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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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  吉林大学学报(工学版)--2018, 48 (4)   Published: 2018-07-01
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基于纵向频响特性的整车质量估计
胡满江, 罗禹贡, 陈龙, 李克强
吉林大学学报(工学版). 2018, 48 (4): 977-983. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20170313
全文: PDF (631KB) ( 59 ) RICH HTML
摘要 ( 0 )
为了能够实现对不同车辆质量的通用型估计,提出了一种基于纵向频响特性的整车质量估计方法。该方法通过智能网联汽车普遍获取的纵向加速度和车轮转速信息,基于车辆纵向动力学模型,推导出加速度与轮速信号间的幅频函数关系,并求取在不同频率下车辆质心处加速度与轮速之间的幅值比,进而通过最小二乘法拟合得到整车质量。CarSim-Simulink联合仿真结果表明:本文的整车质量估计方法精度在93.9%以上,可满足多车协同避撞系统车辆控制的要求。
考虑安装误差的准双曲面齿轮传动误差有限元分析
刘国政, 史文库, 陈志勇
吉林大学学报(工学版). 2018, 48 (4): 984-989. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20170591
全文: PDF (611KB) ( 20 ) RICH HTML
摘要 ( 0 )
为了探究准双曲面齿轮安装误差对传动误差的影响,建立了准双曲面齿轮的有限元模型,分别用静态和动态分析步仿真计算齿轮的传动误差。结果表明:准双曲面齿轮静态与动态传动误差基本一致,动态传动误差只在齿轮初始啮合时刻存在振荡,当转速稳定时,两者基本重合;转速越高,动态传动误差需要的稳定时间越长;安装误差会使得双曲面齿轮传动误差曲线整体平移,各个安装误差对传动误差幅值的影响从大到小依次为:轴交角误差、小齿轮轴向误差、偏置距误差和大齿轮轴向误差;对于小齿轮轴向误差和偏置距误差,传动误差幅值变化量的大小还与安装误差的方向有关。
多片离合器轴向平均比压的衰减特性
于亮, 李和言, 马彪, 李慧珠, 李明阳
吉林大学学报(工学版). 2018, 48 (4): 990-997. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20170269
全文: PDF (836KB) ( 12 ) RICH HTML
摘要 ( 0 )
以车辆多片离合器为研究对象,建立了考虑花键摩擦力的多摩擦副界面平均比压和转矩的计算模型,得到多摩擦副的比压衰减系数,对影响离合器比压衰减的参数进行了敏感度分析。研究表明:摩擦因数对比压衰减影响显著,界面摩擦因数越大,界面比压沿轴向衰减越快;键处摩擦因数越大,界面比压沿轴向衰减更快;花键压力角对界面比压衰减影响甚微。试验发现,摩擦副数越多,平均单副转矩越小,且总转矩增加幅度减小。通过仿真结果与试验数据的对比,验证了所建模型的有效性,该模型能够有效地反映离合器的实际比压和转矩特性。
典型汽车运行工况的状态转移特征分析
张曼, 施树明
吉林大学学报(工学版). 2018, 48 (4): 1008-1015. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20170301
全文: PDF (742KB) ( 25 ) RICH HTML
摘要 ( 0 )
针对当前运行工况研究仅选取某些特征参数作为特征、缺乏对工况状态转移特征分析的不足,本文在提取典型工况特征参数的基础上,运用主成分分析和K均值聚类获得行驶特征较明显的3类工况,并分析各类工况状态转移转移矩阵(TPM)的状态、转移概率和特征值。结果表明:各类TPM状态、转移概率的分析与各类典型工况特征参数的分析一致;特征值对高速、混合和城市道路运行工况的工况生成效率存在本质影响,揭示了运行工况设计中构建两参数TPM的合理性。
超高强钢/铝合金热铆连接接头性能
庄蔚敏, 赵文增, 解东旋, 李兵
吉林大学学报(工学版). 2018, 48 (4): 1016-1022. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20170795
全文: PDF (690KB) ( 5 ) RICH HTML
摘要 ( 0 )
提出了热铆接淬火(Hot riveting quenching,HRQ)无铆钉铆接技术,可有效解决车身超高强钢与铝合金异种材料零件的连接问题。通过建立22MnB5超高强钢和7075铝合金HRQ无铆钉铆接有限元模型,以接头抵抗拉伸载荷的能力作为判断接头力学性能的标准,研究了模具参数和工艺参数对接头力学性能的影响。从对凸模半径Rt、凹槽半径ra及凹模深度ha等参数的优化和铆接接头的有限元单向拉伸仿真和试验中发现,在铆接成形温度T=700 ℃,凸模行程为5.3 mm的成形条件下,无铆钉铆接接头力学性能强度最好。同时可得出接头所能承受的载荷主要与铆接接头的颈厚值相关,颈厚值的大小决定了铆接点处所受单向拉伸力的大小。
特大城市居民出行方式选择行为的混合Logit模型
栾鑫, 邓卫, 程琳, 陈新元
