沈阳工业大学学报

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电气工程

永磁直线伺服系统电流环延时补偿

杨俊友;于吉帅;刘永恒;白殿春

2013, 35(6): 601-605. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2013.06.01

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为了解决永磁直线伺服系统电流环延时问题，讨论了电流矢量控制原理，并指出典型脉冲宽度调制（PWM）时序存在一个采样周期时间延迟的现象.在同步旋转坐标系电流解耦控制基础上，分析了由于时间延迟导致的逆变器电压给定值幅值变化与相位滞后的原因，并提出了相应的补偿方法，将逆变器电压给定值幅值乘以比例系数，并且对d、q轴耦合电压解耦.通过永磁直线伺服系统电流环实验，对比电流环延时补偿前后d、q轴电流响应，证明补偿后d、q轴电流性能明显提高，实验结果也验证了理论分析的正确性与补偿方法的有效性.

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电气工程

基于小波包能量熵的低压串联故障电弧诊断

刘晓明;王丽君;侯春光;赵洋;刘湘宁

2013, 35(6): 606-612. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2013.06.02

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为了实现低压串联故障电弧的有效诊断，基于ULI699标准搭建了交流电压为220V、频率为50Hz的串联故障电弧实验平台，并对不同负载回路正常工作电流以及串联故障电弧电流进行数据采集，提出基于小波包能量熵的低压串联故障电弧诊断方法.通过对电流信号进行4层小波包分解，提取小波包能量熵作为特征向量描述故障电弧电流信号在不同频段的能量分布.采用主元分析（PCA）法提取特征向量的主元作为BP神经网络的输入，实现样本最优压缩以简化神经网络结构.仿真结果表明，该方法故障诊断准确率较高，能够有效地识别串联故障电弧.

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电气工程

大型单相电力变压器结构件三维漏磁场计算

张艳丽;晏冰;崔萧;谢德馨;朱占新;孙小光;王禹雄

2013, 35(6): 613-617. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2013.06.03

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为了获得油箱等结构件中涡流损耗的准确结果，通常采用网格加密方法，但这会引起计算规模的扩大，使得有限的计算机资源无法实现实际的仿真计算.以500kV单相电力变压器产品为算例，完成了三维漏磁场和涡流损耗的准确计算.讨论了金属结构件“大尺度差别”问题的合理剖分方法，重点研究了在金属结构件透入深度范围内进行分层剖分生成网格的方法，并将涡流损耗的仿真计算值与试验实测值进行了对比验证.计算结果表明，随着剖分层数的增加，涡流损耗的计算结果将趋于稳定，在计算规模和求解精度之间寻求折中方案，建议对透入深度小于1mm的油箱分层数不应小于4.

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材料科学与工程

MC型碳化物自粉末镍基合金中析出的热力学驱动力

田素贵;谢广亮;谢君

2013, 35(6): 618-623. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2013.06.04

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为了分析粉末镍基合金中MC型碳化物的析出行为,利用Miedema二元合金生成热模型,求出过剩Gibbs自由能和正规溶体中两组元的相互作用参数(I_AB),推导出M(Ni)-C溶体中析出MC型碳化物相变驱动力和形核驱动力的表达式,并进一步估算出粉末镍基合金在583 ℃析出MC型碳化物的相变驱动力和形核驱动力.结果表明,在583 ℃,粉末镍基合金中析出TiC、NbC和WC碳化物的相变驱动力分别为-9.77、-11.23和-13.48 J/mol,形核驱动力分别为-80.69、-59.95和-36.01 J/mol.与析出WC碳化物相比,粉末镍基合金中析出TiC和NbC碳化物时具有较大的形核驱动力,是使其在583 ℃优先析出TiC与NbC碳化物的主要原因.

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材料科学与工程

Ca对Mg-Zn合金热裂敏感性的影响

刘正;张越;毛萍莉;周乐;杨春海

2013, 35(6): 624-629.

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为了研究Ca元素对Mg-Zn二元合金热裂敏感性的影响,采用自制的“T”字形热裂仪器,以Mg-1.5Zn合金为基础合金,通过添加1%~4%的Ca元素来研究Mg-Zn-Ca系合金的热裂行为.采用金相显微镜及扫描电镜观察热裂区域的显微组织,分析Mg-Zn-Ca三元合金的热裂形成机理.结果表明,对于Mg-1.5Zn-xCa合金而言,随着Ca添加量的增加,热裂纹体积不断减小,合金的热裂敏感性降低; 热裂发生时,Mg-1.5Zn-xCa合金中剩余液相体积分数逐渐增加,补缩效果不断提高,热裂敏感性随着Ca添加量的增加而逐渐降低; 对于Mg-Zn-Ca合金而言,裂纹处的补缩物质为α-Mg和Ca₂Mg₆Zn₃、Mg₂Ca相的混合物.

