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吉林大学学报(工学版)  
  吉林大学学报(工学版)--2017, 47 (4)   Published: 2017-07-20
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论文

重型商用车辆轮毂液驱系统的驱动特性

曾小华, 李文远, 宋大凤, 李高志, 冯涛
吉林大学学报(工学版). 2017, 47 (4): 1009-1016. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201704001
全文: PDF (745KB) ( 118 ) RICH HTML
摘要 ( 37 )
在传统重型车辆的基础上,添加液压集成泵、轮毂马达、蓄能器等液压元件,形成一种新型轮毂液驱辅助驱动前桥系统,增加了整车更多功能以适应重型商用车的使用环境。利用MATLAB/Simulink和AMESim软件,搭建了轮毂液驱重型车的离线仿真平台,验证了泵-马达助力和蓄能器-马达助力的动力性能。仿真结果表明,蓄能器的辅助驱动适合在短行程内短时地提供辅助驱动力,而液压泵助力可以在更大行程内稳定持续地提供辅助驱动力。本文开发的液驱系统兼具两者的优点,对于重型车辆轮毂液驱系统的开发与应用具有重要参考意义。

客车粘接式车窗玻璃参数化串联刚度模型

那景新, 贺午阳, 张师源, 袁正, 陈立军
吉林大学学报(工学版). 2017, 47 (4): 1017-1023. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201704002
全文: PDF (733KB) ( 76 ) RICH HTML
摘要 ( 22 )
针对建立基于梁单元的客车结构模型的需要,提出了一种车窗玻璃参数化串联刚度模型。以客车车身侧围上部某典型局部为研究对象,对壳-体模型的准确性进行了试验验证;将壳-体模型的应力计算值作为目标应力值,运用参数设计的思想获得串联刚度模型的最优等效弹性模量;改变单元尺寸大小,获得串联刚度模型在不同单元尺寸下的最优等效弹性模量,建立单元尺寸-最优等效弹性模量关系曲线并确定曲线的函数表达式。最后,将两种单元尺寸的模型代入整车进行对比分析,结果证明了参数化串联刚度模型的有效性。

轮胎花纹泵浦噪声评价方法及降噪结构设计 Hot!

王国林, 沈飞, 周海超, 杨建
吉林大学学报(工学版). 2017, 47 (4): 1024-1031. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201704003
全文: PDF (842KB) ( 86 ) RICH HTML
摘要 ( 27 )

以轿车子午线轮胎205/55R16为研究对象,建立了具有复杂花纹的轮胎有限元模型,利用Abaqus有限元软件模拟轮胎在路面上滚动的过程,得到轮胎滚动过程中接地区域花纹沟的体积变化情况,以此作为轮胎泵浦噪声分析的边界条件。在此基础上利用流体力学方法(CFD)对花纹沟槽的流场特性进行分析,并应用FW-H方程计算花纹的泵浦噪声。通过分析接地区花纹变形特点,提出将花纹沟体积变形速率作为花纹泵浦噪声的评价方法。结果表明,花纹沟体积变形速率可以准确地预测花纹泵浦噪声性能,在此基础上提出了花纹沟加强筋降噪结构,花纹沟加强筋可以增大花纹刚度、减小花纹变形,具有明显的降噪作用,泵浦噪声降低了3.68 dB。

动力电池组扁管束液流热管理增效

张天时, 宋东鉴, 高青, 王国华, 周萌, 闫玉英
吉林大学学报(工学版). 2017, 47 (4): 1032-1039. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201704004
全文: PDF (835KB) ( 68 ) RICH HTML
摘要 ( 24 )
针对电动汽车动力电池组热管理需求,设计了一种扁管束叠层液流换热结构,并通过CFD计算对比分析了添加高导热石墨膜前、后电池组冷却过程中的温变性、温度一致性和温均性等。仿真计算结果表明:未添加石墨前电池片间扁管束和单片电池表面扁管间换热一致性较好,但相同电池片上不同特征点间温度差异较大;此外,电池表面铺垫柔性石墨后电池温降速率明显增大,同时单片电池温均性得到显著提升。这表明本文设计的管束叠层液流换热结构能够保障电池组较佳的热管理效果,与整板式液体换热电池包相比进一步实现了轻量化。

基于一阶惯性滤波的电喷发动机氧传感器老化模拟方法

王勇, 孙冬野, 漆正刚
吉林大学学报(工学版). 2017, 47 (4): 1040-1047. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201704005
全文: PDF (770KB) ( 58 ) RICH HTML
摘要 ( 8 )
为节省发动机电喷系统开发过程中的硬件成本,提高氧传感器信号老化性能的稳定性,在现有PCM硬件结构不作改动的前提下,提出通过软件算法进行氧传感器信号老化处理的方法,代替传统的专门硬件老化模拟装置。搭建氧传感器信号老化处理算法架构,设计算法能准确识别信号的跳变沿,并选择合理的时机介入和退出老化处理过程,使用一阶惯性滤波算法对信号进行老化处理。试验结果表明,本文方法能够达到与硬件模拟装置同样的老化效果,并满足国五车载诊断系统(OBD)法规的型式认证要求。