吉林大学学报(工学版). 2018, 48 (4): 1029-1036. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20170561
全文: PDF (769KB) ( 19 ) RICH HTML
摘要 ( 0 )
为缓解交通供需冲突、改善居民出行结构模式,基于随机效用最大化理论,以特大城市南京为例,明确了影响出行方式选择行为的多重变量;通过建立混合logit(Mixed logit,ML)数理模型分析了家庭特征、个人属性、出行信息、居民出行OD位置4者的相互作用机理,并分析解读了ML模型输出的统计回归结果。研究结果表明:当时间要求性不高时,慢行方式的竞争性能得以凸显,但随着出行时间的增加,这种优势效用会逐步减弱;而在市郊、长距离行程中,公共交通(含地铁)或小汽车出行方式对旅客吸引力更大。
基于惰性弯沉点的刚性下卧层深度设置方法
臧国帅, 孙立军
吉林大学学报(工学版). 2018, 48 (4): 1037-1044. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20170679
全文: PDF (661KB) ( 16 ) RICH HTML
摘要 ( 0 )
针对目前刚性下卧层深度难以合理确定的问题,提出了一种新型的基于惰性弯沉点的设置方法——惰性点法。该方法通过在待评价路段内检测多条弯沉盆,利用均方根误差最小原则确定惰性弯沉点参数(位置和弯沉);基于惰性弯沉点不随上部结构层模量变化而变化的特性,使用粒子群优化算法迭代求解该路段的刚性层深度和土基模量。理论模拟分析表明,惰性点法可以精确反演刚性层深度,平均反演误差仅为1%。现场实测数据分析表明,沥青路面结构存在惰性点,并能用于刚性层深度和土基模量反演。与现有方法相比,惰性点法土基模量反演结果变异性较低,且能考虑地域差异。
冻融循环下沥青特征官能团含量与流变参数灰熵分析及微观形貌
念腾飞, 李萍, 林梅
吉林大学学报(工学版). 2018, 48 (4): 1045-1054. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20170802
全文: PDF (1258KB) ( 33 ) RICH HTML
摘要 ( 0 )
为了更好地将沥青化学组分变化与沥青路用性能联系起来,提高寒区沥青路面的耐久性。本文联合傅里叶变换红外光谱(FTIR)和动态剪切流变(DSR)测试技术,基于灰色关联熵分析数学模型,探讨了冻融循环下沥青流变特性参数和特征官能团含量的变化情况及其关联程度,结合扫描电子显微镜(SEM)表征了冻融循环前、后沥青结构的微观形貌变化情况。研究结果表明:沥青在冻融循环下,发生了水-温老化反应;不同冻融循环次数下,沥青FTIR谱图中亚砜基与羰基呈现出明显增大的趋势、沥青复数剪切模量对数值随温度的升高呈现出负线性增长的趋势、相位角随温度的升高呈现线性增长的趋势、抗车辙因子随温度的升高呈现指数衰减的趋势;沥青化学组分变化对流变特性参数影响程度由大到小的排序为:羰基、芳香族化合物、非对称脂肪族化物、脂肪族化物、亚砜基;基质沥青经过水冻融循环后,沥青膜结构出现明显的褶皱和絮状区。
柴油机主-从双微元Urea-SCR系统非线性状态观测器设计与分析
宫洵, 蒋冰晶, 胡云峰, 曲婷, 陈虹
吉林大学学报(工学版). 2018, 48 (4): 1055-1062. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20171213
全文: PDF (970KB) ( 8 ) RICH HTML
摘要 ( 0 )
针对Urea-SCR状态反馈控制系统存在不可测状态变量的问题,首先,分析了SCR系统的化学反应机理,为了描述SCR系统的分布参数特性,给出了包含上游-下游(主-从)两个单元的SCR系统双核动力学模型;其次,利用Urea-SCR系统下游氨浓度及氮氧化物浓度的测量值,设计了非线性降维观测器估计上游氨浓度、上下氨覆盖率等不可测的状态变量,同时在Lyapunov稳定性框架下,分析了观测器的稳定性,并据此给出了保证观测器稳定的观测器增益的取值范围;最后,在发动机动力学仿真软件enDYNA中,通过FTP75循环测试工况仿真测试,验证了该方法的有效性。
集成式三相流脉动微混合芯片
刘国君, 马祥, 杨志刚, 王聪慧, 吴越, 王腾飞
吉林大学学报(工学版). 2018, 48 (4): 1063-1071. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20170570
全文: PDF (956KB) ( 17 ) RICH HTML
摘要 ( 0 )
为适用于较复杂的混合体系和实现芯片的集成化,基于压电驱动技术提出一种集成式三相流脉动微混合芯片。以混合度作为微混合效果的评定指标,对其进行仿真优化分析,优选出微混合芯片的结构参数与工作参数。利用注模法与键合工艺制作出尺寸为100 mm×50 mm×5 mm的微混合芯片。利用银纳米粒子的液相合成对该芯片的混合性能进行实验验证。结果表明:当微混合芯片的混合流道宽度为0.4 mm、入口流道夹角为120°、频率为200 Hz、入口流量为3.5 mL/min时,利用该芯片可控合成了粒径约29 nm、产率较高、单分散性较好的银纳米粒子,证明该芯片具有良好的混合性能。
包含蓄能器的电液比例控制模型
刘祥勇, 李万莉
吉林大学学报(工学版). 2018, 48 (4): 1072-1084. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20170590
