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期刊信息

吉林大学学报(工学版)
ISSN 1671-5497
CN 22-1341/T
主 任:张祥合
编 辑: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
    逸夫教育大楼B823室
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2018年, 第48卷, 第6期 刊出日期:2018-11-20
双馈电机驱动电动汽车变频器容量最小化
常成,宋传学,张雅歌,邵玉龙,周放
吉林大学学报(工学版). 2018 (6):  1629-1635.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20170420
摘要 ( 588 )   HTML ( 143 )   PDF(602KB) ( 461 )  

介绍了车用双馈电机的基本原理,分析了电机在不同运行状态时的能量流向。为减少分布式驱动电动汽车的变频器数量,提出了定子共用同一变频器的分布构型,有效简化了驱动系统结构。建立了双馈电机的数学模型,通过分析定、转子侧的有功功率和无功功率的影响因素,提出了变频器总容量最小化控制策略。利用Matlab/Simulink建立驱动系统模型,验证了本文控制策略的有效性,从而达到降低生产成本和减少占用空间的目的。

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
增程式电动汽车自适应能量管理策略
席利贺,张欣,孙传扬,王泽兴,姜涛
吉林大学学报(工学版). 2018 (6):  1636-1644.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20170873
摘要 ( 526 )   HTML ( 58 )   PDF(1009KB) ( 306 )  

以增程式电动汽车到达充电站时,动力电池电量处于较低水平为控制目标,设计了以燃油消耗最小与动力电池荷电状态(SOC)沿目标曲线变化的双目标代价函数,并采用动态规划算法进行优化求解。为实现在线最优控制,采用BP神经网络对优化结果进行训练学习,得到控制模型。仿真结果表明,所训练的控制模型对于动态规划优化结果具有很好的学习效果,SOC偏离误差在3%以内。最后,为解决控制模型仅适用于特定工况与行驶里程的问题,设计了一种自适应能量管理控制器,其包括运行状态识别模块、控制模型库、控制模型选择模块等。硬件在环试验表明,所设计的控制器能够控制SOC在仿真结束时刚好降到最低值,在乘用车高速公路燃油经济性测试循环(HWFET)工况下,该控制器相比电量消耗/电量维持算法燃油经济性提高了9.2%。

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冷藏运输车太阳能辅助供电制冷系统设计及分析
何仁,杨柳,胡东海
吉林大学学报(工学版). 2018 (6):  1645-1652.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20170768
摘要 ( 287 )   HTML ( 55 )   PDF(703KB) ( 182 )  

针对目前冷藏运输车晚上/中途停车时,使用发动机作为制冷系统动力源造成车辆能源消耗大、尾气排放多等问题,提出了一种用于冷藏运输车的太阳能辅助供电制冷系统,建立了系统动态数学模型,提出了太阳能辅助供电制冷系统设计及匹配方法,通过试验验证了所建模型的有效性,并分析了太阳能辅助供电制冷效果。研究结果表明:设计的太阳能辅助供电制冷系统一天的发电量能够供制冷机持续使用4.45 h,在3种典型车速行驶条件下车厢内温度都能在580 s左右从环境温度下降到指定温度,并保持箱内温度稳定;通过与普通冷藏运输车制冷效果对比分析,表明本文设计的太阳能辅助供电制冷系统具有明显的节能效果,扩大了冷藏运输车的配送范围。

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车身钢-铝粘接接头湿热老化性能
那景新,慕文龙,范以撒,谭伟,杨佳宙
吉林大学学报(工学版). 2018 (6):  1653-1660.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20170903
摘要 ( 287 )   HTML ( 17 )   PDF(751KB) ( 107 )  

为了给粘接技术在钢-铝车身中的实际应用提供参考依据和技术指导,研究了湿热环境对不同应力状态下钢-铝粘接接头性能的影响。针对所选取的单搭接、45°嵌接、对接钢-铝粘接接头,完成试件的加工及粘接固化,并根据所制定湿热循环谱,进行了20、40、60周期的湿热老化试验。试验结果表明:随着湿热循环周期的增加,3种接头失效载荷均呈下降趋势,在正、剪应力等比状态下,接头失效载荷下降幅度更显著。同时,在湿热循环作用下接头失效形式也发生了一定改变。通过计算接头胶层的正、剪应力值,并进行曲线拟合发现不同湿热循环周期后,接头失效准则均符合应力准则。在此基础上,进一步建立了钢-铝粘接接头在任意老化周期后的失效准则表达式及对应的三维曲面。

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转向架动态模拟试验台避撞模型的构建
刘玉梅,刘丽,曹晓宁,熊明烨,庄娇娇
吉林大学学报(工学版). 2018 (6):  1661-1668.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20170878
摘要 ( 259 )   HTML ( 15 )   PDF(848KB) ( 117 )  

