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吉林大学学报(工学版)  
  吉林大学学报(工学版)--2015, 45 (3)   Published: 2015-05-01
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基于动力分布设计的增程式电动汽车

宋传学, 王达, 宋世欣, 彭思仑, 肖峰
吉林大学学报(工学版). 2015, 45 (3): 681-688. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201503001
全文: PDF (1714KB) ( 124 )
摘要 ( 11 )
以某小型增程式电动汽车为原型,提出了一种基于动力分布设计的新构型方案。在此基础上进行了参数匹配与设备选型,并提出了适合这一构型方案的控制策略。结合匹配结果和试验数据,使用AMESim和Matlab/Simulink联合仿真平台搭建了整车数学模型,并针对动力性、纯电动续驶里程、再生制动效率及增程模式能耗等方面进行了仿真分析。结果表明:基于动力分布设计的增程式电动汽车,在不降低动力性能的前提下,拥有较小的整备质量和较高的再生制动效率,可提高纯电动续驶里程30%以上、降低增程模式能耗3%~6%,具有节能潜力。

轮毂电机驱动太阳能赛车参数匹配及巡航控制

王军年, 张煦, 康丹, 王庆年, 唐德隆, 张君彦
吉林大学学报(工学版). 2015, 45 (3): 689-695. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201503002
全文: PDF (714KB) ( 132 )
摘要 ( 11 )
以世界太阳能汽车挑战赛用汽车为研究对象,根据赛制规则,设计开发了由单一轮毂电机驱动的太阳能电动汽车。首先进行了整车动力总成参数匹配,然后根据太阳能电池板的实时发电功率情况及天气情况,制订了比赛过程中的行驶车速控制策略。最后,对该策略进行Matlab整车仿真,结果表明该控制策略既可以保证汽车在各种条件下完成比赛,而且可以使汽车以最佳车速行驶,减少了功率和时间消耗。

电动汽车复合制动预测模型

郭洪强, 何洪文, 卢兵
吉林大学学报(工学版). 2015, 45 (3): 696-702. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201503003
全文: PDF (1028KB) ( 124 )
摘要 ( 19 )
基于提出的制动强度二次再分数学模型,系统研究了并联复合制动系统预测模型的设计方法。设计了离线优化流程:对由车速v、电池SoC及制动强度z构成的连续设计空间进行试验设计(Design of experiments,DOE)。基于DOE采样点,采用协同优化设计方法(CO),通过定义再生制动能量回收和制动稳定性两个子系统,得到离线优化数据,进而建立了制动力分配预测模型。基于预测模型的仿真验证表明:预测模型可实现实时最优控制,可在保证制动稳定性的前提下,最大化回收再生制动能量,具有较大的工程应用价值。

四轮驱动电动汽车轴间驱动力和制动力分配

李洋, 张建伟, 郭孔辉, 武冬梅
吉林大学学报(工学版). 2015, 45 (3): 703-710. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201503004
全文: PDF (1925KB) ( 164 )
摘要 ( 23 )
从提高车辆操纵稳定性的角度出发,根据轮胎力的摩擦圆原理,以前、后轴车轮同时达到附着极限为目标,分析得到前、后轴驱动力和制动力的理想分配关系,并对不同分配方式下的操纵稳定性进行了仿真分析。理论分析和仿真结果表明:本文研究得到的理想分配方法,一方面可以使车辆在保证当前纵向加速度的前提下,最大限度地提高车辆的侧向稳定裕度;另一方面车辆转弯半径随纵向加速度的变化最小,具有良好的操纵性能。同时这种分配方法计算简单,对车辆状态信息依赖程度小,易于在实际控制系统中应用。

基于扰动观测器的电动助力转向系统用永磁同步电机鲁棒预测电流控制

张虎, 张建伟, 郭孔辉, 李洋
吉林大学学报(工学版). 2015, 45 (3): 711-718. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201503005
全文: PDF (1212KB) ( 139 )
摘要 ( 31 )
为了提高电动助力转向系统中永磁同步电机的电流跟踪性能,采用了无差拍控制策略,但传统无差拍控制的稳定性和控制精度受系统延时和电机参数摄动及其他扰动的影响。因此,提出了一种基于扰动观测器的鲁棒预测电流控制(ARPCC)算法。该算法在无差拍控制基础上增加了电流观测器和扰动观测器,电流观测器预测电机电流,补偿控制延时,扰动观测器通过估计系统扰动提高电流观测和控制精度。仿真和试验结果表明:该算法可以显著提高电流跟踪的稳态性能和动态性能。

基于振动控制的客车地板模态分析及结构优化

柯俊, 陈志勇, 史文库, 施腾, 张一京, 郭福祥
吉林大学学报(工学版). 2015, 45 (3): 719-725. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201503006
全文: PDF (1883KB) ( 130 )
摘要 ( 27 )
为了控制某轻型客车的地板后部在高速行驶工况中的剧烈振动,利用阶次跟踪方法和模态分析方法分析得出地板发生剧烈振动的原因是发动机和传动系的激励频率与地板后部局部鼓包模态的模态频率接近,进而发生了共振。采用HyperWorks软件建立了某轻型客车的车身车架有限元模型,利用HyperWorks软件的OptiStruct模块对地板各横梁板材的厚度进行模态灵敏度分析及尺寸优化,根据相关的分析结果设计了结构优化方案并进行了验证试验。试验结果表明,本文方法可以有效地控制地板的剧烈振动。

铝镁合金单搭接胶接接头应力分布及强度预测

兰凤崇, 李忠超, 周云郊, 陈吉清
吉林大学学报(工学版). 2015, 45 (3): 726-732. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201503007
全文: PDF (1511KB) ( 125 )
摘要 ( 29 )
针对铝镁合金单搭接胶接接头,建立了剪滞解析模型,得到接头剪切应力的一般分析方法,利用有限元模型验证了该方法的有效性。在三维弹塑性有限元模型的基础上,分析了铝镁合金单搭接胶接接头剪切应力、Von-Mises等效应力在胶层厚度、宽度方向上的分布规律,结合试验探讨了胶粘剂类型、胶层厚度、胶接搭接长度对胶接结构连接强度的影响。所得结果对胶接工艺金属材料与胶层属性匹配、接头强度预测及胶接接头性能优化具有指导意义。