全文: PDF (1684KB) ( 11 ) RICH HTML
摘要 ( 0 )
针对蓄能器的被动介入和储放能给电液控制带来的许多未知问题,本文基于一台起重机,研究了变幅机构的阀控缸内部原理;分别对先导阀、主阀、蓄能器和油缸进行模块化建模,建立了有蓄能器与无蓄能器的对比模型。采用仿真和实验相结合的方法研究了蓄能器的被动介入给电液比例控制带来的影响,结果表明:蓄能器的被动介入造成油缸伸出时的速度波动,但对油缸缩回运动无影响;在油缸伸出时根据系统的压力,减少的阀供油量等于蓄能器释放的油量,可有效解决速度波动问题。最后通过实验验证了补偿方案的可行性。
基于AIC-K-means的载荷分段混合分布估计
王继新, 翟新婷, 毕野虹天, 李莺莺
吉林大学学报(工学版). 2018, 48 (4): 1092-1098. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20170896
全文: PDF (732KB) ( 15 ) RICH HTML
摘要 ( 0 )
针对工程机械作业载荷分布估计的问题,基于AIC准则及K-means算法,提出了一种载荷分段混合分布估计方法。根据Luise分组方法,得到正态分布、对数正态分布及威布尔分布的卡方检验值。选取最小卡方检验值对应的分布函数作为分段混合分布各段的拟合函数,通过极大似然估计算法获得分段混合分布的表达式。结合挖掘机土石挖掘工况,将本文方法应用到主泵出口压力载荷数据中,并与现有方法进行对比分析,本文方法得到的结果通过了卡方检验。同时,用1000组仿真数据来验证方法的可行性,得到了参数估计的误差仅为0~18%。
光电跟踪转台垂直轴系动态特性
王涛, 伞晓刚, 高世杰, 王惠先, 王晶, 倪迎雪
吉林大学学报(工学版). 2018, 48 (4): 1099-1105. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20170348
全文: PDF (766KB) ( 2 ) RICH HTML
摘要 ( 0 )
为实现光电跟踪转台的精密控制,对某型号跟踪转台垂直轴系动态特性进行了研究。首先分析了轴系固有频率与转台谐振频率之间关系,建立了垂直轴系动力学模型。然后建立了转台有限元模型,进行了模态分析,并根据实际工况,加载激励和边界条件,利用显式积分对垂直轴工作情况下整个转台响应进行求解。最后搭建了垂直轴系动态特性实验平台,进行伺服扫频实验,获得垂直轴以及随动部件的时域和频域特性。结果表明:动力学分析垂直轴系固有频率为180.4 Hz,仿真结果为190 Hz,伺服实验扫频结果为174 Hz,最大误差在10%以内,根据分析提出了增大垂直轴系固有频率与选取控制带宽的参考方案,为轴系动态特性探索研究与优化提供了依据。
起重机卷扬系统能量流动分析及势能回收系统实验
贺继林, 陈毅龙, 吴钪, 赵喻明, 汪志杰, 陈志伟
吉林大学学报(工学版). 2018, 48 (4): 1106-1113. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20170539
全文: PDF (726KB) ( 13 ) RICH HTML
摘要 ( 0 )
卷扬系统的工作能耗占起重机整机工作能耗的37%,在卷扬下放过程中存在较大的势能损耗,针对此部分能量损耗,本文提出了卷扬势能回收和再利用系统方案。通过分析现有卷扬下降过程中的能耗损失机理,提出了一种基于卷扬-马达-同步电机机械连接的能量回收系统,建立了系统数学模型,并给出节能系统势能回收率的计算公式,分析了系统的动力耦合特性和影响能量回收率的因素(负载质量和电机功率)。最后,以某型25 t越野轮胎起重机作为研究对象,搭建实验平台对势能回收率进行研究。实验结果表明,系统势能回收率约为45%~65%。
立式混流泵装置压力脉动的模型试验分析
谢传流, 汤方平, 孙丹丹, 张文鹏, 夏烨, 段小汇
吉林大学学报(工学版). 2018, 48 (4): 1114-1123. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20170216
全文: PDF (932KB) ( 4 ) RICH HTML
摘要 ( 0 )
为研究立式混流泵装置内部压力脉动特性,通过模型试验的方法,对某混流泵装置不同叶轮叶片安放角(-2°、0°、2°)下叶轮进口和导叶出口的压力脉动进行采集,通过傅里叶变换后比较分析得出:混流泵装置叶轮进口和导叶出口压力脉动峰峰值均具有一定的规律性,不同叶片安放角下叶轮进口压力脉动峰峰值均大于导叶出口,小流量区域表现得更为明显;建立了泵装置稳定性微观与宏观间的联系,得出高效区附近可以通过压力脉动来反映机组波动性;叶轮进口压力脉动受叶片数的影响,主要以叶频为主,导叶出口压力脉动在1倍转频处幅值最大,受导叶片数影响不大;混流泵装置最优运行区域为最优扬程的0.75~1.15倍区域,运行扬程超出这个范围,压力脉动峰峰值明显增大。
整体抽油杆柱在油管内空间屈曲的多段式仿真模型对比
孙秀荣, 董世民, 王宏博, 李伟成, 孙亮
吉林大学学报(工学版). 2018, 48 (4): 1124-1132. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20170512
全文: PDF (802KB) ( 3 ) RICH HTML
摘要 ( 0 )
