沈阳工业大学学报

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电气工程

直线电机XY平台交叉耦合迭代学习控制

夏加宽;张琳娜;孙宜标;王丽梅

2013, 35(1): 1-5. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2013.01.01

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针对直线电机XY平台进行周期性轮廓加工时产生的周期性轮廓误差，设计了将迭代学习控制与交叉耦合控制相结合的交叉耦合迭代学习控制器.利用实时轮廓误差估计模型估算出轮廓误差，通过迭代学习控制器削弱周期性轮廓误差，按交叉耦合增益的关系来分配X、Y轴的补偿量，实现对周期性轮廓误差的实时补偿.理论推导与仿真结果表明，该方案不仅有效减小了直线电机XY平台的轮廓误差，而且增强了系统的鲁棒性.

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电气工程

基于最小铜损的BLDCM矢量控制

李红梅;宣铠锐;李孝尊

2013, 35(1): 6-11. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2013.01.02

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为了降低无刷直流电机（BLDCM）驱动系统的转矩脉动，提高运行效率，提出了基于最小铜损的BLDCM矢量控制方案.该方案实现思路是基于最小铜损设计电流指令发生器，发生器根据速度外环输出的参考转矩获得BLDCM定子电流给定值.定子电流给定值与实际定子电流比较后，经过电流内环PI调节器生成逆变器参考电压，其控制逆变器进行空间矢量脉宽调制（SVPWM）〖JP〗并输出驱动BLDCM的相电压，实现BLDCM的矢量控制.为了验证基于最小铜损BLDCM矢量控制方案的可行性和有效性，建立了该系统的Simulink仿真模型，仿真结果证实了BLDCM矢量控制在降低转矩脉动的同时兼具良好的动态和静态性能.

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电气工程

低压大电流车载发电机磁场计算与换向改善

安跃军;李文瑞;周利民;薛丽萍;李勇

2013, 35(1): 12-17. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2013.01.03

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为了解决低压大电流车载发电机换向困难和火花等级高的问题，设计出一种采用非均布和不对称磁极结构，加装不对称换向极，嵌入具有均压作用的单波绕组并安装了倾斜电刷的新型电机.对电机进行有限元电磁场分析，结果表明：尽管主磁极是不等距分布的，但是气隙磁场仍然是对称均布的，确保提供适合机电能量转换的媒介空间；对换向区磁场的精细化分析和展示表明：换向极起到了降低换向区磁感应强度和换向电势的作用，换向电势平均减少58.11%，益于改善换向.火花实验说明火花等级低于1.25级.设计方案可以改善发电机换向条件和降低火花等级，有利于提高车载电气系统运行稳定性和可靠性。

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风力发电技术

风电机组网侧逆变器实时电流跟踪法谐波抑制

王湘明;周翔;董磊书

2013, 35(1): 18-24. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2013.01.04

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为解决异步风力发电机网侧逆变器接入带有非线性负载的电网时存在谐波干扰的问题，采用一种改进的并网逆变器实时电流跟踪谐波抑制方法，建立了风力发电机网侧并网逆变器电压矢量、电流跟踪和扰动的数学模型以及控制系统的谐波电流实时跟踪仿真模型.利用Matlab/Simulink对带非线性负载的并网逆变器控制系统进行电流跟踪谐波抑制仿真，并研究逆变器离网独立运行时对负载的供能过程.仿真结果表明，该实时电流跟踪谐波抑制方法具有良好的跟踪性能和抗扰性能，与传统谐波抑制方法相比具有较强的鲁棒性，为深入研究整个系统的并网逆变以及搭建实验平台提供了依据.

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风力发电技术

双馈风电机组电力系统低频振荡阻尼特性

杨悦;李国庆;李江;王振浩

2013, 35(1): 25-30. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2013.01.05

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由于风力发电机组没有功角，采用数学模型方法分析含风电场的电力系统的低频振荡可能会产生一定的误差，提出基于实测信号的随机子空间算法对大规模双馈风机并网后的系统阻尼特性进行了分析.以含完整双馈发电机组动态模型的电力系统为例，分析了含双馈风电机组的电力系统阻尼特性.分析结果表明，随着风电接入容量的增加，阻尼比并非单调变化，而是存在一个最佳风电接入容量；含双馈风机组的电力系统由于装设了高响应速率的电力电子器件——换流器，有利于系统的小干扰稳定；风电场的阻尼特性与风电场接入位置和故障点之间的电气距离有紧密联系.