两难区引导系统激活时间的确定

贾洪飞, 杨东
吉林大学学报(工学版). 2015, 45 (3): 733-739. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201503008
全文: PDF (862KB) ( 91 )
摘要 ( 28 )
在给出一种通过提前确定行驶行为实现交叉口处车辆引导的两难区规避系统的基础上,提出了一种系统激活时间的确定方法。首先,分析了系统激活时间对车辆引导的影响;其次,计算将要陷入两难区的车辆利用加速策略通过交叉口时所需的激活时间,对于接近速度较大的情形,给出一种增益模型用以确定激活时间上限;再次,计算将要陷入两难区的车辆利用减速策略在停车线前停车所需的激活时间;最后,选择应用加速策略和减速策略时激活时间的较大者作为系统激活时间。理论分析与算例结果表明,提出的方法可以确定合理的系统激活时间,增加了车辆通过加速引导规避两难区并通过交叉口的可能。

多车道环形交叉口车头时距分布模型

曲昭伟, 段宇洲, 宋现敏, 陶鹏飞, 邢岩
吉林大学学报(工学版). 2015, 45 (3): 740-747. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201503009
全文: PDF (1485KB) ( 178 )
摘要 ( 30 )
为了描述不同控制类型的环形交叉口中车头时距的分布特性,基于对无信号和信号控制环形交叉口的不同区段、不同车道的车头时距数据采集,采用8种不同的模型对交织区和环流区的车头时距的分布形式进行了分析。并利用最大似然估计方法和Levenberg-Marquardt法对分布模型中的参数进行了估计,利用单样本Kolmogorov-Smirnov检验法对模型的拟合度进行了检验。最后通过双样本Kolmogorov-Smirnov检验对不同类型环形交叉口的车道之间以及同种类型不同车道之间的分布情况进行了验证。结果表明:不同类型的环形交叉口的车头时距分布存在显著差异,同一控制类型下不同区域的车头时距也存在不同,且Johnson SB分布和移位对数正态分布对车道的拟合效果较优。

考虑公交优先的过饱和交叉口交通信号控制

马旭辉, 刘小明, 张金金
吉林大学学报(工学版). 2015, 45 (3): 748-754. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201503010
全文: PDF (952KB) ( 115 )
摘要 ( 33 )
以提高过饱和交叉口通行能力和避免溢流为首要目标,同时考虑过饱和交通状态下的公交优先需求,首先在车流组合相容性及路段放行约束分析的基础上,设计了动态相位组合方法。然后从交叉口过饱和交通特征出发,提出了考虑公交车辆权重的过饱和交叉口信号控制关键参数及其计算方法。最后建立了模糊控制系统以实现过饱和交叉口分布式关联控制。仿真结果表明:本文方法能够有效地抑制过饱和交叉口溢流现象的发生,并能够提高路口的平均流量,同时使公交车辆在单个路口平均延误时间有所降低。

基于出行时间可靠性的支路网络均衡分析

徐光明, 王英姿, 史峰, 秦进
吉林大学学报(工学版). 2015, 45 (3): 755-760. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201503011
全文: PDF (846KB) ( 166 )
摘要 ( 26 )
通过分别描述各类路段通行能力降级参数,在长期习惯性均衡模型基础上,结合双向支路路段通行能力特征对路段出行时间函数进行拓展,构建了基于出行时间可靠性的城市支路网络均衡分析模型。为了克服模型非凸性引起的求解困难问题,将交通分配的常规相继平均法进行分拆,设计了逐个起点分步实施的相继平均法。算例分析结果表明:在不同的可靠度要求下,出行者对干道和支路选择结果存在差异,越保守的出行者选择支路出行的概率越小。

基于跟驰数据采集分析的各异性跟驰模型

敬明, 王昊, 王文静
吉林大学学报(工学版). 2015, 45 (3): 761-768. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201503012
全文: PDF (1174KB) ( 185 )
摘要 ( 62 )
基于模型参数的相关性提出了特征因子的概念,在此基础上提出了一种基于跟驰数据研究车辆及驾驶员特性的方法,方法包括:跟驰数据采集、数据处理和参数标定、参数相关性分析、特征因子计算、特征因子分布研究。当特征因子分布状况已知时,可以通过特征因子和模型参数的换算实现基于车辆和驾驶员特性的交通仿真。对在南京市采集的跟驰数据进行分析处理,研究了跟驰模型参数间的相互关系,以优化速度模型(OV)和智能驾驶模型(IDM)为例实现了基于跟驰数据的车辆和驾驶员特性的描述和分析。

解决交通事故数据分析中零值问题的模型

徐建, 孙璐
吉林大学学报(工学版). 2015, 45 (3): 769-775. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201503013
全文: PDF (520KB) ( 151 )
摘要 ( 20 )
运用多种拟合优度措施,包括离差信息准则(DIC)、平均绝对偏差(MAD)、预测均方误差(MSPE)和最大累计残差(MCPD)以及交叉验证评价法(CV),以美国某州2010年交通事故为实例,运用马尔可夫链蒙特卡洛算法,综合比较和分析了零膨胀泊松模型和负二项模型、多层零膨胀泊松模型和负二项模型以及泊松Lindley和负二项Lindley模型等。研究结果表明:3类模型中Lindley模型拟合效果最好,多层零膨胀模型其次;而6种模型中负二项Lindley模型拟合效果最好。

