沈阳工业大学学报

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电气工程

基于迭代学习控制的混合误差轮廓控制

王丽梅;郭宜兴

2014, 36(6): 601-606. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2014.06.01

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针对永磁直线同步电动机直接驱动 XY 平台系统中存在不确定扰动的问题,单轴上设计了基于干扰观测器的迭代学习控制器.迭代学习控制器可以抑制重复扰动,干扰观测器可以消除非重复扰动的影响,两者结合起来可增强系统对重复和非重复扰动的抑制能力.由于轮廓误差计算模型要求跟踪误差远小于期望轮廓曲率半径,所以设计了混合误差轮廓控制器,跟踪误差较大时只控制各轴位置,跟踪误差足够小时进行轮廓控制.仿真结果表明,该控制方法使直接驱动 XY 平台具有较强的鲁棒性和较高的轮廓精度.

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电气工程

数控加工中心磁悬浮控制系统混沌预测

刘春芳;朱思佳

2014, 36(6): 607-612. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2014.06.02

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为了消除磁悬浮系统的混沌现象，采用泰勒级数展开得到非线性电磁力的表达式，建立磁悬浮系统动力学模型、空间状态方程和仿真模型.通过选取不同的系统参数、初始状态和外部扰动，得到了历经同宿轨道、分岔、混沌轨迹和稳定等不同状态的磁悬浮系统相轨迹图像.仿真研究结果表明，该方法可了解系统产生混沌行为的区域，进而为控制器设计并实现较大范围内的稳定悬浮和高精度加工、有效地避开混沌区域提供了有利依据.

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电气工程

感应加热电饭煲涡流场与温度场分析

阚超豪;储国良;张家午;马伯

2014, 36(6): 613-618. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2014.06.03

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为了研究感应加热电饭煲的工作情况及相关结构参数对其性能的影响，以一台1300W感应加热电饭煲为例，建立了以sus430为主要涡流发热材料的三维电磁场有限元模型，分析了导体中涡流场的分布情况，并分别改变相关结构参数比较涡流功率的变化趋势.利用workbench软件分析研究其温度场，将仿真结果与样机实测温度值对比，验证了仿真方法的正确性.通过有限元法对感应加热电饭煲三维涡流场和三维温度场的研究，为相关感应加热系统的优化设计提供了可靠依据.

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风力发电技术

基于脉冲激励响应的风力机叶片结构阻尼计算

李德源;严小辉;莫文威;徐磊;房于莘

2014, 36(6): 619-624. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2014.06.04

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针对大型风力机叶片气弹振动问题,提出一种基于脉冲响应的大型风力机柔性叶片结构阻尼有效分析方法.采用一种5自由度的超级单元,将柔性叶片离散成由若干超级单元构成的多体系统,基于计算多体系统动力学中的R-W方法建立了叶片的动力响应模型.以美国可再生能源实验室(NREL)发布的5 MW近海风力机叶片为研究对象,通过分析叶片在脉冲激励下的动力学响应得到其传递函数,由半功率带宽法计算叶片在静止和运转工况下的挥舞与摆振结构阻尼,从而为确定叶片气弹稳定性的边界提供依据.该研究对于指导叶片结构与气动外形设计、帮助确定其气弹稳定性边界具有重要意义.

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风力发电技术

基于滑模控制的风机最大风能追踪

张凤;阎秀恪;兰宏光;乔枫

2014, 36(6): 625-630. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2014.06.05

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为了最大限度地利用风能，提高风力发电系统的效率，提出了一种基于滑模控制的最大风能追踪方法.建立了风机控制系统，并且基于滑模控制原理建立了滑动平面，设计了滑模控制率，并进行了稳定性分析.利用Matlab/Simulink对系统进行仿真研究表明，实际电磁转矩能较快地跟踪期望值，验证了该控制策略的正确性和有效性.所建立的滑模控制系统不依赖于风速，具有较好的鲁棒性和控制精度，实现了最大风能追踪.

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材料科学与工程

醇对PE/MMT纳米复合材料形态结构的影响

李三喜;张金铎;吕丹;王松

2014, 36(6): 631-635. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2014.06.06

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为了改善由于聚合物形态不佳而影响聚合物堆密度的问题,期望可以通过改变制备条件来控制催化剂的形态,进而得到形态良好的聚合物并提高其堆密度.利用MgCl₂在醇中溶解和MMT在醇中层间距膨胀的特性,制备了MgCl₂/TiCl₄负载MMT层间的催化剂,并通过原位聚合制备了PE/MMT纳米复合材料.通过控制在制备载体时所用醇的种类,利用SEM对催化剂和PE/MMT纳米复合材料的形态结构进行表征.结果表明,醇的碳链长短和用量都会对催化剂和聚乙烯颗粒的形态产生影响.当制备载体所用醇为正丁醇和异辛醇的混合醇且正丁醇、异辛醇和MgCl₂的摩尔比为2∶0.6∶1时,制得的催化剂和聚乙烯颗粒更接近球形,所得产品中聚乙烯的堆密度可以达到0.34 g/cm³.

