沈阳工业大学学报

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电气工程

基于H_∞/LTR综合方法的永磁直线同步电机鲁棒控制

王丽梅;史佳林;许长林

2013, 35(3): 241-245. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2013.03.01

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为了解决高精度数控机床永磁直线电机伺服系统中负载扰动及参数变化对系统性能产生影响的问题,将H_∞鲁棒控制理论和回路传递函数恢复(LTR)技术相结合,提出了一种带有观测器的H_∞/LTR综合控制方法.对系统进行目标回路设计,即在假设系统完全可测的前提下,设计一个鲁棒H_∞控制律,以满足系统性能要求; 对系统进行恢复过程设计,即通过设计观测器,使得系统在引入观测器后,目标回路传递函数得到恢复.仿真结果表明,所设计的控制器具有良好的性能,且对于模型不确定性、外部扰动等具有较强的抑制作用.

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电气工程

新型开放式超导MRI主磁体结构优化设计

张艳丽;黄文月;曾林锁;谢德馨

2013, 35(3): 246-250. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2013.03.02

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针对超导磁共振成像（MRI）装置对磁体结构开放性的设计要求，提出了一种开放式超导MRI磁体结构.为了实现高磁场强度、高磁场均匀度以及低成本等设计目标，对设计的磁体结构进行了多目标优化.运用正交试验（OD）法确定影响磁体性能指标的关键设计变量，在此基础上，提出一种结合表面响应法和遗传算法的自适应优化策略，找出全局最优解，完成了主磁体结构的优化设计.实验结果表明，设计的超导型MRI主磁体不仅提供了一定的开放成像空间，同时也满足成像区磁场强度及均匀度等方面的设计要求.

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电气工程

直线电梯单电磁导向装置悬浮气隙高度控制

胡庆;孙博;于海燕;孟奇恺

2013, 35(3): 251-256. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2013.03.03

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针对单电磁导向系统参数变化及外部扰动对悬浮气隙高度产生的影响，提出了RBF神经网络自适应滑模控制方法.采用RBF神经网络并利用其学习功能，对直线电梯单电磁悬装置不确定参数进行自适应补偿，取代了常规滑模控制切换部分，并且消除了系统高频抖振现象.通过比例微分并行控制提高了RBF神经网络参数的收敛性，改善了局部极小现象的发生，增强了系统的鲁棒性，并采用Lyapunov稳定性理论证明了系统的稳定性.Matlab仿真显示该方法具有良好的跟踪性和鲁棒性.

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电气工程

永磁电机动态退磁的时步有限元计算

刘慧娟;傅为农

2013, 35(3): 257-262. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2013.03.04

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针对永磁电机瞬态运行时可能出现永磁（PM）材料不可逆退磁的问题，提出了一种利用PM实际磁化曲线建立其非线性退磁模型的永磁电机瞬态运行仿真的时步有限元方法.在电机磁场方程的求解中，给出了适用于各向异性材料的任何单元类型和任何单元个数的雅克比矩阵表示方法，并推导了以空间矢量矩阵表示的牛顿-拉斐逊公式和能实现非线性迭代计算的时步有限元公式.利用该时步有限元方法对一台永磁电机一相突然短路的动态过程进行了仿真计算，计算结果正确显示了PM材料的动态退磁过程.

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材料科学与工程

堆焊电流对Fe-Cr-Ti-C堆焊层组织性能的影响

刘政军;李乐成;武小娟;赵福冬;王初傲

2013, 35(3): 263-267. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2013.03.05

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为了分析堆焊电流对堆焊层组织和性能的影响规律,研究在不同堆焊电流下堆焊层的组织构成和耐磨性能,探讨不同堆焊电流对原位合成M₇C₃、TiC陶瓷硬质相的影响规律,采用x-射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和能谱分析仪(EDS)对堆焊层显微组织进行分析,采用维氏硬度计、洛氏硬度计和湿砂磨损试验机对堆焊层的力学性能进行检测.结果表明,在堆焊速度为20 mm/min、堆焊电流为150 A时由马氏体、奥氏体、TiC、M₇C₃和CrFe₇C_0.45构成的堆焊层组织,其抗磨损性能最佳,堆焊层表面的硬度为HRC 65.4,磨损量为1.13 g; 堆焊电流在160 A时,没有形成初生M₇C₃陶瓷硬质相,堆焊层耐磨性能下降.