利用齐次坐标矩阵和齐次坐标变换矩阵建立3个六自由度运动平台位姿反解模型,采用包围盒方法对运动平台和垂向作动器周围障碍物进行简化。根据空间运动学及空间凸多面体数值表述理论,建立运动平台及垂向作动器与周围障碍物之间的避撞检测模型,通过计算两物体之间的最短距离来判断某位姿下两物体是否发生碰撞。结合实例,利用Matlab仿真,验证了所建避撞模型的正确性,从而为运动平台及运动平台的垂向作动器避免发生碰撞提供有效数据。

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信控交叉口行人与提前右转机动车冲突影响因素
陈永恒,刘芳宏,曹宁博
吉林大学学报(工学版). 2018 (6):  1669-1676.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20170259
摘要 ( 252 )   HTML ( 25 )   PDF(539KB) ( 114 )  

针对提前右转信号交叉口,运用视频处理技术对过街行人的各项特征信息进行采集,研究了行人与提前右转机动车的冲突,采用比值比方法分析了行人过街冲突的危险度。结果表明:行人与机动车冲突事件的发生频率以及冲突情况下行人给机动车让路事件的发生频率,与行人群人数的多少、行人过街速度的快慢、行人进出交叉口方向的不同,尤其是行人在提前右转弯道内5种位置的选取等因素密切相关。

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共享单车故障车辆回收模型
常山,宋瑞,何世伟,黎浩东,殷玮川
吉林大学学报(工学版). 2018 (6):  1677-1684.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20170543
摘要 ( 332 )   HTML ( 48 )   PDF(734KB) ( 146 )  

提出了共享单车故障车辆回收的流程,采用K-means算法对共享单车故障车辆进行聚类,形成聚类服务点,在此基础上构建了以车辆回收工作总成本最小为目标的共享单车故障车辆回收模型,并使用Cplex优化软件求解。以北京市某片区共享单车为例,验证了模型和方法的有效性。结果表明:装载容量的取值对回收任务产生较大影响,本文模型和算法可较好地应用于共享单车故障车辆回收任务中。

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基于干线车流排队特性的相位差优化模型
曲大义,杨晶茹,邴其春,王五林,周警春
吉林大学学报(工学版). 2018 (6):  1685-1693.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20180070
摘要 ( 271 )   HTML ( 23 )   PDF(874KB) ( 108 )  

基于相邻信号交叉口的车流到达特性,分析了干线协调控制的内在机理,协同考虑车流运行至下游交叉口的6种状态,将延误分为车队头部受阻、车队尾部受阻和车流顺畅3类。针对各种状况下关联交叉口间的排队集结与消散,计算排队长度,并将排队长度引入延误计算过程,建立了干线协调控制相位差优化模型。选取青岛市长江路干线5个相邻信号交叉口群进行模型验证,明确了关联交叉口相位差与延误的定量关系,确定了以延误最小为目标的相位差。结果表明,相位差模型提升了干线协调控制系统的优化效果,延误时间平均减少27.70%。

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不确定条件下危险品配送路线多准则优化
代存杰,李引珍,马昌喜,柴获,牟海波
吉林大学学报(工学版). 2018 (6):  1694-1702.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20170894
摘要 ( 237 )   HTML ( 21 )   PDF(812KB) ( 65 )  

针对非满载的危险品配送车辆路线优化问题,考虑危险品数量对运输风险的影响,利用分段线性逼近方法对配送过程中的潜在风险动态评估。根据运输企业的不同优化准则以及配送路线的不确定性属性,基于可信性理论和期望值方法,建立了有容量约束的危险品配送路线多准则优化模型。设计了改进的模拟退火算法对模型求解,并利用快速非支配排序方法和动态拥挤距离计算方法提高求解效率,改善Pareto解在解空间内分布的均匀性,结合解的编码方式设计变邻域搜索策略提高算法的局部和全局搜索能力。采用不同算例验证了模型的合理性和算法的有效性,研究结果可为危险品运输企业在多种不确定条件下的配送路线选择提供决策支持。

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沥青面层不同深度车辙等效温度预估模型
李伊,刘黎萍,孙立军
吉林大学学报(工学版). 2018 (6):  1703-1711.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20170520
摘要 ( 196 )   HTML ( 6 )   PDF(668KB) ( 82 )  

基于先期建立的沥青路面温度场预估模型和车辙预估模型,利用累积车辙等效原则,提出了路面不同深度车辙等效温度的计算方法,初步建立了考虑地区差异和沥青材料特性的等效温度预估模型,并进行了检验。与国内外已有车辙等效温度预估模型相比,该模型反映了不同面层深度、不同地区及不同沥青材料类型的差异性,具有更好的适用性。

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疏排桩-土钉墙组合支护基坑土拱效应模型试验
古海东,罗春红
吉林大学学报(工学版). 2018 (6):  1712-1724.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20170805
摘要 ( 234 )   HTML ( 7 )   PDF(1449KB) ( 127 )  