交叉口可变导向车道控制优化模型

姚荣涵, 张晓彤, 廉莲
吉林大学学报(工学版). 2017, 47 (4): 1048-1054. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201704006
全文: PDF (547KB) ( 62 ) RICH HTML
摘要 ( 20 )
为了均衡交通流向分布且保证控制方案平稳过渡,提出具有可变导向车道的交叉口时空资源优化模型以及可变导向车道标志与信号灯组协调控制方法。为验证本文模型与方法的有效性,借助数学软件MATLAB、交通仿真软件VISSIM及其信号控制逻辑工具VisVAP,使用一个算例对比分析可变导向车道控制方案与固定导向车道控制方案。结果表明:与固定导向车道控制方案相比,可变导向车道控制方案使具有可变导向车道的进口道及交叉口的车均延误分别降低3%~50%和7%~15%,说明可变导向车道控制优化模型能适应交叉口交通需求的潮汐特性,可变导向车道标志与信号灯组协调控制方法能保证交通流安全、平稳运行。

基于SWOT-AHP的城市快速交通规划

房瑞伟, 张谢东, 姜攀
吉林大学学报(工学版). 2017, 47 (4): 1055-1060. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201704007
全文: PDF (551KB) ( 54 ) RICH HTML
摘要 ( 16 )
应用SWOT分析法分析了快速路自身所具有的优势和劣势,以及快速路发展所面临的机遇和威胁。在此基础上,提出城市快速交通发展战略和具体措施,并应用层次分析法(AHP)法对SWOT因素和战略措施进行定性评价以进行选择和决策,对SWOT-AHP模型进行数学描述并给出相关定义的数学表达式,对模型进行分析计算得到战略选择流程图和灵活的求解思路。最后,以武汉市快速路发展规划为例证明了本文方法的可行性。本文方法结合了SWOT法和AHP法的优点,可用于快速交通的发展规划决策。

城市群综合运输通道布局优化双层模型

姜攀, 杨家其, 房瑞伟
吉林大学学报(工学版). 2017, 47 (4): 1061-1067. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201704008
全文: PDF (681KB) ( 60 ) RICH HTML
摘要 ( 15 )
从两个层面对城市群综合运输通道进行分析和建模,一是建设管理的决策部门,二是利用通道出行的个体。决策部门的目标是使通道的社会效益最大化,而个体的目标是广义费用最少,由此本文建立了一个双层规划模型,并提出利用改进型混合编码-多种群遗传算法进行计算求解。长吉图实例分析表明,其优化结果基本符合区域内城市的发展路径,表明本文模型有一定的现实参考意义。

改进距离熵权MULTIMOORA的铁路应急救援方案搜索

左静, 帅斌, 黄文成
吉林大学学报(工学版). 2017, 47 (4): 1068-1074. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201704009
全文: PDF (622KB) ( 70 ) RICH HTML
摘要 ( 21 )
将改进距离熵权下的MULTIMOORA方法应用到铁路突发事件应急方案搜索中,提出了一种快速、准确的救援方案搜寻方法。将区间数用于描述模糊且不确定的案例信息,在特征态势属性提取的基础上,提出了模糊信息下的改进距离熵权获取方法。同时将强鲁棒性的MULTIMOORA方法用于铁路突发事件应急方案搜索推理中,建立了铁路应急救援方案搜索模型。通过算例说明该方法用于铁路突发事件应急方案搜索的具体过程。案例分析结果表明,本文方法能够较好满足铁路突发事件制定应急方案的时效性与准确性需求。

高填土场地考虑土体固结的桩基负摩阻力

郑一峰, 毛健, 梁世忠, 郑传峰
吉林大学学报(工学版). 2017, 47 (4): 1075-1081. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201704010
全文: PDF (661KB) ( 54 ) RICH HTML
摘要 ( 12 )
以长春龙嘉机场T2航站楼为工程依托,采用现场土层沉降观测、桩基承载力测试和室内数值模拟相结合的方法研究了粉质粘土在回填堆载时桩基负摩阻力中性点的确定问题。通过土层沉降观测和桩基载荷试验,得到了回填土累计沉降量、填土加载与时间关系曲线及拟合公式以及单桩的Q-S曲线、桩身内力和桩侧负摩阻力与土层深度的变化关系;采用Midas有限元软件对桩基的沉降变形进行计算,以实测的桩侧摩阻力来模拟桩土之间的相互作用,桩端土层采用弹性支撑模拟,弹簧的刚度根据“m法”进行计算;采用改进高木俊介法计算了不同固结时间下桩周土层的残余沉降量。通过理论计算和现场试验的对比分析,确定了不同固结时间下桩基负摩阻力中性点的位置,并对该类场地地基土的沉降修正系数进行了修正。

钢塑复合筋带挡土墙病害及成因 Hot!

