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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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2023年, 第53卷, 第5期 刊出日期:2023-05-01
上一期   
车辆工程·机械工程
一种基于转向意图的车辆敏捷性控制策略
陈磊,王杨,董志圣,宋亚奇
吉林大学学报(工学版). 2023 (5):  1257-1263.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20210886
摘要 ( 635 )   HTML ( 32 )   PDF(994KB) ( 850 )  

为提高车辆紧急转向时的敏捷性和安全性,提出了一种以主动横向稳定杆系统为执行部件的基于转向意图的车辆敏捷性控制策略。对车辆转向时轮荷转移的侧倾动力学机理进行分析,开发了一种改进的驾驶员转向意图识别方法。根据转向意图和车辆侧倾动力学机理动态分配前后轴上左右车轮载荷,引入稳定性控制方法,进而提升车辆行驶过程中的敏捷性控制策略。搭建Simulink-CarSim整车模型进行仿真验证。仿真结果表明,相对于传统车辆,有主动稳定杆控制的车辆转向盘转角使用量减小约9%,质心侧倾角峰值减小约22%,同时横摆角速度提高4%,使用较小的转向盘转角实现紧急转向控制,提高横摆转向响应,提升车辆的敏捷性和稳定性。最后,搭建ECU在环试验台验证了仿真算法,可为后续的稳定杆样车开发提供参考。

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
汽油/丁醇燃料燃烧动力学简化机理的构建和验证
吕德淋,周超,韩东
吉林大学学报(工学版). 2023 (5):  1264-1271.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20210877
摘要 ( 555 )   HTML ( 6 )   PDF(2844KB) ( 563 )  

采用基于误差传递的直接关系图法和敏感性分析方法简化含有7714个基元反应和1765种组分的汽油/丁醇混合燃料详细机理,构建一个含有425个基元反应和96种组分的汽油/丁醇混合燃料的简化动力学机理。该简化机理含有正丁醇、异丁醇、叔丁醇和仲丁醇,以正庚烷/异辛烷/甲苯混合物作为汽油模型燃料。将简化机理预测的着火延迟、组分浓度和层流火焰速度与详细机理的预测值和实验数据进行比较,验证结果较好。最后,将该简化机理耦合到三维计算流体力学软件CONVERGE中,模拟汽油/丁醇混合燃料在发动机的燃烧过程。结果表明:构建的汽油/丁醇简化机动力学理可很好地捕捉火花点火式发动机的缸内燃烧过程。

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基于有限时间扩张状态观测的HEV鲁棒复合协调控制
汪少华,储堃,施德华,殷春芳,李春
吉林大学学报(工学版). 2023 (5):  1272-1281.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20210952
摘要 ( 509 )   HTML ( 4 )   PDF(1042KB) ( 330 )  

针对采用双行星排动力耦合机构的混合动力汽车(HEV),研究其纯电动模式至混合动力驱动模式切换过程,为减小由发动机转矩波动和行驶工况扰动导致的模式切换动态性能恶化,提出了基于有限时间扩张状态观测的鲁棒复合协调控制策略。分析模式切换过程并建立各切换阶段的系统动力学模型,针对造成模式切换冲击的切换阶段,设计基于有限时间稳定理论的扩张状态观测器估计发动机转矩和负载转矩扰动,在此基础上,构建基于观测状态的前馈补偿策略,并设计基于状态反馈的鲁棒H控制器,从而实现模式切换过程的鲁棒复合协调控制。仿真结果表明:有限时间扩张状态观测器有效提高了对发动机和负载转矩扰动的观测精度,优化了发动机转速的控制效果,基于有限时间扩张状态观测的鲁棒复合协调控制策略可有效克服车辆外界扰动的影响,显著减小HEV模式切换过程的冲击度。

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搭接焊缝对铝合金焊接结构轻量化设计的影响
陈鑫,张冠宸,赵康明,王佳宁,杨立飞,司徒德蓉
吉林大学学报(工学版). 2023 (5):  1282-1288.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20210920
摘要 ( 469 )   HTML ( 5 )   PDF(1268KB) ( 372 )  

为研究熔化极惰性气体保护焊(MIG焊)搭接焊缝的引入对铝合金焊接结构轻量化设计结果的影响,根据焊缝拉伸试验建立了焊缝的壳单元等效模型,并将其嵌入到基于结构参数化模型多目标优化的轻量化设计方法中。结果表明:在考虑焊缝影响后,设计结果满足目标需求并且更接近工程实际,同时还实现了焊缝处应力的合理分布以及更理想的焊缝布局,但质量有所增加。因此,考虑了MIG焊搭接焊缝影响的铝合金焊接结构轻量化设计具有更好的工程实际应用意义。