采用同济大学中型岩土离心机进行了8组疏排桩-土钉墙组合支护基坑的离心模型试验。基于离心模型试验结果,提出了疏排桩-土钉墙组合支护基坑桩间土拱效应的最终形态分析模型,并结合三维有限元数值分析探讨了桩间土拱效应的动态发展过程以及桩间距和土钉参数对土拱形态的影响规律。研究结果表明:当桩间距与桩径之比B/D≥8或土钉长度与基坑开挖深度之比L/H≥2/3时,桩间土体无明显土拱效应;当桩间距与桩径之比B/D=4~6且土钉长度与基坑开挖深度之比L/H<2/3时,桩间土拱效应明显;疏排桩-土钉墙组合支护基坑的土拱最终形态表现为沿基坑顶面成抛物线形,延基坑深度方向具有一定直立深度的曲面。

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跨断层桥梁结构地震响应影响
惠迎新,毛明杰,刘海峰,张尚荣
吉林大学学报(工学版). 2018 (6):  1725-1734.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20171090
摘要 ( 250 )   HTML ( 4 )   PDF(1008KB) ( 81 )  

以一座跨走滑断层连续梁桥为研究对象,利用混合模拟法合成该桥地面运动时程曲线,采用非一致激励时程法对其地震响应进行计算,并以断层穿越位置、穿越角度、墩高布置为分析参数,研究了上述参数对跨断层桥梁地震响应的影响。结果表明:①断层穿越位置、穿越角度、墩高布置方式对跨断层桥梁的地震响应具有显著影响,设计时应对此予以考虑。随着断层位置由桥梁中跨向边跨移动,其最不利地震响应呈增大趋势,结构受力偏向不利;当断层垂直穿过桥梁时,结构地震响应值相对较小,且分布合理性、经济性最优;跨断层桥梁横向最大弯矩需求并不一定发生在最高墩,而通常发生在断层同侧两个桥墩中的较高桥墩。②跨断层效应对桥梁结构的地震响应特征及规律影响显著,应对其进行针对性抗震设计。本文研究成果可为该类桥梁的抗震设计和桥位布置提供参考和依据。

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基于空间网格分析的多箱室波形钢腹板组合梁腹板剪力分配
尼颖升,孙启鑫,马晔,徐栋,刘超
吉林大学学报(工学版). 2018 (6):  1735-1746.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20170719
摘要 ( 254 )   HTML ( 3 )   PDF(1005KB) ( 69 )  

针对多箱室波形钢腹板组合梁桥设计中空间杆系模型缺乏空间效应精细化分析,平面梁格法在等效原理上的近似性不能准确反映箱形组合梁的剪应力分布和顶底板局部受力,以及实体模型很难与总体计算相结合的缺点,提出采用空间网格分析方法进行多箱室波形钢腹板组合梁腹板组合梁桥剪力分配。实例分析结果表明:空间网格模型可以将各道腹板剪力横向分配全部算清楚,且得出了斜拉桥边中跨的关键截面横梁处各道腹板剪力分配规律,为此类工程设计提供了一定的参考价值。

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基于人工神经网络的放热规律的量化预测
江涛,林学东,李德刚,杨淼,汤雪林
吉林大学学报(工学版). 2018 (6):  1747-1754.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20170854
摘要 ( 236 )   HTML ( 16 )   PDF(889KB) ( 115 )  

利用AVL-Fire建立了高压共轨柴油机燃烧系统仿真模型,通过台架试验验证仿真模型的基础上,分析了混合气浓度场和温度场动态分布特性并将燃烧过程划分为预混合和扩散燃烧分界点,提出燃烧始点、预混合燃烧速率、扩散燃烧速率及燃烧持续期等量化评价参数。建立了预测量化评价参数的人工神经网络(ANN)模型,预测分析发动机控制参数对放热规律评价参数的影响。研究结果表明:当采用“5-18-4”型神经网络结构模型并采用trainlm算法时,预测的鲁棒性、响应性和收敛精度均良好,所创建的ANN模型可以很好地预测放热规律。

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直喷汽油机暖机过程中两次喷射比例对燃烧和排放的影响
董伟,宋佰达,邱立涛,孙昊天,孙平,蒲超杰
吉林大学学报(工学版). 2018 (6):  1755-1761.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20170926
摘要 ( 214 )   HTML ( 7 )   PDF(592KB) ( 73 )  

在一台缸内直喷汽油机(GDI)上进行两次喷射策略的暖机试验,研究了在暖机过程中,采用两次喷射策略时,两次喷射的喷油比例对缸内燃烧及排放的影响。试验结果表明:随着冷却水温度从30 ℃升高到80 ℃,燃烧和排放状况逐渐得到改善,在不同喷油比例下,缸内压力峰值提高了1%~10%,HC排放降低了32%~37%;随着两次喷油比例从9∶1减小到3∶1,冷却水温度从30 ℃升高到80 ℃,缸压峰值平均升高了16.68%,缸压峰值相位提前了4 ℃A ,放热率峰值增加了2 J/°CA,HC排放平均降低了15%,NOx排放量逐渐升高,微粒总数量浓度逐渐降低,微粒的粒径分布逐渐由核模态、积聚模态的双峰分布向核模态单峰分布转移。