针对直井抽油机井杆管偏磨进行分析,将整体抽油杆柱在油管内的空间屈曲模型分为三段式、四段式和五段式,并分别建立了每种模型下每段的数学微分方程,给出连接点处的位移、转角、弯矩、切向剪力的连续性条件。基于数值积分法对每段的方程进行求解,并将数学模型最终转化为非线性代数方程组的数值仿真模型,实现了对整体抽油杆柱屈曲构型的数值仿真。仿真结果表明:当工程实际中杆柱泵端载荷远远超过空间屈曲临界载荷时,五段式建立整体杆柱空间屈曲模型比三段式和四段式更为合理;三段式和四段式屈曲模型在螺旋段接触力、螺旋段长度、悬臂段的位置与五段式都有一定差距;先前的研究中将螺旋段方程进行降阶简化,与本文的完整螺旋段屈曲方程求解相比,模型简化得到的螺旋段分布接触力和螺旋段的长度结果相差较大。不同的分段方式,杆管偏磨的位置、接触压力就不同,本文仿真方法为深入研究杆管偏磨和杆柱寿命预测奠定了理论基础。
基于MBNWS算法的假人胸部结构多目标优化设计
吉野辰萌, 樊璐璐, 闫磊, 徐涛, 林烨, 郭桂凯
吉林大学学报(工学版). 2018, 48 (4): 1133-1139. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20170851
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摘要 ( 0 )
基于结构材料灵敏度分析,建立了具有粗细网格单元搭配特点且满足试验标定的假人胸部结构有限元简化模型。为了提高该简化模型的“拟人”精度,以同时降低胸部位移峰值及摆锤力峰值与物理假人的误差为目标,建立了基于材料参数的假人胸部多目标优化模型,及其高精度的目标函数代理模型。选取BFGS拟牛顿算法,结合应用加权和技术及Frisch内点罚函数处理,设计了可用于求解不等约束的多目标优化算法,即MBNWS算法。运用该算法获得了假人胸部简化模型多目标优化问题的Pareto最优解集及其前端。结果表明:优化设计后的假人胸部模型可更准确地模拟碰撞中物理假人胸部的力学响应特性。同时,该算法运行速度快、效率高,可推广应用于快速、有效地求解工程中的多目标优化问题。
基于体外传感检测的人体站起动力学分析
刘坤, 刘勇, 闫建超, 吉硕, 孙震源, 徐洪伟
吉林大学学报(工学版). 2018, 48 (4): 1140-1146. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20180043
全文: PDF (752KB) ( 8 ) RICH HTML
摘要 ( 0 )
基于人体站起运动三肢段动力学模型,采用自制力传感平台与定制的加速度和角速度传感器,开发了一套非侵入式人体运动传感检测系统,并与实验室光学运动采集系统进行了比对验证;基于所检测的信号计算了下肢各关节力矩,分析了人体站起动力学参数特征。本传感分析系统通过穿戴式体外检测,无需解剖学植入传感器,相较于实验室人体动力学检测和分析方法,传感器数量和种类都有所减少,降低了成本。通过比较分析所开发系统与作为参照的实验室光学检测系统的实验数据,验证了本文检测系统的精度和有效性,可用于人体站起康复运动训练检测和评估系统,进而可用于外骨骼康复训练机器人的控制。
基于灰色关联的DP1180/DP590异质点焊接头工艺参数优化
邱小明, 王银雪, 姚汉伟, 房雪晴, 邢飞
吉林大学学报(工学版). 2018, 48 (4): 1147-1152. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20170501
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摘要 ( 0 )
以正交试验为基础,利用灰色关联度研究了不等厚异质点焊接头的多目标优化,通过极差分析得到以熔核直径、压痕率和最大拉剪力为衡量因子的最优参数,通过方差分析研究了各点焊参数对衡量因子的影响程度。结果表明:1.2 mm的DP1180和1.5 mm的DP590异质点焊接头最优工艺参数是:焊接电流为9.5 kA、焊接时间为22 cycles、电极压力为8.48 kN,此时点焊接头的熔核直径为6.76 mm、压痕率为17.70%、最大拉剪力为19.49 kN,在保证点焊接头强度的同时降低了压痕率。点焊参数对衡量因子影响的主次顺序为焊接电流、焊接时间和电极压力。
金属棒试样拉伸和扭转试验应变范围和力学特性对比
陈俊甫, 管志平, 杨昌海, 牛晓玲, 姜振涛, 宋玉泉
吉林大学学报(工学版). 2018, 48 (4): 1153-1160. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20170494
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摘要 ( 0 )
针对3种不同延性的金属圆棒型试样,分别采用拉伸试验和扭转试验考察金属在不同应力状态下的应变范围和力学特性。其中拉伸试验应用Bridgman法测量金属颈缩出现后直至断裂前的硬化曲线。拉伸和扭转状态下试验结果的对比分析表明,由于力学稳定性方面的差异,金属棒材在扭转状态下均匀应变范围要大于拉伸状态,而由于不同应力状态下断裂机制的差异,金属棒材扭转断裂前应变范围要大于拉伸断裂前应变范围,因此扭转试验的应变测量范围大于拉伸试验的Bridgman法。Bridgman法具有局限性,仅适用于延性大且硬化能力弱具有显著颈缩的金属,而扭转试验具有通用性,适用于不同性能的金属。与拉伸或压缩状态相比,金属棒材在扭转状态下呈现不同程度的“软化”现象,即材料在扭转状态下更易达到塑性屈服,同时硬化能力和极限承载能力均显著减弱。
强流脉冲电子束作用下45#钢表面Cr合金化
关庆丰, 董书恒, 郑欢欢, 李晨, 张从林, 吕鹏