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基于Laplacian算法的汽车外流场畸变网格优化
张勇,毛凤朝,刘水长,王青妤,潘神功,曾广胜
吉林大学学报(工学版). 2023 (5):  1289-1296.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20210940
摘要 ( 575 )   HTML ( 6 )   PDF(1582KB) ( 489 )  

为实现汽车外流场高精度计算,以某款实际在用简化车模为研究对象,分析畸变网格评价指标基础上,应用综合评价指标探寻网格畸变位置。为防止体网格优化时中心节点偏离而出现的负体积现象,提出了基于边长加权的Laplacian算法,开展畸变网格局部优化仿真计算,并以HD-2实验进行验证。结果表明:车身侧面特征线、前后风挡玻璃与机罩、行李箱盖过渡区域易生成体畸变网格,边长加权Laplacian算法可降低畸变网格数量,风阻系数仿真精度提高3.90%,与风洞实验误差为2.26%。对比粒子图像测速(PIV)实验,车模尾部流场模拟相比优化前更加准确,表明了建立的边长加权Laplacian算法的有效性。

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混流双边拆卸线平衡问题的精英差分进化算法
张则强,梁巍,谢梦柯,郑红斌
吉林大学学报(工学版). 2023 (5):  1297-1304.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20210857
摘要 ( 510 )   HTML ( 10 )   PDF(922KB) ( 517 )  

针对双边拆卸过程中产品单一且存在的负载不均衡和环境污染等现象,以最小化工作站数、负载均衡指标、需求指标和危害指标为优化目标,建立多目标、多产品双边拆卸线数学模型。首先,结合混流拆卸问题特征,设计了一种精英差分进化算法对所提模型进行求解,该算法设计了一种新的编码-解码方式贴合实际拆卸过程;其次,结合精英策略改进自身随机过程与进化过程;最后,采用Pareto比较和NSGA-II机制筛选非劣解。通过与双边拆卸现有实例对比,验证了算法的可行性和良好的求解性能。并将所建模型与本文算法运用于混流电视机拆卸案例,求解得到多组较优方案供决策者选择。

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扭转荷载下螺旋形螺纹连接件的IWAN改进模型
李九一,周丰峻,刘建华,孙云厚,朱精忠,邱明坤
吉林大学学报(工学版). 2023 (5):  1305-1314.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20210914
摘要 ( 479 )   HTML ( 7 )   PDF(1880KB) ( 577 )  

建立了螺旋形螺纹三维有限元模型,通过螺纹表面应力分布等数值计算验证模型方案的有效性,并对扭转载荷下螺纹结构的力学特性开展数值研究。结果表明:螺纹结构在加、卸载阶段均经历了黏着、部分滑移和宏观滑移3种状态;在拧紧过程的宏观滑移阶段由于轴向力增大,扭矩呈上升趋势,在拧松过程中由于轴向力减小,扭矩呈下降趋势。在螺纹结构有限元计算结果的基础上,针对扭转载荷作用下带升角的三维螺纹结构,通过增添宏观滑移时的残余刚度和扭矩整体修正量,建立了修正的IWAN模型。计算结果表明:修正的IWAN模型能较准确地重现有限元模拟结果中扭矩与转角的关系,且3个Jenkins单元模型组成的修正IWAN模型即可足够精确地还原有限元模拟得到的耗散能。

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无人驾驶汽车智能座舱人机交互界面色彩设计
张惠,聂志玲,肖宏伟,王聃星
吉林大学学报(工学版). 2023 (5):  1315-1321.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20230188
摘要 ( 834 )   HTML ( 33 )   PDF(850KB) ( 1091 )  

通过对汽车人机交互界面(HMI)系统配色评价研究提高显示界面的用户体验度。针对不同人群对颜色偏好的机制,提出了3个关于人们颜色偏好的假设,然后进行了一项众包调查。实验结果采用描述性统计和卡方检验,比较不同组在界面的4个部分的颜色选择。结果表明:油量标志的选择以红色系为主,背景色彩、仪表灯及道路显示均以蓝色系和绿色系为主;不同性别和不同地区的居民的颜色偏好也有显著差异;警示部分推荐使用暖色系,而其他部分推荐使用冷色系;多种界面配色方案都有利于满足不同的用户需求。