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材料科学与工程

喷涂粒子飞行路径的高速摄像分析及计算模拟

李德元;张晶;李篪;韩海玲;谢天男;王晓宇

2013, 35(3): 268-273. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2013.03.06

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为了满足采用等离子喷涂时获得最佳喷涂质量的要求,利用高速摄像系统对等离子喷涂过程中粒子的飞行路径进行拍摄,将得到的图片进行分析研究,得到粒子的运动速度和轨迹,与计算模拟结果相对比,以确定最优化的喷涂工艺参数.结果表明:随着喷涂电流的增加,喷涂粒子的速度升高; 而随着喷涂主气流量的降低,喷涂粒子的速度有所下降.图片分析结果与计算结果相符合,为选择等离子喷涂的最佳工艺参数和获得高质量的涂层提供了理论依据.

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材料科学与工程

钢水余热衬瓷层磨损机理

韩亚苓;丁健;梁正奇

2013, 35(3): 274-278. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2013.03.07

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针对工业生产中摩擦磨损造成零件失效的现象,对材料表面耐磨损问题进行研究.采用钢水余热衬瓷技术,借助钢水散出的热量把陶瓷复合粉料烧结在铸钢件表面,形成了高耐磨性衬瓷层.磨损试验结果表明,衬瓷层磨损失重率是淬火45^#钢的1/80; 用SEM分析了涂层的显微组织,发现陶瓷颗粒比较均匀地分布在金属基体组织中,颗粒被基体金属紧紧包覆.分析认为,这些陶瓷颗粒承载着摩擦过程的大部分载荷,这种显微组织是耐磨性大幅度提高的重要原因之一.

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材料科学与工程

铝合金T型接头双激光束双侧同步焊接温度场模拟

占小红;陈洁;董志波;郑文健;魏艳红;陶汪;陈彦宾

2013, 35(3): 279-284. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2013.03.08

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为了掌握双激光束双侧同步焊接工艺特性并得到最优焊接工艺匹配参数,对由铝合金6156底板与6056桁条组成的T型焊接接头进行了有限元数值模拟和试验研究.在改进以往激光热源模型的基础上,模拟分析了不同工艺参数匹配条件下的激光焊接过程,获得了实际可行的工艺参数范围.同时研究了焊接功率和焊接速度对熔池形状的影响规律,结果表明:焊接功率和焊接速度对焊缝成形具有重要影响,且熔池形状的模拟结果与试验结果吻合良好.最终获得了最佳的焊接工艺参数,为大型客机铝合金壁板的双激光束双侧同步焊接提供了理论指导.

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材料科学与工程

卷取温度对热轧TRIP钢残奥及力学性能的影响

高绪涛;赵爱民;赵征志;张明明;唐荻

2013, 35(3): 285-291. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2013.03.09

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为了研究卷取温度对热轧TRIP钢的残余奥氏体和力学性能的影响,使用金相显微镜、扫描电镜、x-射线衍射、拉伸实验等方法对三种卷取温度下制备的热轧TRIP钢进行分析.结果显示,随着卷取温度的降低,残余奥氏体晶粒尺寸变小,残奥体积分数和碳的质量分数也变小.450 ℃和400 ℃卷取温度下制备的热轧TRIP钢的残奥形貌的圆整性相差不大,而350 ℃卷取温度下制备的热轧TRIP钢的残奥形貌较圆整.热轧TRIP钢的力学性能随着卷取温度的降低表现为高的屈服强度和低伸长率,450 ℃卷取温度下制备的热轧TRIP钢的综合力学性能最优.

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材料科学与工程

二维吸附床双组分气体传质过程数值分析

郑新港;刘应书;李永;刘文海

2013, 35(3): 292-297. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2013.03.10

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为了深入研究吸附式空分制氧的传质过程，利用Fluent数值模拟软件对二维吸附床进行了模拟研究.模型综合考虑了气体的可压缩性、吸附床的死空间以及吸附床径向空隙率的分布，模拟结果与实验值和文献值作了对比分析，结果吻合良好.分析表明，在壁面附近存在边流效应，使得吸附剂的使用率不均，通过改变颗粒直径的大小，可以有效减小边流效应的影响；吸附过程温度变化显著，对吸附过程的传质影响较大，在数值模拟中不能忽略吸附热的影响.该数值模拟方法能够比较准确地预测吸附床内的传质过程，并为吸附系统的设计和优化提供必要的支持.