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材料科学与工程

AlN晶体声子谱及其热学性能的第一原理计算

郭连权;张智勇;刘嘉慧;冷利;李大业;林琳

2013, 35(6): 630-634. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2013.06.06

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针对AlN晶体的声子谱和热学性能，采用密度泛函理论、第一性原理以及ABINIT软件进行了理论计算，得到了AlN晶体的声子谱以及内能、质量定容热容、熵和自由能与温度的关系曲线，并对曲线进行了理论分析.计算结果表明：AlN晶体的声子谱有12条曲线，其中3支为声学波，9支为光学波，并且形成了一光学带隙.AlN晶体的内能随着温度的增加而增加；质量定容热容起初随着温度的增加而较快地增加，后来逐渐达到稳定值；熵随着温度的增加也在增加，并且关系曲线有一定的弯曲；自由能随着温度的增加在不断地减小.以上计算结果与物理规律具有一致性.

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材料科学与工程

Mg-Al合金非平衡凝固共晶组织及形成机理

孙晶;郭全英;毛萍莉;刘正

2013, 35(6): 635-640. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2013.06.07

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为了研究Mg-Al合金非平衡凝固组织,利用扫描电镜(SEM)、x-射线衍射仪以及拉伸性能测试,分析了金属型铸造Mg-x%Al(x=8、10、12)合金的铸态组织.结果表明,Mg-x%Al(x=8、10、12)合金的铸态组织由α固溶体、沿晶界分布共晶组织及其附近的次生相所组成,共晶组织以β-Mg₁₇Al₁₂为基且其上分布着粒状α相,次生β相与α固溶体以片层相间的形式出现.采用金属型铸造,实验合金的冷却速度较快,先形成离异共晶的β-Mg₁₇Al₁₂相,后形成以β-Mg₁₇Al₁₂为基的共晶组织.该组织为类似于铁碳合金中莱氏体的非规则共晶体,强度和塑性很低,因此,Mg-x%Al(x=8、10、12)合金的力学性能普遍较低.

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材料科学与工程

球压法力学性能测试系统的计算机控制

陈怀宁;程建强;李东旭

2013, 35(6): 641-646. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2013.06.08

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IBIT球形压痕测试装置是基于球形压痕技术的材料微小区域力学性能测试系统,在使用触摸屏的情况下,存在数据失真、载荷-位移曲线不能实时显示等问题.为解决上述问题,采用计算机代替触摸屏与PLC进行通信交流,实现对电机运动的控制与对载荷、位移数据的采集,利用由Delphi编程软件开发的P-h数据采集程序可以向欧姆龙PLC发送和接受FINS格式命令.试验表明,所开发的P-h数据采集程序满足控制要求,采用计算机控制能够减小人为因素以及数据在不同电气元件间传输的影响,从而获得更加准确的数据与实时显示的P-h曲线,同时还可以简化数据处理过程.

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材料科学与工程

激冷作用对堆焊熔敷成形件组织和性能的影响

陈杰翔;柳建

2013, 35(6): 647-651. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2013.06.09

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为了研究激冷作用对堆焊熔敷再制造成形件组织及性能的影响,分别在铜激冷成形底座和传统用铸铁成形底座上进行堆焊熔敷成形试验,对比研究了两种条件下成形件的组织和性能.结果表明,相比于在铸铁成形底座上自然冷却条件下成形,在铜激冷成形底座上成形时,焊缝组织的定向凝固趋势更加明显; 晶粒生长更加有序、齐整,且晶粒更加细小、匀称; 成形件的抗拉强度、屈服强度、伸长率和屈强比分别提高了8.8%、17.7%、16.2%和8.3%.

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机械工程

斜齿锥齿轮的精确建模与加工仿真

呼咏;豆书强;董占云;李波;张学成;杨兆军

2013, 35(6): 652-656. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2013.06.10

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为了对斜齿锥齿轮进行精确建模与加工仿真，在对球面渐开线和斜齿锥齿轮齿面生成原理进行研究的基础上，推导了斜齿锥齿轮基圆锥面上的螺旋线方程和球面渐开线对称面的位置，提出了一种基于三维造型软件UG和CATIA的斜齿锥齿轮精确建模方法.利用UG和CATIA的相关功能建立了一个左旋斜齿锥齿轮的三维模型并对其进行了加工仿真.仿真结果表明，设计的建模方法理论正确、简便可行，为斜齿锥齿轮的有限元分析、加工仿真和自动编程等提供了依据.