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材料科学与工程
聚氨酯涂膜弹性模量的AFM测定及微观结构分析
谢超,王起才,于本田,李盛,林晓旭,鲁志铭
吉林大学学报(工学版). 2023 (5):  1322-1330.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20210918
摘要 ( 780 )   HTML ( 11 )   PDF(1438KB) ( 887 )  

为测定聚氨酯涂膜的弹性模量,建立了正三棱锥形态原子力显微镜(AFM)探针与涂膜的力学接触模型。同时,通过分析AFM的力学测试曲线,得出了探针与涂膜之间的力-压痕深度关系,并将其与力学接触模型相结合,确定了涂膜的弹性模量。此外,通过正电子湮灭技术测试了涂膜的微观结构,并与其弹性模量进行了对比分析。最后,采用灰色关联理论对微观结构参数与涂膜弹性模量的相关性进行了研究。结果表明:涂膜的弹性模量测定结果为6.118~6.917 MPa,与现有文献中聚氨酯涂膜弹性模量的研究结果一致,证明该方法测定结果准确。由于自由体积尺寸及含量的增大降低了基材对其分子链段运动的限制能力,故涂膜的弹性模量与其自由体积孔径及自由体积分数均呈负相关性,其中,涂膜的自由体积平均孔径对其弹性模量的影响程度更高。

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铝/钢等离子弧熔⁃钎焊接头界面电子背散射衍射分析
吴迪,耿文华,李洪梅,孙大千
吉林大学学报(工学版). 2023 (5):  1331-1337.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20210880
摘要 ( 531 )   HTML ( 6 )   PDF(2045KB) ( 332 )  

采用电子背散射衍射(EBSD)技术对铝合金/超高强钢等离子弧熔-钎焊接头界面的组织构成、晶粒取向和取向差分布、晶粒尺寸、织构情况进行了研究。结果表明:铝合金/超高强钢等离子弧熔-钎焊接头界面组织呈明显的双层结构,由Fe4Al13相和Fe2Al5相组成,两相在晶粒尺寸和形态上存在明显差异。Fe4Al13相呈细小的等轴晶形态,以大角度晶界为主,Fe2Al5相呈柱状晶形态,以小角度晶界为主。Fe4Al13相的晶粒尺寸明显小于Fe2Al5相晶粒尺寸。Fe4Al13相的主要织构为<010>丝织构,Fe2Al5相晶粒具有明显的择优取向,其主要织构为 <001>丝织构。

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AA6061⁃T6铝薄板无针搅拌摩擦点焊接头结构及性能分析
于贵申,陈鑫,武子涛,陈轶雄,张冠宸
吉林大学学报(工学版). 2023 (5):  1338-1344.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20210937
摘要 ( 508 )   HTML ( 1 )   PDF(2808KB) ( 532 )  

以车身覆盖件用1.5 mm厚AA6061-T6铝薄板为研究对象,采用Box-Behnken试验设计分析了不同焊接参数对无针搅拌摩擦点焊(PFSSW)接头力学性能及断裂模式的影响规律。通过响应面方法(RSM)对PFSSW接头的拉剪性能进行优化。结果表明:焊点的金相呈现“盆形”结构,当搅拌头转速为2950 r/min、下压量为0.6 mm和停留时间为7 s时,接头的最高拉剪失效载荷为6.41 kN。PFSSW焊点断口呈现3种断裂模式。其中,焊核拔出模式下接头的平均失效载荷最高(6.26 kN),界面分离断裂模式最低(4.89 kN),混合断裂模式居中(5.60 kN)。

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交通运输工程·土木工程
设置广告牌的高速公路平曲线路段驾驶行为分析
宋灿灿,荆迪菲,谢俊峰,康可心
吉林大学学报(工学版). 2023 (5):  1345-1354.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20210927
摘要 ( 350 )   HTML ( 5 )   PDF(1782KB) ( 454 )  

为研究广告牌设置对高速公路平曲线路段驾驶行为的影响,收集了50名驾驶员在20组不同广告牌设置参数与平曲线半径上的速度与横向偏移数据,构造速度区域面积、越线行为、横向偏移量指标确定广告牌影响下驾驶行为显著变化的起终点。结果表明:广告牌架设形式、距道沿距离、平曲线半径对驾驶行为的起终点均存在显著性影响,布设密度仅影响速度变化与横向偏移的终点;不适合在半径小于1000 m的平曲线路段设置广告牌,即使是影响程度最小的落地式广告牌。

