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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
电 话: 0431-85095297
E-mail: xbgxb@jlu.edu.cn
地 址: 长春市吉林大学南岭校区,逸夫教育大楼B区823室
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· 基于模糊控制功率分流式混合动力客车控制策略——王伟, 王庆年, 田涌君, 王仁广, 温泉
· 丰田PRIUS混合动力汽车能量优化管理策略仿真分析——夏超英, 杜智明
· 双定子泵和马达在压力控制回路中的应用——闻德生, 陈帆, 甄新帅, 周聪, 王京, 商旭东
· 基于能量规划的崎岖地面四足机器人平面跳跃控制——柴汇, 荣学文, 唐兴鹏, 李贻斌, 张勤, 李岳炀
· 保证全局收敛的随机粒子群新算法——孙亮, 徐海浪, 葛宏伟
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  吉林大学学报(工学版)--2017, 47 (2)   Published: 2017-03-20
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论文
基于模糊控制功率分流式混合动力客车控制策略 Hot!
王伟, 王庆年, 田涌君, 王仁广, 温泉
吉林大学学报(工学版). 2017, 47 (2): 337-343. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201702001
全文: PDF (1907KB) ( 707 ) RICH HTML
摘要 ( 189 )
针对开发的双行星排式混合动力系统,选取超级电容作为唯一的电源储能器,对超级电容进行选型和参数匹配。基于模糊控制理论和整车燃油经济性目标,提出了发动机最优曲线的控制策略并给出了具体实施的方法。为验证控制策略的实际控制效果,样车进行了台架试验,测试结果表明:在典型综合城市工况下,发动机工作点按照目标曲线运行,克服了传统PI控制中发动机转速波动大、油耗高的缺点,使用模糊控制算法的整车综合油耗为21.44 L/100 km,相比传统PI控制算法节油率提高了4.88%。
丰田PRIUS混合动力汽车能量优化管理策略仿真分析 Hot!
夏超英, 杜智明
吉林大学学报(工学版). 2017, 47 (2): 373-383. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201702005
全文: PDF (2533KB) ( 184 ) RICH HTML
摘要 ( 107 )
针对丰田PRIUS混合动力汽车,提出一种基于二次型最优控制理论的新能量优化管理策略,该策略结合规则构造二次型性能指标,通过限制发动机功率的大幅频繁波动,在保证车辆动力性能的同时,达到间接降低整车油耗的控制目标。对ADVISOR软件进行了二次开发,建立了车辆仿真模型,并在不同工况下验证了策略的有效性。仿真结果表明:在不同的道路工况下,该能量优化管理策略比基于规则的能量管理策略具有更好的燃油经济性。
双定子泵和马达在压力控制回路中的应用 Hot!
闻德生, 陈帆, 甄新帅, 周聪, 王京, 商旭东
吉林大学学报(工学版). 2017, 47 (2): 504-509. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201702022
全文: PDF (505KB) ( 153 )
摘要 ( 72 )
对双定子液压元件进行了介绍,并提出了几种基于双定子液压泵和马达的新型压力控制回路。所设计的新型压力控制回路不仅可以输出多种压力和流量,更多时候可以实现节能的效果,并消除系统之间的压力干扰。本文所设计的是一种新的液压传动方式,该研究对于简化系统,实现回路的多压、多速控制和提高工作效率具有重要意义。
基于能量规划的崎岖地面四足机器人平面跳跃控制 Hot!
柴汇, 荣学文, 唐兴鹏, 李贻斌, 张勤, 李岳炀
吉林大学学报(工学版). 2017, 47 (2): 557-566. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201702030
全文: PDF (2161KB) ( 152 )
摘要 ( 44 )
针对四足机器人传统奔跑控制方法中存在的俯仰角波动以及崎岖地形适应问题,提出了一种基于Trot具有前后脚同时支撑步态的崎岖地形跳跃控制方法。建立了步态支撑相平面运动模型,并通过虚拟模型控制,实现了躯干平面运动控制解耦。对虚拟模型中躯干的运动过程进行了能量规划,计算出纵向虚拟位置刚度,实现了跳跃周期控制;通过水平方向虚拟力的比例控制实现了机器人水平运动速度控制;采用大位置误差增益的PD控制方法实现了躯干姿态控制,保证了跳跃过程中躯干俯仰角的稳定。在虚拟物理仿真环境中建立了四足机器人的平面虚拟样机,对控制方法进行了仿真实验以及在假设条件不满足情况下的鲁棒性测试,仿真实验结果表明了该方法对跳跃控制的有效性。
保证全局收敛的随机粒子群新算法 Hot!