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材料科学与工程

镁合金压铸压室内慢压射过程数值模拟

周乐;刘正;杨光伟;毛萍莉;吴伟

2013, 35(3): 298-303. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2013.03.11

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为了研究压室内慢压射过程对压铸充型过程金属液流动形态的影响，通过建立描述冲头、压室及金属液之间边界条件与初始条件关系的数学模型来描述金属液在压室内的流动状态.应用Flow3D模拟软件模拟了压室内金属液的流动状态，分析了不同冲头速度对金属液流动状态的影响.结果表明：压室内的金属液初始流动状态会随着慢压射的速度变化而改变.若冲头速度以临界速度运动时，压室内的气体会顺利排出；当冲头速度高于或低于临界速度时，都会使气体卷入金属液中随金属液一起进入型腔，从而增加铸件的气孔缺陷含量.

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材料科学与工程

机器人MIG焊工艺参数对焊缝尺寸的影响

梁媛媛;朱胜

2013, 35(3): 304-308. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2013.03.12

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为了进一步探讨平板单层熔敷成形中的焊接工艺,为后续成形试验提供理论指导和技术支持,研究了与机器人MIG焊金属快速成形焊接过程密切相关的重要焊接参数.采用单因素试验方法,获得了各焊接参数对成形焊缝尺寸(余高和熔宽)的影响规律.通过分析可知,送丝速度和焊接速度对焊道几何尺寸影响显著; 焊枪倾角、工件坡度及干伸长对成形焊道几何尺寸的影响相对较小,可以用于对焊道精细规划中的焊缝尺寸(余高和熔宽)进行微调.

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机械工程

基于拉格朗日乘数法对曲线点云数据的光顺处理

王可;唐忠辉;孙兴伟

2013, 35(3): 309-313. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2013.03.13

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为了避免采用多项式曲线拟合点云数据效果不佳以及采用分段曲线拟合方法在分段处不满足函数连续性和可导性的缺陷,提出了基于拉格朗日乘数法对曲线点云数据光顺处理的算法,并对该算法进行了建模、求解及实际算例验证.实例结果表明:光顺后的曲线及曲线一阶导数在全域下均连续,且光顺后的值与初始值最大偏离误差值不超过±0.1 mm,偏移幅度小于0.5%.因此,该算法拟合精度高,满足点云数据光顺处理的要求,为逆向工程中的点云数据曲线光顺处理提供了一种有效的数学算法.

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机械工程

大功率激光驱动器镜组性能影响因素分析

柏占伟;谢志江;袁晓东

2013, 35(3): 314-322. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2013.03.14

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为了分析透镜的几何尺寸公差、透镜的装配公差和镜组在线安装公差等主要因素对惯性约束大功率激光聚变驱动器注入镜组性能的影响规律，建立了关于镜组性能影响因素的模型，并采用Matlab和光学设计分析软件对模型进行了模拟计算.通过模拟计算的数据，对注入镜组性能影响显著的要素进行了分析.分析结果表明，透镜的几何尺寸公差、装配公差和镜组在线安装公差与镜组焦距公差、波像差呈线性关系.模拟计算结果和镜组公差判据为保证镜组性能需要的制造和安装公差提供了依据.

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信息科学与工程

光栅信号单谱线细分算法实现

常丽;许会;孙明杰

2013, 35(3): 323-328. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2013.03.15

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在基于电荷耦合器件（CCD）的光栅位移测量系统中，为提高光栅莫尔条纹信号的细分数和跟踪速度，根据CCD采集的光栅莫尔条纹信号周期不随运行速度变化的特点，利用离散傅里叶变换（DFT）单谱线算法来获得信号一次谐波的相位值.采用坐标旋转数字计算机（CORDIC）算法对一次谐波谱线的复数求出反正切，获得莫尔条纹信号在任意时刻的相位值，再通过两次相邻时刻的条纹移动相位差值获得位移的大小和方向，全部算法采用FPGA实现.ModelSim仿真结果表明，DFT模块和CORDIC模块共延迟22个时钟周期即可输出结果.此方法具有细分数高、运算速度快、实现简单等特点，为解决光栅精密位移测量中由于莫尔条纹细分数提高而导致跟踪速度下降的问题提供了参考.

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信息科学与工程

x-射线前散射图像物体真实灰度级的图像处理

孙丽娜;巴德纯;杨斌;原培新

2013, 35(3): 329-332. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2013.03.16

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为了准确提取物体的有效特征值,得到目标物体的真实灰度级,以前散射图像为例,建立了目标物体、背景物体及重叠区域灰度级之间的数学模型来描述物体间的重叠关系,把多个物体重叠问题简化为两个物体重叠问题.根据x-射线与物质相互作用关系、x-射线源类型、探测器通道数等对重叠关系模型进行转换、简化、推导,得到目标物体真实灰度级模型.将测得的80组灰度级代入目标物体真实灰度级模型中进行求解,结果表明,模型误差在10%以内,该模型算法有效可行.