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基于交通冲突的长纵坡路段追尾风险评估及预测
潘恒彦,王永岗,李德林,陈俊先,宋杰,杨钰泉
吉林大学学报(工学版). 2023 (5):  1355-1363.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20210912
摘要 ( 439 )   HTML ( 6 )   PDF(869KB) ( 801 )  

通过无人机航拍、雷达测速与人工现场调查对山区长纵坡路段的车辆轨迹与交通流数据进行采集。基于交通冲突技术给出长纵坡路段车辆碰撞时间及冲突所引发追尾事故概率的计算方法,基于动能守恒定律给出长纵坡路段追尾事故的碰撞动能损失量,分别用于量化车辆追尾冲突与事故后果的严重性。构建了追尾风险指数,用于评价长纵坡路段的追尾风险程度。分别运用零膨胀负二项回归(ZINB)与有序Logistic回归对追尾冲突频次与追尾风险等级进行预测,并分析交通流特性对其产生的影响。结果得出:零膨胀负二项回归对上坡与下坡方向冲突频次的预测效果较好,R2分别为0.556与0.482;有序Logistic回归对上下坡追尾风险等级的预测效果极佳,R2分别约为0.643与0.632。车速、加速度、交通量与交通流车辆构成对冲突数量与追尾风险程度的影响存在差异。

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考虑路网随机特性的高速公路换电站选址
李艳波,柳柏松,姚博彬,陈俊硕,渠开发,武奇生,曹洁宁
吉林大学学报(工学版). 2023 (5):  1364-1371.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20220767
摘要 ( 420 )   HTML ( 9 )   PDF(1037KB) ( 559 )  

综合考虑路径上电动汽车流量和初始剩余电量的随机特性,引入扩张网络理论,构建了多路径条件下潜在的换电站选址数学模型。并结合“精英主义”,利用遗传算法对选址模型进行求解,获取选址初始解。最后,利用统计分析的方法对初始解进行筛选得到最终的最优选址点。在此基础上对电动车续航里程与建站成本关系及换电站数量与服务流量关系进行了分析,通过比较,“精英主义”的引进可明显降低换电站初始建设成本及求解时间,而统计分析法的运用使换电站既可满足高速路网中绝大多数车主的用电需求,又能有效降低建站所需初始成本。

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桥台背墙对连续梁桥地震易损性的影响
张玥,刘传森,宋飞
吉林大学学报(工学版). 2023 (5):  1372-1380.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20211174
摘要 ( 504 )   HTML ( 2 )   PDF(2125KB) ( 229 )  

为探究桥台背墙对连续梁桥各主要构件地震易损性的影响,以一座四跨连续梁桥为例,使用OpenSees软件分别建立是否考虑桥台背墙的桥梁非线性模型。根据场地类型,从PEER数据库中筛选了100条地震波,对两模型分别进行计算,使用云图法建立各构件易损性曲线。研究表明:桥台背墙对连续梁桥的各构件抗震性能有显著影响;桥台背墙对各构件地震易损性的影响随着损伤程度的增大而增大,并在完全损伤状态,影响程度达到最大,桥墩易损性均值偏差达到85.5%;在各级损伤状态下,桥台背墙对桥墩的地震易损性影响最大。因此,建议在分析连续桥梁结构抗震性能时,考虑桥台背墙。

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RET/胶粉复合改性沥青制备及其混合料性能评价
郑睢宁,何锐,路天宇,徐紫祎,陈华鑫
吉林大学学报(工学版). 2023 (5):  1381-1389.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20210850
摘要 ( 609 )   HTML ( 2 )   PDF(1317KB) ( 303 )  

为确定反应性弹性体三元共聚物(RET)/胶粉复合改性沥青最佳组成配比,借助Design-Expert分析了RET、胶粉和油分掺量与沥青性能之间的定量关系,采用动态剪切流变仪、红外光谱仪和荧光显微镜探究了复合改性机理,并对复合改性沥青路用性能和疲劳性能进行了验证评价。结果表明:RET和胶粉掺量与改性沥青性能存在非线性函数关系,RET、胶粉和油分最佳掺量分别为沥青质量的1.69%、16.52%和1.83%;RET/胶粉复合体系可与沥青发生化学反应生成新的吸收峰,使改性剂与沥青之间的边界减弱,改善胶粉与沥青的相容性,提升RET沥青的低温性能,从而提高沥青混合料的路用性能。

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管幕预筑结构构件受弯性能试验
张艳青,吕宇宣,韩石,尤龙飞,曾俊,侯飞阳
吉林大学学报(工学版). 2023 (5):  1390-1399.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20220603
摘要 ( 350 )   HTML ( 0 )   PDF(2074KB) ( 437 )  