高速动车组转向架悬挂刚度特性

石怀龙, 宋烨, 邬平波, 曾京, 朱海燕
吉林大学学报(工学版). 2015, 45 (3): 776-782. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201503014
全文: PDF (1293KB) ( 129 )
摘要 ( 17 )
建立了车辆系统数学模型,理论分析了影响转向架悬挂刚度的主要参数,并利用参数试验台对某高速动车组进行悬挂刚度测试,总结了不同条件下的结果分布规律,以验证数学模型和理论分析的可信性。理论分析结果表明:在小半径曲线条件下, 转向架回转阻力系数随着空簧纵向刚度及其横向跨距的变化而显著变化,转向架回转刚度和车辆抗侧滚刚度应联合设计。一、二系悬挂刚度试验结果略大于理论值,最大相差11%,表明车辆组装后进行参数校验的必要性。试验表明:回转阻力系数与偏转角度和转动速度成正比。曲线半径为300 m且空簧有气时,转动速度为0.05 °/s和0.2 °/s时的回转阻力系数分别为0.023和0.065,空簧无气时分别为0.068和0.095,即转动速度越快,回转刚度越大,且空簧无气时的结果显著大于空簧有气时,表明车辆在空簧无气且快速通过小半径曲线时为危险工况。转向架回转刚度的试验值大于理论值,表明在理论计算时应考虑空簧动态刚度特性及其他部件(如抗侧滚扭杆、减振器等)对转向架回转刚度的影响。

碳化对混凝土碱骨料反应的影响

柳俊哲, 袁伟静, 贺智敏, 巴明芳, 陈剑斌
吉林大学学报(工学版). 2015, 45 (3): 783-787. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201503015
全文: PDF (1463KB) ( 105 )
摘要 ( 11 )
为了合理地评价混凝土碱骨料反应发生的碱含量,研究了碳化对水泥石中钠离子分布的影响,阐明碳化作用下混凝土碱骨料反应特征。研究结果表明:水泥石碳化之前截面的钠离子分布比较均匀,碳化作用下水泥石中钠离子从碳化区向非碳化区迁移和浓缩,钠离子在碳化区浓度减少,非碳化区浓度升高,碳化界面钠离子浓度最大,显著提高水泥石内未碳化区的钠离子浓度,降低碱骨料反应发生的初始碱含量限制标准,易发生碱骨料反应。

腹板开孔Σ形复杂卷边槽钢轴压承载力试验

王春刚, 张壮南, 赵大千, 曹宇飞
吉林大学学报(工学版). 2015, 45 (3): 788-796. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201503016
全文: PDF (1819KB) ( 118 )
摘要 ( 12 )
以不同截面形式的腹板开孔薄壁钢构件轴压性能为研究对象,分别对复杂卷边槽钢、Σ形复杂卷边槽钢两种截面形式,共10根腹板开孔轴压简支柱进行了承载力试验。试验结果表明,与相同用钢量下的腹板开孔复杂卷边槽钢相比,腹板开孔Σ形复杂卷边槽钢轴压构件的承载效率可提高30%~50%。与相同条件下的不开孔构件轴压试验相比,开孔构件的破坏模式基本不变,但破坏位置多发生在孔洞附近。利用有限元软件对试验进行模拟分析,模拟结果与试验结果吻合良好。以此为基础,采用有限元模拟对比了相同截面形式下腹板开孔和不开孔轴压构件的承载效率和应力云图,结果表明,与同截面的不开孔构件相比,腹板开孔复杂卷边槽钢的承载效率平均下降6.15%,腹板开孔Σ形复杂卷边槽钢的承载效率平均下降25.57%。孔洞的存在改变了构件的应力分布情况,较大应力区域和最大应力点均出现在孔洞附近。

直喷天然气发动机稀薄燃烧特性的仿真试验

黄丫, 林学东, 李德刚, 顾静静, 侯玉晶
吉林大学学报(工学版). 2015, 45 (3): 797-805. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201503017
全文: PDF (3997KB) ( 69 )
摘要 ( 23 )
在缸内直喷压缩天然气(Compressed natural gas,CNG)试验样机进行火焰传播特性可视化研究的基础上,仿真计算分析了不同喷射方式和不同点火方式对缸内浓度场、温度场等微观物理场的影响,以及这种微观物理场对NO生成规律的影响。结果表明:缸内浓度场的分布特性直接影响火焰传播速度和温度场,是控制稀薄燃烧过程的关键,可通过喷射方式来控制;点火方式主要改变温度场由此影响NO的生成规律;浓度梯度越大,火焰传播速度越快,稀薄燃烧稳定性越好;通过双点点火方式可以有效控制火焰传播速度。

GDI喷油器电-磁-热耦合分析

程强, 张振东, 郭辉, 谢乃流
吉林大学学报(工学版). 2015, 45 (3): 806-813. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201503018
全文: PDF (1850KB) ( 176 )
摘要 ( 43 )
汽油直喷(Gasoline direct injection,GDI)喷油器性能受温升影响较大,限制了发动机电子控制单元(Electronic control unit,ECU)对其喷油量的控制精度。针对GDI喷油器电、磁、热子系统之间的耦合关系,建立了耦合过程的物理模型,通过研究GDI喷油器工作过程中能量损耗及转化关系,揭示了电磁转化过程中产生的损耗是造成喷油器本体温升的主要原因。以电磁转化过程中能量损耗为热源,以热辐射和热传导基本理论为依据,利用ANSYS有限元软件对GDI喷油器温度场进行仿真分析,并进行了试验验证,分析了GDI喷油器本体温度场分布特点以及温升变化对喷油器性能的影响规律。结果表明,线圈和铁芯部分的温升较高,随温度升高GDI喷油器动态响应时间延长、喷油量减少,且温升受保持电流和保持脉宽的影响较大。

