沈阳工业大学学报

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电气工程

一种高效DC-AC功率转换系统设计与仿真

罗小青,胡荣,陈艳,何尚平

2018, 40(4): 361-367. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2018.04.01

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为了减少DC-AC转换系统中转化器和逆变器开关损耗,设计了一种高效的、由双端降压转换器以及H桥逆变器组成的DC-AC功率转换系统.分别设计了降压转换器控制器以及逆变器控制器来控制双端降压转换器和H桥逆变器,通过双向降压转换器产生逆变器的混合输入电压,并在H桥逆变器添加简单的LC滤波电路,使得逆变器输出电压谐波失真被限制在0.2%以内,满足IEEE 519标准.结果表明,所提出的两级PEI的总开关损耗不足一级PEI的一半.此外,在负载阻抗和输出功率发生变化的情况下,也可以保证稳定的电压与电流控制性能.

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电气工程

大型光伏电站无功优化协调控制策略

王多,陈良耳,陈仕彬,智勇,汤奕

2018, 40(4): 368-374. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2018.04.02

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为解决光伏电站因各种扰动引起的电压越限问题,光伏电站应具备无功调压能力.在分析单台光伏逆变器无功容量和光伏电站无功与电压关系的基础上,提出了一种大型光伏电站无功优化协调控制策略.该控制策略采用PI控制器实现电压的无差控制,并协调无功补偿装置和逆变器的无功容量为电网提供电压支撑,同时根据无功线路损耗对逆变器无功进行优化分配.结果表明:该控制策略能保证光伏电站并网点电压稳定,降低站内线路损耗,验证了所提控制策略的正确性.

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材料科学与工程

Mg纳米粉对钕铁硼磁性和热稳定性的影响

李志杰,王小二,李佳阳,李嘉,王洪志

2018, 40(4): 375-379. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2018.04.03

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为了提高烧结NdFeB磁体的磁性能和热稳定性,采用二元合金法添加Mg纳米粉制备了NdFeB材料.利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪和永磁特性测试仪对烧结NdFeB磁体的微观结构、磁性能和热稳定性进行了分析.结果表明,随着Mg纳米粉含量的增加,NdFeB磁体的矫顽力、剩磁和最大磁能积逐渐升高.当添加的Mg纳米粉的质量分数为0.1%时,NdFeB磁体的磁性能达到最优.添加质量分数为0.1%的Mg纳米粉后,NdFeB磁体的剩磁具有最大值.当温度处于100~150 ℃范围内时,矫顽力的温度系数降低,因而矫顽力的热损失幅度减小.

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材料科学与工程

离心铸造对AZ91镁合金组织及力学性能的影响

于宝义,王操,郑黎,朱雪峰,李润霞

2018, 40(4): 380-384. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2018.04.04

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为了研究卧式离心铸造工艺对AZ91镁合金力学性能及显微组织的影响,采用卧式离心铸造方法制备外径为400 mm、厚度为20 mm且长度为1 000 mm的AZ91镁合金管材,并对离心铸造态与自然凝固态AZ91镁合金管材的微观组织及力学性能分别进行了观察与测试.结果表明,离心铸造态AZ91镁合金管材的抗拉强度和伸长率分别为158 MPa和3.4%,与自然凝固态管材相比分别提高了20%和89%.离心铸造态镁合金管材的微观组织得到明显细化.与自然凝固态AZ91镁合金管材相比,离心铸造态AZ91镁合金管材在凝固过程中的共晶转变在很大程度上受到抑制,并形成了以α-Mg为主相的组织.卧式离心铸造方法提高了AZ91镁合金的综合力学性能,并使合金的组织得到细化.

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材料科学与工程

N和Nb对Fe-Cr-C堆焊层组织和性能的影响

刘政军,刘玲玲,张天珺,芦昊天,苏允海

2018, 40(4): 385-390. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2018.04.05

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为了获得具有良好组织和性能的堆焊层,以传统Fe-Cr-C合金体系为基础,通过调节药芯焊丝配方中铌铁和氮化铁的含量配比,研究了堆焊层中Nb和N元素对堆焊层组织和力学性能的影响.利用扫描电子显微镜和光学显微镜对堆焊层的显微组织进行分析,并采用能谱仪对分析位置的元素种类和元素含量进行标注测量.采用X射线衍射仪对堆焊层的相组成进行测量,同时对堆焊层的硬度及耐磨损性能进行了研究.结果表明:当N元素的质量分数为3%,Nb元素的质量分数为10%时,堆焊层组织由马氏体、残余奥氏体、M₇C₃、NbN等相组成,此时堆焊层硬度达到最高值58.6 HRC,磨损失重达到最低值0.173 g.