吉林大学学报(工学版). 2018, 48 (4): 1161-1168. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20161280
全文: PDF (1919KB) ( 3 ) RICH HTML
摘要 ( 0 )
利用强流脉冲电子束(HCPEB)表面处理技术在45#钢表层合金化铬元素以获得高性能的合金复合改性层。利用X射线衍射、金相显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、维氏硬度计以及电化学分析仪对合金化层的显微组织及性能进行了分析。实验结果表明:经强流脉冲电子束轰击合金化后,45#钢表面形成了厚度范围为4~9 μm的合金化改性层,Cr元素在样品表层发生了固溶,并与C元素结合析出颗粒细小弥散的Cr23C6增强相;此外,处理表面的显微硬度得到了显著提高,同时其耐腐蚀性能也得到改善。
基于土壤坚实度的仿形弹性镇压辊镇压力实时测量方法
贾洪雷, 王万鹏, 陈志, 庄健, 王文君, 刘慧力
吉林大学学报(工学版). 2018, 48 (4): 1169-1175. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20170351
全文: PDF (535KB) ( 7 ) RICH HTML
摘要 ( 0 )
针对镇压作业过程中镇压力实时监测困难且测量不准确的问题,提出了一种基于土壤坚实度的仿形弹性镇压辊镇压力实时测量方法。该方法通过在不同土壤干基含水率(13.9%d.b.,21.2%d.b.和27.8%d.b.)条件下进行镇压辊镇压试验及静态压板试验,分别建立土壤坚实度与镇压辊偏心量、土壤坚实度与静态压强之间的数学模型,利用土壤坚实度的等价关系,建立仿形弹性镇压辊偏心量与镇压力之间的数学模型。本文数学模型可以实现对镇压力的准确量化和实时测量,为镇压作业时对镇压辊的调整提供了技术支撑。
心肺功能评估训练系统的恒功率控制
张茹斌, 占礼葵, 彭伟, 孙少明, 刘骏富, 任雷
吉林大学学报(工学版). 2018, 48 (4): 1184-1190. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20170437
全文: PDF (662KB) ( 1 ) RICH HTML
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针对在心肺功能评估和训练中由于蹬踏速率波动导致运动负荷(功率)无法维持恒定的问题,设计了一种新型磁阻发生装置,可实时、快速、精确地调节阻力,并通过模糊PID控制实现了一定范围内不受蹬踏速率影响的恒功率控制。为验证恒功率控制效果,在改进后的心肺功能评估训练系统和Monark心肺功能评估训练系统上分别进行了恒功率实验,测试结果表明:对于改进后的系统,蹬踏速率在50~70 r/min变化时,实时功率曲线控制在目标功率曲线±8 W内上下波动,2 min内整体平均功率与目标功率误差小于2 W,系统克服了由于蹬踏速率改变而导致人体输出功率无法恒定的问题;相比Monark系统,在相同目标功率及相同蹬踏速率变化条件下,改进后的系统在恒功率控制精度上整体提升了2 W,同时降低了控制误差。
基于激光测振仪的非轴对称超声驻波声场的识别
董惠娟, 于震, 樊继壮
吉林大学学报(工学版). 2018, 48 (4): 1191-1198. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20170359
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摘要 ( 0 )
针对驻波悬浮辐射/反射面之间(谐振腔内)的非轴对称声场,首先通过COMSOL仿真得到第3悬浮模式下声场典型截面上的声压分布。然后,采用Matlab编程将此声压进行Radon变换,得到该截面上各方向的激光测振仪(LDV)速度输出,并将其与实验得到的LDV速度输出进行对比,验证了LDV速度输出与声场声压的对应关系。最后,基于FBP算法并通过Matlab编程将实验中获得的LDV速度输出进行重建,得到该截面的声压分布,对比COMSOL仿真结果,从而验证非轴对称驻波声场的识别效果。
基于垂直维序列动态时间规整方法的图相似度度量
王旭, 欧阳继红, 陈桂芬
吉林大学学报(工学版). 2018, 48 (4): 1199-1205. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20170600
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摘要 ( 0 )
针对图相似度度量过程中复杂度高、信息缺失的问题,采用将图转换为广义树,将广义树表示为垂直维序列的方法,通过计算垂直维序列的距离度量图的相似度。该方法把度量图相似度的问题简化为计算垂直维序列距离的问题。垂直维序列不仅包含了顶点标号、入度和出度信息,而且体现了顶点的层次结构特性,保留了图中的路径信息。与现有方法相比,该方法在度量过程中考虑了更多的图信息,并将时间复杂度降至O(n2)。
基于高通量数据的人体外源性植物miRNA跨界调控建模
张浩, 占萌苹, 郭刘香, 李誌, 刘元宁, 张春鹤, 常浩武, 王志强
吉林大学学报(工学版). 2018, 48 (4): 1206-1213. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20170521
