013年~2017年的短期风速资料,使用月最大风速资料与极值I型分布函数进行拟合,矩估计法和Gumbel法分别对参数进行计算,采用柯尔莫格罗夫检验法进行检验。结果表明:54个城市的月最大风速资料均符合极值I型分布,用月最大风速资料与极值I型分布进行拟合时,Gumbel法比矩估计法的拟合效果好。因此,选用月最大风速资料拟合极值I型分布计算缺少长期风速资料地区的基本风压。采用该方法计算了重现期为6个月、50年、100年的基本风压,重现期为6个月的基本风压可以为设计使用年限较短的工程(如拆除工程)提供参考风压,重现期为50年、100年的基本风压可以为没有长期风速资料地区的桥梁等工程结构设计提供依据。最后,采用本文方法对缺少长期风速资料的阜阳市基本风压计算提供算例。本文方法对没有长期风速资料和重现期较小的风压确定具有重要工程意义。

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123. 基于卷积神经网络的脉搏波时频域特征混叠分类
刘国华,周文斌
吉林大学学报(工学版)    2020, 50 (5): 1818-1825.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20190504
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针对脉搏波信号识别准确率低和实现复杂等问题,提出了一种基于脉搏波时频域特征混叠的低复杂度分类算法。该算法首先基于卷积神经网络(CNN)自动提取脉搏波信号时域特征,包括表征周期内信号片段特征的单周期特征和本文提出的表征周期间关系的多周期特征;然后,补充基于小波变换的梅尔倒谱系数作为频域特征;最后,使用神经网络全连接层将时频域特征混叠、去冗余后,通过softmax分类器实现脉搏波分类。由于CNN权值共享和降维等特点,本文算法可通过低计算成本实现特征提取。基于python平台的仿真验证表明:本文算法对脉搏波的识别准确率可达93%,远高于传统的基于时域或频域特征的识别准确率。

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124. 大规模流数据处理中代价有效的弹性资源分配策略
李丽娜,魏晓辉,郝琳琳,王兴旺,王储
吉林大学学报(工学版)    2020, 50 (5): 1832-1843.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20190042
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基于资源预留的思想并结合负载预测模型,以最小化应用的重配置代价和最大化资源利用率为目标,分别从启发式和智能化的角度设计主动式的弹性资源分配策略。两种策略均在流水线式处理模式下计算应用的延迟,且概率性地保证应用延迟性能的约束。其中,启发式策略采用本地阈值方法进行资源分配;智能化策略基于强化学习技术自适应地分配资源。实验结果表明:与反应式策略相比,本文提出的主动资源分配策略具有较低的重配置代价和较高的资源利用率,且智能化策略的性能更优,尤其在突发负载变化相对稳定的情况下表现更好。

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125. 基于生成对抗网络的低剂量能谱层析成像去噪算法
史再峰,李金卓,曹清洁,李慧龙,胡起星
吉林大学学报(工学版)    2020, 50 (5): 1755-1764.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20190554
摘要5)   HTML1)    PDF(pc) (2514KB)(11)    收藏

为提升在低辐射剂量条件下能谱式计算机断层扫描(CT)的重建图像质量,提出了一种基于复合感知损失函数的生成对抗网络去噪模型。此方法将像素空间与人类感知的特征空间结合到网络的生成对抗过程,并引入残差学习解决网络层数加深导致的图像细节丢失问题。通过采用多个能段的CT图像作为输入,同时利用了能段内的空间相关性和能段间的能量相关性,提高了能谱CT图像的视觉灵敏度。实验结果表明:该方法将峰值信噪比提高约5 dB,结构相似性指数提高约0.2,特征相似性指数提高约0.06。与当前的低剂量CT影像去噪算法相比,本文模型可实现更好的噪声去除效果,同时能保留诊断必要的细节信息,显著提高了低剂量能谱CT图像的质量。

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126. 浅海信道低频入射声场时空分布特性
祝令国,赵安邦,杨宝山,马忠成,刘文章,吕良浩
吉林大学学报(工学版)    2020, 50 (5): 1876-1885.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20190484
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基于简正波理论,数值分析了浅海信道不同声纳距离范围内入射声场结构、波达角特性和空间相关特性。根据水中目标入射声场的接收方式建立了接收模型,开展了典型声纳频段入射声场时空分布特性海上实验。理论和实验研究表明:远程来波声场主要由低阶简正波构成,在垂直面内近似于水平入射;低频声场具有明显的时间与空间稳定性,能对入射声场进行空间预测。

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127. 基于统计的物联网分布式拒绝服务攻击检测
陈红松,陈京九
吉林大学学报(工学版)    2020, 50 (5): 1894-1904.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20190448
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针对物联网大规模分布式拒绝服务攻击检测难题,基于Docker虚拟化容器技术搭建了物联网流量仿真平台,通过模拟Mirai僵尸网络和执行命令产生4种不同的攻击流量。人工执行与物联网实验箱自动产生正常流量。对原始流量进行统计分析生成包级和秒级两种不同等级的物联网流量数据集。提出了分段HURST指数、滑动窗口熵和滑动窗口置信区间3种统计指标和分析方法,并制定了攻击检测规则。实验结果表明:基于滑动窗口均值置信区间的异常流量检测方法可达72.11%的准确率。