气动悬浮非接触输送装置的输送性能

刘建芳, 陈洪霞, 刘国君
吉林大学学报(工学版). 2015, 45 (3): 814-819. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201503019
全文: PDF (956KB) ( 98 )
摘要 ( 44 )
为了实现重载物体的非接触输送,设计了一种气动悬浮式非接触自动输送装置。研究了静压型气浮支承的工作原理和非接触输送机理,建立了悬浮结构和输送结构的物理模型,并加工了试验样机。同时搭建了步进电机点动控制系统,利用WPLSoft软件设计了PLC程序,进行了输送气压和喷嘴旋转角度对输送速度影响的试验研究。试验结果表明:当悬浮气压和输送气压均为0.2 MPa,喷嘴旋转角度为32.4°时,质量为1 kg的物体的运输速度为62.5 mm/s。

基于遗传算法的混凝土泵车全局功率匹配

叶敏, 易小刚, 蒲东亮, 焦生杰
吉林大学学报(工学版). 2015, 45 (3): 820-828. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201503020
全文: PDF (1469KB) ( 138 )
摘要 ( 13 )
针对混凝土泵车作业效率低、能源消耗大的问题,提出了基于发动机燃油消耗率和液压泵效率的全局功率匹配方案。利用数理统计方法对负载变化规律进行了归纳和总结。通过台架试验绘制出柴油发动机的燃油消耗率曲线。对液压泵进行效率试验,找出其在不同压力、转速和排量下的高效工作区。基于遗传算法实现了发动机燃油消耗率和液压泵效率的组合优化,对发动机转速和液压泵排量进行联合调节,使输出控制指标随负载工况的变化而实时自适应地变化,确保各组成部件同时工作于高效区。混凝土泵车新、旧功率匹配方案油耗对比试验表明,新匹配方案相比于旧方案综合节油率可达16%,取得了较好的节能效果。

基于PSO算法和SVR模型的加工中心可靠性模型参数估计

杨兆军, 杨川贵, 陈菲, 郝庆波, 郑志同, 王松
吉林大学学报(工学版). 2015, 45 (3): 829-836. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201503021
全文: PDF (1131KB) ( 106 )
摘要 ( 31 )
针对加工中心可靠性模型,提出了一种基于支持向量回归模型的参数估计方法,并利用改进的局部最优粒子群优化算法对支持向量回归模型的参数进行优化,以提高其对可靠性模型参数的估计精度。与标准的局部最优粒子群优化算法比较,改进的局部最优粒子群优化算法引入了变异操作和自适应调节惯性因子,提高了算法的全局最优解搜索能力。将提出的方法与最小二乘法、最大似然估计法、局部最优粒子群优化算法优化的支持向量回归模型和遗传算法优化的支持向量回归模型进行了对比试验。试验结果表明:该方法的参数估计精度高于最小二乘法、最大似然估计法、局部最优粒子群优化算法优化的支持向量回归模型和遗传算法优化的支持向量回归模型。最后,将该方法用于估计实际加工中心可靠性模型的参数,得出了相应的平均故障间隔时间的评估数值。

基于下肢动力学检测分析的站起康复训练机器人控制

刘坤, 赵建琛, 曹恩国, 韩宣
吉林大学学报(工学版). 2015, 45 (3): 837-843. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201503022
全文: PDF (1762KB) ( 104 )
摘要 ( 27 )
提出了人体站起轨迹控制方法(TCM)和阻尼控制方法(ICM)。采用这两种控制方法可以实现对机器人系统的控制,使患者能安全、有效地进行下肢站起运动康复训练。在患者站起过程中,下肢各肢段旋转角、身体运动轨迹、地面反力(GRF)、压力中心(COP)和绳索张力等参数可由康复机器人系统中的相应传感器实时检测得出,并通过实时运算得出髋、膝、踝各关节力矩,用于反馈控制。试验结果表明,该方法可以保证患者实现安全、舒适、有效的站起训练,适用于站起康复训练机器人控制系统。

康复机器人辅助站立人体质心动量测试及模拟

王志强, 姜洪源
吉林大学学报(工学版). 2015, 45 (3): 844-850. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201503023
全文: PDF (1350KB) ( 86 )
摘要 ( 22 )
为了分析康复机器人辅助站立过程中人体质心动量的变化规律,使用所建模型对机器人辅助站立过程中人体质心轨迹、线性动量和角动量进行了测试。依据拉格朗日方程推导人体质心动量数学模型,并利用辅助平行四边形法确定质心位置。分别对慢速、常速和快速辅助站立时,人体质心轨迹、线性动量及角动量进行了测试,利用所推导数学模型,在Matlab/Simulink中建模并对人体质心动量和轨迹进行了模拟。结果表明:当采用不同辅助站立速度时,康复机器人仍能保持人体平稳地完成站立。通过分析质心水平和垂直动量得出:水平动量是站立稳定性的决定因素,而垂直动量是完成竖直站立的决定因素。模拟值与测试值重合度较好,表明所建模型可实现对质心位置和动量的有效预测,为分析辅助站立的稳定性和康复训练奠定了基础。

微细电火花线切割表面三维粗糙度的结构性参数

郭黎滨, 张彬, 崔海, 张志航
吉林大学学报(工学版). 2015, 45 (3): 851-856. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201503024
全文: PDF (1014KB) ( 146 )
摘要 ( 10 )
针对微细电火花线切割加工(MWEDM)表面各向同性的三维微观形貌结构特征,引入圆形度和二阶中心矩的表征算法,更准确地描述MWEDM表面纹理的复杂程度,简化了计算过程;用高斯曲率取代平均曲率表征表面的凹凸特征,使计算不受测量方向的限制,提高了计算准确性和精度;用分水岭算法分割表面几何要素,实现表面凸峰的准确计数,精简了表征参数。经过改进之后的三维粗糙度的结构性参数,对于评定各向同性的MWEDM表面,参数更加简化,表征更加准确。

