沈阳工业大学学报

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电气工程

基于双随机相位估计的无功补偿方法

彭翌春,何时秋

2017, 39(4): 361-365. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2017.04.01

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为了解决实时无功补偿问题,提出了一种基于双随机相位估计的无功补偿方法.对采样电能信号进行傅里叶变换,通过频谱峰值定位算法确定电能信号的基波、各阶次谐波的频率信息.采用同频率不同相位信号调制,得到调制后信号,再经过低通滤波得到滤波后信号.结合滤波信号的比值和随机相位三角函数数值得到所要估计的信号相位信息,辅助无功补偿.通过仿真电能信号和实际采集的电能信号验证了该算法的有效性,结果表明信号相位估计相对误差在1‰以下,无功补偿能够有效提升电路的能量利用效率.

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电气工程

基于虚拟同步发电机的光伏并网逆变器控制策略

朱更辉,陈国振,韩耀飞

2017, 39(4): 366-370. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2017.04.02

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针对采用常规恒功率控制方式下的光伏并网逆变器缺乏电压和频率动态调节能力的问题,提出一种基于虚拟同步发电机(VSG)的光伏并网逆变器控制策略.根据同步发电机的原理,建立同步发电机的并网等效电路和矢量关系表达式,设计了有功频率控制算法和无功电压控制算法,搭建了虚拟同步发电机控制策略下的光伏发电系统.在Matlab/simulink环境中建立了10 kW的光伏并网系统.仿真结果表明,基于虚拟同步发电机的光伏并网逆变器具有与同步发电机相似的调频调压特性,能够较好地适应电网运行要求.

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材料科学与工程

Incoloy 825镍基合金的低周疲劳行为

陈立佳,王靓亮,王宝森

2017, 39(4): 371-377. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2017.04.03

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为了研究Incoloy 825镍基合金的循环应力响应行为和低周疲劳行为,在室温和760 ℃下进行外加总应变幅控制下的疲劳实验,确定了合金在不同温度下的应变疲劳参数.利用透射电子显微镜和扫描电子显微镜分析了合金疲劳变形后的位错亚结构与断口形貌.结果表明,室温下合金呈现先循环硬化后循环软化的特征,而在760 ℃下合金则呈现先循环硬化后循环软化或循环稳定的特征.在不同温度下合金的塑性应变幅、弹性应变幅与断裂时的载荷反向周次之间均呈现单斜率线性关系,并分别服从Coffin-Manson和Basquin公式.在室温和760 ℃下合金的低周疲劳变形机制主要为平面滑移,且疲劳裂纹均以穿晶方式萌生和扩展.

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材料科学与工程

熔体过热度对Fe₇₈Si₉B₁₃非晶条带磁性能的影响

尤俊华,史艳红,庞靖,任英磊,邱克强

2017, 39(4): 378-382. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2017.04.04

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为了研究合金熔体过热度和退火温度对Fe₇₈Si₉B₁₃非晶条带磁性能的影响,在180、200和230 ℃ 3个不同合金熔体过热度下利用单辊法制备了宽142 mm、厚23 μm的非晶条带.在350~370 ℃范围内选取5个退火温度对非晶条带进行纵向磁场退火,并利用硅钢测试仪对退火后的非晶条带进行磁性能测试.结果表明,随着合金熔体过热度的增大,非晶条带的激磁功率和损耗均呈下降趋势.随着过热度和退火温度的降低,非晶条带的磁性能分布区间变窄,但其稳定性增强.适当提高过热度和热处理温度有助于获得具有最佳磁性能的非晶条带.

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材料科学与工程

碳纳米管超晶格结构吸附Fe原子的电子机理

杨忠华,李荣德,曲迎东

2017, 39(4): 383-388. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2017.04.05

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为了提高碳纳米管与Fe基体之间的润湿性,构造出N掺杂有限长碳纳米管超晶格结构.第一性原理能量计算结果表明,新型超晶格结构的埋置能正向升高,结构稳定性降低,但可以显著提高外壁对Fe原子的吸附能力.差分电荷密度结果表明,掺杂体系中N原子与邻近C原子间的π键出现了畸变,使得N原子易与Fe原子发生结合.布居数和电荷转移情况表明,N原子的掺入导致Fe原子失电子能力降低,但Fe—N间共价键强度提高.超晶格结构在一定的扭转和剪切变形下仍能保持对Fe原子的吸附能力.

