沈阳工业大学学报

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电气工程

基于改进遗传算法的非侵入式电器负荷识别

徐琳,丁理杰,林瑞星

2019, 41(1): 1-5. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2019.01.01

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针对传统非侵入式负荷识别算法在电器负荷接近或较小时并不能得到较理想识别效果的问题,提出了一种基于谐波特征和遗传算法的非侵入式电器负荷识别算法.通过提取电流数据的非活性电流及其谐波特征,来增大不同用电器间的差异性,从而提高识别精度;并使用遗传算法优化的神经网络的权重、阈值和隐含层神经元个数来提高分类识别精度,达到细粒度用电分析的目的;使用包含5种家用电器的用电场景测试所提出算法的识别精度,并将其与反向传播神经网络算法相比较.仿真测试结果表明,提出的特征和算法具有更高的负荷识别准确率及更快的识别速度.

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电气工程

基于改进PSO-BP网络的配电网故障选线与测距

李升健,黄灿英,陈艳

2019, 41(1): 6-11. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2019.01.02

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针对人工智能算法在解决配电网故障选线和测距问题时容易陷入局部最优解并难以满足精确性和鲁棒性要求的问题,提出了一种基于改进粒子群优化神经网络的配电网故障选线与测距算法.该算法结合混沌优化算法和粒子群优化算法得到收敛能力更强的粒子群优化算法,通过提取配电网的零序电压与电流的暂态及稳态特征来构成特征向量,并分别使用训练集训练改进粒子群优化神经网络算法,从而能更精确地预测配电网的故障线路及其距离.仿真测试结果表明,所提出的算法能获得更精确的选线和测距结果,具有一定的实用性.

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风力发电技术

地震波传播方向对风力机动力响应的影响

李德源^1a,1b,张世亮^1a,1b,池志强^1a,1b,张湘伟

2019, 41(1): 12-18. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2019.01.03

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为了研究风力机遭遇地震时地震波传播方向对动力学响应和机组性能的影响,基于Wolf土-构耦合模型和多体系统动力学理论建立了5 MW风力机的动力学分析模型.通过编制程序实现了风力机地震波、气动载荷与结构弹性变形相互耦合响应的数值仿真.结果表明,正向地震主要影响叶片挥舞方向振动变形和塔基的俯仰力矩,而侧向地震主要影响叶片摆振方向振动变形和塔基的横摇力矩,地震作用下叶根力矩最大值增幅可达66.67%,塔基力矩最大值增幅可达98.23%.

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风力发电技术

基于Buck电路的矩阵变换器风机直接转矩控制

陈艳,黄灿英,罗小青,万彬,李升健

2019, 41(1): 19-24. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2019.01.04

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针对恒速恒频风力发电机控制困难和易受电网谐波影响的问题,提出了一种基于Buck电路的矩阵变换器的风机直接转矩控制方法.利用Buck电路简化传统的三相-三相矩阵变换器控制策略来构造三相-单相矩阵变换器,将该矩阵变换器应用到永磁直驱风力发电机的直接转矩控制系统中,并使用反馈线性化法来简化系统的控制策略.利用Matlab软件的仿真测试结果表明,所设计的矩阵式变换器能显著提高系统的动态响应性能,且提出的控制策略具有良好的稳定性和鲁棒性.

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材料科学与工程

真空熔覆原位自生W_{C/Ni基复合涂层的组织及耐磨性能}x

张春华,张瀚方,刘凯,谭俊哲,张松

2019, 41(1): 25-30. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2019.01.05

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为了提高煤油泵的使用寿命,利用真空熔覆技术在316L不锈钢表面原位合成了W_{C/Ni基复合涂层.采用扫描电子显微镜、能谱仪、X射线衍射仪研究了复合涂层的显微组织和相组成,并对其进行了硬度测量和摩擦性能试验.结果表明,复合涂层组织细密且与基材呈冶金结合.复合涂层主要由γ-Ni固溶体、原位生成的W_{C、(Cr,Fe)₇C₃和Cr₇C₃相组成,且W_{C相弥散分布在γ-Ni固溶体中.复合涂层的硬度约为316L不锈钢基材的4倍,相对耐磨性约为基材的37倍.}x}x}x

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材料科学与工程

聚偏氟乙烯多孔膜的结晶行为

刘红晶,王园园,姚辉,郭立颖,孙勇

2019, 41(1): 31-35. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2019.01.06

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为了分析聚偏氟乙烯(PVDF)多孔膜的结晶行为,以聚乙烯吡咯烷酮和无水LiCl为添加剂,采用浸没沉淀相转化法制备PVDF多孔膜.利用傅里叶红外光谱仪、X射线衍射仪和差示扫描量热仪研究了PVDF多孔膜的结晶行为,同时分析了膜结构和结晶行为的关系.结果表明,添加剂的加入促进了β晶型的形成,增大了PVDF膜的结晶度,并可以改变PVDF膜孔结构,但结晶行为对PVDF膜力学性能的影响因为大量膜孔的生成而被忽略.