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材料科学与工程

磁控状态下Fe90堆焊层显微组织对力学性能的影响

刘政军;李乐成;武小娟;苏允海

2013, 35(1): 31-35. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2013.01.06

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为了研究直流横向磁场对Fe90堆焊层组织和性能的影响，在Fe90自熔堆焊合金的等离子弧堆焊过程中引入直流横向磁场，采用洛氏硬度仪、磨损试验机对不同规范下试样的硬度、耐磨损性进行测试，采用OM及SEM对堆焊层进行显微组织分析，进而揭示外加磁场对堆焊层性能的作用机理.结果表明，施加磁场的堆焊层要比无磁场作用的堆焊层硬度高、耐磨性好；当堆焊电流为I=180 A，磁场电流为I_m=3 A时，堆焊层性能取得最佳值，其磨损量为0.4218 g，表面硬度HRC为72.1.外加磁场提高堆焊层性能的主要原因是电弧和熔池在磁场作用下运动状态发生改变，改善了堆焊层组织，使堆焊层的组织由柱状晶转化为等轴晶并细化晶粒，进而提高堆焊层的综合力学性能.

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材料科学与工程

高强度冷轧双相钢应变硬化行为

赵征志;叶洁云;汪志刚;赵爱民

2013, 35(1): 36-40. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2013.01.07

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为了研究双相钢在变形过程中的应变硬化特性，采用Hollomon法与修正的CrussardJaoul法分析了试验钢的应变硬化曲线，并利用力学测试与显微组织观察等手段研究了组织结构对应变硬化行为的影响机制.结果表明：三种试验钢，均表现出较高的初始加工硬化能力.具有岛状马氏体与类针状马氏体的双相钢表现出两个阶段的应变硬化特征，具有粗大块状马氏体的双相钢则表现出三个阶段的硬化特征.与类针状和粗大块状马氏体相比，含有岛状马氏体的双相钢表现出较强的加工硬化能力和强度与塑性的良好配合.块状马氏体较早的进入塑性变形，导致双相钢变形协调难度加大并在晶界周围产生孔洞而使塑性恶化.

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材料科学与工程

316L不锈钢等离子渗钛-热氧化制备TiO₂膜及性能

王鹤峰;树学锋;李秀燕;唐宾

2013, 35(1): 41-45. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2013.01.08

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为了提高316L不锈钢的表面性能，以满足其在医用环境下服役的要求，利用等离子表面合金化和真空热氧化复合处理技术，在316L不锈钢表面制备TiO₂薄膜。借助金相显微、辉光放电发射谱（GDOED）、x-射线光电子谱（XPS）和x-射线衍射（XRD）分析薄膜的组织结构，以蒸馏水为对象进行光诱导超亲水性试验，用球-盘磨损试验对比测试薄膜与基体的摩擦学性能。结果表明：薄膜均匀致密,Ti、O元素沿层深呈梯度分布,具有锐钛矿型TiO₂结构; 薄膜具有较高的亲水性,可见光照射下,30 min内接触角降为8.5°; 在7.6 N负荷下,薄膜与Al₂O₃陶瓷球对磨时的摩擦系数为0.30~0.40,磨损率仅为1.14×10^-4 mm³·N^-1·m^-1,复合处理后薄膜耐磨减摩性能指标明显优于不锈钢基材.

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材料科学与工程

锥形管无模拉拔壁厚变化规律

毛浩恩;秦芳;邢玉梅;代永娟;闫华军

2013, 35(1): 46-52. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2013.01.09

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为了确定拉拔速度控制模型，掌握变形规律，制定无模拉拔工艺，研究了无模拉拔成形不锈钢锥形管变形过程中锥形管壁厚变化的影响因素以及壁厚变化的规律.结果表明，锥形管无模拉拔过程中，随着拉拔速度的增大、锥形管长度的延长，锥形管壁厚呈直线规律减小；壁厚变化规律与坯料的原始厚径比以及进料速度、感应加热温度、冷热源距离等工艺参数有关；进料速度越大、感应加热温度越低、冷热源距离越小，无模拉拔后锥形管壁厚越大；原始厚径比为1/6的管坯，当进料速度为20~40 mm min^-1、感应加热温度为900~1100 ℃、冷热源距离为15~40mm时，工艺参数对壁厚的影响因子k为1.02~1.15.