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材料科学与工程

ZnO∶Eu³⁺发光材料的制备和性能表征

杨雪,茹红强,邵忠宝

2017, 39(4): 389-394. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2017.04.06

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为了提高ZnO∶Eu³⁺荧光粉体的发光强度并降低合成温度,利用高温机械力化学法合成了单相ZnO∶Eu³⁺荧光材料.利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪和荧光光谱仪对样品的结构、微观形貌和发光特性进行了表征.结果表明,ZnO∶Eu³⁺荧光粉体的最佳反应温度为450 ℃,最佳球磨时间为3 h.当Eu³⁺摩尔分数为2.5%、球料比为20∶1时,经450 ℃球磨3 h后制备的ZnO∶Eu³⁺荧光粉体的发光强度最好.

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机械工程

涡扇发动机拉紧轴疲劳试验

黄爱华,周军,乔惠芳

2017, 39(4): 395-400. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2017.04.07

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针对涡扇发动机拉紧轴在工作环境中所存在的疲劳失效问题,提出基于有限元法(FEM)与Miner线性累积损伤理论相结合的理论模型,实现了已知涡扇发动机拉紧轴材料、几何尺寸等条件下的标准载荷循环谱计算.进一步开展了风扇拉紧轴的疲劳寿命试验测试与分析,结果表明,试验中拉紧轴可承受30 000次试验载荷循环数,试验之后经检查无裂纹、凸肩切入、螺纹断扣等失效现象,最终确定其在标准载荷循环下的安全使用寿命.通过开展对拉紧轴的疲劳试验研究、仿真计算与分析等工作,有效验证了可靠性寿命预测方法与模型的可行性.

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机械工程

扩展BVP振子弱周期扰动下的振荡与同步

于蓉蓉,谢勇,王震

2017, 39(4): 401-405. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2017.04.08

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针对扩展bonhoeffer-van der pol(BVP)振子易受不确定因素影响的问题,提出了将非线性动力学分析与数值模拟相结合的方法,并考察了弱扰动对混合模式振荡类型和同步行为的影响.根据模拟结果得知,多种类型的混合模式振荡受弱扰动的影响出现了坍塌现象,且从理论上证明了两个耦合bonhoeffer-van der pol振子的膜电压比慢变量到达完全同步时所需的耦合强度要大,在二维参数平面上,膜电压到达同步时所取参数范围应小些.结果表明,与膜电压相比,慢变量更容易达到同步,且变量之间呈现一种线性关系.

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信息科学与工程

三维温度场声学CT重建中的声波路径选择

颜华,朱冠楠,王晓宁,于立新

2017, 39(4): 406-411. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2017.04.09

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为了优化三维温度场声学CT重建系统,对声波路径的合理选择进行了仿真研究.将20个声波收发器布置在长方体被测区域的周围,分别考虑了4种声波路径选择方式,保留了非重复的所有路径、去除了长方体棱边上的路径、去除了长方体侧面上的路径和去除了长方体表面上的路径.用相对误差、均方根误差等指标,评价了温度场的重建质量.结果表明,声波路径的选择方式对温度场重建具有明显影响.合理地选择声波路径,可以降低声学CT法温度场重建的误差和计算量.

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信息科学与工程

远程虚拟教育通信中异常数据挖掘技术

杨琼,况姗芸

2017, 39(4): 412-416. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2017.04.10

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针对现有挖掘方法应用到远程虚拟教育通信异常数据挖掘时,其挖掘准确率及应用效率偏低的问题,提出一种基于空间聚类算法(FWSCA)与差分进化法的远程虚拟教育中异常数据挖掘方法.采用信息增益法提取远程虚拟教育通信数据特征,引入WTA规则对在线通信的数据特征进行聚类,在此基础上,采用稀疏分数方法对数据进行区分,采用FWSCA与差分进化法相结合对运程虚拟教育通信异常数据进行挖掘.结果表明,采用该挖掘方法进行异常数据挖掘,挖掘精度相比传统挖掘算法精度高、时间短,具有一定的优势.

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信息科学与工程

嵌入式电子信息系统可靠度优化

白鑫,吕丽平,卫琳

2017, 39(4): 417-421. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2017.04.11

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针对传统的可靠度优化方法一直存在优化不准确的问题,提出一种新的嵌入式电子信息系统可靠度优化方法.通过分析嵌入式电子信息系统的工作原理,分别对嵌入式电子信息系统故障密度函数、失效率、平均寿命、可用度进行优化,建立嵌入式电子信息系统可靠度约束模型,计算出最优状态下的可靠度参数.测试实验结果证明,采用提出的可靠度优化方法对嵌入式系统进行优化,系统的使用寿命、建模准确度、可用度均有一定的提高,具有一定的实用性.