于天来, 郑彬双, 李海生, 唐泽睿, 赵云鹏
吉林大学学报(工学版). 2017, 47 (4): 1082-1093. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201704011
全文: PDF (1118KB) ( 51 ) RICH HTML
摘要 ( 21 )

针对加筋土挡墙在使用过程中会出现竖向沉降、路面纵横开裂及挡墙外倾变形等病害,甚至发生局部塌陷,从而影响交通运营的问题。通过对哈尔滨市加筋土挡墙的病害调查,总结了病害的主要形态。选取典型病害段,利用MIDAS-GTS NX有限元软件,分析了填土性质、填土脱空、筋带断裂、渗水及汽车荷载等因素对运营后挡墙水平变位及筋带轴力的影响,系统地研究了加筋土挡墙病害的成因。研究认为:挡墙的病害是土压力、车辆作用、路面渗水等诸多因素综合作用的结果。填土的cφ值是挡墙水平变位的敏感性因素,路面开裂渗水,使得填土含水量上升,导致填土的cφ值下降,这是导致挡墙水平外倾的重要因素;筋带断裂、填土脱空及汽车荷载超载也是导致挡墙水平变形重要因素之一,本文研究成果为加筋土挡墙的养护维修与加固提供了依据。

双定子单作用叶片泵闭死容腔的压力特性

闻德生, 王京, 高俊峰, 周聪
吉林大学学报(工学版). 2017, 47 (4): 1094-1101. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201704012
全文: PDF (716KB) ( 60 ) RICH HTML
摘要 ( 13 )
为了减小双定子单作用叶片泵必死容腔压力的突变和冲击,利用MATLAB仿真软件分析了在泵的3种工作方式下预升压的减振槽对闭死容腔压力变化的分布及影响。结果表明:配流盘上开设预升压减振槽可以有效改善闭死容腔的压力突变及冲击现象;与不计泄漏相比,计入与闭死容腔有关摩擦副的泄漏可以使闭死容腔压力的升高更加平缓,且对预升压效率影响很小;内、外泵联合工作时,闭死容腔预升压力及压力变化速率要高于其各自单独工作时的压力及变化速率,故在设计减振槽时应首先满足内、外泵单独工作时的预升压需要,再与内、外泵联合工作时的情况进行耦合优化。

声表面波技术在金纳米粒子可控制备中的应用

刘国君, 张炎炎, 杨旭豪, 李新波, 刘建芳, 杨志刚
吉林大学学报(工学版). 2017, 47 (4): 1102-1108. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201704013
全文: PDF (1035KB) ( 53 ) RICH HTML
摘要 ( 16 )
为了制备优良的金纳米粒子,提出了一种基于声表面波技术可控制备金纳米粒子的实验方法,利用声表面波微流控系统对金纳米粒子进行扰动合成,实现金纳米粒子的可控合成。利用Matlab软件对叉指换能器对数进行了参数优化,设计并制作了声表面波微流控扰动系统。针对不同加载电压设计并开展了金纳米粒子制备试验,分析了不同电压对试验结果的影响。试验结果表明:通过调控电压等控制参数,制备了具有不同浓度、形貌及单分散性的金纳米粒子,验证了本文实验方法的有效性。

舰载直升机复杂舰面上的动力学分析

王倩, 赵丁选, 赵颖, 陈娜
吉林大学学报(工学版). 2017, 47 (4): 1109-1113. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201704014
全文: PDF (693KB) ( 59 ) RICH HTML
摘要 ( 14 )
对舰载直升机着舰后的运动动力学进行了研究。首先针对海浪信号的随机不确定性,根据海浪波理论,提出了海浪信号的数学模型,然后利用海浪谱描述海浪的统计特性,运用MATLAB仿真平台仿真出不规则海浪并对其进行谱分析。最后基于拉格朗日方程,建立了着舰的机身动力学模型,对摇摆舰艇上的舰载机进行了动力学仿真并采用龙格库塔法对动力学模型进行实时解算。

联合载荷下角接触球轴承静态接触特性分析

徐涛, 赵玉洁, 邵晴, 张友鹤, 徐天爽, 于征磊
吉林大学学报(工学版). 2017, 47 (4): 1114-1120. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201704015
全文: PDF (551KB) ( 52 ) RICH HTML
摘要 ( 18 )
针对角接触球轴承结构进行静态接触特性分析,研究了联合载荷对结构接触特性的影响机制。依据赫兹接触理论,设定了求解接触应力与接触角的计算方法;利用ANSYS软件建立了角接触球轴承结构模型,并提出了加载方案及约束的设定方法;将仿真结果与赫兹理论结果进行对比,验证了本文建模方法、加载方式的正确性。最后,利用本文模型探讨了联合载荷下的接触应力、接触应变、接触角、接触椭圆的变化规律及影响,为复杂加载工况下轴承的设计及应用提供工程分析参考。

基于齿条近似法的谐波传动空间齿廓设计方法

王家序, 袁攀, 谭春林, 何永强, 李俊阳, 肖科
吉林大学学报(工学版). 2017, 47 (4): 1121-1129. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201704016
全文: PDF (768KB) ( 50 ) RICH HTML
摘要 ( 8 )
针对渐开线谐波传动齿廓设计中啮合侧隙过大造成传动精度降低以及柔轮轴向偏斜产生齿廓干涉等问题,提出一种基于齿条近似法的谐波传动齿廓设计方法。该方法考虑了实际啮合情况,利用齿条近似法对柔轮齿相对于刚轮齿的实际运动轨迹进行近似齿廓设计与修形。并考虑了柔轮在装配变形下的偏斜,对柔轮齿在主截面以外的其他截面进行空间齿廓设计。结果表明:基于齿条近似法设计的谐波传动齿廓啮合侧隙很小并且啮合范围很广,按照线性关系改变柔轮齿根处壁厚可以实现柔轮齿在空载状态下任意截面的无干涉啮合。