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材料科学与工程

纳米晶工业纯铁及其Ni镀层的性能

张艳,王纳,王胜刚

2018, 40(4): 391-396. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2018.04.06

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为了探究基体材料纳米化对镀层性能的影响,采用直流电沉积方法在纳米晶工业纯铁和粗晶工业纯铁上制备了不同厚度的Ni镀层.利用扫描电子显微镜与X射线衍射仪观察并分析了镀层的组织形貌和结构.采用电化学测试和静态浸泡方法对基体和镀层进行了耐腐蚀性能研究.结果表明,纳米晶工业纯铁的基体及其Ni镀层的耐腐蚀性能略优于相同厚度下粗晶工业纯铁的基体及其Ni镀层,但随着镀层厚度的增加,这种差异逐渐减小.同时随着镀层厚度的增加,镀层表面越来越平整致密.

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材料科学与工程

铁碳微电解技术处理实际印染废水

沈欣军,邹成龙,孙美芳

2018, 40(4): 397-401. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2018.04.07

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针对印染废水水质波动大、有机成分复杂且难降解的问题,采用铁碳微电解技术对印染废水进行预处理,以达到降低印染废水浓度并提高其可生化性的目的.选用市售铁碳填料对实际印染废水进行微电解处理,通过单因素实验获得最佳反应条件.结果表明,在曝气条件下当铁碳填料质量与废水体积的配比为1∶2,初始pH值为3,废水停留时间为120 min时,印染废水的COD去除率可达52.74%,B/C比可以提高至0.53.因此,利用铁碳微电解技术处理印染废水具有明显优势,且能够提高废水的可生化性.

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机械工程

基于符号有向图的飞机故障风险评估方法

周虹,陈志雄

2018, 40(4): 402-409. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2018.04.08

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针对飞机复杂系统故障模式多样、风险因素难以量化的特点,提出了一种风险符号有向图(RSDG)以描述飞机系统内部深层因果关系及故障风险因素信息.探讨了基于RSDG模型获取故障引发的故障链的方法,建立故障树计算链中各故障发生概率的步骤,并阐述了以故障链作为评估对象,采用灰色聚类决策法实现飞机系统故障风险评估的过程.结果表明,所提出的方法考虑了故障传播的规律,解决了传统故障风险评估方法应用中风险辨识与评估缺乏系统性和一致性的问题.该方法能够较好地适应大型复杂系统故障的风险分析.

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机械工程

插电式混合动力整车能量管理控制策略

李贵炎,鲁植雄

2018, 40(4): 410-414. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2018.04.09

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针对插电式混合动力整车能量管理的经济性及动力性要求较高的问题,提出了插电式混合动力整车能量管理控制策略.设计了整车能量管理策略总体方案,分析了车辆行驶里程对插电式混合动力汽车燃油经济性的影响,同时还设计了行驶里程自适应的辅助能量管理控制策略.结果表明:该整车能量管理策略能够根据道路和车辆信息,合理地选择当前最合适的工作模式,可以更加合理地分配从电网充入的电能,提高整车的燃油经济性.

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信息科学与工程

基于足球比赛事件检测的视频分析方法

刘阳,罗安平

2018, 40(4): 415-419. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2018.04.10

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针对足球比赛视频事件检测方法中视频处理的时间成本过高、事件检测的准确率较低、标准的训练样本难以获取等问题,提出了基于人工规则和机器学习相结合的事件检测算法.对足球比赛视频进行镜头分割并提取关键帧,将分割好的镜头进行语义标注,采用特殊镜头实现目标事件镜头序列的初步定位,利用改进的隐马尔科夫模型对初步定位的镜头序列进行分类验证.结果表明,利用特殊镜头可以对目标事件进行初步的定位提取,利用遗传算法改进的Baum-Welch算法可以在训练样本不足的情况下取得更高的准确率.