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材料科学与工程

四氧化三锰/石墨烯超级电容器的制备及分析

赵新洛;谭泓;张一帆;盛雷梅;安康;郁黎明

2014, 36(6): 636-641. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2014.06.07

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为了最大程度上保留石墨烯的晶格结构以提高其电导并简化过渡金属氧化物与石墨烯复合物的制备过程,通过氢电弧放电和简易的高温处理成功制备得到四氧化三锰/石墨烯纳米复合材料,并将其用作超级电容器的电极.通过XRD、Raman光谱和TEM对产物的形貌、结构及成分进行了表征.电化学测试结果表明,由该材料制得的超级电容器具有良好的电容性质、出色的电化学稳定性(循环3 000圈后大约保持96%)以及较低的等效串联电阻.同时,四氧化三锰的掺入可使其比电容提高到纯石墨烯电极的3倍.因此,此方法为制备以新型石墨烯复合过渡金属氧化物作为高性能超级电容器电极的研究提供了新思路.

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材料科学与工程

T4处理后AZ91镁合金焊接接头组织演变规律

刘政军;屈佳兴;苏允海

2014, 36(6): 642-646. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2014.06.08

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为了明确固溶(T4)处理工艺参数对AZ91镁合金焊接接头组织演变规律的影响,需要进行T4处理优化设计,确定最佳热处理工艺.热处理后分别采用光学显微镜、扫描电子显微镜和拉伸试验机对焊接接头的显微组织和力学性能进行分析.结果表明,T4处理可以改变接头的组织形态,影响第二相β-Mg₁₇Al₁₂的位置,增大晶粒尺寸,特别是粗晶区; 较为合理的T4参数可以提高抗拉强度,提高塑性,降低硬度; AZ91镁合金固溶处理的最佳工艺条件为420 ℃×15 h,抗拉强度为274.28 MPa.

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材料科学与工程

激光-电弧复合焊接高强钢的性能

徐国建;李响;邢飞;刘祥宇;唱丽丽;沓名宗春

2014, 36(6): 647-651. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2014.06.09

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为了研究焊接参数对激光-电弧复合焊接性能的影响,采用了2 kW光纤激光器和MAG(熔化极活性气体保护焊)复合焊接780 MPa高强钢板,通过高速摄像机观察了熔滴过渡形式及激光(或电弧)先导的等离子体形态,研究了激光(或电弧)先导的特性、激光与电弧间距离、离焦量、MAG电流和熔滴过渡形式对激光-电弧复合焊接性能的影响.结果表明,电弧先导的焊缝成形更好; 等离子体不仅影响焊缝形状,而且影响激光-电弧间最佳距离; 激光与电弧间距对熔宽的影响较小; 焊接电流影响焊缝形状和熔深,随着焊接电流的增加,熔深增加,当离焦量为-2 mm时熔深最大.

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材料科学与工程

焊后热处理对高温合金异种材料焊接组织的影响

刘建平;李博;白雪峰;刘璐;孙元;石峰;刘纪德

2014, 36(6): 652-656. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2014.06.10

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针对含有较多合金元素的镍基单晶高温合金熔焊焊接性能较差的问题，采用扫描电子显微镜、背散射衍射分析和显微硬度仪等手段，研究了镍基单晶高温合金DD8和钴基等轴晶K640M的氩弧焊焊接显微组织特征.结果表明，焊接后接头形成定向柱晶区、熔合区和母材区.对实验合金进行焊后热处理后发现，熔合区和定向柱晶区中γ相发生长大，且Co等元素的分布趋于均匀，焊接残余应力的存在导致个别位置出现再结晶现象.热处理前后接头内显微硬度无明显变化.