孙亮, 徐海浪, 葛宏伟
吉林大学学报(工学版). 2017, 47 (2): 615-623. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201702037
全文: PDF (936KB) ( 158 )
摘要 ( 62 )
针对粒子群算法未成熟收敛的弱点进行了改进。给出了保证算法全局收敛的充分条件,即全局性假设条件和单调性假设条件,进而依据提出的全局收敛的充分条件,设计了具有柯西随机和高斯随机性质的粒子群算法。实验结果表明,本文提出的具有全局收敛性的粒子群算法能够有效地求解全局优化问题。
汽车驱动桥准双曲面齿轮齿根弯曲应力预测与试验
刘程, 史文库, 陈志勇, 何伟, 荣如松, 宋怀兰
吉林大学学报(工学版). 2017, 47 (2): 344-352. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201702002
全文: PDF (3087KB) ( 114 ) RICH HTML
摘要 ( 38 )
有限元法是预测汽车驱动桥准双曲面齿轮齿根弯曲应力的重要方法,但单独准双曲面齿轮有限元模型约束条件难以确定,为此本文建立了基于整体驱动模型准双曲面齿轮齿根弯曲应力有限元分析模型,并对齿根应力仿真结果与台架试验进行了对比。选用ABAQUS/Standard建立了驱动桥准双曲面齿轮静态啮合模型,仿真结果表明:本文研究的整体驱动桥准双曲面齿轮在啮合过程中小齿轮齿根弯曲应力在靠近大端出现最大值,齿根部位先受到压应力,再受到拉应力;大齿轮齿根弯曲应力在靠近小端出现最大值,齿根部位先受到拉应力,再受到压应力。最后,搭建了驱动桥静扭试验台,并对驱动桥大齿轮齿根弯曲应力进行测量,将台架试验与仿真结果进行了对比分析,对比结果表明,所建立的有限元模型准确可靠,可将此建模方法应用于类似的齿轮齿根弯曲应力分析。
车-液耦合动力学建模及液体响应成分对操纵性的影响
万滢, 赵伟强, 封冉, 凌锦鹏, 宗长富, 郑宏宇
吉林大学学报(工学版). 2017, 47 (2): 353-364. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201702003
全文: PDF (3252KB) ( 108 ) RICH HTML
摘要 ( 30 )
针对液罐车辆不同工况下车-液耦合动态响应特性及对整车影响的研究少、液体晃动简化建模理论不足的问题,根据描述液体模型的差异,本文结合液体模型和车辆操纵模型建立了4种液罐车辆动力学模型:①等质量刚体模型;②准静态液体模型;③横向等效单摆模型;④数值液体模型。通过对比不同工况类型和不同工况激烈程度下4种模型的响应差异,分析了不同情况下液体晃动各种响应成分被激发的程度及其对车辆操纵响应的影响,从而确定了不同工况时车-液耦合程度,并给出了建立合理简化模型的建议,为建立液体简化模型和进行液罐车稳定性主动控制奠定基础。
应用满应力理论的轮胎轮廓设计
王国林, 孙砚田, 梁晨, 杨建, 周海超
吉林大学学报(工学版). 2017, 47 (2): 365-372. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201702004
全文: PDF (1693KB) ( 106 ) RICH HTML
摘要 ( 16 )
为了在不影响轮胎寿命的前提下提升轮胎的滚动阻力性能,以某205/55R16型轿车子午线轮胎为研究对象,利用Abaqus和Fluent软件建立了轮胎自由滚动模型以及轮胎温度场模型,并通过温度测试和滚动阻力试验验证了仿真模型的可靠性。提出了应用满应力设计的轮胎轮廓优化设计理论,结合仿真模型,基于渐进优化算法针对轮胎外轮廓进行了优化。结果表明:应用满应力设计方法设计的轿车子午线轮胎滚动阻力显著下降;轮胎质量减轻;轮胎的应变能密度梯度模下降明显,轮胎寿命有所上升。证明了合理分配轮胎橡胶部件受力分布能够提升轮胎性能。
基于卷积神经网络的道路车辆检测方法
李琳辉, 伦智梅, 连静, 袁鲁山, 周雅夫, 麻笑艺
吉林大学学报(工学版). 2017, 47 (2): 384-391. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201702006
全文: PDF (2034KB) ( 162 )
摘要 ( 48 )
提出了一种基于卷积神经网络的前方车辆检测方法。首先,根据车底阴影特征,运用基于边缘增强的路面检测算法以及车底阴影自适应分割算法来分割并形成车底候选区域,以解决路面灰度分布不均及光照条件变化问题;其次,运用针对道路交通环境的卷积神经网络结构,建立图像样本库进行网络训练;在此基础上,采用基于卷积神经网络识别的方法以验证并剔除被误检测为车底阴影的候选区域,进而确定真正的车辆目标;最后,修改网络为三分类识别,以验证本文方法的强扩展性的优势。实验结果表明:本文提出的车辆检测方法能够很好地区分车底阴影和非车底阴影干扰,有效地提高车辆检测的准确率和可靠性,降低误检率。
基于Implicit Wendroff差分格式的汽车线束导线串扰时域瞬态响应分析
王天皓, 高印寒, 高乐, 安占扬, 马喜来, 杨开宇
吉林大学学报(工学版). 2017, 47 (2): 392-399. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201702007
全文: PDF (775KB) ( 100 )
摘要 ( 14 )
介绍了一种具有Implicit Wendroff差分格式的时域有限差分法,将其应用于汽车线束导线串扰的时域瞬态响应分析。由于该方法包含了隐式人工粘性项,可在一定程度上削弱由空间坐标离散化而产生的间断解处的非物理性振荡现象,提高了计算结果的准确性,同时由于不受稳定性条件的限制,使其计算效率得到大幅度提高。通过应用于非均匀双导体传输线系统和均匀三导体传输线系统的数值实验可知,在保证计算精度的同时,与传统的Leapfrog差分格式和显式Lax-Wendroff差分格式进行对比,其计算效率分别提高了60%和70%左右,明显优于其他两种方法。同时,本文给出了传输线上电压和电流的时空分布三维图,直观地表示出了传输线上电压和电流与时间和空间位置的变化关系。