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信息科学与工程

基于三维视觉的服装信息智能提取方法

于述平

2018, 40(4): 420-425. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2018.04.11

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针对二维图像处理技术存在鲁棒性弱、补充效果差的问题,提出了基于三维视觉的服装信息智能提取方法.利用三维视觉成像系统,从服装生产视频的重点帧中采集三维视觉服装图像,利用聚类技术优化三维视觉图像的色彩度特征差值切割结果,分别对像素点和切割块进行显著性计算.利用高斯函数进行像素估计,并融合背景估计结果和显著性计算结果提取图像前景,得出服装信息.结果表明,所提方法的鲁棒性强,并具有良好的三维填补效果.

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信息科学与工程

基于神经网络算法的网络安全评价模型

周珑,郭威,王建永,黄杰韬

2018, 40(4): 426-430. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2018.04.12

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为了准确地评价复杂网络的信息安全水平,设计了一个具有网络安全评价功能的GABP算法评价模型.该模型通过引入德尔菲法等方法,建立了科学的评价指标体系.基于这一体系,通过修改BP算法和遗传算法的若干步骤,选取适当的目标函数,并对算法的流程进行精确控制,最终得到了一个具备这两种算法优点的GABP评价算法.该评价算法的仿真结果表明,只需输入复杂网络的信息安全监测数据,算法就可以准确评价出该网络的信息安全水平.

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信息科学与工程

低电压低功耗伪差分两级运算跨导放大器设计

肖莹慧

2018, 40(4): 431-435. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2018.04.13

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为了满足电池供电设备低功耗、低电压的要求,提出一种用于超低电压和低功率混合信号应用的、基于米勒补偿的两级全差分伪运算跨导放大器(OTA).该放大器电路使用标准的0.18 μm数字CMOS工艺设计,利用PMOS晶体管的衬体偏置减小阈值电压,输入和输出级设计为AB类模式以增大电压摆幅.将输入级用作伪反相器增强了输入跨导,并采用正反馈技术来增强输出跨导,从而增大直流增益.在0.5 V电源电压以及5 pF负载下对放大器进行模拟仿真.仿真结果表明,当单位增益频率为35 kHz时,OTA的直流增益为88 dB,相位裕量为62°.与现有技术相比,所提出的OTA品质因数改善了单位增益频率和转换速率,此外,其功耗仅为0.08 μW,低于其他文献所提到的OTA.

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信息科学与工程

基于稀疏分解和背景差分融合方法的图像处理技术

王金茹

2018, 40(4): 436-440. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2018.04.14

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针对传统融合算法处理聚焦区域能力弱、边缘效果差以及目标轮廓提取存在缺陷等问题,提出了基于稀疏分解和背景差分融合的方法.稀疏分解经过鲁棒主成分分析方式提取多聚焦图像轮廓,从而为源图像的准确分离奠定基础;背景差分融合依照源图像与增强图像的差异图提取轮廓信息以准确定位聚焦区域,从而防止引入人工干扰.结果表明,与传统方法相比,本文提出的方法在很大程度上提升了融合效果,能够很好地加强其对噪声的鲁棒性,同时表现出很好的视觉效果.

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信息科学与工程

基于多特征融合和混合核SVM的目标识别方法

李红丽,马耀锋

2018, 40(4): 441-446. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2018.04.15

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针对可见光和红外传感器具有不同感知特性的问题,提出了一种基于多传感器特征信息融合和混合核SVM的图像目标识别方法,方法包含多特征提取、主成分分析和混合核SVM分类三个部分.在特征提取中利用可见光和红外图像的互补性,分别提取同一场景可见光与红外图像的灰度共生矩阵以及灰度直方图统计特征,得到一组目标融合的特征量,进一步进行目标分类与识别;利用主成分分析法降低特征的维度,减少计算量;利用混合核SVM方法对目标特征进行分类识别.结果表明,在室内环境中对不同人群密度等级进行分类时,所提出方法的精度可达88.21%.

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控制工程

系列伺服作动器动态加载系统及其控制策略

游有鹏,荣亮

2018, 40(4): 447-452. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2018.04.16

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针对系列多型号伺服作动器系统的动态加载试验需求,设计了一种由直线电机与液压增力模块构成的新型加载系统,并基于AMESim/MATLAB联合仿真模型研究了系统的加载控制策略:采用多闭环与前馈复合控制提高加载系统力控制精度并改善相位滞后;基于结构不变性理论对伺服作动器的位移输出信号进行前馈补偿并抑制多余力.仿真结果表明,该加载系统方案能够有效抑制多余力,减小系统相位滞后,提高力加载精度,保证加载系统具有良好的整体性能,并可灵活地满足不同载荷、不同频率的加载测试需求.