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摘要 ( 0 )
以基于人体血清的高通量测序数据为研究对象,采用生物计算方法对数据进行分析,以目前已知的人类和植物的RNA数据作为参照集,从中筛选出可能的人体外源植物miRNA;基于miRNA的调控机制原理,获得可能的植物miRNA干扰人类mRNA的靶基因;构建植物miRNA-人类mRNA调控网络模型,分析可能的跨界调控作用。本文通过构建植物-人体跨界调控模型,共挖掘出9个核心模块。研究结果表明,外源性植物miRNA参与调控人体胺代谢、酒精代谢以及脂肪酸代谢等生物过程。
智能交通混合动态路径优化算法
赵宏伟, 刘宇琦, 董立岩, 王玉, 刘陪
吉林大学学报(工学版). 2018, 48 (4): 1214-1223. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20170132
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摘要 ( 0 )
针对实时环境下交通信息实时、动态的特性,提出了实时环境下基于混合的动态路径优化算法。该算法在广义自适应A*算法的基础上,结合剪枝算法,同时引入了粒子群算法局部最优及全局最优智能存储、模糊时间窗等优化策略。剪枝算法以当前局部最优为阈值,从而能够有效控制阈值的大小;模糊时间窗约束算法优化时间以及控制仿真时间,从而使算法更好地适应实时环境。实验数据采用纽约地图数据,并在仿真实验环境下,分别验证了优化策略的有效性,同时,将优化算法与A*算法进行了对比实验。实验证明:优化策略在动态路径优化算法中是有效且合理的,可适应于动态路径诱导系统。
基于增强核极限学习机的专业选择智能系统
黄辉, 冯西安, 魏燕, 许驰, 陈慧灵
吉林大学学报(工学版). 2018, 48 (4): 1224-1230. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20170307
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摘要 ( 0 )
基于粒子群优化(PSO)的增强型核极限学习机(KELM)提出了一种有效的预测模型PSO-KELM来辅助第二专业选择。在PSO-KELM 中,PSO策略确定KELM的最佳参数。PSO-KELM与其他两个竞争方法在学生专业选择数据上通过10折交叉验证方案进行比较,这两个方法分别是支持向量机和网格搜索技术优化的KELM。结果表明了本文预测模型在分类精度、受试者工作特征曲线面积(AUC)、灵敏度和特异性方面的优越性。
物联网环境下抵抗路由欺骗攻击的网络拓扑发现算法
傅文博, 张杰, 陈永乐
吉林大学学报(工学版). 2018, 48 (4): 1231-1236. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20170975
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摘要 ( 0 )
针对传统网络拓扑发现算法没有对数据来源的真实性进行验证,造成网络拓扑发现结果有被欺骗的可能性,在物联网环境下,提出了一种新的可抵抗路由欺骗攻击的网络拓扑发现算法。对物联网无向图进行描述,利用PSNP请求对可疑路由信息的源路由器进行查询,实现真实性检测,抵抗路由欺骗攻击。采用SNMP管理信息库MIB内的信息对路由器与交换机进行区分,为网络层拓扑发现提供依据。给出SNMP协议网络层拓扑发现算法流程。结合网桥转发表和网桥生成树算法实现链路层拓扑发现,介绍了链路层拓扑发现流程。实验结果表明,本文算法能够有效抵抗路由欺骗,网络拓扑发现性能强。
基于Corr-LDA模型的图像标注方法
曹洁, 苏哲, 李晓旭
吉林大学学报(工学版). 2018, 48 (4): 1237-1243. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20170350
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摘要 ( 0 )
针对现有图像标注方法大多将不同类别的图像置于同一主题空间下进行标注的不足,提出了一种新的图像标注方法,该方法以Corr-LDA模型为基础,将各类图像置于不同主题空间下,并为每个类别学习出适合该类的图像标注模型。在Labelme及UIUC-Sport数据集上的实验结果表明,本文方法的标注性能要优于其他方法。
基于分层贝叶斯网络的车辆发动机系统电磁脉冲敏感度评估
孙晓颖, 扈泽正, 杨锦鹏
吉林大学学报(工学版). 2018, 48 (4): 1254-1264. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20170597
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摘要 ( 0 )
提出一种基于分层贝叶斯网络(HBN)的车辆发动机系统电磁脉冲(EMP)敏感度评估方法,从概率角度考虑电磁干扰源位置、极化角度、部件敏感度等参量的随机性,估计发动机系统在强电磁脉冲作用下的失效概率。该方法利用事件树分析(ETA)对电磁脉冲传播过程建模,确定系统周围电磁环境的风险概率,运用电磁拓扑(EMT)分析发动机系统电磁耦合途径。考虑同层单元失效的相关性,以分层贝叶斯网络为框架融合事件树和电磁拓扑理论建立发动机系统电磁脉冲敏感度评估模型,并推导了部件级至系统级的失效概率计算公式。最后以高空核电磁脉冲环境为例,说明了某型号发动机电磁脉冲敏感度评估模型的参数获取方法和模型计算过程,并以超宽带高功率微波为例,进一步说明了本文评估模型的适用性。