以连接件设置为参数,对管幕预筑结构构件的受弯性能进行试验研究,通过观察试件的裂缝发展及破坏形态,量测试件的荷载、挠度、应变,研究管幕预筑结构的受力机理,分析连接件的设置对管幕预筑结构构件受弯性能的影响。试验结果表明:管幕预筑结构受弯构件与等截面双钢板混凝土受弯构件的破坏过程及受力机理有较大差别,其破坏一般出现在钢管与平钢板相交的位置,源于钢管幕在弧形钢管与平钢板相交的凹角处有被拉平的趋势,破坏始于对拉筋及立柱的屈服,终于钢管幕与混凝土完全分离后钢板的屈服;设置对拉钢筋连接件可大幅度提升管幕预筑结构受弯构件的力学性能。

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摩擦耗能型翼缘削弱式钢梁连接的承载性能
王卫华,朱勇斌,祁神军,霍静思,郭秀泉,钟振安
吉林大学学报(工学版). 2023 (5):  1400-1410.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20210883
摘要 ( 372 )   HTML ( 2 )   PDF(2486KB) ( 306 )  

提出一种摩擦耗能型翼缘削弱式(RBS)钢梁高强螺栓的连接形式,可实现塑性铰外移的效果。由设置在钢梁腹板中部的横隔板和腹板共同组成H型凸起抵抗剪力,不仅节省了钢梁腹板位置的大量抗剪螺栓群,在钢梁吊装时还可作为搭接平台,实现钢梁的快速安装。在H型钢梁摩擦型高强螺栓连接试验验证的基础上,利用ABAQUS有限元软件建立了摩擦型RBS钢梁连接的数值模型。与传统钢梁连接形式相比,摩擦型RBS钢梁连接的受力过程可分为:弹性阶段、滑移阶段、强化阶段和塑性阶段,在摩擦滑移阶段和全截面屈服阶段可形成2级耗能机制。改变翼缘螺栓预紧力、盖板厚度、翼缘厚度以及钢材强度等参数,对摩擦型RBS钢梁连接的工作机理和承载性能变化规律进行分析。摩擦型RBS钢梁连接具有良好的承载力和塑性转动能力,可得到与骨式翼缘RBS钢梁相似的塑性铰外移的效果,且转角延性系数由1.7提高到12。摩擦型RBS钢梁连接滑移阶段的抗弯承载力主要与翼缘螺栓群的极限摩阻力相关,而塑性阶段极限抗弯承载力则与螺栓强度、栓杆直径以及钢梁塑性极限弯矩等因素相关。

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智能感知道路主动除冰雪系统及实验技术
魏海斌,韩栓业,毕海鹏,刘琼辉,马子鹏
吉林大学学报(工学版). 2023 (5):  1411-1417.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20220547
摘要 ( 579 )   HTML ( 7 )   PDF(1419KB) ( 713 )  

为解决道路冰雪的问题,研制了智能感知道路主动除冰雪系统。介绍了导电橡胶复合材料的制备方法,通过室外试验确定了融雪效果,而且构建了相应的有限元模型,将主动融冰雪系统用于工程且确定了智能感知系统的阈值。结果表明,14 V电压和-8 °C条件下导电橡胶在3.17 h融化路面20 mm雪厚,可以实现低电压下快速融雪。室外试验验证了有限元模型的准确性,感知系统表明智能感知主动除冰雪系统能及时除去道路冰雪。

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基于桥梁裂缝识别模型的桥梁裂缝病害识别方法
张振海,季坤,党建武
吉林大学学报(工学版). 2023 (5):  1418-1426.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20210860
摘要 ( 607 )   HTML ( 13 )   PDF(1957KB) ( 870 )  

为实现高效、轻量化、无接触的桥梁裂缝病害识别,提出了一种基于桥梁裂缝识别模型(Bridge crack extraction model,BCEM)的桥梁裂缝识别网络。该网络将深度学习与传统图像处理方法相结合,首先,预处理裂缝图像,增强裂缝信息表达;之后,采用滑窗法将裂缝切分为面元图像,针对面元图像特性,采用改进的BC-MobileNet轻量化模型对裂缝面元进行分类;最后,识别误检与漏检面元,实现桥梁裂缝准确识别。通过与目标检测、模式识别等不同裂缝识别方式进行比较,结果表明:BCEM在各项实验指标上均有提升,证明了本文提出识别网络对桥梁裂缝识别的有效性。