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信息科学与工程

异构网络中支持终端直通的联合模式资源复用算法

王思秀,郭文强,于凯,汪晓洁

2017, 39(4): 422-427. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2017.04.12

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针对异构蜂窝网络中终端直通(D2D)通信复用频谱资源导致同频干扰,并影响系统通信性能的问题,提出了一种基于联合模式的支持终端直通的资源复用算法.为了综合考虑异构网络中蜂窝用户和D2D用户需要并平衡两类不同用户的资源分配,该算法在确定D2D通信限制距离的基础上,联合蜂窝与D2D两种模式构建CU-D2D组合集,以其加权吞吐量增益为用户优先级,并据此进行无线资源分配,从而实现了异构蜂窝网络环境下频谱资源的优化分配.结果表明,该算法在保证蜂窝用户传输速率的同时,有效地改善了D2D用户的通信速率,从而整体性地提升了异构蜂窝网络的系统通信性能.

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信息科学与工程

基于新型Canny算法雷达距离图像边缘检测算法

代文征,郑良仁,杨勇

2017, 39(4): 428-432. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2017.04.13

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针对激光雷达距离像的噪声滤波和边缘检测问题,提出了一种结合改进环圈滤波算法和自适应Canny算法的距离像边缘检测算法.通过改进环圈滤波对距离像的噪声进行抑制,在滤除噪声的同时保留了图像的细节特征信息.从梯度幅值计算、非极大值抑制和阀值自动选择3个方面对传统Canny算法进行改进,克服了噪声影响和边缘检测模糊等缺点.实验结果表明,该算法能够可靠的对距离图像进行边缘检测,并且检测结果的信息熵和标准差指标数据优于传统的Sobel算法和Laplace算法,能够较好地满足激光雷达距离像边缘检测的实际需要.

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信息科学与工程

基于拉格朗日算法的多媒体云资源分类检索方法

刘平,刘春

2017, 39(4): 433-437. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2017.04.14

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针对云计算环境下多媒体资源分类检索准确性差的问题,提出一种新的多媒体资源分类检索方法,通过决策树算法对多媒体资源进行采集及属性划分.引入基于拉格朗日系数的拉格朗日算法对资源进行求解和预处理,以李雅普诺夫定理为基础,获取多媒体资源特征,并通过标注传播算法实现对多媒体资源的分类检索.实验结果表明,采用改进的方法可以有效增加多媒体资源分类检索的准确度和检索效率,具有一定的实用性.

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控制工程

基于混合滤波算法的太阳光斑图像位置跟踪

刘剑,李彤,孙睿,刘鸿儒

2017, 39(4): 438-443. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2017.04.15

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针对传统滤波算法存在不能完全消除太阳光斑中孤立噪声点、太阳光斑图像边缘模糊的缺陷,导致太阳能自动跟踪系统跟踪精度低、稳定性差等问题,提出一种基于改进的维纳滤波与极值检测中值的滤波混合噪声算法对太阳光斑消噪滤波.在不同情况下利用实测某地太阳高度角、方位角等进行仿真实验,结果表明,该算法能够适应复杂天气条件,在阴雨、雾霾天气下仍能对太阳精准跟踪,达到提高太阳能利用率的预期效果.

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控制工程

PID参数整定的半导体激光器温度控制

赵斌,李昊

2017, 39(4): 444-448. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2017.04.16

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为了降低环境温度对近红外分布反馈式激光器(DFB)的输出光功率以及中心波长波动的影响,采用PID控制方案设计了一种DFB激光器温度控制系统.PID系统通过硬件电路调整比例(K_p)、积分(K_i)及微分(K_d)参数来寻求动态平衡建立时间和最大振荡幅度的最佳值.结果表明,该温度控制系统的控制精度为±0.05 ℃,温度控制范围为10~50 ℃.通过较长时间的监测,DFB激光器的温度始终处于稳定状态,输出的中心波长没有出现漂移,能够满足气体浓度高检测精度的要求.

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控制工程

基于PID控制和遗传算法的半导体激光器温控系统

徐娟娟,陈晨,杨洪军

2017, 39(4): 449-453. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2017.04.17

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为了实现半导体激光器温度的精确控制,设计了将PID控制与遗传算法相结合的高精度温度控制系统.该系统使用热敏电阻与光电二极管进行测量和反馈半导体激光器的温度值,并用热电制冷器作为温控执行器,构成了双闭环控制系统,提出了利用遗传算法在线优化PID参数的方法,根据实时测量偏差、控制器输出和上升时间构建函数作为待优化的性能指标,从而动态调整控制器的参数.结果表明,系统能够实现高精度的温度稳定控制,稳定度达到0.027%,温度偏差为0.002 ℃,控制效果优于传统的PID控制,具有较好的应用价值.