基于刚柔耦合仿真模型的高地隙喷雾机转向机构特性

杨方飞, 闫光, 郝云霄, 刘克格
吉林大学学报(工学版). 2015, 45 (3): 857-863. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201503025
全文: PDF (1046KB) ( 94 )
摘要 ( 20 )
针对高地隙自走式喷雾机转向系统复杂的运动学、动力学等转向特性,建立其数字样机,并在此基础上,考虑转向机构的大变形运动与构件的结构变形的相互耦合问题,对转向油缸固定支架柔性化处理,分析转向机构运动过程中的柔性体与刚性体耦合时的运动学、动力学特性,并与全刚体构件的转向机构进行了对比,结果表明:转向油缸固定支架柔性化后,与刚性体相比,角位移、角速度、铰接处的接触力均有较大幅度的增加,进一步对等效应力、总变形变化进行仿真,结果表明:柔性固定支架满足转向系统使用要求。

压印接头强度的有限元模型及理论计算方法

杨慧艳, 何晓聪, 周森
吉林大学学报(工学版). 2015, 45 (3): 864-871. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201503026
全文: PDF (1658KB) ( 117 )
摘要 ( 15 )
建立了压印接头拉剪强度模型并提出接头强度的理论计算方法。建立了压印连接成形的二维模型,模拟压印成型过程并分析金属流动规律,模拟结果与试验结果一致。由压印连接过程的模拟结果得到压印接头的三维模型,由此三维模型模拟接头的拉剪过程,得到接头的载荷-位移曲线和失效形式,模拟结果与试验结果一致,求解误差为3.4%。根据压印接头拉剪的两种失效形式(颈部断裂失效和上下板分离失效),提出了压印接头的理论计算公式。并由12种压印接头对计算公式进行验证,求解结果与试验结果吻合,最大强度误差为8.9%。

家蚕前部丝腺准静态轴向拉伸力学特性

田桂中, 刘之岭, 周宏根, 宋江超, 朱涛
吉林大学学报(工学版). 2015, 45 (3): 872-877. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201503027
全文: PDF (999KB) ( 103 )
摘要 ( 17 )
为了研究仿生微通道的制作工艺和流动特性,提出了符合家蚕前部丝腺特征的生物软组织复合体准静态轴向拉伸力学性能测试方法。以五龄家蚕前部丝腺为试验对象,进行了准静态轴向拉伸试验,观测了拉伸试样断口形貌,测量了前部丝腺体和丝蛋白溶液纤维化过程(简称丝纤维)的准静态轴向拉伸力学性能。应用超弹性材料Ogden模型,构建了家蚕前部丝腺体和丝纤维的准静态轴向拉伸力学本构方程,利用ABAQUS软件进行了试验结果拟合,相关系数达98%以上。结果表明:家蚕前部丝腺体及其丝纤维具有优异的超弹性力学特征,且丝纤维力学性能优于丝腺体的。

厚向强度分布对特厚板三辊预弯成形的影响

仉志强, 付建华, 宋建丽, 金坤善, 李永堂
吉林大学学报(工学版). 2015, 45 (3): 878-883. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201503028
全文: PDF (1112KB) ( 126 )
摘要 ( 11 )
选取100、220 mm两种厚度Q235热轧板,在厚向多个等间距分布位置切取圆棒试样,采用WAW-E100试验机获得各试样在3.0×10-5 s-1应变速率时的拉伸应力应变曲线。根据拉伸试验数据建立考虑厚向强度分布的材料应力-应变函数。分析特厚板在CDW11XNC-300\420 mm×2500 mm重型三辊卷板机上的预弯成形过程并建立预弯工艺模型。预弯模型计算结果表明,特厚板厚向强度变幅为0~20%时,上辊垂直力增幅约为0~13%,回弹比略有增加,卸载前预弯角无明显变化。

搅拌摩擦焊机器人典型工况下的受载分析

骆海涛, 周维佳, 王洪光, 武加锋
吉林大学学报(工学版). 2015, 45 (3): 884-891. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201503029
全文: PDF (1390KB) ( 128 )
摘要 ( 44 )
以最新研制的搅拌摩擦焊机器人为例,建立了一套针对于大型重载高精度设备的结构设计分析流程。为了提高机器人的焊接精度和评估重要零部件的力学性能,建立了搅拌头的力学模型,并进行了焊接过程的数值仿真,精确地模拟了机器人在5种典型工况下的受载状态,获得了整机刚度和强度的结果数据,最终有效地指导了整个机器人的结构设计。结论表明:搅拌摩擦焊机器人在最恶劣构型瓜瓣焊工况下刚度性能良好,各主要功能元器件安全可靠,整机的刚度性能能够满足给定的焊接指标,为整机的轻量化设计和力学性能优化创造了条件。

履带式移动机械臂的自适应模糊滑模控制

陈杰, 莫玮
吉林大学学报(工学版). 2015, 45 (3): 892-898. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201503030
全文: PDF (866KB) ( 109 )
摘要 ( 25 )
针对非线性及不确定性复杂环境下非完整移动机械臂控制系统,提出了一种基于自适应模糊控制和非奇异终端滑模控制相结合的轨迹跟踪控制方法。该方法在对非完整移动机械臂建立动力学模型的基础上,采用模糊高斯基函数神经网络的非线性逼近性能,优化补偿常规方法在移动机械臂系统中难以解决的系统未知参数不确定性,并通过应用非奇异终端滑模控制来消除未知外界干扰和模糊控制逼近误差对系统的影响,提高了系统的鲁棒性和控制性能。应用Lyapunov稳定性理论,证明了控制系统的稳定性,仿真试验结果验证了该方法的有效性和优越性。

基于数据挖掘和本体的入侵警报关联模型

任维武, 胡亮, 赵阔
吉林大学学报(工学版). 2015, 45 (3): 899-906. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201503031
全文: PDF (1220KB) ( 166 )
摘要 ( 17 )
为了突破入侵检测领域的原有瓶颈,提出了一种新的基于数据挖掘和本体的入侵警报关联模型。该模型通过对底层警报的聚类和分类,发现并且筛选攻击,然后根据已建立的基于本体的攻击知识模型,对这些攻击进行关联,以达到识别、跟踪和预测多步攻击的目的。通过对KDD Cup1999 和DARPA 2000数据集的模拟实验,验证了模型的有效性。