基于能量预测的分簇可充电无线传感器网络充电调度
董颖, 崔梦瑶, 吴昊, 王雨后
吉林大学学报(工学版). 2018, 48 (4): 1265-1273. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20170524
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摘要 ( 0 )
为及时对可充电无线传感器网络中的“饥饿”节点补充能量,提出了一种基于预测的分簇低能量路径移动充电算法(CLP)。网络采用非均匀分簇的多跳路由协议,每个簇选取能量最低的节点作为簇头节点,移动充电车仅为簇头节点充电并收集簇内节点的能量信息。每次充电调度完成后,移动充电车将所收集的能量信息发送至基站,基站根据马尔科夫模型预测各簇内节点的能耗,以优化选取下一次的充电目标。仿真结果表明,采用CLP算法比旅行商问题(TSP)算法的网络效用提高约20%,数据传输能力提高约17%。
分布式测试系统同步触发脉冲传输时延的高精度测量方法
牟宗磊, 宋萍, 翟亚宇, 陈晓笑
吉林大学学报(工学版). 2018, 48 (4): 1274-1281. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20170572
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摘要 ( 0 )
针对分布式测试系统中数据采集装置接收到触发指令的时延不同且未知而影响同步触发的问题,提出了一种实时在线测量触发脉冲传输时延测量模型和数据回传模型,以及基于延时链循环比较法的高精度时间间隔测量方法,实现了同步触发脉冲传输时延的精确测量,为后续同步触发误差的精确校准提供了高精度的时延数据。测试结果表明,该方法能实现分布式测试系统同步触发脉冲传输时延的高精度测量。
双Duffing振子逆向联合信号检测模型
姚海洋, 王海燕, 张之琛, 申晓红
吉林大学学报(工学版). 2018, 48 (4): 1282-1290. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20170314
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摘要 ( 0 )
针对Duffing振子信号检测系统存在的输入噪声对系统扰动的影响、目标信号与内策动力的相位同步以及系统输出运动状态判断3个关键性问题,分别提出了相应的解决方法。提出了一种基于临界阈值字典的逆向相变方法,根据临界阈值随噪声强度的单调性建立临界阈值字典,有效避免了低信噪比下输入噪声对系统的扰动。提出了一种双系统联合检测方法,解决了目标信号相位和内策动力相位不同步问题,并推导出了由于相位的不遍历性导致的虚惊概率。提出了一种基于输出相空间图形表征的系统运动状态判断方法,并进行了可行性的数学证明,实现了检测结果的低运算量、高精度的嵌入式表征。最终建立了适用于工程实际的低信噪比下Duffing振子信号检测模型,使得检测概率不变的前提下最低检测信噪比大幅度降低。
基于实际眼结构的个性化投影式头盔物镜研制
全薇, 郝晓明, 孙雅东, 柏葆华, 王禹亭
吉林大学学报(工学版). 2018, 48 (4): 1291-1297. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20170500
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摘要 ( 0 )
利用实际人眼光学系统的波前像差数据、角膜地形图数据和眼轴向深度数据建立了个体人眼光学系统。然后以能够在实际人眼视网膜上理想成像为优化目标,设计和研制了既能矫正物镜本身像差又能矫正实际人眼光学系统像差的个性化68°大视场投影式头盔物镜,给出了头盔佩带者视网膜上的成像质量,其中畸变仅为2%,横向色差为10.0 μm,分辨率为50 lp/mm,在没有采用衍射元件的情况下,加工装配后头盔物镜的总质量小于18 g,能够满足现代化高性能、大视场、轻型化头盔的要求。
基于USB 3.0的高速CMOS图像传感器数据采集系统
丁宁, 常玉春, 赵健博, 王超, 杨小天
吉林大学学报(工学版). 2018, 48 (4): 1298-1304. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20170842
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摘要 ( 0 )
随着高速CMOS图像传感器分辨率和帧率的大幅度提升,无论在数据传输带宽方面还是缓存容量方面都需要图像采集系统能够应对巨大的实时数据量来满足使用要求。基于此,本文提出了一种基于现场可编程门阵列(FPGA)和USB 3.0的高速CMOS图像传感器的数据采集系统实现方式。本文依次从系统电路硬件设计、FPGA和USB 3.0芯片软件功能设计以及上位机软件设计进行阐述,最后对系统进行整体调试并给出了实验结论。测试结果表明本系统能够最大化利用USB 3.0芯片的传输能力,同时实现图像接收过程的零误码率。因此,该系统可较好地满足目前高速高分辨率CMOS图像传感器对数据采集的数据实时性和准确性要求。
论文
电子机械制动执行器的整体最优匹配设计 Hot!