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机械工程

基于信度系数的人机界面评价指标权重分配

夏春艳;蒋鲲

2013, 35(1): 53-57. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2013.01.10

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为解决传统层次分析法在权重分配过程中主观性过强的缺陷，改进层次分析法，提出基于信度系数的人机界面评价指标权重分配方法.根据人类思维具有模糊性和灰色性的特点，将灰色关联分析引入到层次分析法中，从整体相似性的角度构造专家判断的信度系数，解决了多专家评判信息的集结以及不确定信息的处理，实现了认知特性的定量描述；将其与指标权重合成，获得了符合认知特性且更加科学可靠的综合权重分配.通过算例分析验证了该方法的可行性.

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机械工程

滚珠丝杠进给系统轴向一阶固有频率量变规律

王永强;张承瑞;翟鹏

2013, 35(1): 58-62. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2013.01.11

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为了定量分析高速机床进给系统部件参数对一阶固有频率的影响，将滚珠丝杠看作弹性杆件，运用拉格朗日方程建立了进给系统轴向运动的动力学模型；利用MATLAB软件对其固有频率进行了求解，给出了进给系统参数变化与轴向一阶固有频率的关系曲线.结合实例分析了工作台质量、各部件刚度变化对轴向一阶固有频率的影响，发现工作台质量和丝杠螺母刚度是轴向一阶固有频率的主要影响因素.计算结果表明，工作台质量减小10%，轴向一阶固有频率提高4.94%；丝杠螺母刚度提高10%，轴向一阶固有频率提高2.5%.

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机械工程

近场空爆载荷作用下船体板变形估算方法

王奂钧;岳永威;王超;姚熊亮;陈海龙

2013, 35(1): 63-71. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2013.01.12

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鉴于目前我国舰船空中爆炸结构响应试验数据的匮乏以及对复杂结构采用理论求得解析解的困难，对船体板结构在空中近场爆炸载荷作用下的破坏估算方法进行研究.根据爆轰波理论及气体膨胀理论计算出空中近场爆炸载荷的形式及其正压作用时间，应用应力波及塑性动力学理论推导船体板结构的变形，得到不同空爆工况下船体板的破口大小及挠度.通过算例进行验证，计算结果与经验值良好吻合.所推导的估算方法应用于舰船结构在空中近场爆炸冲击波作用下产生的毁伤能够满足工程计算精度要求，可作为舰船防护结构的设计依据.

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信息科学与工程

圆弧扫描转换的混合算法

牛连强;张胜男;钟玲

2013, 35(1): 72-78. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2013.01.13

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为了提高圆弧的光栅转换速度，分析了光栅圆弧的特性，提出了一种以2点步进为主、结合细节模式分析的快速绘制圆弧的混合行程算法.该算法在光栅圆弧水平行程较长的模式采用 2点步进，在曲率变化剧烈的区域和45°方向的行程模式采用单点和2点混合步进，并控制所有水平行程一次性输出，有效利用了光栅圆弧的特性和多步法及行程算法的优势，使得平均每生成一点仅消耗约286次基本运算，大幅度减少了I/O次数.实验和分析结果表明，新算法的圆弧速度明显优于现有其他算法，其平均圆弧绘制速度较经典Bresenham算法提高1倍以上，且可推广到椭圆或其他二次曲线的绘制中.

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信息科学与工程

增强现实中基于三角标识的三维注册方法

刘嘉敏;安乐祥;常燕;朱世铁;杨丹

2013, 35(1): 79-84. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2013.01.14

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在增强现实系统中实时跟踪三维物体，为了准确地将虚拟物体注册在复杂的真实环境中，提出了一种基于三角形图案标识的视觉三维注册方法.通过边缘检测方法在捕获的视频图像中提取标识的三角形轮廓，获得三角形顶点的数据，并根据这些数据计算出单应性矩阵，推导出摄像机参数，从而实现摄像机标定.利用Camshift算法对检测到的目标进行实时跟踪.实验结果表明，物体能被准确地注册到真实视频图像中的跟踪目标上，通过与ARToolKit软件相比较，该方法在注册效率方面优于ARToolKit软件.

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信息科学与工程

光线跟踪的自适应多点迭代体素遍历算法

冯海文;牛连强;刘晓明;付博文

2013, 35(1): 85-92. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2013.01.15

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光线跟踪算法是提高图形真实感的一种主要技术，为了提高光线跟踪算法的速度，提出了一种快速的三维直线均匀体素遍历算法.该算法借鉴光栅直线行程扫描转换的思想，依据直线斜率定义决策参数，利用迭代计算决策参数控制每一步的光线走向.与单点迭代算法不同的是，一条直线依据斜率被自适应地拆分成由多点组成的m 遍历，而决策参数仅需要针对m遍历甚至由多个m遍历组成的周期进行计算，从而有效地减少了运算量.理论分析和实验表明，该算法的运行速度比现存的最快单步算法提高约56%，大幅度提高了光线跟踪的效率，且仅使用简单的整数运算即可实现.