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控制工程

基于自适应遗传算法的DFB激光器模糊PID温控系统

马小雨

2017, 39(4): 454-458. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2017.04.18

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针对传统的PID控制算法很难准确控制DFB激光器温度的问题,提出并设计了一种基于模糊PID控制和自适应遗传算法的新型DFB温度控制系统.该控制系统由硬件和软件两部分构成,在硬件设备上以单片机作为控制系统的处理器,以铂电阻和热电冷却器分别作为控制系统的敏感器和执行器;在控制算法上利用自适应遗传算法来优化模糊PID的自整定规则.结果表明,该系统能够实现DFB激光器在5~65 ℃温度范围内的有效控制,控制误差和超调量分别低于0.002 3 ℃和10%,具有较好的应用前景.

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建筑工程

梁端翼缘扩大型梁柱节点受力性能

杨璐,陈虹

2017, 39(4): 459-463. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2017.04.19

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为了研究不同形状参数下梁端翼缘加强板对梁端翼缘扩大型梁柱节点的影响,分析了不同形状的梁端扩大翼缘形状最优方案.基于梁端强度相同的准则,改变其翼缘加强板的形状,设计了三种形状的梁端翼缘扩大型梁柱节点.利用有限元分析软件ABAQUS建立了不同形状参数下的有限元分析模型,研究在静载作用下节点的力学特征,对比分析不同材料参数的扩翼对梁端翼缘扩大型节点性能的影响程度.结果表明,不同扩翼形状对节点承载力水平影响并不显著,而对节点处应力分布影响较大;扩翼强度对节点的受力性能影响不大.

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建筑工程

轴压下GFRP管-混凝土-钢管组合柱的尺寸效应

李文,孟瑞,那昱

2017, 39(4): 464-468. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2017.04.20

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为了研究尺寸效应对GFRP管-混凝土-钢管组合柱力学性能的影响,在满足几何相似性的条件下,利用静力加载的方法对具有不同试件尺寸、不同混凝土强度等级的8根试件的轴压力学性能进行了试验研究.对8根组合柱试件的试验破坏现象、荷载-应变曲线、极限承载力以及应力值变化进行相应的分析比较,结果表明,随着试件尺寸的增大,试件抵抗变形能力减弱且尺寸效应明显,而增加GFRP管壁厚可以提高试件承载力、增强试件力学性能、减少尺寸效应的影响.

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建筑工程

岩土颗粒三维形状表征参数对比分析

石崇,沈俊良

2017, 39(4): 469-474. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2017.04.21

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岩土混合介质中骨架颗粒的形状尺寸对介质力学性质具有不同影响,基于典型岩土颗粒(卵石、碎石)的三维激光扫描数据,通过球谐函数对颗粒的形状表征参数进行了统计分析,探讨了各统计量之间的影响变化.结果表明:对相同体积碎石和卵石而言,体积越小则卵石和碎石的表面积差距越小,所产生的力学性质影响区别越小;卵石的整体形状系数要普遍高于碎石;棱角度和球形度服从一定程度上的线性分布,并且球形度和棱角度呈反比关系;颗粒体积越大则颗粒表面的细节体现得越明显,表面的细节对相关力学性质有着重要影响,形状系数可以在一定程度上反映颗粒的磨圆程度.研究结果可为岩土颗粒在宏观性质中的相互力学作用分析提供借鉴.

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建筑工程

跨线钢箱梁桥顶推落梁过程的数值模拟

魏华,刘红钊,李炜东,林宪广,王海军

2017, 39(4): 475-480. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2017.04.22

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为了研究钢箱梁在高位落梁过程中的受力性能以及局部屈曲性能,以后丁香三号桥为工程背景,提出了一种新的交替式高位落梁工艺.基于ABAQUS有限元软件对落梁过程进行了数值模拟,建立了高位落梁过程三个工况的有限元模型,使用集中荷载模拟千斤顶对梁体的支反力.对三个工况的应力云图和屈曲模态进行分析,结果表明,模拟数据与监测数据吻合较好,结构的应力应变均能满足施工要求.本文提出的高位落梁工艺和数值模拟方法可为类似工程提供参考.

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