基于反向学习的粒子群算法对线性相位低通FIR滤波器的优化

邵鹏, 吴志健, 周炫余
吉林大学学报(工学版). 2015, 45 (3): 907-912. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201503032
全文: PDF (628KB) ( 111 )
摘要 ( 25 )
将一种基于反向学习的改进粒子群优化算法(OPPSO)应用于设计具有线性相位的低通FIR数字滤波器。该算法通过求解粒子位置的反向解来增加找到最优解的概率,从而求得一组使所述滤波器最优的参数组合。同时,在试验中引入一种更具有现实意义的接近于理想滤波器的零相位滤波器作为对比。试验结果表明,该算法在设计线性相位低通FIR数字滤波器上具有良好的优化效果。

随机采样移动轨迹时空热点区域发现及模式挖掘

王亮, 胡琨元, 库涛, 吴俊伟
吉林大学学报(工学版). 2015, 45 (3): 913-920. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201503033
全文: PDF (1125KB) ( 184 )
摘要 ( 24 )
针对随机采样条件下移动轨迹在时间轴分布疏密不均的特点,在将三维时空轨迹转换为一维时间投影数据的基础上,提出一种基于密集时间区间自动检测的时空热点区域发现与移动模式挖掘方法。通过自底向上的动态聚类方式以探测密集时间区间,进而在密集时间区间内进行移动轨迹的时空热点区域发现。最后,采用深度优先的序列模式挖掘算法挖掘频繁移动模式集合。基于合成数据的仿真试验,验证了算法在有效性及可扩展性方面均具有较好的性能。

基于分布式内存计算的深度学习方法

李抵非, 田地, 胡雄伟
吉林大学学报(工学版). 2015, 45 (3): 921-925. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201503034
全文: PDF (659KB) ( 274 )
摘要 ( 72 )
为了提升深度学习技术并行化学习效率,设计了一种面向计算机集群的分布式内存计算方法。构建分布式内存环境,建立数据分片处理和多任务调度机制,使模型参数和神经元节点的计算和存储并行运行于该环境中,避免了磁盘I/O对训练速率的影响;采用深度信念网络模型,以多个副本异步并行计算的方式进行模型训练,并使用dropout方法防止模型训练过拟合。对CIFAR-10图像数据集进行分类训练,试验结果表明,该方法可以明显提高深度神经网络的训练效率,并具备良好的可扩展性。

基于分类优化的物联网节点负载均衡策略

赵东, 韩晓艳, 赵宏伟, 于繁华
吉林大学学报(工学版). 2015, 45 (3): 926-931. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201503035
全文: PDF (696KB) ( 100 )
摘要 ( 15 )
采用动态多因素组合及KNN分类方法对各节点终端进行了有计划的深入分析,按照各特征节点相似性进行分类,然后根据其分类策略对各节点使用情况进行有机排序,并优先考虑使用效率较高和容易闲置的设备节点,从而实现网络负载均衡。实验结果表明,本文构造的分类器加速比、扩展率及数据伸缩率都有很大的提升。

基于效用最大化协商机制的云媒体资源分配算法

唐瑞春, 邱悦, 丁香乾, 李静
吉林大学学报(工学版). 2015, 45 (3): 932-937. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201503036
全文: PDF (617KB) ( 113 )
摘要 ( 11 )
针对传统云媒体资源分配算法中没有考虑整体服务满意度和分配效用等因素对算法性能的影响,导致云媒体资源分配服务效率和可应用性不高的问题,引入云媒体服务提供者和云媒体服务请求者的效用函数模型,从服务价格、服务响应时间和服务带宽3个方面对该模型进行统一化描述。利用云媒体服务双方的效用函数值和让步策略,得到最大效用化的云媒体服务资源,并进行协商分配。基于协商机制效用模型,提出了资源分配算法RAANM(Resource allocation algorithm based on negotiation mechanism)。与传统调度算法相比,RAANM算法的云媒体资源分配的目标函数不再是最小化响应时间,而是最大化效用值,进而提高服务满意度。最后通过仿真实例验证了该算法的有效性。

流媒体系统中基于请求迁移的任务调度算法

李军, 倪宏, 王玲芳, 陈君
吉林大学学报(工学版). 2015, 45 (3): 938-945. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201503037
全文: PDF (1231KB) ( 97 )
摘要 ( 11 )
提出了基于请求迁移的任务调度策略(Request migration based task scheduling, RMTS)算法,当有新请求到达系统时,运行RMTS算法的调度器根据当前负载状态和迁移路径长度决定是否对请求进行迁移,并选择最优迁移路径。当某个媒体服务器出现故障无法提供服务时,调度器将该服务器正在服务的请求迁移到其他存储有相应内容的媒体服务器以保障点播服务不间断。采用请求成功率和服务时延度量系统的性能,仿真结果表明:RMTS算法优于传统迁移算法和REM(Random early migration)算法,服务时延和请求成功率分别提高了14%和15%。

等效线束法在汽车线束时域辐射敏感度分析中的应用

高印寒, 安占扬, 王举贤, 王天皓, 刘长英, 张俊东
吉林大学学报(工学版). 2015, 45 (3): 946-952. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201503038
全文: PDF (965KB) ( 90 )
摘要 ( 16 )
首先,将仿真所观测的某一线缆单独作为一组,其余的线缆按照共模阻抗和线束端接阻抗相对大小进行分组,再将每一组的若干根线缆等效为一根线缆。然后,求取等效后的简化线束模型的单位长度电感矩阵和电容矩阵以及终端阻抗的等效阻值,并且求取等效模型中各线束的位置坐标。最后,将这些参数代入时域有限差分算法进行求解。本文通过含有14根线缆的汽车线束的数值试验对该方法的有效性进行了验证,试验结果表明:完整模型对于线缆1、4、8、11、14的终端感应电压的仿真时间均约为11 s,而等效后的简化模型对上述线缆的终端感应电压的仿真时间约为5.5 s,计算速度提高了50%。等效线束模型和时域有限差分方法的结合在满足计算精度的要求下,提高了汽车线束的时域辐射敏感度仿真效率。