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机械工程

XG958轮式装载机车架等强度优化设计

李延斌;姜彤;谷建国;张潮;刘春

2013, 35(6): 657-661. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2013.06.11

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为了降低车架在危险工况的应力，提高车架材料的效能并减轻车架的重量，采用有限元方法分析了各种工况下XG958轮式装载机车架的应力分布.根据分析结果对车架结构进行了改进，采用模糊优化方法，以前后车架总重量为目标函数，车架每块钢板上的最大应力为约束条件，对车架结构进行了等强度优化，并对优化前后车架的应力分布情况进行了比较.结果表明，车架结构经过改进及优化后最大应力值下降了112MPa，重量减轻了96kg，应力分布也较优化前均匀.

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机械工程

表面氧化改性对丁腈橡胶力学性能的影响

韩珩;王世杰;吕晓仁;张波;张育增

2013, 35(6): 662-666. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2013.06.12

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为了提高丁腈橡胶的力学及摩擦学性能，利用以浓硫酸为主配制的氧化性溶液对其进行表面化学改性.研究了硫酸浓度、浸泡时间对丁腈橡胶表面力学和摩擦学性能的影响，借助SEM分别观察其断裂和磨损形貌，分析了表面改性对丁腈橡胶性能的影响.结果表明，经50%硫酸混合溶液处理的丁腈橡胶，其力学和摩擦学性能随浸泡时间的延长而大幅度提高；经70%硫酸混合溶液处理的则结果相反.硫酸浓度过大可使表面组织致密性增加、硬度增大，但表面出现裂纹，其力学性能和摩擦学性能大幅下降.

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信息科学与工程

基于RCEPN的资源配置优化模型与方法

刘艳秋;谢萌;丁伟祥

2013, 35(6): 667-671. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2013.06.13

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由于系统资源变化会限制传统随机Petri网的应用，在对传统随机Petri网研究的基础上，提出一种带有资源约束的扩展Petri网（RCEPN）方法，使RCEPN中的每个变迁都有一类资源关联，并且变迁的实施速率与资源数量密切相关.RCEPN不仅使状态空间缩小，降低复杂性，也可使系统中任务和资源间的逻辑关系更加清晰，便于流程描述.利用排队论和数学规划给出了流程优化的数学模型，形成了解决资源优化配置问题的0-1规划，使RCEPN系统的响应时间最短.通过采购业务流程实例，验证了模型建立和优化方法的有效性.

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信息科学与工程

基于FRFT滤波的SNCK通信系统接收方法

郭黎利;周彬;孙志国;宁晓燕

2013, 35(6): 672-679. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2013.06.14

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正弦型非线性切普键控（sine nonlinear chirp keying，SNCK）作为一种非线性调频方法，其已调信号缺乏有效的滤波技术，针对此问题，提出了一种将SNCK已调信号波形样本近似为分段线性调频信号进行分数阶傅里叶变换的处理方法.推导了采用SNCK调制参数计算相应FRFT变换阶数的公式，并给出了通信系统采用SNCK信号进行传输时，接收端采用FRFT方法进行前置滤波的框图.通过数值仿真分析验证了该方法对SNCK各调制参数的普遍适用性，能有效提高接收信号的信噪比改善因子，降低通信误码率.

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信息科学与工程

基于信号可信度的高性能快速图像滤波

牛连强;孙忠礼;彭敏;邵中

2013, 35(6): 680-686. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2013.06.15

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为了快速、准确地检测出噪声并寻求可靠的替代信号，提出一种以对滤波窗口中的信号进行全面分类并赋予可信度等级为基础、根据可信度由高到低的顺序控制噪声检测和滤波行为的图像滤波方法.该方法从整体上加强对高可信度信号的优先检测和选用，在噪声污染较小的窗口中，当前信号的检测优先于对中值的检测；在噪声污染较大的窗口中，仅检测当前信号，此方法具有自适应调整窗口的能力，并在最近的有效信号内选择噪声点的替代值.分析和实验表明，该方法从噪声检测的准确性、噪声滤除的有效性和滤波速度3个方面都较现存算法有较大幅度提高，能够有效地对各种密度脉冲噪声污染后的图像进行滤波.

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信息科学与工程

管道地理坐标测量中低精度IMU初始对准技术

杨洋;杨理践;董梅

2013, 35(6): 687-691. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2013.06.16

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针对管道地理坐标测量系统低精度惯性测量单元（inertial measurment unit，IMU）初始对准问题，提出一种管道定位的初始对准方法.针对大角度情况进行粗对准，然后在小角度范围内再进行精对准.在精对准过程中，对测量信号采用一阶马尔科夫模型，提取出符合kalman滤波模型的白噪声分量，随后建立13维状态量的kalman状态方程以及观测方程.对于较大方位误差角引起的非线性，采用Cubature Kalman滤波（Cubature Kalman filtering，CKF）算法对非线性模型进行状态估计，解决了滤波模型的非线性问题并进行了静态对准实验.实验结果表明，设计的算法在计算时间上优于Unscented粒子滤波（Unsented particle filtering，UPF）算法，适于作为管道地理坐标测量的初始对准算法.