基于转向架试验台的轨道不平顺模拟试验
牛治慧, 苏建, 张益瑞, 徐观, 谭富星
吉林大学学报(工学版). 2017, 47 (2): 400-407. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201702008
全文: PDF (915KB) ( 74 )
摘要 ( 25 )
以线路实测的轨道不平顺线路谱为依据,计算得到试验台的驱动位移谱,基于转向架试验台实现对轨道不平顺线路谱的复现。提出了一种通过测量运动平台多点位移解耦计算平台三个自由度运动的方法来验证试验台对轨道不平顺的复现效果,根据解耦方法分别推导出了轨道不平顺的水平不平顺、高低不平顺和方向不平顺的参数公式,通过4个激光位移传感器实时测量了运动平台4个位置的位移量,并根据测量数据计算出了运动平台实时的横向位移、垂向位移和侧滚角度。试验结果证明,所提出的验证方法可行,试验台可以准确地复现轨道不平顺线路谱,提供理想的线路模拟试验条件。
少量酒精作用下车辆制动性及驾驶人注视特性分析
李显生, 李明明, 郑雪莲, 任园园
吉林大学学报(工学版). 2017, 47 (2): 408-413. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201702009
全文: PDF (1175KB) ( 95 )
摘要 ( 22 )
在对车辆制动性能进行分析以及应用层次分析法对驾驶人注视特性指标提取的基础上,推导了车辆行驶距离算法并提出注视热点图生成方法,分析了正常状态下和少量酒精作用下车辆制动性能及驾驶人注视特性的变化规律。对比分析了正常状态和少量酒精作用下制动距离及制动全过程中的行驶距离的变化规律,以及少量酒精对车辆制动特性的影响。将正常状态和少量酒精作用下驾驶人注视热点图及兴趣区域(AOI)中注视点相对总注视点的比例进行了对比,进而分析少量酒精对驾驶人注视特性的影响。结果表明:在少量酒精作用下,车辆制动距离变短,所需的反应时间增加,对兴趣区的关注减少,注视相对发散。
无专用左转相位十字形交叉口左转导向线计算模型
曲昭伟, 白乔文, 陈永恒, 曹宁博, 康萌, 魏福禄
吉林大学学报(工学版). 2017, 47 (2): 414-419. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201702010
全文: PDF (1196KB) ( 84 )
摘要 ( 16 )
为了规范无专用左转相位下左转车辆的行驶秩序,建立了针对十字形交叉口的左转导向线计算模型。该模型包括内侧和外侧左转导向线计算模型两个部分。通过视频图像处理技术提取左转车辆全时空信息,发现使用移位指数函数拟合车辆左转轨迹结果最优,并将其作为左转导向线计算模型的基本形式。结合交叉口的几何条件,分析了避免左转车辆与对向直行、对向左转车辆冲突的临界条件,确定冲突点位置。在此基础之上,根据左转起始点、结束点和冲突点三点坐标对模型参数进行标定。最后,给出了模型的计算案例。研究成果能够为十字形交叉口左转导向线合理有效的渠化设计提供参考。
夜间环境驾驶员精神负荷的生理特性评估与实验
王海玮, 温惠英, 刘敏
吉林大学学报(工学版). 2017, 47 (2): 420-428. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201702011
全文: PDF (1350KB) ( 72 )
摘要 ( 23 )
以夜间环境下的驾驶行为为研究对象,基于驾驶模拟器开展了四类驾驶实验,以及白天、夜间单一驾驶任务实验,以及白天、夜间主从驾驶任务实验。在驾驶员脑电、心电、 呼吸、皮电等生理数据和精神负荷主观评价的基础上,运用统计学方法综合分析了驾驶模拟实验过程中的生理参数变量变化规律。结果表明:相比白天行车环境,夜间环境下驾驶员的精神负荷有一定的增加,在执行主从任务的夜间行驶实验中被测试对象感知的主观压力显著增加,且主观压力与主从任务难度成正比关系。心率变异性功率谱密度、脑电负荷水平等生理指标呈现显著性差异,呼吸频率也有一定的变化,呼吸幅度和皮电的指标变化不明显。研究成果可用于夜间环境下的道路交通安全评价。
基于交通波理论的干线相位差优化及其控制方法
曲大义, 万孟飞, 李娟, 王进展, 许翔华
吉林大学学报(工学版). 2017, 47 (2): 429-437. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201702012
全文: PDF (2459KB) ( 90 )
摘要 ( 28 )
为实现干线协调,提高运行效率,基于线控系统中车流以波的形式到达的基本认知,分析了相邻交叉口车辆排队的时空特性,指出了干线协调的内在机理是当车流到达队尾位置时排队完全消散。然后针对排队的集结与消散建立了基于交通波的交叉口相位差模型。并鉴于干线各交叉口间的关联性以及交通需求与供给关系,提出了对干线控制参数的优化策略。最后选取青岛市漓江路沿线交叉口进行案例分析,验证相位差模型以及周期、相位相序、绿信比等优化策略的可行性与实用性,结果表明该控制方法对车辆旅行时间、停车次数的优化效果显著。
汽车转向盘操作与驾驶负荷的相关性
徐进, 陈薇, 周佳, 罗骁, 邵毅明
吉林大学学报(工学版). 2017, 47 (2): 438-445. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201702013
全文: PDF (2040KB) ( 69 )
摘要 ( 16 )
为证实转向盘转速与驾驶负荷之间的相关性,在4条山区复杂双车道公路上开展了长里程的自然驾驶行为实车试验,采集了被试驾驶员的心率信号和转向盘输入数据,以心率增长率HRI为中介,分析了转向盘转速与驾驶负荷之间的关系。试验结果表明:驾驶员超车时的心率显著高于平静状态,超越大型车时的心率增长率明显高于小客车,并且心率在超车行为开始之前就已显著增加;弯道行驶时驾驶员心率会增加,弯道越急、心率增加值越大,在圆曲线范围内,转向盘转角值在达到峰值之后即刻开始回调,即并不是固定在某一个位置;不管是超车工况还是弯道行驶工况,驾驶员的心率增长率与转向盘转速之间都存在很强的正相关性,但超车时驾驶员的心率增长率对转向盘转速更敏感。
失水干燥对路基压实黏质土抗剪强度特性的影响