斜采样的倾斜角度对采样产生混叠的影响及其与分辨率的关系

王京萌, 张爱武, 赵宁宁, 孟宪刚
吉林大学学报(工学版). 2015, 45 (3): 953-960. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201503039
全文: PDF (1165KB) ( 95 )
摘要 ( 29 )
针对斜采样倾斜角度的选取和混叠与分辨率关系不明确的问题,从采样理论分析了混叠的成因,设计了衡量混叠程度的混叠指数AI,引入空间有效分辨率分析了倾斜角度与混叠、有效分辨率的关系。经过分析得出:相同条件下斜采样比常规采样混叠小的倾斜角度为57°~89°,最小混叠所对应的倾斜角度为78°;斜采样比常规采样空间有效分辨率高的倾斜角度为58°~87°,最大空间有效分辨率所对应的倾斜角度为75°。最后使用曲线拟合的方法得出混叠与空间有效分辨率的关系为幂指数关系。明确了倾斜角度与混叠及分辨率之间的关系,从而指导实际应用以满足特定混叠和分辨率的需求。

差分群时延条件下基于恒模算法的模式解复用技术

胡贵军, 王艳萍, 闫李, 李公羽, 李莉
吉林大学学报(工学版). 2015, 45 (3): 961-965. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201503040
全文: PDF (1248KB) ( 183 )
摘要 ( 16 )
为了改善存在差分群时延(Differential group delay,DGD)情况下模式复用系统的解复用性能,采用基于恒模算法(Constant modulus algorithm,CMA)的MIMO均衡器对2×2模式复用系统的输出信号进行了解复用,利用CMA更新迭代MIMO均衡器的抽头系数。仿真结果表明,该算法能够成功实现带有串扰和时延的信号解复用,并且具有很好的收敛性。在系统信噪比大于18.25 dB时,系统误码率均能达到10-5量级,满足通信系统的要求。

具有时变马尔可夫调制服务速率的M2M小数据业务排队分析模型

迟学芬, 胡广, 陈洁, 董雯, 王春悦
吉林大学学报(工学版). 2015, 45 (3): 966-972. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201503041
全文: PDF (827KB) ( 97 )
摘要 ( 10 )
将机器类通信(M2M)监控视频类业务(SVS)优先占用网络带宽时,网络对M2M小数据类业务(SDS)的服务过程抽象为时变马尔可夫调制服务率的包级排队系统,研究了网络对SDS的服务能力以及SVS对SDS的制约。求解了叠加在SDS随机到达过程上的多态马尔可夫调制泊松过程(MMPP)环境状态概率空间。运用第一步分析法和LS变换,分析了在随机环境过程下SDS的复杂随机服务过程,求解了SDS包服务时间的均值和方差。最后,通过数值仿真给出了SVS的突发度、到达率和服务率对SDS服务特性的影响。

非数据辅助的多指数连续相位调制信号的载波频率估计算法

杨春, 钟声, 谢滔, 谢顺钦, 张健, 郄志鹏
吉林大学学报(工学版). 2015, 45 (3): 973-978. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201503042
全文: PDF (660KB) ( 95 )
摘要 ( 7 )
针对多指数连续相位调制(Multi-h CPM)信号的载波频率估计困难且算法复杂的问题,将仅仅适用于单指数CPM信号的载波频率估计算法进行改进,提出了一种适用于Multi-h CPM信号的非数据辅助的载波频率估计算法。基于最大似然准则获得Multi-h CPM信号载波频率的估计,为了有效地界定文中算法性能,最后推导了Multi-h CPM信号的载波频率估计算法的修正Cramer-Rao限。仿真结果表明:该算法适用于全响应和部分响应的Multi-h CPM信号,其载波频率估计的性能良好且对符号定时偏差和调制指数同步偏差不敏感。

基于能量收集的协作中继传输性能

杜冠瑶, 熊轲, 裘正定
吉林大学学报(工学版). 2015, 45 (3): 979-984. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201503043
全文: PDF (899KB) ( 185 )
摘要 ( 21 )
将协作中继技术与能量收集技术相结合,并将其运用到多用户传输系统中,研究了能量收集中继协作的多用户传输网络的中断性能。首先提出了一种基于能量分割接收机的能量收集多用户协作传输协议。然后分析了该协议在瑞利衰落信道下的中断概率性能。最后结合数值仿真与理论分析结果,进一步分析了源节点发送功率和中继位置对系统中断概率的影响。仿真结果表明:本文提出的能量收集多用户协作传输协议与传统的非协作传输协议相比,可以在不增加系统能耗的前提下提高系统的中断性能。此外,中继节点距离源节点较近时可以获得更低的系统中断概率。

低密度奇偶校验码的压缩感知重构

张轶, 达新宇, 褚振勇
吉林大学学报(工学版). 2015, 45 (3): 985-990. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201503044
全文: PDF (774KB) ( 170 )
摘要 ( 17 )
针对压缩感知(CS)中由观测噪声引起的信号重建误差问题,提出利用非相关性约束理论作为衡量压缩重建条件的重构误差向量的方法。该方法基于线性分组码中稀疏校验矩阵的零化子特性,建立了以误差向量为目标信号的线性规划问题,实现了低密度奇偶校验(LDPC)码的压缩感知重构。仿真结果表明:在加性高斯白噪声信道和原对偶内点算法下,选取的3种LDPC码均具备较强的信号重构能力,其中MacKay随机码的相关性系数较小,因此在信噪比为-1 dB时就可达到100%的误差向量重构成功率。同时表明在满足误比特率要求下,CS-LDPC码可使系统实现低信噪比下的高可靠性通信。