基于代理模型的中空轴式大型静压轴承多目标优化

刘颖, 张凯, 于向军
吉林大学学报(工学版). 2017, 47 (4): 1130-1137. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201704017
全文: PDF (755KB) ( 58 ) RICH HTML
摘要 ( 18 )
建立了中空轴式静压轴承的油膜仿真模型,分析了油腔包角、偏位角、油腔宽等设计参数对其承载力和液压功耗的影响规律。以主电机功率为8000 kW的大型球磨机静压轴承的承载力和液压功耗为优化目标,以静压轴承所需提供的最小载荷和轴瓦的许用应力为约束条件,提出了基于RBF(径向基函数)代理模型和多目标粒子群优化算法相结合的多目标优化设计方法,得到了Pareto最优解集,应用基于灰色关联度的TOPSIS方法选取出了最优妥协解。优化结果表明:优化后的静压轴承承载力提升了2.99 %,液压功耗降低了3.87 %,所承受工作介质重力提升了8.74 %。

驱动冗余重型并联机构的动力学性能

许金凯, 王煜天, 张世忠
吉林大学学报(工学版). 2017, 47 (4): 1138-1143. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201704018
全文: PDF (625KB) ( 59 ) RICH HTML
摘要 ( 16 )
针对重型并联机构构型不足的问题,提出了一种适合重载加工的2自由度龙门式驱动冗余并联机构。首先,在运动学分析的基础上,利用虚功原理建立了系统的动力学模型。其次,以动力学模型中驱动力的范数最小为目标,对驱动力进行优化,并给出了一种加速度性能评价指标。最后,基于驱动力优化方法以及加速性能评价指标分析比较了在相同运动条件下该冗余重型并联机构与其对应的非冗余并联机构的动力学性能。本文研究结果对其他重型关联机构的构型设计以及加速度评价具有重要的参考价值。

基于波纹梁的两自由度低频振动能量收集装置

王海, 姚刚, 邱皖群, 杨春来, 付邦晨
吉林大学学报(工学版). 2017, 47 (4): 1144-1148. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201704019
全文: PDF (573KB) ( 59 ) RICH HTML
摘要 ( 18 )
为改善压电式振动能量收集装置固有频率高、能量收集效率低等问题,设计了一种基于波纹梁式压电振子的两自由度振动能量收集装置,并通过理论建模和数值仿真分析其能量收集特性。分析结果表明:与传统的单自由度和两自由度压电振子相比,含有波纹梁的压电振子的固有频率最低,且前五阶固有频率均为0~60 Hz;其中,第四阶固有频率为45.92 Hz,比单自由度压电振子低419.9 Hz,比传统两自由度压电振子低55.1 Hz。同时,在相同条件下波纹梁式两自由度压电振子输出的电压最大,可达到28 V。

月球次表层回转取样钻头构型设计

赵德明, 姜生元, 唐德威, 侯绪研, 邓宗全
吉林大学学报(工学版). 2017, 47 (4): 1149-1158. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201704020
全文: PDF (818KB) ( 57 ) RICH HTML
摘要 ( 12 )
以月球次表层钻进取样工程为应用背景,从功能组成角度定义了月球取样钻头的子结构,将排屑通道优化设计作为钻头构型改进重点。采用曲面基体和空间螺旋曲线包络方式设计排屑通道,并对排屑通道进行了微分几何建模,设计了一种新型曲面构型钻头。通过多种典型构型钻头在模拟月壤条件下的负载对比实验对该构型进行了测试,结果表明该新型钻头的负载约为其他构型钻头的30%~45%。最后,还从细观角度应用离散单元仿真方法验证了曲面螺旋翼钻头具有优良的大颗粒适应性。

标准失真模拟分量视频信号源及其校准方法

陈赫, 杨智君, 吴昭春, 冯志刚, 赵科佳, 李抵非, 田地
吉林大学学报(工学版). 2017, 47 (4): 1159-1164. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201704021
全文: PDF (402KB) ( 55 ) RICH HTML
摘要 ( 11 )
标准模拟分量视频测试信号参数单一,应用其对视频信号分析仪器校准时得到的结果不具有多样性。为解决这一问题,分析了模拟分量视频信号的测量原理,基于SDP2000信号编辑软件和TG700视频信号发生器,开发带有失真参数的模拟分量视频测试信号,并建立失真模拟分量视频信号源标准装置,对该装置的幅度电平和上升时间进行校准,评定了校准过程的测量不确定度。结果表明:幅度电平扩展测量不确定度为0.60%;上升时间扩展测量不确定度为0.19%(包含因子k=2)。该信号源可以发出带有失真量的标清和高清模拟分量视频测试信号,能够用于视频信号分析仪器的校准,得到多样化的结果,从而更加全面地评价仪器的测量准确性。

宽翼边U型截面不锈钢型材拉弯成形缺陷控制

谷诤巍, 张文学, 吕萌萌, 王伟, 徐虹, 李欣
吉林大学学报(工学版). 2017, 47 (4): 1165-1170. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201704022
全文: PDF (452KB) ( 44 ) RICH HTML
摘要 ( 10 )
对一种新型宽翼边U型截面不锈钢型材的拉弯成形过程进行了模拟分析,研究了此类构件拉弯成形主要缺陷的成因及控制方法,并进行了试验验证。结果表明:宽翼边U型截面不锈钢型材拉弯成形主要缺陷为截面畸变和轮廓精度差,其中截面畸变缺陷包括底面翘起、立边弯曲、翼边翘曲和截面扩口或缩口;窄翼边一侧截面畸变程度较宽翼边一侧更严重;截面畸变缺陷主要因拉弯过程中立边的收缩引起,对立边高度进行合理补偿能够有效消除截面畸变缺陷;轮廓精度差主要因回弹量大引起;调整拉伸量等工艺参数一定程度上能够减小回弹,提高轮廓精度,而基于回弹对模具型面进行修正能够明显提高轮廓精度。最后,利用本文缺陷控制方法,开展了某轨道车辆宽翼边U型截面不锈钢立柱构件的拉弯成形试验,获得了合格的拉弯件,证明了本文方法的正确性。