刘寒冰, 张互助, 王静
吉林大学学报(工学版). 2017, 47 (2): 446-451. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201702014
全文: PDF (677KB) ( 82 )
摘要 ( 18 )
为了客观可靠地评价干旱、半干旱地区路基压实土的工程性能,采用三轴压缩试验研究了某工程黏质土在不同干燥状态下的抗剪强度特性,分析了失水率对抗剪强度指标(黏聚力、内摩擦角)与抗剪强度的影响以及作用机理,建立了黏聚力、内摩擦角及抗剪强度与失水率的关系方程。结果表明:失水干燥可显著提高路基压实黏质土的抗剪强度及抗剪强度指标,黏聚力、内摩擦角和抗剪强度均随失水率的增加而递增,其中黏聚力、抗剪强度与失水率均呈指数函数关系,内摩擦角与失水率呈二次函数关系。失水干燥有利于提高路基的承载能力与稳定性,研究成果可为干旱、半干旱地区黏质土路基的设计与施工提供理论依据及技术参考。
盐冻循环条件下改性沥青微细观结构
崔亚楠, 韩吉伟, 冯蕾, 李嘉迪, 王乐
吉林大学学报(工学版). 2017, 47 (2): 452-458. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201702015
全文: PDF (401KB) ( 70 )
摘要 ( 14 )
利用扫描电子显微镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)研究了内蒙古地区道路工程常用沥青(基质沥青、SBS改性沥青和胶粉改性沥青)盐冻循环前、后的细观结构变化,分析了改性剂与沥青的相互作用机理。结果表明,SEM和AFM可以相互补充,能更好地反映沥青在不同状态下细观结构的变化。在冻融循环后,各种沥青发生不同程度的水老化,特别是盐冻循环后基质沥青与SBS改性沥青中出现盐晶粒,沥青膜破坏明显;而胶粉改性沥青中胶粉颗粒抑制盐晶粒的生长,且胶粉颗粒本身具有弹性,低温性能虽有下降,但多次冻融循环后仍能保持较好的形态。
基于细观力学的沥青胶浆动态剪切模量预测
王志臣, 郭乃胜, 赵颖华, 陈忠达
吉林大学学报(工学版). 2017, 47 (2): 459-467. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201702016
全文: PDF (1410KB) ( 76 )
摘要 ( 14 )
将沥青胶浆视为由沥青基体和矿粉夹杂相组成的两相复合材料,基于简化的Christensen-Lo模型有效模量解答,应用广义Maxwell模型和黏弹性对应原理,建立了沥青胶浆动态剪切模量预测的细观力学模型,采用不同种类沥青胶浆的动态剪切流变仪(DSR)试验对预测值进行了校正,并分析了模型参数对预测值的影响。结果表明,矿粉体积分数为10%时,预测值与试验值较为一致,但在20%和30%体积分数下,预测值小于试验值;预测偏差主要归因于较高体积分数下矿粉颗粒间的相互作用,采用逾渗理论对提出的预测模型进行修正,据此得到的预测值与试验值较为吻合;矿粉弹性模量对预测值的影响较小,增大矿粉体积分数可以有效提高预测值。
钢板增强胶合木梁的抗弯性能
杨昕卉, 薛伟, 郭楠
吉林大学学报(工学版). 2017, 47 (2): 468-477. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201702017
全文: PDF (3346KB) ( 86 )
摘要 ( 17 )
为了改善普通胶合木梁的受力性能,提出了在其底部粘贴钢板或增设螺钉的增强方式,从而形成钢板增强胶合木梁。进行了21根梁的抗弯试验,分析了钢板厚度、是否设置螺钉对梁破坏形态、承载力和变形能力的影响,并与普通胶合木梁进行对比。结果表明:粘贴2、3和4 mm厚钢板增强后,梁承载力分别提高了73.3%、90.0%和71.0%,随着钢板厚度的增加,承载力先增大后减小;粘贴同厚度钢板并设置螺钉后,梁承载力分别提高了76.4%、96.9%和148.6%,随着钢板厚度的增加,承载力增大,螺钉的增强效果在钢板较厚时表现明显。钢板增强后,梁的极限变形比普通胶合木梁提高了6.2%~61.1%,钢板厚度和是否设置螺钉对梁变形能力的影响与其对承载力的影响类似。在验证了钢板增强胶合木梁基本符合平截面假定后,提出了此类构件的受弯承载力计算公式,并与试验结果进行对比,结果表明,理论值与试验值的平均误差不大于10%。
基于AHP-TOPSIS的桥梁设计方案优选决策模型
王智远, 李国栋, 王勇华
吉林大学学报(工学版). 2017, 47 (2): 478-482. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201702018
全文: PDF (420KB) ( 79 )
摘要 ( 17 )
为了对桥梁设计方案进行优化选择,建立了AHP-TOPSIS的桥梁设计方案优选决策模型。该模型引入逼近理想解解排序法(TOPSIS)对桥梁设计方案进行优选决策,选取10个评价指标,采用层次分析法确定指标权重,避免了人为赋予指标权重的主观影响,提高了指标权重的科学性和客观性。运用该评价模型对某跨河大桥4个初选设计方案(Y1 ~Y4)进行评价,计算出每个方案综合优越度分别为:62.5%,74.6%,18.1%,64.6%,Y2>Y4>Y1>Y3,因此确定Y2为最优方案,将该方案应用于桥梁建设,取得了良好效果。
怠速转速和节气门开度对停机特性及直接起动模式实现的影响
孙文旭, 洪伟, 解方喜, 苏岩, 姜北平, 李翔宇
吉林大学学报(工学版). 2017, 47 (2): 483-489. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201702019
全文: PDF (1077KB) ( 83 )
摘要 ( 18 )
针对一台4G15 缸内直喷汽油机试验研究了停机前怠速转速及停机过程节气开度对发动机停机特性及直接起动模式实现的影响。研究结果表明:随着停机前怠速转速的升高,停机过程曲轴平均转过的圈数显著增加。然而,在节气门开度较小的条件下,单纯提高停机前怠速转速对缸内废气的清除效果有限,且膨胀缸活塞最终停止相位具有极大的随机性,直接起动模式均难以实现。随着停机过程节气门开度的增加,曲轴平均转过的圈数增大,膨胀缸活塞最终停止的相位变化范围减小,在气缸中间位置的停止概率显著升高。同时,增大节气门开度也是一种极为有效清除缸内残余废气的技术措施,可使直接起动模式首循环着火和直起成功的概率显著升高。