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信息科学与工程

基于延时相关预处理的MUSIC算法

初萍;司伟建

2013, 35(1): 93-98. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2013.01.16

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针对MUSIC算法的分辨力受信噪比、快拍数及阵元数等因素限制的问题，利用各阵元接收数据的延时相关函数重新构造协方差矩阵，提出了基于延时相关预处理的MUSIC算法.根据阵元间的延时相关函数与原阵列流型及信号延时相关函数的关系，推导了4个与原阵列流型相同（共轭）的延时相关函数矩阵，分别对各矩阵求协方差并按规则求和得到新的协方差矩阵，之后对协方差矩阵进行特征分解，根据信号子空间处理稳健性高和噪声子空间处理估计精度高的特点构造谱函数进行谱峰搜索，实现DOA估计.通过仿真实验验证了本文算法的可行性和有效性.

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控制工程

变风量空调系统的模糊神经网络预测控制

郭晓岩

2013, 35(1): 99-103. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2013.01.17

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针对变风量中央空调系统具有多变量、大滞后和非线性的系统特性及常规控制算法系统响应慢、控制精度不高等问题，提出了模糊神经网络预测控制策略.该方法将模糊神经网络控制与预测控制技术相结合，建立了模糊神经网络与预测控制结合的复合控制器模型，通过优化变风量控制方式，有效地实现了中央空调系统的预测控制.结果表明，该控制方法能使系统具有良好的动态性能和稳态性能，控制精度高，节能效果显著，具有广泛的应用前景.

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控制工程

嵌入式WinCE6.0步进电机系统设计

常丽;刘英超;许会;桂珺

2013, 35(1): 104-108. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2013.01.18

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为了解决在两级进给式精密工作台中，由于步进电机外围电路复杂，导致传统控制系统效率低下和定位系统精度低的问题，设计了一种基于WinCE60嵌入式操作系统的步进电机控制系统.采用以ARM920T为内核的S3C2440嵌入式微处理器，结合步进电机驱动芯片，设计了控制系统的硬件电路，编写了WinCE60下通用输入输出接口的驱动程序，并在.Net平台下用C#语言编写了步进电机控制程序.仿真和实验结果表明，驱动和控制程序在嵌入式系统下具有运行稳定、硬件电路简单和易于控制等优点.>

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建筑工程

多跨系杆拱桥极限承载力影响因素

杨国涛;苏庆田;吴冲;熊礼鹏

2013, 35(1): 109-114. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2013.01.19

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为求得多跨系杆拱桥的稳定系数和安全储备，建立了多跨系杆拱桥的空间有限元模型.通过特征值屈曲分析，得到了成桥状态各工况的稳定系数，并分析了横撑刚度和数量对稳定系数的影响.考虑材料非线性和几何非线性的极限承载力分析，得到了成桥状态的活载稳定系数和恒载稳定系数，并分析了风荷载、温度作用、荷载布置和初始缺陷对稳定系数的影响.分析结果表明，特征值屈曲分析可以提供结构极限承载力的合理估计，横撑刚度对结构稳定系数的影响较横撑数量的影响要大；极限承载力分析过程中主拱四分点部位和跨中部位首先进入塑性状态，静风荷载对结构稳定系数的影响较温度作用和初始缺陷的影响要大.

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建筑工程

冷弯薄壁C形钢柱翼缘转动约束刚度简化计算

姚永红;武振宇

2013, 35(1): 115-120. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2013.01.20

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畸变屈曲是冷弯薄壁型钢构件的主要破坏模式之一，按翼缘模型计算其弹性畸变屈曲应力时需要确定腹板对翼缘的转动约束刚度.现有转动约束刚度计算公式较复杂，求解过程需要进行一次迭代.为了简化计算过程，提出了冷弯薄壁C形钢柱翼缘转动约束刚度简化计算方法.该方法在Lau和Hancock公式的基础上，结合我国《冷弯薄壁型钢结构技术规范》（GB500182002）中关于腹板和翼缘局部屈曲系数的规定而导出的，并根据Lau和Hancock公式计算结果对其进行了修正.与有限条分析值对比表明：该方法可以准确、方便地计算转动约束刚度，能够应用于冷弯薄壁型钢C形截面柱的设计计算.

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