基于压缩思想的低运算近场信号估计算法

司伟建, 李晓林
吉林大学学报(工学版). 2015, 45 (3): 991-997. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201503045
全文: PDF (758KB) ( 145 )
摘要 ( 10 )
针对近场源参数估计计算复杂度大的问题,提出了一种基于对称阵列结构的快速估计算法。首先通过对称阵列结构构造多项式,通过求解多项式的根得到近场源的角度信息;在距离估计的时候,结合压缩多重信号分类算法(Compressed multiple signal classification, C-MUSIC)的思想,将菲涅尔区域分为若干个子区域,通过构造噪声子空间簇的交集,得到新的谱函数,将原来整个区域搜索变换成小区域搜索,可节省运算时间。通过仿真试验验证了算法的有效性,证明该算法的运算复杂度与传统估计算法相比得到了很大改善。

基于邻域加权的多层次模糊边缘检测算法

张文杰, 熊庆宇, 石为人, 陈舒涵
吉林大学学报(工学版). 2015, 45 (3): 998-1004. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201503046
全文: PDF (1943KB) ( 95 )
摘要 ( 22 )
针对目前边缘检测方法在低对比度图像、噪声图像中检测效果不理想的问题,本文结合微分算子和模糊边缘检测的优点,提出一种基于邻域加权的多层次模糊边缘检测方法。首先,利用微分算子计算图像梯度特征,依据图像梯度特征对图像进行自适应地分层;然后构造模糊函数,用模糊函数增强不同强度的图像梯度特征,取得了较好的边缘检测结果。仿真实验表明:基于邻域加权的多层次模糊边缘检测算法能较好地检测低对比度图像的边缘,同时能有效抑制椒盐噪声、高斯噪声对图像边缘检测的干扰。

改进的小波空域相关滤波算法

路伟涛, 杨文革, 洪家财
吉林大学学报(工学版). 2015, 45 (3): 1005-1011. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201503047
全文: PDF (1347KB) ( 143 )
摘要 ( 20 )
针对小波空域相关滤波算法存在不同尺度下小波系数偏移引起的相关性减弱和低尺度小波系数受噪声影响较大等问题,提出了改进的小波空域相关滤波算法。理论推导了小波系数在各分解层间的相对偏移量,并提出了移位相关算法。考虑到分解层数越高,信号的小波系数相关性越强,且信号小波系数在分解过程中存在发散现象,提出了高层处理向低层处理提供约束的逆序处理方法。根据统计原理对最高层小波系数进行了阈值滤波。最后以Blocks信号和Heavy Sine信号为例,对比了所提改进算法与传统小波空域相关滤波算法及两种已有改进算法的性能,并将滤波算法应用于某同步卫星的群时延估计中。蒙特卡罗仿真和实测数据处理结果表明本文所提改进算法的降噪效果更好。

基于线性误差模型的磁张量系统校正

张光, 张英堂, 尹刚, 任国全, 陈建伟
吉林大学学报(工学版). 2015, 45 (3): 1012-1016. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201503048
全文: PDF (1086KB) ( 121 )
摘要 ( 37 )
针对磁张量系统中存在单个三轴磁场传感器自身误差(三轴非正交性误差、各轴灵敏度不一致误差和零点偏移误差等)和三轴磁场传感器轴系间对正误差的问题,提出基于线性模型的磁张量系统校正方法。对于单个三轴磁场传感器建立了关于三轴非正交、各轴灵敏度不一致和零点偏移的线性误差模型,对于三轴磁场传感器轴系间对正误差建立了关于坐标系旋转角度的线性误差模型,通过广义逆的方法求解得到误差参数,将求解得到的误差参数代入测量数据,实现对磁张量系统的校正。实际测量试验表明,本文所提方法可以有效减小单个三轴磁场传感器自身误差和三轴磁场传感器轴系间的对正误差。

基于数据包络分析和主成分分析的产业技术创新能力差异化研究

齐兴达, 李显君, 刘丝雨, 孟东晖
吉林大学学报(工学版). 2015, 45 (3): 1017-1023. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201503049
全文: PDF (946KB) ( 124 )
摘要 ( 12 )
为分析中国汽车产业技术创新能力现状及寻找其提升的路径,应用技术创新理论,构建产业技术创新能力分析模型,选取不同产业进行差异化研究。采用基于数据包络分析(DEA)和主成分分析(PCA)的双轨分析方法,从投入端和产出端引入6个影响产业技术创新能力的指标,构建评价指标体系,对我国汽车、家用视听设备和通信设备三个产业技术创新能力进行比对。研究结果表明,我国汽车产业技术创新能力处于中低水平,创新投入能力较弱,投入规模不足,产出能力不平衡;创新转化过程存在失效。

乳清蛋白基质脂肪替代物的制备及其在低脂液态奶中的应用效果

张铁华, 姜楠, 刘迪茹, 郝锦峰, 毛春玲, 郭明若
吉林大学学报(工学版). 2015, 45 (3): 1024-1028. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201503050
全文: PDF (675KB) ( 112 )
摘要 ( 9 )
研究了脂肪替代物(WPC 7.00、WPC 8.50、WPI)的粒径分布和粒径分布稳定性,并分析其对低脂液态奶黏度、流变性、感官品质的影响。结果表明:脂肪替代物WPC 7.00有72.4%的粒径分布在(647.9±291.7) nm范围内,能够模拟脂肪产生类似的稠度和滑腻感,平均Zeta电位为(-45.5±9.71) mV,粒径分布稳定。用其替代75%的脂肪制作的低脂液态奶在黏度、流变性、感官性质等方面与全脂液态奶无显著性差异(P>0.05)。
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