基于LBM-LES模拟的离合器摩擦副流致运动效应
李慎龙, 刘树成, 邢庆坤, 张静, 赖宇阳
吉林大学学报(工学版). 2017, 47 (2): 490-497. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201702020
全文: PDF (2591KB) ( 73 )
摘要 ( 10 )
为了研究离合器摩擦副流致运动效应,将大涡模拟(LES)的壁面自适应局部涡粘模型引入到介观模型中的二维单相自由面格子Boltzmann方法(LBM)中,建立了压力润滑条件下的润滑油与摩擦元件LBM-LES流固耦合数值模拟体系。通过设定不同润滑油喷口与摩擦元件的相对位置,不同的喷油流量以及不同的油温,模拟了摩擦元件在与润滑油相互作用下的轴向运动过程,得到了不同喷油口位置、喷油流量和油温下的摩擦元件轴向运动规律,并根据数值模拟结果提出了一种槽式喷油口,有效抑制了摩擦元件的流致运动效应,为湿式多片离合器性能改进提供了理论依据。
基于无阀压电微泵控制的微流控液体变色眼镜
张敏, 李松晶, 蔡申
吉林大学学报(工学版). 2017, 47 (2): 498-503. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201702021
全文: PDF (498KB) ( 75 )
摘要 ( 19 )
为了更好地利用变色镜保护人眼不受强光的伤害,提出了一种微流控液体变色眼镜。以透光性良好的高分子聚合物PDMS(polydimethylsiloxane)为材料,采用软刻蚀技术代替传统的机械加工,制作了具有微流道结构的镜片变色层。通过对封接面的表面改性处理实现了PDMS变色层和基底镜片(玻璃/光学树脂)之间的不可逆封接,构成了具有闭合微流道的液体变色镜片。设计并制作了一种无阀压电微泵控制器用以控制镜片微流道内有色液体的循环流动,实现镜片的变色功能。实验测试了微泵在不同驱动电压和驱动频率下变色眼镜的响应特性。测试结果表明:与传统的固体感光变色镜相比,无阀压电微泵控制的微流控液体变色眼镜具有较快的响应速度,较高的可控性和良好的可逆性。
压电式锡膏喷射阀特性
顾守东, 刘建芳, 杨志刚, 焦晓阳, 江海, 路崧
吉林大学学报(工学版). 2017, 47 (2): 510-517. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201702023
全文: PDF (786KB) ( 72 )
摘要 ( 21 )
为了实现非接触式锡膏喷印以满足现代表面贴装技术中的精度高、速度快、灵活性强的要求,研制了一种压电式锡膏喷射阀。该系统利用压电叠堆作为驱动源,采用撞针与喷嘴相互分离的撞击式喷射技术实现锡膏的喷射。首先,对锡膏的喷射进行理论分析,并利用Fluent分析了撞针结构、喷嘴直径和撞针速度等参数对锡膏微滴喷射的影响;最后,搭建了喷射系统实验平台,对锡膏微滴喷射性能进行测试,得到了喷嘴与撞针之间间隙、开阀时间和驱动气压对锡膏微滴直径的影响规律。
填脂量对高速电主轴轴承性能的影响
侯萍萍, 王黎钦, 柏迎村, 彭秋阳, 郝婷
吉林大学学报(工学版). 2017, 47 (2): 518-523. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201702024
全文: PDF (495KB) ( 80 )
摘要 ( 11 )
使用滚动轴承高速试验台和BRG 3000轴承力矩测量仪研究了填脂量对轴承温升、摩擦力矩和振动性能的影响。试验结果表明,高速工况下填脂量对轴承温升、摩擦力矩和振动的影响均呈非线性变化,中低速工况下填脂量与温升呈正相关关系。高速工况条件下存在一个填脂量值使轴承的温升、摩擦力矩和振动的综合性能最好,确定最佳填脂量时需在一定的温度范围内兼顾振动性能,本文中在给定高速工况条件下轴承填脂量为自由空间的15%时轴承综合性能最佳,且少于FAG超精密轴承样本中推荐的26%的填脂量。
基于结构光视觉技术的圆柱度测量新方法
周晓东, 张雅超, 谭庆昌, 张维君
吉林大学学报(工学版). 2017, 47 (2): 524-529. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201702025
全文: PDF (656KB) ( 81 )
摘要 ( 17 )
针对机器视觉测量轴类零件的圆柱度误差时因使用畸变严重的鱼眼镜头影响测量精度的问题,提出了一种基于结构光视觉技术的圆柱度测量新方法。该方法投射的结构光与被测轴轴线方向近似平行,考虑轴类零件的特征和鱼眼镜头畸变分布的规律,将视场分为多个区域进行畸变修正。给出了结构光分区标定的模型、测量数据的提取及数据转换的方法。通过对标准轴的测量检验了本文方法的可行性和准确性,实验结果表明,直径为27.68 mm、长为300 mm的轴的圆柱度的测量精度为20 μm。该方法不仅满足产品几何技术规范的采样要求,而且具有非接触、高效、在线测量的特点,能为圆柱度的精确评定提供可靠的数据信息。
基于优化Block反演的地面磁共振测深新方法
林君, 赵越, 蒋川东, 王应吉
吉林大学学报(工学版). 2017, 47 (2): 530-539. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201702026
全文: PDF (771KB) ( 80 )
摘要 ( 17 )
为满足地面磁共振测深方法中对含水层边界的准确反演要求,本文提出优化Block反演方法。算法采用Smooth反演获得平滑的含水量分布曲线,根据Smooth反演结果导数预设分层数作为先验信息,进而确定各分层的位置。基于Tikhonov正则化反演理论,推导了Block反演的迭代格式,并用基于约束加权和先验的共轭梯度最小二乘算法求解,精确获得了含水层的边界和含水量,先验信息的引入解决了传统Block反演方法不稳定和可靠性低等问题。根据多组含水层模型在不同分层数、噪声水平、深度和厚度下的仿真实验,表明Block反演在深层含水层边界的计算精度上优于Smooth反演,且具有较强的抗干扰能力和稳定性。最后,通过实例证明了由先验信息优化后的Block反演法满足反演精度和稳定性要求,而且对含水层内部的复杂结构也能提供更丰富的分层信息。