强流脉冲电子束作用下铝钨合金的表面合金化

关庆丰, 张远望, 孙潇, 张超仁, 吕鹏, 张从林
吉林大学学报(工学版). 2017, 47 (4): 1171-1178. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201704023
全文: PDF (1221KB) ( 76 ) RICH HTML
摘要 ( 11 )
将W粉预涂覆在铝基体表面后利用强流脉冲电子束(HCPEB)对其进行合金化处理。利用X射线衍射仪、光学显微镜、扫描电子显微镜及透射电子显微镜详细分析了合金层微观结构。并考察了HCPEB合金化后样品表面的力学性能和耐腐蚀性能。实验结果表明:经HCPEB处理后材料表层发生了合金化,合金化层主要由熔化层和固态扩散层构成,厚度达到15 μm左右;合金层的相主要为W和(或)Al-W金属间化合物组成;处理后的样品表面硬度得到显著提高。此外,电化学实验结果表明,合金化后表面耐腐蚀性能也得到明显的改善。

仿生功能表面内流减阻测试系统的研制 Hot!

田丽梅, 王养俊, 李子源, 商延赓
吉林大学学报(工学版). 2017, 47 (4): 1179-1184. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201704024
全文: PDF (640KB) ( 51 ) RICH HTML
摘要 ( 22 )

为测量与研究仿生功能表面在内流管道中的减阻性能,设计了基于压差测试原理的测试系统。针对内流流动的特点,设计的试验段可拆装并能够安装不同厚度的试样做为流场壁面。设计了基于PLC(可编程序控制器)的数据采集处理与控制系统,并对系统精度进行分析,得出了各流速点对应的均方差极限。利用该系统对弹性表面和弹性导热仿生表面减阻进行了测试与研究,结果表明该系统能够对内流流动中的各种仿生功能表面减阻性能进行测试并具有较高的精度。

基于虾夷扇贝体表结构的玉米茬根捡拾器仿生设计

陈东辉, 刘伟, 吕建华, 常志勇, 吴婷, 慕海锋
吉林大学学报(工学版). 2017, 47 (4): 1185-1193. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201704025
全文: PDF (946KB) ( 45 ) RICH HTML
摘要 ( 12 )
针对收获过程中玉米根茬捡拾的难题,设计了一种新型的仿生玉米根茬捡拾器。通过开展捡拾器捡拾过程的运动学分析以及玉米根茬的运动学分析,对捡拾齿的几何结构做了优化设计。以虾夷扇贝体表棱纹轮廓为仿生原型,通过逆向工程技术,对虾夷扇贝体表轮廓进行拟合,得到其拟合函数。以正弦函数数学模型y=1.5sin(πx/4)为棱纹轮廓对捡拾器的工作曲面进行棱纹型仿生几何结构设计,其中,x的取值范围为[0,4]。利用有限元分析软件ANSYS分析捡拾齿与玉米根茬之间不同的摩擦因数和不同的捡拾位置对捡拾效果的影响。结果表明:捡拾齿工作面表面的仿生棱纹几何结构有利于增大捡拾器与玉米根茬之间的摩擦因数,从而促进玉米根茬的捡拾;在捡拾过程中,捡拾位置越低,越有利于玉米根茬的捡拾。

着陆器足垫冲击特性模型试验

黄晗, 李建桥, 陈百超, 吴宝广, 邹猛
吉林大学学报(工学版). 2017, 47 (4): 1194-1200. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201704026
全文: PDF (535KB) ( 47 ) RICH HTML
摘要 ( 10 )
本文探讨了着陆器在星球表面降落冲击过程中土壤类型和密实度、冲击高度和足垫直径对冲击深度、加速度峰值和冲击力峰值的影响。分析结果表明,土壤类型和密实度对冲击深度的影响最大,其次为足垫直径,冲击高度的影响最小。相较于冲击高度,土壤的密实度对足垫在冲击过程中的加速度峰值的影响较冲击高度的大。建立了足垫冲击力峰值模型,模型的拟合相关系数R2均达到0.9以上,结果表明该模型能较好的预测足垫冲击力峰值。