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铰接式装载机倾翻预警方法
贾拓,赵丁选,崔玉鑫
吉林大学学报(工学版). 2018 (6):  1762-1769.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20180654
摘要 ( 212 )   HTML ( 4 )   PDF(811KB) ( 51 )  

首先,测量装载机的转向角、动臂升角、铲斗转角及动臂油缸压强,采用一套多体动力学算法,计算出稳定区域图,该图是一张以极坐标表示装载机沿不同方向倾翻角度的封闭图形。然后,用陀螺仪测量装载机所处的坡度及其相对坡度的朝向角,并在稳定区域图中画出其稳定状态点,通过比较该状态点是否接近稳定区域图的边界来实现预警。最后,通过模型试验验证了该稳定区域图计算的准确性及预警方案的可行性。

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基于DEM-FEM耦合的双齿辊破碎机辊齿强度分析
毕秋实,王国强,黄婷婷,毛瑞,鲁艳鹏
吉林大学学报(工学版). 2018 (6):  1770-1776.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20170772
摘要 ( 379 )   HTML ( 14 )   PDF(660KB) ( 126 )  

由于双齿辊破碎机入料粒度大、破碎过程短,且破碎机理以拉伸和剪切破坏为主,从而导致在设计时难以确定载荷大小以及载荷分布。对此,本文提出了一种基于离散元(DEM)与有限元(FEM)耦合计算的双齿辊破碎机辊齿强度分析方法,通过施加分布载荷的方法提高了辊齿强度计算的真实性和准确性。分布载荷通过离散元软件EDEM仿真计算得到。本文针对双齿棍破碎机的入料粒度分布,考虑物料强度的尺寸效应,分别对不同粒度的物料进行了单轴压缩试验和巴西圆盘试验,标定物料的抗压和抗拉强度,并最终确定了离散元仿真中的粘结参数。通过分析离散元仿真结果,选取辊齿受力最大时辊齿上的分布载荷,将其加载到在ANSYS环境中对应时刻工作位置的辊齿FEM模型上,进行强度分析。结果表明:最大受力时刻辊齿载荷主要分布在齿背,此时在齿根前部有应力集中。

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一种新型张拉整体并联机构刚度及动力学分析
朱伟,王传伟,顾开荣,沈惠平,许可,汪源
吉林大学学报(工学版). 2018 (6):  1777-1786.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20170879
摘要 ( 259 )   HTML ( 5 )   PDF(1104KB) ( 83 )  

为了提高精密机械手的操作柔顺性,提出了一种四棱柱型六自由度张拉整体并联机构模型,由4条刚性驱动支链、2条绳索驱动支链和2条弹簧支链组成。建立了机构的运动学模型,推导了机构动平台角速度、角加速度与欧拉角之间的转化关系;根据螺旋理论建立了机构的静态平衡方程,从而进一步推导出机构的刚度矩阵表达式,并得到矩阵数值解;运用虚功原理建立了机构的伪刚体动力学方程。最后,对机构的速度、加速度、动力学方程进行数值计算、仿真,验证了上述数学模型的正确性,为该机构动力学特性的深入分析和控制策略的研究提供了理论参考。

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仿生条纹形磨辊磨损试验及耐磨机理分析
熙鹏,丛茜,王庆波,郭华曦
吉林大学学报(工学版). 2018 (6):  1787-1792.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20170955
摘要 ( 201 )   HTML ( 8 )   PDF(762KB) ( 60 )  

为了提高辊压机磨辊的耐磨性能,模仿自然界中生物体表形态,在磨辊表面设计并加工出不同深度、不同周向个数的仿生条纹形结构,并根据正交试验设计方案对磨辊进行磨损试验。结果表明:仿生条纹形结构能有效提高磨辊的耐磨性能,条纹深度和条纹周向个数对磨损量均有影响。相较于标准磨辊,仿生磨辊的耐磨性最大可提高72.1%。分析仿生磨辊耐磨机理发现:条纹形结构使磨辊与石英砂接触更加充分均匀,同时减少了石英砂在其表面滑磨的机率,从而优化了磨辊整体及各局部的受力情况,是提高磨辊耐磨性的重要原因。

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仿鲨鳃扰流结构的过渡段换热表面优化设计
郭昊添,徐涛,梁逍,于征磊,刘欢,马龙
吉林大学学报(工学版). 2018 (6):  1793-1798.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20170699
摘要 ( 220 )   HTML ( 4 )   PDF(573KB) ( 58 )  