缸盖缺陷检测系统线阵相机现场标定方法
张飞, 单忠德, 任永新, 聂军刚, 刘丰
吉林大学学报(工学版). 2017, 47 (2): 540-545. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201702027
全文: PDF (572KB) ( 77 )
摘要 ( 9 )
为检测某型号发动机缸盖表面缺陷,需获取缸盖表面的精确尺寸,本文设计了发动机缸盖表面视觉检测设备,应用该设备平台针对线阵相机中的镜头畸变提出了一种新的标定方法。首先,根据测量精度要求,设计缸盖视觉检测设备,利用高精度的设备平台确定线阵相机测量高度和成像角度;然后,通过建立的线阵相机成像的数学模型,忽略畸变情况下,在中心光轴处求得相面中心坐标,并利用最小二乘法求得相机内外参数;最后,考虑镜头畸变,建立畸变数学模型,利用最小误差法对镜头畸变参数标定。实验结果表明:该方法提高了相机的测量精度和稳定性,校正后图像的最大变形量不高于±0.25 Pixel,测量平均误差为0.356%,可满足实际工程需要,具有较高的实用价值。
基于多种介质的仿生步行足力学特性
王颖, 李建桥, 张广权, 黄晗, 邹猛
吉林大学学报(工学版). 2017, 47 (2): 546-551. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201702028
全文: PDF (1459KB) ( 84 )
摘要 ( 19 )
以中华绒螯蟹步足为研究对象,基于步足指节结构特征设计了4种仿生步行足:圆锥、圆锥沟纹、棱锥、圆柱沟纹步行足,并以圆柱足为对照原型。分别对5种步行足在不同含水率的石英砂和黏土中进行土槽试验,测试步行足的抗沉陷性能、能量消耗和推进性能。通过与圆柱足的对比试验表明:在多种土壤介质中,仿生步行足具有较好的力学特性。4种仿生足与介质接触过程的能量消耗显著低于圆柱足,仿生步行足可比圆柱足入土能耗最多降低95.12%,出土能耗减少45.88%~91.23%;圆柱沟纹仿生足在介质中的支承力提高6.61%~21.81%,推进力增加5.30%~20.88%,表现出优于圆柱足的抗沉陷性性能和推进性能。
Ti-B-C-N粉末烧结的微观组织及其性能
杨悦, 李雪, 徐晓丹
吉林大学学报(工学版). 2017, 47 (2): 552-556. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201702029
全文: PDF (2178KB) ( 78 )
摘要 ( 15 )
以Ti-B-C-N四元相陶瓷粉末为实验材料,采用真空热压烧结和放电等离子烧结(SPS)工艺对其进行烧结,真空热压烧结和放电等离子烧结温度分别为1900 ℃和1450 ℃,烧结压力分别为20 MPa和40 MPa,保温时间分别为1 h和3 min。使用X射线衍射仪分析试样物相组成,扫描电子显微镜观察试样表面微观形貌和断口形貌,并测试了烧结试样的硬度和抗弯强度。结果表明:真空热压烧结和放电等离子烧结块体的主要生成相为TiB2相和TiCN相,相对密度分别为97.40%和93.06%,热压烧结试样致密度高,颗粒尺寸大,放电等离子烧结试样孔隙较多,晶粒尺寸小;抗弯强度分别为259.98 MPa和335.17 MPa;弹性模量分别为89.11 GPa和162.92 GPa;洛氏硬度分别为78.8和84.9;放电等离子烧结试样表现出较好的力学性能。
高压巡检机器人下坡节能控速方法
杨智勇, 吴功平, 王伟, 郭磊, 杨守东, 曹琪, 张义杰, 胡鹏
吉林大学学报(工学版). 2017, 47 (2): 567-576. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201702031
全文: PDF (2078KB) ( 83 )
摘要 ( 21 )
为了减少高压线路巡检机器人能量消耗并对下坡速度进行控制,提出了一种回馈制动与能耗制动相结合的无动力下坡控速方法。通过对下坡过程中机器人受力分析,设计了前轮回馈制动以及后轮能耗制动相结合的控速与能量回收方案。根据输电线路悬链线结构模型特征,提出了机器人无动力恒速下坡控制策略,依据对前后轮无动力恒速下坡特性分析,求解前轮直流电机能量回馈的转速范围,通过调节系统PWM波占空比实现对机器人后轮能耗控速。采用RBF神经网络控制方法对因传感器检测及线路工况等影响因素引起的控制系统PWM波占空比误差进行修正。通过在模拟高压线路和实际高压线路试验验证,结果表明该方法能够达到下坡控速和减少能耗的目的。
SI发动机闭环系统故障检测
邓丽飞, 石要武, 朱兰香, 于丁力
吉林大学学报(工学版). 2017, 47 (2): 577-582. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201702032
全文: PDF (1063KB) ( 74 )
摘要 ( 13 )
现有的发动机故障检测与隔离方法均是基于开环控制,在闭环控制系统下并不适用,本文研究了一种新的闭环控制系统故障检测和隔离方法。针对现有的故障检测方法是对发动机进行实机测试这一问题,对SI发动机进行了非线性仿真,模拟发动机的不同故障,仿真实验验证了该方法的有效性。建立了基于人工神经网络的发动机气路模型,利用RBF神经网络对SI发动机进行建模,分析了神经网络模型训练数据采集的缺点,提出了一种新的数据采集方法,大大提高了模型精度。
基于尿素选择催化还原系统的氨覆盖率非线性降维观测器设计
赵靖华, 胡云峰, 高炳钊, 陈虹
吉林大学学报(工学版). 2017, 47 (2): 583-590. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201702033
全文: PDF (1709KB) ( 75 )
摘要 ( 17 )