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计算机科学与技术
基于Transformer和隐马尔科夫模型的中文命名实体识别方法
李健,熊琦,胡雅婷,刘孔宇
吉林大学学报(工学版). 2023 (5):  1427-1434.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20210856
摘要 ( 872 )   HTML ( 33 )   PDF(763KB) ( 1513 )  

提出了一种基于Transformer和隐马尔科夫模型的字级别中文命名实体识别方法。本文改进了Transformer模型的位置编码计算函数,使修改后的位置编码函数能表达字符之间的相对位置信息和方向性。使用Transformer模型编码后的字符序列计算转移矩阵和发射矩阵,建立隐马尔科夫模型生成一组命名实体软标签。将隐马尔科夫模型生成的软标签带入到Bert-NER模型中,使用散度损失函数更新Bert-NER模型参数,输出最终的命名实体强标签,从而找出命名实体。经过对比实验,本文方法在中文CLUENER-2020数据集和Weibo数据集上,F1值达到75.11%和68%,提升了中文命名实体识别的效果。

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事务块认证机制与并行存储结构
初剑峰,王壹铭,黄效淳,胡亮
吉林大学学报(工学版). 2023 (5):  1435-1442.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20210881
摘要 ( 445 )   HTML ( 2 )   PDF(803KB) ( 243 )  

采用有向无环图结构的区块链共识机制能并行执行交易,但效率与稳定性较差。因此一些共识机制采用联盟链的方式处理交易。本文设计并提出基于有向无环图的并行存储结构,通过并行存储结构实现事务块认证机制(TBCM)的共识机制,由此TBCM共识机制能有效提升联盟链整体对大量交易的并行处理能力。TBCM中采用联盟链的方式组织节点,验证节点组验证网络中生成的交易块,采用并行存储结构的网络中的同步用户不必处理整个网络的交易负载,由验证节点组并行处理网络中的区块。由此结构设计的共识机制使联盟链系统具备并行处理事务的能力,以此提高交易的实时性。TBCM拥有并行性实时交易的优势,能实现更高的稳定性和交易确认效率。

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基于大数据与粒子群的清洁能源协同优化调度方法
刘洋,刘吉成
吉林大学学报(工学版). 2023 (5):  1443-1448.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20220167
摘要 ( 394 )   HTML ( 5 )   PDF(782KB) ( 391 )  

为解决清洁能源系统运行节点因存在延迟调度,而影响清洁能源协同优化调度效果的问题。为避免该问题,本文提出基于大数据技术与粒子群算法的清洁能源协同优化调度方法。根据清洁能源协同运行特点,利用大数据技术分析作业参数,并设计运行节点延迟调度策略,然后构建清洁能源系统输出功率调度模型。将最大运营利益和最小弃能成本作为优化目标,构建清洁能源协同优化调度模型,再采用粒子群算法进行求解,得到最优调度方案。实验结果表明:本文方法可以获取较优的清洁能源协同调度结果。

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基于多支路卷积神经网络的磁瓦表面缺陷检测算法
刘培勇,董洁,谢罗峰,朱杨洋,殷国富
吉林大学学报(工学版). 2023 (5):  1449-1457.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20210855
摘要 ( 560 )   HTML ( 18 )   PDF(1586KB) ( 719 )  

针对磁瓦表面缺陷检测难度大和精度低的问题,提出了一种新的磁瓦表面缺陷检测算法。首先,设计了一种多支路网络结构,并在各支路中构建了一种能有效提取磁瓦图像特征的卷积神经网络;然后,引入注意力模块突出图像的重要特征;最后,通过判别相关分析使同类特征的相关性和不同类特征的差异性最大化,并通过级联融合得到优化的磁瓦图像融合特征。在磁瓦图像数据集上,对算法检测性能进行了测试,测试精度达到99.90%;在实际检测工作中,本文算法的检测准确率保持在99%以上,检测速度达到129块/min。实验和运行结果表明:本算法检测精度高,性能稳定可靠,能满足磁瓦大批量生产实时在线检测要求。

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基于加权质心定位的井下移动目标实时跟踪方法
张楠,史建华,亿吉,王平
吉林大学学报(工学版). 2023 (5):  1458-1464.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20220137
摘要 ( 333 )   HTML ( 0 )   PDF(789KB) ( 400 )  

为保障井下作业人员的人身安全,提出基于WSNs加权质心定位的井下移动目标实时跟踪方法。确定传感器在井下布置方位和数量,并建立与邻居节点间的通信;选择和目标距离最近的节点形成定位边,利用加权质心定位算法赋予节点权值,并引入虚拟节点概念,计算虚拟节点位置估计移动目标具体位置;采用自主决策思想确定节点转换状态,根据状态设置跟踪过程,实现目标实时跟踪。结果证明:本文方法跟踪丢失率始终保持在0.02%以下,误差小,跟踪效率较高。