借鉴长尾鲨鳃部呼吸作用时鳃弓的扰流特性及湍流发生机理,设计了带有肋式扰流结构的仿生换热表面,并建立了带有此仿生换热表面的过渡段双腔室模型。利用FLUENT仿真软件进行数值模拟,得到该过渡段冷却腔室内的温度场、速度矢量场及努塞尔数分布。采用全面试验设计建立了关于肋式扰流结构高度和宽度设计变量对换热表面的加权平均温度和最小压强的代理模型,通过粒子群优化算法获得此肋式扰流结构的最佳设计方案。结果表明,带有肋式扰流结构的仿生换热表面能够强化射流冲击冷却,可将过渡段冷却腔室内的冷却效率提升340%。

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含硼、钴9%Cr耐热钢的热变形行为
关庆丰,张福涛,彭韬,吕鹏,李姚君,许亮,丁佐军
吉林大学学报(工学版). 2018 (6):  1799-1805.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20170619
摘要 ( 165 )   HTML ( 3 )   PDF(1576KB) ( 46 )  

热机械模拟试验是研究新型含硼、钴9%Cr耐热钢材料的有效方法,试验在温度T为900~1050 ℃、应变速率$\dot{\varepsilon}$为0.001~10 s -1条件下进行,确定材料的热变形参数。利用相关试验数据建立基于峰值应力的新型含硼、钴9%Cr耐热钢本构方程,并以动态材料模型和Murthy失稳准则为理论基础,绘制材料的热加工图。试验结果表明:含硼、钴9%Cr耐热钢在高温下有较好的塑性,变形温度和变形速率对其高温塑性影响不大,但对动态再结晶的影响比较明显。将试验后的试样进行抛光腐蚀,并利用光学显微镜对含硼、钴9%Cr耐热钢在不同变形条件下的组织演变进行观察,进而研究动态再结晶生成及变化规律。

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22MnB5超高强钢焊接接头强化性能
姜秋月,杨海峰,檀财旺
吉林大学学报(工学版). 2018 (6):  1806-1810.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20170617
摘要 ( 280 )   HTML ( 2 )   PDF(615KB) ( 56 )  

以22MnB5超高强钢淬火状态焊接接头为研究对象,进行了焊接过程中的机械旋压强化处理工艺试验,测试并分析了焊接接头的力学性能、显微组织和显微硬度耐蚀性。结果表明:焊接接头经过机械旋压后,会在接头表面形成一层塑性变形层,晶粒在压头旋压的作用下会被压扁拉长,其分布会更加均匀致密;焊接接头抗拉强度会达到940 MPa左右,相对未处理的焊接接头抗拉强度提高了约100 MPa,其显微硬度有小幅增加,但耐蚀性能变化不大。

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具有H性能的轮式移动机器人非线性控制器设计
顾万里,王萍,胡云峰,蔡硕,陈虹
吉林大学学报(工学版). 2018 (6):  1811-1819.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20170628
摘要 ( 181 )   HTML ( 7 )   PDF(966KB) ( 71 )  

针对移动机器人动力学模型中的参数不确定性和扰动不确定性问题,提出了具有H跟踪性能的自适应反步控制方法。首先,以线速度和角速度为虚拟的控制输入,设计了具有渐进稳定性的运动学轨迹跟踪控制器。其次,针对动力学系统中存在的不确定参数,采用自适应方法对其进行在线估计,该方法通过引入不连续映射保证了参数估计值的有界性。然后,采用反步法设计了动力学控制器,同时,在Lyapunov框架下证明了该控制器对扰动具有H性能。最后通过仿真试验证明,即使在参数未知的情况下,该控制器也能够控制移动机器人跟踪上参考轨迹,且当系统存在外部扰动时,系统输出偏差能够收敛到有界范围内。由此验证了本文方法能够有效抑制系统参数变化及扰动对控制性能的影响。

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核电水池推力附着机器人系统设计
李战东,陶建国,罗阳,孙浩,丁亮,邓宗全
吉林大学学报(工学版). 2018 (6):  1820-1826.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20170813
摘要 ( 206 )   HTML ( 0 )   PDF(729KB) ( 54 )  

为了实现机器人对核电站水池的应急焊接修复作业和日常巡查工作,本文针对池底、池壁存在凹凸和管道等障碍的复杂环境,提出了一种具备水下全方位运动功能,并能通过推进器推力实现附着定位的有缆型水下机器人系统。分析了机器人作业装置与机器人本体配合运动时,重心、浮心和转动惯量的变化情况,建立了机器人的动力学模型;通过在Matlab/Simulink环境下仿真计算,对比分析了无推力输入时机器人重心、浮心位置调节前、后机器人位姿随时间变化情况,以及调节重心、浮心位置对于机器人翻转效率的影响。计算结果表明,通过调节重心与浮心位置,可以增强无推力输入时机器人姿态稳定性,并有效提高机器人翻转运动的效率,为实现机器人的精确控制打下良好基础。

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多异构无人机任务规划的分布式一体化求解方法
吴蔚楠,崔乃刚,郭继峰,赵杨杨
吉林大学学报(工学版). 2018 (6):  1827-1837.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20170704
摘要 ( 411 )   HTML ( 17 )   PDF(874KB) ( 73 )  