针对尿素选择性催化还原(urea-SCR)系统氨覆盖率状态变量不可测量问题,在输入-状态稳定性理论(ISS)框架下设计了一款降维观测器。为保证观测器误差动态的鲁棒性,将温度、废气流量传感器测量等模型误差看作外部扰动,在ISS理论框架下进行了分析。为了提高观测器对噪声的鲁棒性并减少估计的静态误差,本文通过线性矩阵不等式(LMI) 和凸优化得到了尽可能小的观测器增益。在enDYNA精确发动机模型的FTP75测试循环下进行了瞬态仿真,与普通的机理观测器对比表明,本文提出的降维观测器对外界干扰和参数不确定性具有更强的鲁棒性。
基于平衡因子的动态偶发任务低功耗调度算法
邓昌义, 郭锐锋, 张忆文, 王鸿亮
吉林大学学报(工学版). 2017, 47 (2): 591-600. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201702034
全文: PDF (1483KB) ( 78 )
摘要 ( 13 )
为了更好地降低实时系统的功耗,本文以偶发任务为调度对象,提出了一种基于平衡因子的动态偶发任务低能耗调度算法(LP-DSAFST)。LP-DSAFST算法分为两个阶段,第一阶段根据释放任务的负载调整处理器速度,充分利用处理器的资源;第二阶段通过高优先级任务提前完成剩余的空闲时间动态更新处理器速度,并且当处理器没有任务执行时,根据平衡因子关键速度调度策略,判断是否使用DPM技术将处理器进入休眠状态以达到进一步降低能耗的目的。实验表明,新算法与DVSST和DSTLPSA算法相比节能效果更好,可以分别节约10.3%~62.5%和5.4%~20.6%的能耗。
基于局部熵的图像特征描述方法
周保余, 赵宏伟, 肖杨, 臧雪柏
吉林大学学报(工学版). 2017, 47 (2): 601-608. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201702035
全文: PDF (760KB) ( 85 )
摘要 ( 23 )
使用传统的特征描述方法SIFT在单一尺度上描述图像特征会丢失一部分重要信息,影响图像的正确匹配结果。为了解决这一问题,本文在多尺度模糊空间内提取特征描述子。信息熵从图像显著性角度估计特征点及其周围的信息,能获得更多的图像关键内容,本文提出了基于局部熵的图像特征描述方法。首先,在高斯差分空间(DOG)内计算特征点的多层SIFT描述子,同时统计特征点在每层尺度上的局部熵,计算特征点在每层的熵值占所有层熵总和的百分比,利用所得百分比与每层描述子做乘积;然后,累加所有层描述子;最后,使用平方根算法得到最终局部熵特征描述子。通过与其他描述子的对比实验结果可知,本文提出的局部图像描述方法在精确-召回率、平均均匀准确度和正确匹配数方面具有强鲁棒性。
基于果蝇优化的随机森林预测方法
赵东, 臧雪柏, 赵宏伟
吉林大学学报(工学版). 2017, 47 (2): 609-614. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201702036
全文: PDF (1651KB) ( 80 )
摘要 ( 13 )
提出了一种基于果蝇算法优化的随机森林预测方法,该方法使用果蝇优化算法对随机森林的两个主要参数进行优化,构建一种优化的随机森林模型,并与现有方法进行了对比和分析。实验结果表明,本文方法不仅具有更高的识别准确度,在时间上也具有较高效率,可作为问题预测的一种有效工具。
基于混合并行遗传算法和阈值限定法的基因调控网络构建
郑明, 卓慕瑰, 张树功, 周柚, 刘桂霞
吉林大学学报(工学版). 2017, 47 (2): 624-631. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201702038
全文: PDF (1162KB) ( 77 )
摘要 ( 15 )
为了解决传统基因调控网络构建算法准确度不高的问题,提出了一种基于混合并行遗传算法和阈值限定法的新型基因调控网络构建算法。该算法分缩小解空间和参数拟合两部分,缩小解空间阶段先用奇异值分解法限定数学上可行的基因调控网络,减少不必要计算,然后用阈值限定法将每个基因的控制基因限定到一定规模,提高计算效率的同时更合乎生物信息学规则。参数拟合部分先用并行遗传算法在整个解空间快速寻优,而后采用爬山法进行小范围细致求解,提高计算精度。实验部分将本文算法应用于人类复杂疾病的皮肤黑色素瘤和2型糖尿病基因调控网络的构建上。本文计算结果与真实网络作对比,验证了本文算法的有效性。同时将本文计算结果与传统遗传算法,粒子群算法进行比较,证明本文算法具有更高的执行效率。
基于生命值敏感的闪存数据库缓冲区替换算法
王力玉, 陈岚, 郝晓冉, 王强, 倪茂
吉林大学学报(工学版). 2017, 47 (2): 632-638. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201702039
全文: PDF (1907KB) ( 89 )
摘要 ( 16 )
针对现有面向闪存的缓冲区替换算法的不足,提出了一种基于生命值敏感的闪存数据库缓冲区替换算法LAB-LRU。该算法把缓冲区分为3个LRU链表来管理,为缓冲区中每个活跃页定义生命值,使高生命值的数据页在缓存中停留更久。生命值的定义充分结合了数据页的访问频度、新颖度(recency)和闪存的读写代价,并采用多线程技术和双阈值控制实现并行高效替换。采用符合Zipf分布的不同用例进行测试,实验结果表明:在缓存命中率、闪存读写次数和系统运行时间方面,本文提出的LAB-LRU算法与现有缓存算法相比性能得到了明显提高。
基于特征选择和支持向量机的HIV-1型蛋白酶剪切位点预测
袁哲明, 张弘杨, 陈渊
吉林大学学报(工学版). 2017, 47 (2): 639-646. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201702040
全文: PDF (649KB) ( 76 )
摘要 ( 15 )
为了提高HIV-1型蛋白酶剪切位点的预测准确性,提出一种基于特征选择和支持向量机的剪切位点预测模型。首先,通过对5830个样本的HIV-1型蛋白酶剪切位点数据集进行分析,根据最小冗余最大相关理念,采用可自动终止法选择剪切位点的特征向量;然后,将特征向量输入到支持向量机进行学习和训练,建立HIV-1型蛋白酶剪切位点的分类模型;最后,采用Matlab 2014的仿真工具箱进行仿真测试。实验结果表明:本文模型在特征最少的条件下,剪切位点预测精度优于参比模型及文献报道,且所选择的特征向量具有较好的可解释性及生物学意义。