夏利红, 邓兆祥
吉林大学学报(工学版). 2018, 48 (4): 998-1007. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20170507
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摘要 ( 0 )
以行星齿轮滚珠丝杆驱动式电子机械制动系统为研究对象,考虑动态阻力载荷、齿轮转动惯量及传动比离散性的影响,提出一种多约束条件下的两级传动机电系统的多目标最优匹配方法。首先,基于执行器的动力学模型和性能目标,针对紧急制动和高附着路面制动防抱死两种典型工况提出相应的负载特征和运动规律。接着,以电机和滚珠丝杆产品数据库为输入,以执行器尺寸限制、电机运行范围及滚珠丝杆性能需求为约束条件,选出能够驱动负载的所有滚珠丝杆和电机。然后,以太阳轮尺寸最小为目标,以齿轮齿面接触强度和齿根弯曲强度为约束条件,获取能够驱动负载的行星齿轮传动比和太阳轮齿数,获得数据库中满足条件的所有匹配方案。最终,获得同时考虑系统质量、启动加速度、制动间隙消除时间及电机等效输出力矩等目标的执行器多目标最优匹配方案。
习惯和路况对小汽车出行路径选择的影响 Hot!
宗芳, 路峰瑞, 唐明, 吕建宇, 吴挺
吉林大学学报(工学版). 2018, 48 (4): 1023-1028. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20170498
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摘要 ( 0 )
基于Vissim构建道路实时路况模拟场景,设计SP(Stated preference)意向调查问卷,获取不同路况下小汽车路径选择数据。建立出行路径选择的二项Logit模型,解析习惯和实时路况对路径选择的影响程度。结果表明,习惯和路况对出行者的路径决策均有影响,总体来说,前者的影响高于后者。不同路况下二者的影响程度有所变化。本文模型能以较高精度预测在不同路况下小汽车遵循习惯路径或根据路况调整行驶路径的概率。研究结论可用于车载导航软件中的出行路径实时预测和推荐,在智能交通诱导方面具有一定应用价值。
新型液压消声器吸收液压系统压力脉动的机理和特性 Hot!
仇艳凯, 李宝仁, 杨钢, 曹博, 刘真
吉林大学学报(工学版). 2018, 48 (4): 1085-1091. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20171136
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摘要 ( 0 )
基于由多个蓄能器串联安装组成的蓄能器组吸收压力脉动的机理,并结合Helmholtz消声器的消声特性和结构优点,设计了一种新型液压消声器。建立了蓄能器组和新型液压消声器的数学模型,并利用数值仿真对单个蓄能器、多个蓄能器和新型液压消声器吸收某液压系统压力脉动的效果进行了对比分析。数值仿真采用特征线法,基于FORTRAN语言编写,将数值仿真结果与试验数据进行对比,验证了仿真模型和计算方法的有效性。研究结果表明:该新型液压消声器,相比于传统蓄能器,可较好地提高吸收压力脉动的效果,同时相比于蓄能器组,又具有较小的结构参数,具有较大的工程应用价值。
基于ADAMS的半悬挂式农业机组静侧翻稳定性 Hot!
陈东辉, 吕建华, 龙刚, 张宇晨, 常志勇
吉林大学学报(工学版). 2018, 48 (4): 1176-1183. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20170751
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摘要 ( 0 )
针对目前半悬挂式农业机组侧翻稳定性研究的不足,提出了一种新的表征机组静侧翻稳定性的有效方法。以横向载荷转移率(LTR)作为机组的侧翻指标,建立了半悬挂式农业机组的侧翻数学模型并进行了准静态侧翻仿真试验。通过ADAMS动力学建模,得到仿真结果与数学模型高度一致,验证了理论模型的正确性。讨论了半悬挂式农业机组各参数对机组静侧翻稳定性的影响并对影响因素进行了敏感度分析。拖拉机和半悬挂式机具的LTR均与其重心高度、轮距、自身质量、轴距、重心到牵引点的距离及牵引点高度等相关。对侧翻指标各影响因素的敏感度分析表明:拖拉机和半悬挂式机具的重心高度和轮距均为影响其侧翻稳定性的重要因素;若要提高半悬挂式机具的侧翻稳定性,除增大轮距和降低重心高度外,还可采用降低牵引点高度及增大重心到牵引点距离的方法。本研究为半悬挂式农业机组的优化设计提供了理论参考。
基于HTTP的动态自适应流媒体传输算法 Hot!
侯永宏, 王利伟, 邢家明
吉林大学学报(工学版). 2018, 48 (4): 1244-1253. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20170510
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摘要 ( 0 )
采用实际的物理缓存大小作为视频缓存余量的计量方式,提出了一种基于物理缓存的自适应传输算法,该算法根据缓存占用率的大小以及网络估计吞吐量,动态地调整申请视频的码率。最后,分别在两种虚拟和两种实际的网络环境下进行性能测试。实验表明,本文算法可以降低视频码率对缓存变化的敏感度,可以避免视频码率过于频繁的切换,相比传统算法可以带来更好的用户体验。
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