针对多异构固定翼无人机对已知目标群执行侦查、打击、评估任务的规划问题,提出了一种分布式一体化求解方法,该方法将任务执行耗时约束和协同攻击约束加入到协同任务规划模型(CMTAP)中,基于分布式规划架构,通过改进遗传算法的基因编码方式和相关遗传算子,完成任务分配和航迹生成两个子问题的一体化求解。将任务完成的总时间指标加入到代价函数中,保证了各无人机规划航迹的均匀性。建立固定翼无人机六自由度模型,采用矢量场航迹跟踪算法验证了该方法的可用性,并通过蒙特卡洛数学仿真,验证了该方法的快速性。

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微细电火花加工表面粗糙度快速高斯评定
赵爽,沈继红,张刘,赵晗,陈柯帆
吉林大学学报(工学版). 2018 (6):  1838-1843.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20170798
摘要 ( 172 )   HTML ( 0 )   PDF(789KB) ( 43 )  

为实现微细电火花加工表面粗糙度评定,提出了基于扫描电镜结果的表面粗糙度快速高斯评定方法。首先,对使用的高斯评定算法进行详尽阐述,对评定数据进行预处理。然后,以微细电火花加工的扫描电镜数据为依据,设计了基于高斯评定基准的快速评定算法。最后,以实际样件的微细电火花加工和扫描电镜结果为输入,分别利用本文提出的快速评定方法、卷积算法和快速傅里叶变换(FFT)评定算法进行表面粗糙度评定的仿真试验。试验结果表明:相比于卷积法和FFT评定算法,本文方法能显著提高评定效率,对512×512采样点的评价时间可分别由传统两种方法的6 s和4 s缩短为2 s。

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基于优化纹理特征的手背静脉识别系统
刘富,宗宇轩,康冰,张益萌,林彩霞,赵宏伟
吉林大学学报(工学版). 2018 (6):  1844-1850.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20170728
摘要 ( 235 )   HTML ( 7 )   PDF(796KB) ( 85 )  

为了有效提取手背静脉纹理特征,并对其进行识别匹配,提出了一种基于优化Gabor核纹理特征的手背静脉识别系统。首先,设计了一套手背静脉采集装置采集静脉图像。然后,对采集到的手背静脉图像预处理后进行三层Haar小波分解,再使用不同尺度和方向的Gabor核提取低频子带图像的纹理特征,之后使用主成分分析(PCA)法对纹理特征进行降维。最后,采用基于欧式距离的最近邻分类器进行识别。本文通过采集装置建立了具有较高质量的吉林大学手背静脉图像数据库,并在其上对本系统进行了性能测试。整体实验结果表明:该手背静脉识别系统能有效提高特征的识别速度,同时可达到98.5%的识别准确率,具有一定的应用前景。

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基于Markov blanket的无约束型K阶贝叶斯集成分类模型
王利民,刘洋,孙铭会,李美慧
吉林大学学报(工学版). 2018 (6):  1851-1858.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20170455
摘要 ( 289 )   HTML ( 5 )   PDF(639KB) ( 68 )  

为了提升K阶依赖贝叶斯分类(KDB)模型的条件依赖表达能力,本文以 Markov blanket的特征提取思想为基本原则,降低特征属性间的条件独立性,根据贪婪搜索策略进行贝叶斯分类模型的结构学习。基于训练样本集构建宏观模型,基于测试样本构建微观模型,最终通过集成模型进行决策。针对UCI机器学习数据集进行交叉验证,实验结果分别从0-1损失、偏差和方差等角度证明了本文算法的合理性和有效性。

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基于备用虚拟机同步休眠的云数据中心节能策略及性能
金顺福,王宝帅,郝闪闪,贾晓光,霍占强
吉林大学学报(工学版). 2018 (6):  1859-1866.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20170674
摘要 ( 139 )   HTML ( 1 )   PDF(725KB) ( 44 )  

为了降低能源消耗实现绿色云计算,提出一种基于备用虚拟机同步休眠的云数据中心节能策略。系统中的虚拟机分为主模块和备用模块两大模块,其中,主模块一直处于活跃状态;根据云数据中心的工作负载轻重,备用模块处于休眠状态或者活跃状态。考虑到云数据中心可以为多任务用户请求提供服务,建立了一个批量到达且部分服务台同步多重休假的排队模型。采用高斯赛德尔法,求解系统模型的稳态分布,给出系统节能率等性能指标表达式。最后,进行数值试验和仿真试验,研究了基于备用虚拟机同步休眠的云数据中心节能策略的系统性能,并验证了所提策略的有效性。

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结合粒子群和单纯形的改进飞蛾优化算法
赵东,孙明玉,朱金龙,于繁华,刘光洁,陈慧灵
吉林大学学报(工学版). 2018 (6):  1867-1872.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20170066
摘要 ( 369 )   HTML ( 29 )   PDF(574KB) ( 124 )  