基于路由信息的无线传感器网络跨层MAC协议
董颖, 周占颖, 苏真真, 徐洋, 钱志鸿
吉林大学学报(工学版). 2017, 47 (2): 647-654. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201702041
全文: PDF (696KB) ( 77 )
摘要 ( 18 )
为解决S-MAC协议的时延问题,提出了一种基于路由信息的MAC协议RC-MAC协议。协议采用跨层优化的方法,通过修改MAC层帧结构在该层中引入网络层所提供的路由信息,使节点能够预先知晓路径,实现预约信道并提前进行握手,提高了网络的传输效率。此外,通过引入多次自适应侦听,使数据能够在一个调度周期内传输多跳,减少了端到端时延并提高了吞吐量。通过理论分析和仿真验证了RC-MAC协议在未引入过多能量消耗的基础上相对S-MAC协议能够减少时延50%左右,在网络负载大时可有效提高网络吞吐量30%左右。
基于张量特征值和特征向量的磁性目标定位
万成彪, 潘孟春, 张琦, 庞鸿锋, 朱学军
吉林大学学报(工学版). 2017, 47 (2): 655-660. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201702042
全文: PDF (865KB) ( 81 )
摘要 ( 16 )
针对磁偶极子模型提出了基于磁性目标磁梯度张量矩阵的特征值和特征向量的定向和定位方法。该方法以磁梯度张量信息作为磁测信息,以测量坐标系下的测量点坐标作为辅助信息,先通过单点梯度张量解得位置方向矢量,包括虚解和正解,再结合多点方向和辅助信息确定正解从而实现定位。在高信噪比情况下的仿真和实验结果表明,该方法与直接反演法的定位效果相当,说明了该方法的可行性。
信道时延条件下的CoMP系统有限反馈比特分配
叶方, 苏春霞, 李一兵, 刘君
吉林大学学报(工学版). 2017, 47 (2): 661-669. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201702043
全文: PDF (1003KB) ( 72 )
摘要 ( 10 )
研究了非完全信道状态信息(CSI)条件下用户终端对基站的反馈比特数问题,在考虑有限反馈和信道时延的条件下,得出系统速率损失近似上界与反馈比特数的关系表达式,基于该表达式提出一种新的反馈比特分配方案。该方案通过对系统速率损失近似上界求导处理,得到使得速率损失近似上界达到最小的最佳反馈比特数。该方案可以有效地降低有限反馈对系统速率的影响,系统速率比传统的比特均分算法高,复杂度比穷举法低。
质量可伸缩高性能视频编码中增强层快速算法
李晓妮, 陈绵书, 桑爱军, 曲昭伟
吉林大学学报(工学版). 2017, 47 (2): 670-676. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201702044
全文: PDF (507KB) ( 74 )
摘要 ( 13 )
针对质量可伸缩高性能视频编码(SHVC)中递归式的四叉树编码单元(CU)划分引起的高计算复杂度的问题,提出了一种增强层快速编码算法。该算法充分利用层间编码单元深度值的相关性,根据基本层编码单元的深度信息预测增强层编码单元的深度值范围,跳过一些小概率的编码深度;在每一编码深度层下,利用当前预测单元(PU)与时间、空间以及父辈相邻PUs之间的相关性判断当前编码区域的复杂度,然后根据该区域的复杂度快速选择预测模式,从而进一步提高编码速度。实验证明,该算法与SHVC参考代码中的标准算法相比,在保证编码效率的前提下,编码时间可以平均节约78%左右。
基于局部边缘预测的空谱联合高光谱图像无损压缩
王柯俨, 李云松, 宋娟, 廖惠琳, 吴宪云
吉林大学学报(工学版). 2017, 47 (2): 677-685. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201702045
全文: PDF (656KB) ( 81 )
摘要 ( 20 )
利用高光谱图像丰富的边缘特性和很强的谱间结构相似性,提出一种基于局部边缘预测的空谱联合高光谱图像无损压缩方法。该方法利用谱间最小方差算法的编码框架,在原有谱内、谱间预测模式的基础上,增加了第三种“无预测”的预测模式,以更好地适应高光谱图像的相关特性。在谱内预测时,针对图像中普遍存在的局部斜边缘,将对角边缘检测引入到中值预测中,提出了改进的对角边缘预测算法。在谱间预测时,通过分析局部边缘存在时上下文的特点,提出简单有效的上下文选择策略,在此基础上,提出了基于局部边缘结构相似性的谱间预测算法,在上下文模板内自适应地选择最佳预测上下文进行谱间预测。实验结果表明,本文方法有效利用了图像的局部边缘特性,更好地去除了谱内和谱间的相关性,改善了预测性能,提高了无损压缩比。
用于SERF原子磁力仪的原子气室无磁加热系统
王言章, 秦佳男, 张雪, 陈晨
吉林大学学报(工学版). 2017, 47 (2): 686-692. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201702046
全文: PDF (664KB) ( 79 )
摘要 ( 26 )
原子气室温度是直接影响无自旋交换弛豫(SERF)原子磁力仪的测量灵敏度的重要因素,本文设计研制了一种高精度的原子气室无磁加热系统。在硬件设计中,采用PTC加热装置与Pt1000温度检测电路共同构成完整的闭环控制系统。在软件设计中,针对不同目标温度范围,分别对PID三个参数完成整定。同时采用积分分离式PID控制方法,以消除超调,并通过间断加热的方式满足磁力仪检测时的极低干扰磁场要求。利用该系统进行温度控制实验,温度控制范围为80~190 ℃,温度控制精度为±0.02 ℃,稳定时间为60 s,间断加热期间产生的干扰磁场低于0.1 nT,为SERF原子磁力仪的性能提升提供了可靠保障。
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