纳米尺度界面低周疲劳破坏行为

闫亚宾, 王晓媛, 万强
吉林大学学报(工学版). 2017, 47 (4): 1201-1206. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201704027
全文: PDF (976KB) ( 50 ) RICH HTML
摘要 ( 43 )
为了研究纳米尺度界面的低周疲劳破坏特性,提出了一种利用聚焦离子束(FIB)技术和透射电子显微镜(TEM)进行纳米材料中界面疲劳破坏实验的新方法。采用FIB从宏观多层薄膜材料(硅/铜/氮化硅,Si/Cu/SiN)中成功制备出了由硅基体(Si)、200 nm厚铜薄膜(Cu)及1000 nm厚氮化硅层(SiN)构成的纳米悬臂梁试样。利用高精度微小材料加载装置,在TEM下对该试样进行了循环加载实验,并原位观测了不同试样中Cu/Si界面的低周疲劳破坏过程。研究发现,由于铜纳米薄膜的高屈服强度及两侧材料对其的变形约束,Cu/Si界面的疲劳强度在GPa量级。实验获得的应力幅值与界面破坏的载荷循环周数(S-N)曲线表明,在高应力水平区,界面的疲劳寿命显著依赖于施加应力的大小;在低应力水平区则存在疲劳极限。并且,Cu/Si界面的疲劳极限与单调加载实验中界面断裂应力的比值远大于宏观材料,这说明纳米尺度界面的低周疲劳破坏过程是一个脆性断裂的过程。

混合动力汽车启停非线性控制器设计 Hot!

胡云峰, 顾万里, 梁瑜, 杜乐, 于树友, 陈虹
吉林大学学报(工学版). 2017, 47 (4): 1207-1216. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201704028
全文: PDF (886KB) ( 70 ) RICH HTML
摘要 ( 19 )

在对混合动力汽车启停运行机理分析的基础上,建立了能够反映启停过程的发动机瞬态动力学特性的AMESim仿真模型;然后,根据发动机启停系统工作原理,将混合动力汽车的启停控制问题转换成转速跟踪控制问题,并推导了简化的面向控制的电机与发动机系统耦合模型;针对系统的非线性特性,设计了非线性三步法启停控制器,并通过输入到状态稳定理论证明了闭环系统的鲁棒稳定性。最后,通过AMEsim和MATLAB/Simulink联合仿真验证了非线性三步法启停控制器的有效性和鲁棒性,实现了混合动力汽车的快速、平稳启停。

基于跟踪微分器的加速度反馈控制

申帅, 张葆, 李贤涛, 朱枫, 晋超琼
吉林大学学报(工学版). 2017, 47 (4): 1217-1224. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201704029
全文: PDF (853KB) ( 70 ) RICH HTML
摘要 ( 12 )
为了提高航空光电稳定平台的抗扰性的同时不增加平台成本,本文在传统平台的电流反馈、速度反馈、位置反馈系统的基础上增加基于跟踪微分器的高增益加速度反馈环节,相对于传统基于差分的加速度反馈系统,基于跟踪微分器的加速度反馈系统改善了其对噪声干扰敏感等问题。通过模拟转台,对平台进行1°、0~2.5 Hz正弦扰动测试,结果表明:相对于传统速度反馈平台系统,基于跟踪微分器的加速度反馈系统,超调量减小了约4.9%,视轴稳定精度提高了至少63.4%,平台的过渡过程加快;且该伺服系统结构简单,有较好通用性和实用价值。

无平衡点分数阶混沌系统全状态自适应控制

邵克勇, 陈丰, 王婷婷, 王季驰, 周立朋
吉林大学学报(工学版). 2017, 47 (4): 1225-1230. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201704030
全文: PDF (617KB) ( 66 ) RICH HTML
摘要 ( 13 )
针对一类无平衡点的分数阶混沌系统,首先通过分数阶微分变换方法(FDTM)得到它的解序列。然后,研究了系统的Kaplan-Yorke维数和耗散性,基于系统的离散映射通过QR分解得到最大Lyapunov特征指数,通过该特征指数可以判断系统是否保持混沌。最后,给出一种全状态自适应控制方法,使系统的状态变量追踪期望轨迹,并通过数值模拟验证了本文算法的可行性。

针对大滞后系统的滞后时间削弱自抗扰控制方法

王春阳, 辛瑞昊, 史红伟
吉林大学学报(工学版). 2017, 47 (4): 1231-1237. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201704031
全文: PDF (732KB) ( 53 ) RICH HTML
摘要 ( 9 )
针对工业中较难控制的大滞后系统,提出了一种滞后时间削弱的自抗扰控制方法,该方法首先将大滞后对象转化为小滞后对象,然后结合自抗扰控制思想对简化后的小滞后对象进行控制。本文方法解决了传统Smith预估控制等方法在被控对象模型预估不准确的情况下很难取得较好的控制效果的问题,并改善了自抗扰控制器在滞后时间较大的情况下稳定时间较长的缺点。最后将该方法与传统的PID结合Smith预估控制及自抗扰控制的控制效果进行对比。仿真结果表明,本文控制方法可以有效地改善大滞后对象的控制效果,提高了系统的动态性能和鲁棒性。

OPRA方向关系网络的时空推理

王生生, 王创峰, 谷方明
吉林大学学报(工学版). 2017, 47 (4): 1238-1243. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201704032
全文: PDF (632KB) ( 48 ) RICH HTML
摘要 ( 20 )
由于目前的有向点方向代数(OPRA)推理只关注3个空间对象的静态关系推理,本文针对n个对象的方向关系定义了OPRA方向关系网络的时空推理问题。基于约束传播和概念领域理论,利用OPRA关系之间的空间约束和时间演变规律,给出了OPRA方向关系网络时空推理算法,解决了n个对象间动态OPRA关系的推理问题。本文算法可以应用于机器人导航、无人机导航、舰艇导航、战场分析等领域。