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信息科学与工程

基于并发签名的网络易货协议

叶青;谷利泽;郑世慧;肖达;吕昕睿;赵宸;杨义先

2013, 35(3): 333-337. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2013.03.17

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针对目前易货网站无法保证用户交易公平性的现状，提出了一种网络易货协议.协议双方用户基于完美并发签名在网上进行双方签名的公平交换，在签名交换完成并且双方签名生效后，每个用户将自己欲交换的物品交给邮递人员，由邮递人员将物品送至对方.协议引入了“保密柜”的概念，收货方公开其保密柜地址而不是其真实通信地址，快递人员与之交流的是收货方的保密柜，而不是收货方本人，从而保护收货方的隐私.研究分析表明，协议无需可信第三方的参与即可让双方用户公平地交易实物，并且能够为用户提供有效的隐私保护.协议只需用户与用户之间发送3条消息，用户与快递人员交互1次，简洁高效.

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信息科学与工程

基于神经网络的超视距空战协同攻击决策

肖亮;黄俊;徐钟书

2013, 35(3): 338-344. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2013.03.018

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为解决超视距（BVR）编队协同攻击问题，建立了一个多目标分配神经网络决策模型.基于态势评估函数划分出超视距空战的优势与劣势区域，提出了4种特定区域空战模式，将其作为GABP态势评估神经网络的训练样本，得到了多机协同空战态势优势矩阵.根据态势评估矩阵，采用Hopfield神经网络得到有效的攻击排序，引入第二轮攻击的概念，使本方对敌方攻击态势最大化，同时敌方对本方威胁指标最小化.超视距多机协同攻击仿真结果表明，该模型能在综合分析空战各指标后，给出双方的态势评估指标以及有效的攻击排序.

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建筑工程

路堤下盖板涵的竖向土压力分布

宁宝宽;龚雷;范鹤;李天舒

2013, 35(3): 345-349. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2013.03.19

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由于盖板在填土压力作用下发生挠曲变形,针对盖板涵对竖向土压力分布的影响,推导了盖板涵竖向土压力分布计算公式.假设盖板发生弹性挠曲变形,填土服从Winkler弹性地基条件,对盖板上修正的Marston填土涵洞竖向土压力分布进行了分析.结果表明,该修正公式考虑了盖板涵内外土柱差异沉降的应力集中效应,可计算由于盖板挠曲变形而引起的土压力重分布.通过对鹤大高速公路某盖板涵进行现场测试以及有限元数值模拟分析,结果显示盖板涵土压力的分布特点与本文理论分析相一致,且理论公式计算结果值与现场实测值吻合较好.

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建筑工程

橡胶水泥土的抗冻性能

王凤池;王庆龙;刘凤起;罗辉

2013, 35(3): 350-354. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2013.03.20

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为了研究橡胶粉掺量、水泥掺量、橡胶粉粒径、养护方式以及龄期等因素对橡胶水泥土抗冻性能的影响，设计了初期受冻和冻融循环两类试验.试验表明：初期受冻对后期橡胶水泥土抗压强度没有影响，橡胶水泥土负温条件下抗压强度增长率高于水泥土；冻融循环初期，橡胶水泥土抗压强度呈增大趋势，峰值约出现在第15次循环；随着橡胶粉掺量的增加，抗压强度降低，橡胶粉掺量为10%的橡胶水泥土受冻融循环影响较小；随着水泥掺量的增加，抗压强度变大；对于试验选取的两种橡胶粉粒径，含粒径大的橡胶水泥土抗冻效果较好.

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建筑工程

基于支座加速度输入的频域地震反应分析方法

孙建鹏;李青宁;王燕

2013, 35(3): 355-360. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2013.03.21

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为了真实反映结构的地震荷载输入方式及在地震作用下结构的动力反应，建立了一种基于支座加速度输入的频域地震反应分析方法，研究了结构在支座加速度输入下的动力反应.根据大质量法原理在支座处附加一大质量，在频域精细传递矩阵理论基础上建立了结构的整体传递关系，输入地震加速度傅里叶谱，依据边界条件进行求解得到结构的动力反应，编制了相应的计算程序并进行了算例分析.计算结果表明，该方法正确有效，可用于结构的地震反应分析.

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