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基于谱变换和高阶稀疏Hodrick⁃Prescott分解的茶叶品种鲁棒判别方法
赵秀芝,宁井铭,谢德红
吉林大学学报(工学版). 2023 (5):  1465-1473.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20230274
摘要 ( 378 )   HTML ( 2 )   PDF(1065KB) ( 221 )  

为了提高可见-近红外光谱定性分析的精度,需对光谱进行降噪预处理。针对降噪易产生额外小谱峰、恶化定性分析准确度的问题,提出一种基于谱变换和高阶稀疏Hodrick-Prescott分解的降噪方法。在该方法的优化方程中,假设可见-近红外光谱由低通的基本波形光谱、带通的特征波形光谱及噪声组成,以含噪光谱与基本波形光谱、带通的特征波形光谱之间残差L2范数为残差项,保证估计值逼近真实值;依据特征波形光谱的稀疏性,以其二阶差分的L1范数为正则化项,约束估计特征波形光谱,从而分解出茶叶中重要的特征吸收峰。该方法同时利用滤波器的谱变换技术获得低通和带通零相位滤波器矩阵,协助分解基本波形光谱和特征波形光谱,并利用L-曲线方法获取优化方程中的最佳正则化参数。本实验以6种茶叶的可见-近红外光谱为基础实验数据。在实验中,以信噪比、均方根差和茶叶品种定性分析分类模型的准确性为衡量指标,与小波分解法、改进的Hodrick-Prescott法和Savitzky-Golay法进行了比较。实验结果显示:对含高斯噪声合成光谱数据和含高斯-脉冲混合噪声合成光谱数据,该方法信噪比最高;对于合成和真实两个数据集,分类模型准确率均高于上述3种方法预处理后的结果,且远高于含噪数据下的分类结果。因此,该方法在可见-近红外光谱降噪方面具有优势,能应用于基于可见-近红外光谱的茶叶品种定性检测的预处理。

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通信与控制工程
基于注意力与深度交互的周车多模态行为轨迹预测
田彦涛,黄兴,卢辉遒,王凯歌,许富强
吉林大学学报(工学版). 2023 (5):  1474-1480.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20210904
摘要 ( 661 )   HTML ( 17 )   PDF(1276KB) ( 680 )  

设计了一种车辆深度交互编码并结合基于注意力机制的解码器模型,该模型同时输出车辆多模态行为预测结果和未来轨迹预测分布。使用公开的NGSIM US-101和I-80数据集评估所提出的模型,并且对模型多模态行为机动预测进行了定性分析。结果表明:该模型具有较好的均方根误差值(RMSE),在提升了计算效率的基础上获得了更高的轨迹预测精度。

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基于PID与Q⁃Learning的混合动力汽车队列分层控制
尹燕莉,黄学江,潘小亮,王利团,詹森,张鑫新
吉林大学学报(工学版). 2023 (5):  1481-1489.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20210915
摘要 ( 450 )   HTML ( 9 )   PDF(1844KB) ( 624 )  

提出一种基于PID与Q-Learning的混合动力汽车队列分层控制策略。上层控制器基于车-车通信获得队列中前车的速度和位置信息,采用PID控制器实现队列的纵向控制并获得后车的目标车速;下层控制器根据该目标车速采用Q-Learning进行混合动力汽车队列的能量管理。仿真结果表明:上层控制队列平均车间距保持在14 m左右,确保良好的行驶安全性;下层控制队列平均百公里油耗比DP策略增加了2.57%,离线计算时间减少了23%。该策略在保持与DP基本相同的燃油经济性下,不仅能适应随机工况,也能在线实现。

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基于随机森林的无线传感器通信网络阻塞故障检测
杨亚让,吴云虎
吉林大学学报(工学版). 2023 (5):  1490-1495.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20220226
摘要 ( 481 )   HTML ( 2 )   PDF(1413KB) ( 316 )  

针对无线传感器通信网络信道分布复杂,受外界因素影响大,导致故障检测精准度低的问题,提出一种基于随机森林的无线传感器通信网络阻塞故障检测方法。通过预设随机变量模拟存在阻塞故障、不存在阻塞故障两种状态下,样本集属性向量变化,设立判定阈值。考虑到外界因素影响,建立随机森林决策规则,输入样本数据,通过预设变量模拟外界干预因子,让检测结果逼近真实值,不断迭代直至基于判定阈值的检测结果符合规则。仿真实验证明:本文方法的检测结果与实测值吻合度高,在存在干扰环境下也能保证检测准确率,耗用时间短。