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128. 一种用于轴承故障诊断的迁移学习模型
张根保,李浩,冉琰,李裘进
吉林大学学报(工学版)    2020, 50 (5): 1617-1626.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20190493
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基于人工神经网络的智能故障诊断方法能有效识别设备的健康状况,但传统人工神经网络需要大量有标签样本进行训练,这极大限制了人工神经网络在设备故障诊断中的应用,并且对于不同工况的适应性较差。为解决该问题,提出了一种基于迁移学习理论的轴承故障诊断模型,该模型由栈式稀疏自动编码器(SAE)和柔性最大值函数(Softmax)回归组成,引入高阶KL散度(HKL)训练域自适应能力,可从具有大量已知数据的工况迁移到仅有少量数据的相似工况中。当工况改变时,仅需少量数据进行训练即可适应新工况。采用凯斯西储大学公开的轴承实验数据集验证了该模型的有效性。

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129. 微合金化2205双相不锈钢组织及性能
向红亮,陈盛涛,邓丽萍,张伟,詹土生
吉林大学学报(工学版)    2020, 50 (5): 1645-1652.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20190550
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通过添加Cu-Ag合金颗粒制备了Ag量为0.07%和0.10%的2205固溶双相不锈钢,同时制备了母材2205和含Cu2205固溶材料进行对比分析。利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、万能拉伸实验机、电化学工作站和覆膜法,对比研究了4种材料的显微组织、力学性能、耐蚀性能和抗菌性能。结果表明:Ag量增加会使组织中α增多,γ减少;两种含Ag材料组织中均存在含Ag相,粒径介于1~6 μm的Ag相分布于α基体及α/γ相界处,粒径介于80~400 nm的Ag相分布于γ相中;与母材2205相比,添加Cu可提高材料的抗拉强度,但使其延伸率降低;Ag量增加可同时提高材料的抗拉强度和延伸率;所有材料中,含0.10%Ag量的材料综合力学性能最佳;在3.5%NaCl介质中,含Cu2205材料的耐蚀性能最优,Ag量增加,材料钝化膜稳定性及耐腐蚀性能先提高后降低;含Ag2205材料抗菌率随接触时间延长而提高,高Ag量材料一直都有良好的抗菌性能,母材2205和含Cu2205固溶材料不具备抗菌性能。

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130. 一种考虑可靠性的常带宽服务器低功耗调度算法
吴昊天,郭锐锋,彭阿珍,王品
吉林大学学报(工学版)    2020, 50 (5): 1802-1808.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20190405
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针对混合任务模型,使用常带宽服务器(CBS),采用备份的策略,在保证系统可靠性的基础上最小化能耗,提出一种实时系统调度算法RLPMABC。该算法在调度开始前根据利用率选择被保护的周期任务,在运行中利用可用空闲时间来创建备份任务和电压缩放,实现了低功耗与可靠性之间的协同优化。实验结果表明:相比现有算法,本文算法具备高效的节能效果和更高的可靠性。

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131. EP/EN模数对铝合金VP-CMT焊熔滴过渡及焊道成形的影响
田银宝,申俊琦,胡绳荪,勾健
吉林大学学报(工学版)    2020, 50 (5): 1663-1668.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20190580
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利用变极性冷金属过渡技术对铝合金进行平板堆焊,改变参数EP/EN Balance以调整正/负极性的比例。通过高速摄像及电信号采集系统对熔滴过渡过程和焊接过程电信号进行采集分析。通过金相分析,研究EP/EN Balance对焊道成形的影响。结果表明:变极性冷金属过渡堆焊过程中,正极阶段的热输入明显高于负极阶段,从而实现了“冷”和“热”的交替;通过调节EP/EN Balance参数,可以改变正/负极的比例,从而对焊接热输入进行调控;利用变极性冷金属过渡技术对铝合金进行堆焊,焊道外观成性良好;随着EP/EN Balance增加,熔深和接触角增大,余高降低。

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132. 疏水性纳米白炭黑改性沥青及混合料的粘弹特性
王子文,郭学东,郭威,常孟元,戴文亭
吉林大学学报(工学版)    2020, 50 (5): 1709-1717.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20190611
摘要2)   HTML1)    PDF(pc) (1987KB)(5)    收藏

为研究疏水性纳米白炭黑改性沥青及沥青混合料的粘弹特性,选用硅烷偶联剂表面修饰后得到的疏水性纳米白炭黑作为沥青改性剂,对疏水性纳米白炭黑改性沥青及沥青混合料进行了针入度试验、旋转粘度试验、剪切流变试验和静态蠕变试验,并以针入度指数、旋转粘度、复数剪切模量、弹性剪切模量、粘性剪切模量、相位角、车辙因子、应变差以及Burgers粘弹参数为技术指标进行了粘弹性评价。结果表明:加入疏水性纳米白炭黑,可增强沥青混合料的粘弹性能和高温稳定性能,改善沥青的感温性能以及常温状态下的触变性。通过主曲线分析可知,在低频区疏水性纳米白炭黑的掺入可以提高沥青的相位角,增强沥青的弹性性能。通过分析疏水性纳米白炭黑改性沥青的Burgers模型参数,发现疏水性纳米白炭黑的掺入可提高沥青的粘滞系数。由静态蠕变试验结果分析可知,疏水性纳米白炭黑的掺入,可明显降低相同温度下沥青混合料的应变值。此外,疏水性纳米白炭黑改性剂的掺入可增强沥青混合料的弹性部分,增大沥青混合料的粘性流动变形和粘弹性延迟变形。

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