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材料科学与工程

ZG20SiMn铸钢的应变疲劳行为研究

李媛媛;车欣;李锋;陈立佳

2014, 36(6): 657-661. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2014.06.11

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为了深入理解ZG20SiMn铸钢在应变疲劳期间的循环变形及断裂行为，在应变控制模式下针对ZG20SiMn铸钢的疲劳行为进行了研究.结果表明，在应变控制的加载模式下，ZG20SiMn铸钢可表现为循环硬化和循环稳定特征，主要取决于外加总应变幅的高低，且其弹性应变幅、塑性应变幅与疲劳断裂时的载荷反向周次之间表现为单斜率线性行为.透射电镜分析结果表明，ZG20SiMn的疲劳变形机制主要为波状滑移机制.扫描电镜分析结果表明，在不同的外加总应变幅下，疲劳裂纹均以穿晶方式萌生于ZG20SiMn铸钢试样表面，并以穿晶方式扩展.

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机械工程

汽轮机叶片圆环形盘铣刀包络铣削方法

王建军;王可;孙兴伟

2014, 36(6): 662-665. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2014.06.12

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为提高汽轮机叶片的加工效率，缩短汽轮机生产周期，在分析汽轮机叶片曲面构成及其加工方法的基础上，提出了采用圆环形盘铣刀包络铣削汽轮机叶片曲面的新方法.利用定向最小距离原理，对圆环形盘铣刀包络加工刀触点和刀具轨迹进行计算，研究了刀触点的计算模型和计算方法.采用该加工方法后，刀具轨迹行程相对于采用球头铣刀包络加工时有明显缩短，在提高叶片加工效率方面作用明显.研究内容为汽轮机叶片专用数控机床和叶片抛光机的设计提供了理论参考.

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机械工程

基于小波分形理论的风电轴承故障识别

孙自强;陈长征;孟强;周勃

2014, 36(6): 666-670. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2014.06.13

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针对风电轴承振动特征信号易被环境噪声调制污染、信噪比低、具有非线性和不平稳的特点，利用基于小波分形的故障识别方法对此进行了研究.采用小波包分解，利用互信息法和Cao算法分别确定了相空间的延迟时间和嵌入维数，根据不同频带的关联维数变化确定风电轴承的工作状态.该方法不依赖于风力机工作的动力学模型，对整体系统信息状态变化敏感.通过现场实验证明，该方法较好地解决了风电轴承故障难以识别的问题，为更加细致地研究风电轴承振动信号提供了重要参考.

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信息科学与工程

带阈值滤波的迭代法三维ECT图像重建

颜华;许鑫;孙延辉;王伊凡

2014, 36(6): 671-675. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2014.06.14

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针对Landweber迭代法用于三维ECT重建时，需要的迭代次数多且重建图像中含有大量伪迹的问题，提出了一种带阈值滤波的迭代重建法.该方法利用Landweber迭代法重建一初始图像，用阈值滤波获得改进图像，为了获得最佳阈值，依次用有限个离散化阈值对初始图像做二值化处理，计算出二值化图像对应的电容估计值与电容测量值之间的误差，并将对应最小误差的阈值确定为最佳阈值.仿真实验结果表明，自适应阈值滤波能够显著减少重建图像中的伪迹和重建时间，该方法具有良好的应用潜力.

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信息科学与工程

基于直觉模糊理论的混合多属性Web服务选择

李小林;张力娜

2014, 36(6): 676-680. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2014.06.15

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针对多个功能相同或相似的服务，提出了基于直觉模糊理论的混合多属性Web服务选择.将QoS属性分为精确数值型、区间数值型和语言型，并利用层次分析法给出了用户QoS偏好的计算方法.引入直觉模糊集理论将混合型QoS属性统一为直觉模糊数，采用直觉模糊加权算术平均算子对QoS决策矩阵各指标集结，利用直觉模糊得分函数对各决策方案进行排序，实现了基于QoS的Web服务选择.实例验证结果表明，该方法具有一定的有效性.

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信息科学与工程

基于小波变换的电能质量监测

范媛媛;桑英军;胡光;周在进;郝云荣

2014, 36(6): 681-687. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2014.06.16

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针对噪声系数的幅度随着尺度增加而减小的特点，提出了一种改进的基于小波分解层数的波段自适应降噪算法.利用Matlab仿真软件建立了电压暂降的系统模型，运用小波分析的方法对污染白噪声的电压暂降信号进行了时频分析和降噪处理，分析了软硬阈值降噪方法.实验结果表明，该方法通过调整两个可调参数获得较优的小波系数阈值估计，与常见的三种典型算法相比不仅较好地去除了噪声干扰，且信噪比更高，均方误差更小，同时具有更优的信息保全能力.