基于多级图像序列和卷积神经网络的人体行为识别

马淼, 李贻斌
吉林大学学报(工学版). 2017, 47 (4): 1244-1252. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201704033
全文: PDF (661KB) ( 78 ) RICH HTML
摘要 ( 11 )
首先,构造出能获得更丰富人体行为信息的四级图像序列结构,并分别用卷积神经网络进行处理,从而得到包含表观、运动、前景和背景信息的特征。然后,提出了一种对视频中行为进行分解的方法,将完整行为分解为由粗略到细致的子行为,从而得到更细致的人体行为描述,获取到更具代表性的行为特征。最后,通过两个行为数据集上的验证及对比实验证明了该方法可有效提高行为识别的准确度。

混流装配线准时化物料配送调度优化

周炳海, 彭涛
吉林大学学报(工学版). 2017, 47 (4): 1253-1261. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201704034
全文: PDF (1078KB) ( 44 ) RICH HTML
摘要 ( 18 )
针对混流装配线的准时化物料配送问题,综合考虑搬运设备的运载能力和装配线不允许缺货约束,构建了车辆装载与路径规划的联合优化模型。首先,进行了问题域的描述,并以最小化物料搬运期间所有工位中的最大加权库存水平为目标建立了数学规划模型。其次,结合该调度问题的两条基本性质,提出了回溯搜索算法以获得小规模问题的精确解。此外,为了有效地应对中大规模问题的爆炸搜索空间,构建了改进型离散人工蜂群算法。该算法通过在邻域变换中融入局部搜索和差分进化操作以提升其收敛性能。最后进行了仿真实验,结果验证了准时化配送模型及调度算法的可行性、有效性。

基于ECPMR的编译器测试方法

刘磊, 刘利娟, 吴新维, 张鹏
吉林大学学报(工学版). 2017, 47 (4): 1262-1267. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201704035
全文: PDF (532KB) ( 49 ) RICH HTML
摘要 ( 16 )
提出了一种通过验证程序切片是否满足ECPMR的方式来验证编译器的方法。首先,选取一些满足特定蜕变关系的正确程序作为待测编译器的输入。然后,使用这些被选程序来生成程序切片。最后,检查程序切片的输出是否满足ECPMR从而发现编译器中的错误。在SNL编译器上进行了本文方法的验证实验,结果表明该方法可有效地探测到SNL编译器中的错误。

基于时间衰减的协同过滤推荐算法

董立岩, 王越群, 贺嘉楠, 孙铭会, 李永丽
吉林大学学报(工学版). 2017, 47 (4): 1268-1272. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201704036
全文: PDF (514KB) ( 67 ) RICH HTML
摘要 ( 31 )
针对传统的协同过滤算法在计算相似度时未考虑时间因素的影响,导致推荐结果不准确的问题,本文提出将时间因素融入用户项目评分矩阵中,以解决兴趣衰减的问题。首先将遗忘曲线和记忆周期作为时间因素融入算法之中,将艾宾浩斯遗忘曲线用于指数函数拟合,从而获得时间与兴趣衰减的函数关系,以此用于优化用户项目的评分。并将改进的评分矩阵应用到基于项目的协同过滤推荐算法中进行推荐。在评分中加入记忆周期的影响,让目标用户对待预测的项目评分预测更为准确。实验结果表明,改进后的基于时间衰减协同过滤算法在准确性方面有显著的提高。

几何约束求解的扩展C-树分解法

李文辉, 孙明玉, 曹春红
吉林大学学报(工学版). 2017, 47 (4): 1273-1279. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201704037
全文: PDF (673KB) ( 52 ) RICH HTML
摘要 ( 8 )
为了有效分解几何约束系统,本文提出了一种基于增量LMA(ILMA)算法的扩展C-树分解法,该方法将几何约束系统分解为一棵扩展C-树。与C-树分解法相比,该方法能够保证以任意装配几何约束的方式构造的扩展C-树是几何约束系统的最大化分解。实例分解结果表明:将本文方法应用于几何约束求解是行之有效的。

基于混合灰度序模式的图像复制-粘贴篡改盲鉴别算法

朱叶, 申铉京, 陈海鹏
吉林大学学报(工学版). 2017, 47 (4): 1280-1285. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201704038
全文: PDF (800KB) ( 54 ) RICH HTML
摘要 ( 9 )
针对目前复制-粘贴篡改盲检测算法对光照变换操作鲁棒性较差的问题,提出了一种基于混合灰度序模式(Mixed Intensity Order Pattern, MIOP)的复制-粘贴篡改盲鉴别算法。首先,对待检测图像提取高斯差分区域(Difference of Gaussians, DOG)。其次,利用MIOP特征描述区域。最后,匹配特征并利用RANSAC (RANdom SAmple Consensus)去除误匹配,确定图像的复制-粘贴篡改区域。实验结果表明:本文算法不仅对几何变换和光照操作的检测率较高,且对高斯模糊、噪声和JPEG重压缩等后处理操作鲁棒性较好。