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控制工程

液压驱动四足机器人变刚度力跟踪控制

邵俊鹏;孙桂涛;高柄微;韩桂华;刘小初

2013, 35(6): 692-697. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2013.06.17

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针对液压驱动机器人在变刚度条件下力控制问题，建立了液压驱动四足机器人系统的阻抗模型和带有弹性负载的阀控缸模型.分析系统刚度变化对系统性能的影响，指出常规控制策略在精确足力跟踪控制中的不足，结合变刚度条件下阻抗模型和电液位置伺服系统的特点，提出实现精确足力跟踪的模糊自适应PID位置内环控制和模糊阻抗外环控制的复合控制策略.在半实物仿真平台上进行变刚度条件下的足力跟踪实验，仿真结果表明：在变刚度条件下，足力跟踪曲线最大超调及稳态误差均小于5%，调整时间基本相同，验证了所提控制策略的有效性.

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控制工程

基于重叠参数区域的变体飞行器切换LPV控制

王青;杨汇川;董朝阳

2013, 35(6): 698-703. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2013.06.18

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针对变体飞行器参数变化范围大，模型具有不确定性和非线性的问题，以后掠角为调参变量建立变体飞行器线性参数时变系统（LPV）模型.将时变参数范围划分为若干参数区域，利用权值系数和参数重叠区域的概念，通过求解线性矩阵不等式组构造一组LPV控制器.以变形量为决策变量设计切换策略，并针对Firebee纵向通道设计了切换LPV控制器.仿真结果表明，通过参数重叠区域构造的LPV模型之间能够平稳、快速切换，该方法使变体飞行器在变形过程中有较好的迎角抗扰能力.

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控制工程

基于改进切换函数的电动轮汽车ABS滑模控制

丁惜瀛;张泽宇;马奎超

2013, 35(6): 704-709. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2013.06.19

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虽然滑模变结构控制策略的快速性和鲁棒性能够满足紧急制动时车辆的控制要求，但控制器的切换作用使系统出现奇异点，为最佳滑移率的在线辨识带来了困难.针对这一问题，提出一种改进切换函数的滑模变结构控制策略，利用车轮工作状态与滑移率变化趋势之间的关系，动态优化控制器的切换函数，使滑模面逼近最佳滑移率.仿真结果以及硬件在环实验表明，该方案可有效提高车辆的制动性能，并对路面变化引起的严重非线性具有良好的自适应能力.

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化学工程

发泡丁腈橡胶-金属密封板的制备

张爱玲;冯银凤;李三喜;王松;吕震乾

2013, 35(6): 710-714. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2013.06.20

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针对发泡橡胶-金属密封板的泡孔不均匀而导致的密封板密封性较差的问题,采用丁腈橡胶为涂覆层,不锈钢板为基体制备发泡丁腈橡胶-金属密封板,分别研究时间、温度、发泡剂用量和环氧树脂用量四个单因素对涂覆橡胶发泡率的影响,采用正交实验优化出最佳工艺条件为:发泡剂用量10%、环氧树脂用量30%、硫化温度140 ℃和硫化时间20 min.200 ℃热稳定性实验结果表明,密封板不起皮、失重为0.08 g; 偏光显微镜研究密封板的微观形貌表明,泡孔平均直径为68.35 μm,发泡均匀,有助于密封性能的提高.

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化学工程

反应性聚合物结构对光电性质及原位反应的影响

王志明;宋晓慧;冯颖;张晓娟;马启朋

2013, 35(6): 715-720. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2013.06.21

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为了讨论反应性聚合物结构变化对其光电性能、原位反应及相关应用的影响，提出改变高化学活性菲醌（PQ）的单体卤代位置方法，利用其与双硼酯基芴进行Suzuki偶联，构筑空间结构分别为直线型（L-PPQF）和锯齿型（V-PPQF）的两种活性聚合物.对两类新型反应性聚合物的核磁光谱、红外光谱、紫外-荧光光谱、电化学分析及与乙二胺结构原位反应的动力学进行了研究，结果表明，菲醌被成功插入到聚合物主链结构，其反应活性得到了很好的保留；LPPQF共轭程度明显好于V-PPQF，导致其吸收与荧光光谱明显红移，而还原电位明显升高；活性位点更加裸露的VPPQF对于低浓度的乙二胺溶液更加敏感，可应用于胺类传感的制备，而L-PPQF更适用于功能性聚合物制备等领域.

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