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控制工程

基于物联网的智能LED照明集中控制系统

罗乐

2018, 40(4): 453-458. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2018.04.17

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针对传统照明系统不能及时采集照明信息和按需控制照明状态的问题,设计了一套基于物联网的智能LED照明集中控制系统.采用STM32系列芯片作为微控制处理器,搭建了基于ZigBee的无线集中控制网络,采用光电传感器来检测环境的光照度,由明暗度或指令来自动调节LED路灯的照明方式.结果表明,系统数据和指令的传输误码率低于1%,能够在恒流状态下驱动LED路灯,功率调节范围为30%~100%之间,恒流偏差和调节误差均小于1%,远程控制和智能控制的延时分别在0.5和2 s以内.该系统可以实现对LED路灯照明的有效集中控制,具有一定的工程应用价值.

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控制工程

基于遗传算法的温度PID智能控制系统设计

程全,张凯

2018, 40(4): 459-463. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2018.04.18

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针对经典PID控制无法有效解决温度控制系统普遍存在的非线性和延迟性等问题,提出了基于遗传算法和智能PID的复合控制结构.采用单片机、铂电阻和TEC制冷器分别作为控制处理器、温度传感器和温控执行器来设计温度控制系统,构建了智能PID控制算法来动态调整控制过程中的PID三个参数,并利用遗传算法的快速搜索能力对控制参数进行优化.结果表明,该系统的温度控制范围为10~55 ℃,控制精度为±0.03 ℃,超调量小于15%,具有较好的工程应用前景.

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建筑工程

砂卵石地层盾构施工引起的纵向地表变形预测

孙海霞,孔志鹏,张超

2018, 40(4): 464-468. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2018.04.19

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为了更好地预测盾构施工对砂卵石地层的影响,对Sagaseta法进行了修正.假定土体不排水,利用Mindlin解推导了盾构同步注浆施工过程引起的砂卵石地层三维变形计算式,并结合盾构机外壳与周围土体间的摩擦力以及地层损失引起的纵向地表沉降计算公式,得到了砂卵石地层盾构施工引起的纵向地表沉降计算公式,并将本文理论计算值与现场监测数据、Sagaseta公式理论值、数值模拟值进行了比较.结果表明:本文理论计算结果与现场监测数据较为吻合;理论法较Sagaseta法更适合于砂卵石地层;盾构施工引起的砂卵石地层纵向地表沉降呈S形.

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建筑工程

粘结剂固化度对缓粘结预应力梁力学性能的影响

王占飞,徐卓君,王子怡,王强,徐岩

2018, 40(4): 469-473. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2018.04.20

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为了探明预应力筋张拉时缓粘结剂固化程度对缓粘结预应力混凝土梁力学性能的影响,进行了梁的承载力力学性能试验.结果表明:张拉时缓粘结剂固化程度对梁的开裂荷载影响较小,对极限荷载的影响较大,且缓粘结剂固化程度越高,缓粘结预应力混凝土梁的极限荷载越低;张拉时缓粘结剂处于张拉适用期的试件梁具有较好的力学性能,其纯弯段部分的裂缝开展均匀,数量较多,梁的延性增强,预应力钢筋与混凝土具有良好的共同工作状态,与有粘结预应力混凝土梁受力性能基本相当.

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建筑工程

基于ABAQUS和正交试验的隧道围岩稳定性分析

王军祥,孙姣姣,陈四利

2018, 40(4): 474-480. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2018.04.21

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在城市地铁施工过程中,为了保证围岩的稳定性,以某市地铁10号线某车站区间作为研究对象,采用CRD法进行施工,利用有限元软件ABAQUS建立隧道三维模型,经过数值模拟计算得到在不同施工时步下围岩应力场、位移场和衬砌的受力情况.在数值模拟的基础上运用正交设计法分析影响围岩稳定性的因素.结果表明,随着隧道在不同施工时步下进行开挖,围岩的应力呈现逐渐降低的趋势,围岩的位移呈现逐渐增大的趋势.通过极差和方差分析,得到影响围岩稳定性因素的重要性排序依次为弹性模量、粘聚力、泊松比、内摩擦角和膨胀角.

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