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基于四次方星座低复杂度盲SLM相位旋转的估计算法
王金鹏,姚庆雪,李博,赵昕
吉林大学学报(工学版). 2023 (5):  1496-1504.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20210905
摘要 ( 372 )   HTML ( 0 )   PDF(1317KB) ( 259 )  

盲选择映射(Blind SLM)技术会选择采用原始正交振幅调制(QAM)星座与解映射后接收信号之间的欧氏距离进行盲估计时,对计算复杂度要求较高。为能在确保通信质量的前提下,尽量降低系统的计算复杂度,提出了一种基于四次方星座最小欧氏距离的相位旋转序列估计方法。本算法中由于应用了四次方星座,故可以减少用于计算最小欧氏距离的信号总量,从而能降低系统的计算复杂度。此外,本文还引入了一组由0°,135°随机选择构造的相位旋转序列在保持较高的估计精度的前提下,进一步降低复杂度。仿真结果表明:当Eb/N0>6?dB时,对于不同的调制方式16QAM和64QAM,相位旋转估计的计算复杂度降低到了传统基于最大似然估计算法(ML)的盲SLM估计的约35%和14%,降低到了两步估计的约50%和21%,而误码率(BER)没有明显降低。因此,本文方法能在不降低无线通信系统性能的前提下,有效减少算法复杂度。

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供水管道球形检测器超声波定位技术
李云飞,汪炜昊,付明,张飞,周扬
吉林大学学报(工学版). 2023 (5):  1505-1513.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20210934
摘要 ( 425 )   HTML ( 6 )   PDF(1108KB) ( 647 )  

针对自主研发的球形检测器在供水管道中的定位需求,设计了一种圆弧形复合超声波振子,基于压电方程,对其振动特性进行理论和仿真分析,得出主要振型和最优工作频率。研究超声波发射电路与复合超声波振子之间阻抗匹配设计,实现最优的超声波能量转换驱动效率。基于小波变换包络检测方法的超声波信号检测技术,计算得出超声波信号传输的精确时间,实现了球形检测器定位系统。经测试,100 m管道长度静态测距定位精度误差约为2%,动态定位距离达到170 m,与惯导数据计算距离之间误差不超过6%,符合球形检测器在供水管道中的实时定位需求。

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农业工程·仿生工程
侧排式棉秸秆还田及残地膜回收联合作业机的设计与试验
曹肆林,谢建华,杨豫新,刘永瑞,卢勇涛,孙博
吉林大学学报(工学版). 2023 (5):  1514-1528.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20210931
摘要 ( 366 )   HTML ( 9 )   PDF(3131KB) ( 639 )  

为适应新疆棉区残膜污染治理“遏制增量”的需要,改善秋后残膜回收机存在的功耗高灰尘大、残膜回收率不高、卸膜距离短、膜秆分离效果差等问题,设计了侧排式棉秸秆还田及残地膜回收联合作业机,同时完成棉秸秆粉碎侧向抛洒还田、残地膜捡拾、膜杂分离、收集压缩、卸膜集堆等多项作业。该机具通过螺旋搅龙将粉碎后的棉秸秆输送到膜间交接行;采用限深尾轮随地仿形,确保根茬高度稳定,并实现残膜捡拾弹齿入土深度稳定;运用风力清杂,在捡拾残膜的过程中实现二级清杂,降低回收后残膜的含杂率;通过输送装置对回收后的残膜进行压实,提高装载量。对主要工作部件进行设计和分析,阐明了拾膜、卸膜、残地膜压缩的功能原理,确定了主要部件结构和工作参数。运用Design-Expert软件设计了三因素三水平响应面试验,试验结果表明,机具最佳作业参数如下:机具作业速度为1.09 m/s、留茬高度为9.37 cm、弹齿入土深度为4.07 cm,棉秸秆粉碎合格率、拾膜率和残膜含杂率为96.20%、88.48%、12.00%。以圆整后的作业参数进行了试验验证,试验结果为棉秸秆粉碎合格率94.83%、拾膜率87.26%、残膜含杂率12.23%,试验结果表明:棉秸秆粉碎合格率、拾膜率和残膜含杂率与理论优化值误差分别为1.4%、0.3%和1.9%。研究方法和成果可为相关装备的研究提供参考。

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