为提高飞蛾优化算法求解实际问题的能力,提出了一种基于单存形的混合飞蛾优化算法。该算法通过粒子群优化获取飞蛾的初始最优位置,使其具有更佳丰富的种群;同时,引入单存形方法获取最优解。通过与其他4种算法在10个函数上测试比较,结果表明:本文算法收敛速度及解的质量优于其他算法,具有更好的求解能力和优化性能,可作为问题优化的有效工具。

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基于机器视觉的农作物表面多特征决策融合病变判断算法
刘恩泽,吴文福
吉林大学学报(工学版). 2018 (6):  1873-1878.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20180497
摘要 ( 235 )   HTML ( 6 )   PDF(433KB) ( 78 )  

针对规模化种植农作物的病变判断问题,本文利用机器视觉技术,提出了表面多特征决策融合的农作物病变判断算法。采集多张农作物叶片的图像,对每一张叶片分别通过不同算法提取表面特征;设置特征权重,将不同特征结合起来判断该叶片出现病变的可能性;并对所有的叶片的结果采用大多数投票决策法对该区域病变情况进行判断。与人工判断方式相比,本文算法减少了工作量,同时可以实现农作物病变的有效预警。

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协作网络中采用双层博弈的资源分配方案
周彦果,张海林,陈瑞瑞,周韬
吉林大学学报(工学版). 2018 (6):  1879-1886.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20170329
摘要 ( 157 )   HTML ( 4 )   PDF(852KB) ( 43 )  

在多源多中继协作网络中,为避免协助同一源节点的中继节点之间过度干扰并实现中继节点的效用最大化,提出了一种在双层博弈框架下的联合功率控制和源节点选择的分布式算法。该算法通过中继节点功率控制的非合作子博弈与源节点选择的演化子博弈交替迭代,在抑制中继节点之间干扰的同时实现了中继节点对源节点的合理选择,并证明了双层博弈纳什均衡的唯一存在性。仿真结果表明,本文提出的双层博弈分布式算法可使系统收敛至纳什均衡。

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结合吸收Markov链和流行排序的显著性区域检测
苏寒松,代志涛,刘高华,张倩芳
吉林大学学报(工学版). 2018 (6):  1887-1894.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20170769
摘要 ( 216 )   HTML ( 1 )   PDF(658KB) ( 52 )  

针对现有显著性检测方法在复杂自然图像下鲁棒性不高的问题,提出了一种结合吸收Markov链和流行排序的显著性检测算法。首先计算灰度图像的熵值得到超像素分割数目,然后分两阶段进行显著性检测。在第1阶段,首先对边缘超像素进行预处理,再使用背景先验进行基于吸收Markov链随机游走的显著性检测;在第2阶段,使用第1阶段计算的区域显著值作为前景查询种子用于流行排序对检测结果进一步优化。在公开数据集ASD和ECSSD上的实验结果表明:与现有显著性检测算法对比,该算法可以准确地突出显著目标,并有效地抑制背景,同时在F-measure等指标上也有很大改善。

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基于卷积神经网络的水下图像增强方法
徐岩,孙美双
吉林大学学报(工学版). 2018 (6):  1895-1903.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20170815
摘要 ( 1347 )   HTML ( 67 )   PDF(750KB) ( 348 )  

为了避免传统水下图像增强方法需要人工选取特征,特征提取困难、清晰度低的问题,本文提出一种基于卷积神经网络的水下图像增强方法。首先根据清晰图像,通过水下图像退化模型模拟水下图像形成过程并建立水下图像库。然后,提出一种用于增强水下图像的卷积神经网络模型,该模型可以直接在清晰图像和水下图像之间建立映射关系。最后,通过卷积神经网络提取的图像特征,对水下图像进行恢复。试验结果表明:本文方法较传统方法噪声更少,并且提高了清晰度,为水下图像增强方法的研究提供了新的思路。

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高分辨合成孔径雷达图像的耦合传统恒虚警目标检测
黄勇,杨德运,乔赛,慕振国
吉林大学学报(工学版). 2018 (6):  1904-1909.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20170984
摘要 ( 210 )   HTML ( 9 )   PDF(497KB) ( 52 )  

由于合成孔径雷达(SAR)图像中含有大量相干斑噪声导致目标特征不太明显,仅使用目标强散射特征的传统恒虚警(CFAR)算法时虚警率较高。针对该问题,本文提出了一种新的耦合CFAR检测算法,它既能够检测目标的强散射特征,又能够检测目标的阴影特征。首先,利用目标强散射特征与阴影特征之间的协同关系进行目标检测。耦合CFAR的强散射特征检测与传统CFAR算法完全相同,对阴影特征检测则通过修改传统CFAR算法的积分区间来实现。然后,根据同一个目标的强散射特征与阴影特征之间存在的空间位置关联关系删除虚警目标,取得了更好的检测效果。试验结果表明,该算法在相同检测率的情况下,其虚警率远低于传统CFAR算法。