视频监控的数据驱动背景模型

李志慧, 夏英集, 曲昭伟, 任景琛
吉林大学学报(工学版). 2017, 47 (4): 1286-1294. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201704039
全文: PDF (861KB) ( 45 ) RICH HTML
摘要 ( 18 )
针对现有背景模型假设引起的失效问题,根据数据驱动思想,建立了一种基于数据驱动的背景模型表示方法。该方法通过全格式动态线性化的无模型自适应控制方法,引入系统的伪梯度向量,结合多步历史数据,建立背景表达和选择性更新策略,获取视频背景。实验过程通过不同场景视频序列和经典背景模型方法进行对比,实验结果表明:本文算法具有背景更新效果较好、计算量适中、鲁棒性强等优点,且克服了机理模型中对模型假设的依赖及模型失效等问题。因此,本文基于数据驱动的背景模型算法可为在线视频检测系统的背景抽取提供有力的技术支持和参考。

基于移位协方差矩阵Otsu算法的信源数目估计

关济实, 石要武, 单泽彪, 石屹然, 史红伟
吉林大学学报(工学版). 2017, 47 (4): 1295-1300. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201704040
全文: PDF (516KB) ( 50 ) RICH HTML
摘要 ( 10 )
针对阵列信号处理中信号源数目估计的问题,提出了一种基于移位协方差矩阵的Otsu类间方差法。与协方差矩阵相比,移位协方差矩阵克服了噪声自相关过程中零位极大值的影响,提高了协方差矩阵的信噪比,移位协方差矩阵的信号特征值与噪声特征值差别更为明确,更有利于信源数目的估计。由于零均值且独立同分布噪声的移位协方差理论值为0,所以移位协方差矩阵针对零均值独立同分布α稳定分布噪声同样具有较强的抑制能力。利用Otsu类间方差法对移位协方差矩阵的特征值进行分类,可以更加明确地区分信号特征值与噪声特征值。理论分析和仿真实验结果均表明,基于移位协方差矩阵的Otsu类间方差法具有比传统信源数估计方法更好的估计性能。

基于自适应小波去噪法的精密超声波测距方法

诸葛晶昌, 吴军, 詹湘琳, 于之靖
吉林大学学报(工学版). 2017, 47 (4): 1301-1307. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201704041
全文: PDF (652KB) ( 65 ) RICH HTML
摘要 ( 14 )
超声脉冲飞行时间的精确提取决定了超声测距的精度,因此滤除接收信号中的噪声可有效提高其测距精度。针对传统的去噪方法无法随噪声的变化而自动调整去噪阀值和小波分层数的缺点,提出了一种自适应小波去噪法,通过实时提取接收信号中的噪声特征,自动选择最优的小波参数,有效地提高了接收信号信噪比,从而提高飞行时间提取精度。实验表明,在室内环境条件下测距误差小于0.28 mm,可满足大部分工业制造领域的距离测量应用。

基于稀疏矩阵的谱聚类图像分割算法

刘仲民, 李战明, 李博皓, 胡文瑾
吉林大学学报(工学版). 2017, 47 (4): 1308-1313. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201704042
全文: PDF (746KB) ( 65 ) RICH HTML
摘要 ( 13 )
在图像分割中谱聚类算法需要计算像素之间的相似度矩阵,构造数据量大,并且要对拉普拉斯矩阵进行特征分解,计算比较耗时。针对这一问题,提出了一种基于稀疏矩阵的谱聚类图像分割算法。算法结合图像特征信息在不同尺度上对谱聚类进行误差分析,设计了一种新的样本信息选取方案,并利用选取的图像信息直接创建稀疏相似度矩阵。理论分析以及图像分割实验结果表明,该算法能够有效降低谱聚类的计算复杂度,同时,提高了分割的准确性和鲁棒性。

基于Maya的立体元图像阵列的生成

武伟, 王世刚, 王宏志, 赵岩, 钟诚, 韦健
吉林大学学报(工学版). 2017, 47 (4): 1314-1320. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201704043
全文: PDF (692KB) ( 67 ) RICH HTML
摘要 ( 13 )
提出了一种基于Maya的立体元图像阵列生成方法,该方法无需实景采集设备,可以根据显示平台参数自由调整渲染,生成任意大小的多种孔径透镜阵列所需的立体元图像,即克服了传统集成成像系统存在的空间反转和串扰等问题,又避免了复杂而繁琐的光学设备校准,快速推进理论研究,提供基于集成成像系统研究所需的各种图像来源。实验分别从子图像与立体元图像间的映射关系、真实再现立体图像、虚拟再现立体图像3个方面验证了本文方法的正确性。

生物友好的认知水声网络频谱分配 Hot!

金志刚, 王健, 苏毅珊
吉林大学学报(工学版). 2017, 47 (4): 1321-1328. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201704044
全文: PDF (774KB) ( 65 ) RICH HTML
摘要 ( 20 )

为充分利用海洋哺乳动物和水声传感器网络(UASNs)共享的稀缺频谱资源,提出了一种生物友好的认知水声网络频谱分配(MMF-CASA)方法。将海洋哺乳动物作为主用户,传感器节点作为次级用户,设计了生物友好的认知水声网络通信机制。以次级用户系统容量最大化为目标建立效用函数,通过拉格朗日乘数法和功率控制与信道分配技术求解次级用户的发送功率与信道分配,设计了生物友好的水声网络频谱分配机制和算法。实现了主用户和次级用户信道共享,最大化了水下稀缺的频谱资源的利用率。仿真结果表明,采用生物友好的认知水声网络频谱分配方法能够避免传感器节点通信对海洋哺乳动物间通信的干扰,使网络的频带利用率和系统容量分别提高了37.4%和34.2%。

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