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信息科学与工程

一种虹膜色素块检测与分类方法

刘笑楠;苑玮琦;张波

2014, 36(6): 688-693. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2014.06.17

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针对现有虹膜识别系统中全局纹理特征提取方法忽略了纹理类型信息的问题，提出了一种针对全局性纹理中虹膜色素块的检测与分类方法.该方法利用灰度聚类法实现虹膜图像中色素块可能存在区域的初定位，依据坑洞和色素斑这两类色素块的灰度空间分布特性，定义一组区域特征参数作为分类特征向量，利用支持向量机实现二者的检测与分类.算法对图库中图像的坑洞和色素斑的检测正确率分别为99.2%和86.5%，对无特征纹理存在的虹膜图像检测正确率为87.2%.实验结果表明，该方法具有较高的正确率，能够满足虹膜识别系统的纹理特征提取要求.

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信息科学与工程

空管自动化系统软件可靠性的模糊综合评价

林琳;冯喆

2014, 36(6): 694-700. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2014.06.18

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针对中国民航空管信息处理量爆炸式增长导致空管自动化系统软件可靠性降低的问题，提出了采用模糊综合评价法对软件可靠性进行评估的方法.对影响空管自动化系统软件可靠性的因素进行了分析，构建了系统软件可靠性的指标体系，采用层次分析法和物元分析法相结合的方式对各因素进行了权重的确定，并运用模糊综合评价法对软件可靠性进行了评估.实例分析及计算结果表明，该评估方法具有一定的有效性和可操作性，能够客观准确地评估空管自动化系统软件的可靠性.

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建筑工程

XPS板外墙外保温系统温度效应的数值模拟

杨璐;孔方昀;王伟

2014, 36(6): 701-705. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2014.06.19

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为研究XPS板保温材料在不同季节温度应力的变化情况，在典型外保温墙体温度场计算的基础上，采用傅里叶（Fourier）方程及能量守恒定律建立理论模型，选取XPS板外墙外保温系统三个施工方案进行数值模拟：方案1为30mm胶粉聚苯颗粒贴砌XPS板；方案2为10mm胶粉聚苯颗粒贴砌XPS板；方案3为外墙薄抹灰.对外墙外保温系统墙体各层材料的力学行为进行分析，结果表明：夏季墙体整体受到压应力，涂料饰面层一天中应力变化范围为-0.34~-0.02MPa，易产生膨胀离鼓现象；冬季墙体整体为拉应力，变化范围大概为0.12~0.26MPa，开裂的风险比较大；方案1温度梯度最小，保温效果最好，优于方案2和方案3.

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建筑工程

铁丝与铁丝网加强改性生土墙的抗震试验

张延年;顾亚洁;常萍;郑怡

2014, 36(6): 706-710. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2014.06.20

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为改善生土墙的抗震性能，采用纵向布置8#线、水平布置铁丝网等加强措施以及采用改性生土坯砌筑墙体，并采用MTS系统对墙体进行了低周往复加载试验.结果表明：试件在墙根部发生局部压坏，随着荷载的不断增加，裂缝逐渐展开并且不断向中间延伸，最终裂缝贯通生土墙破坏.墙体与底梁易发生粘结破坏，在施工中已予以重视.纵向设置8#线、水平设置铁丝网可以提高开裂荷载和极限荷载，且可以提高墙体的整体性，能显著改善墙体变形能力和耗能能力.

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建筑工程

考虑降水影响与分布开挖的基坑变形数值模拟

孙海霞;张科;陈四利;赵文

2014, 36(6): 711-715. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2014.06.21

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为了分析在降水影响下地铁车站基坑的稳定性和现场实测的精确性，建立了基坑体系二维有限元数值模拟.采用弹性模型考虑地基上的非线性性质，针对深基坑开挖过程引起的承载体系受力变形特性，分析了基坑降水和不降水两种情况引起的基坑变形，考虑了地下连续墙与周围土体的相互作用，包括地下连续墙变形、地表沉降及坑底回弹.结果表明，理论分析和实际监测结果较吻合，为工程的顺利实施提供了依据.

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建筑工程

GM（1，1）与Verhulst模型在地基沉降预测中的适用性比较

张庆伟;肖建清

2014, 36(6): 716-720. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2014.06.22

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为比较灰色Verhulst模型和GM（1，1）模型在地基沉降预测中的适用性，对某工程实例复合地基的沉降进行分析，并与实测沉降数据进行对比.结果表明：灰色Verhulst模型比GM（1，1）模型更适用，Verhulst模型预测结果更接近实测值，预测精度也更高；Verhulst模型不仅能够预测最终沉降量，也能很好地反映全过程的沉降与时间的关系.两种灰色模型中，Verhulst模型预测精度高，更适合应用于地基沉降预测，值得在实际工程中推广运用.

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