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基于Kalman滤波的电容屏触控轨迹平滑算法
李居朋,张祖成,李墨羽,缪德芳
吉林大学学报(工学版). 2018 (6):  1910-1916.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20170681
摘要 ( 531 )   HTML ( 21 )   PDF(672KB) ( 142 )  

针对触控信号易受多种噪声影响而出现触控失真问题,提出了基于Kalman滤波的电容屏触控轨迹平滑算法。通过搭建电容屏触控信号采集和测试平台,获取原始触控电容数据并分析触控轨迹噪声特征,以此建立触控轨迹平滑系统的状态模型和观测模型,经Kalman算法的时域迭代处理实现电容屏触控轨迹的噪声抑制。试验测试结果证明:本文触控轨迹平滑滤波算法对比于传统平滑滤波算法,在不增加计算量的同时获得了更好的轨迹平均平滑度,可用于电容式触摸屏应用系统。

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基于自适应释放策略的低开销确定性重放方法
应欢,刘松华,唐博文,韩丽芳,周亮
吉林大学学报(工学版). 2018 (6):  1917-1924.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20171161
摘要 ( 195 )   HTML ( 2 )   PDF(661KB) ( 34 )  

针对基于页保护机制的确定性重放方法虽然能够有效降低记录开销,但由于页保护异常仍会引入性能开销的问题,本文深入研究了共享页面访问权限释放同步点对并行程序记录性能的影响,提出了一种基于自适应释放策略的确定性重放方法。采用PARSEC测试集进行性能评估,实验结果表明,该方法能够更进一步降低记录开销。

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星载合成孔径雷达图像小特征的准确分割方法
陆智俊,钟超,吴敬玉
吉林大学学报(工学版). 2018 (6):  1925-1930.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20171002
摘要 ( 184 )   HTML ( 4 )   PDF(850KB) ( 50 )  

星载合成孔径雷达(SAR)图像信息丰富且复杂,无法通过某种信息对其所有目标进行准确表述,相同种类图像有很大不同,而不同种类图像有很大的相似性,传统方法无法解决上述问题,导致分割精度低。为此,本文提出一种新的星载SAR图像小特征准确分割方法。首先,对星载SAR图像灰度特征进行提取,通过灰度共生矩阵对纹理特征进行提取,利用谱嵌入式聚类方法塑造星载SAR图像可识别特征轮廓模型,实现轮廓特征的提取。然后,通过支持向量机实现星载SAR图像小特征初分割,利用不同小特征信息对各过分割部分的空间关系进行研究,在全局范围对类似过分割部分进行迭代增长处理,对星载SAR图像进行小特征准确分割。最后通过试验证明了本文方法有很高的准确性。

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基于简单线性迭代聚类和快速最近邻区域合并的图像分割算法
刘仲民,王阳,李战明,胡文瑾
吉林大学学报(工学版). 2018 (6):  1931-1937.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20171009
摘要 ( 682 )   HTML ( 14 )   PDF(643KB) ( 131 )  

针对传统区域邻接图在描述数据结构时,搜索全局最优解难的问题,提出了一种基于简单线性迭代聚类(SLIC)和快速最近邻区域合并的图像分割算法。该方法在区域邻接图基础上引入了最近邻接图来优化全局搜索,首先用SLIC超像素算法将图像分割成小区域,利用区域邻接图(RAG)和最近邻接图(NNG)的邻接表数据结构来描述区域之间的关系,然后计算每个待合并区域与其所有邻接区域之间的不相似度函数值,最后合并不相似度值最小的区域。实验结果表明:本文方法能较好地将最相似的区域进行合并,与传统的区域合并算法相比,降低了合并计算的复杂度,大幅度提高了区域合并的准确性。

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动态压缩感知波达方向跟踪算法
单泽彪,刘小松,史红伟,王春阳,石要武
吉林大学学报(工学版). 2018 (6):  1938-1944.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20170585
摘要 ( 260 )   HTML ( 13 )   PDF(729KB) ( 101 )  

针对现有动态目标波达方向(DOA)跟踪方法在单快拍条件下估计精度较低甚至失效的问题,提出了一种基于动态压缩感知的DOA跟踪算法。首先,通过前一跟踪时刻所得到的先验DOA稀疏信息,获得当前跟踪时刻信号向量中各位置非零元素的分布概率,继而建立起动态DOA的稀疏概率模型。然后,采用加权l1范数最小化方法重构出当前跟踪时刻的信号向量,从而确定非零元素的位置,获得DOA的实时估计值,最终实现运动目标的动态DOA跟踪。本文算法可以在单快拍条件下实现对动态目标DOA的良好跟踪,并且在相同条件下具有比粒子滤波算法更好的跟踪性能。最后,通过仿真试验对所提算法进行了有效性验证。

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