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材料科学与工程

等离子喷涂NiCr/Cr₂C₃、Ni/C及其复合涂层的耐磨性能

张楠楠,曹文慧,林丹阳,张悦,李德元

2019, 41(1): 36-41. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2019.01.07

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为了加强车辆机械零件的表面防护,采用等离子喷涂工艺在304N不锈钢表面分别制备了NiCr/Cr₂C₃涂层、Ni/C涂层以及NiCr/Cr₂C₃和Ni/C复合涂层,观察了涂层组织形貌,测试了涂层硬度和耐磨性,分析了涂层的摩擦磨损机理.结果表明,3种涂层中NiCr/Cr₂C₃和Ni/C复合涂层的耐磨性能最好.金属粘结相NiCr可以起到足够的支撑作用,从而防止涂层剥离与黏着磨损的产生.Ni/C作为固体润滑剂,通过自润滑作用降低了涂层的整体摩擦系数.

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材料科学与工程

金属材料割线模量峰值与其弹性极限的相关性

康亚明^1a,1b,贾延^1c,牛晟^1a,1b,罗玉财^1a,1b,陈静波

2019, 41(1): 42-46. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2019.01.08

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为了快速确定金属材料单轴应力状态下的弹性极限或屈服应力,对高碳钢与低碳钢进行了拉伸和压缩试验,绘制了割线模量-应变曲线,分析了割线模量峰值与弹塑性变形的相关性.结果表明,在应力-应变全过程中割线模量存在明显峰值,且达到峰值后呈现衰减特征.峰值所在的位置与其弹性极限具有较为稳定的对应关系,因而通过确定该峰值所在位置可以间接确定弹性极限.割线模量峰值与弹性极限均可能受到加载速度、边界条件或应力状态等因素的影响,还可能存在尺寸或形状效应.

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机械工程

基于发动机激励的车内振动和噪声阶次分析

陈克,李春萍,李孟宇

2019, 41(1): 47-51. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2019.01.09

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为了研究发动机激励对车内振动和噪声的影响,通过对某款国产乘用车进行振动和噪声测试实验,采集加速工况下的发动机悬置振动信号和车内振动与噪声信号,利用阶次分析方法对信号进行数据处理,分析车内振动和噪声产生的原因.通过计算各个悬置的隔振率,分析悬置隔振性能对车内振动和噪声的影响.结果表明,左悬置和右悬置隔振性差是引起车内振动的主要原因,后悬置振动是引起车内噪声的主要因素,发动机激励传递到悬置系统产生的振动是引起车内振动和噪声的主要原因.

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机械工程

基于趋势补偿的防抱死系统轮速信号处理

邹浙湘,王倩,黄宝山

2019, 41(1): 52-56. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2019.01.10

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为了解决基于霍尔传感器混合动力汽车防抱死系统轮速检测信号容易产生温度漂移干扰的问题,提出了一种利用联合中值均值加权和经验模函数分解估计温度漂移干扰信号的算法.通过联合中值均值加权估计出温度漂移趋势成分后,再对估计温度漂移趋势进行自适应固态模函数分解,利用t检验的方法,判断出各阶固态模函数中不属于温度漂移趋势的成分,继而得到温度漂移趋势的精确估计.对比了不同温度漂移干扰下本文算法与形态学滤波算法的噪声修正性能,结果表明,本文算法能够有效剔除温度漂移干扰,平均信噪比提升4 dB以上.

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信息科学与工程

水泵转子径向圆跳动检测数据修正

许会,王宇峰,赵云鹏,车新生

2019, 41(1): 57-61. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2019.01.11

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针对应用千分表和电涡流传感器进行水泵转子径向圆跳动检测时,检测结果出现正弦变化规律的现象,分析了安装偏心误差对检测结果的影响原理,建立了相应的数学模型.运用最小二乘拟合法计算出变化曲线的幅值及初相位,从而消除偏心误差实现误差分离.结果表明,当将所提方法应用在水泵转子径向圆跳动检测的工程实践中时,可以有效消除安装偏心引起的误差,从而提高检测精确度.拟合平方和误差约为0.000 9,所提方法可以广泛应用于轴类工件的检测实践.

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信息科学与工程

一种限定混沌状态变量运动区域的方法

赵柏山,刘晓晓,张学松

2019, 41(1): 62-67. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2019.01.12

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为了获得特定频谱覆盖范围的混沌信号,采用将相空间运动轨迹限定在一定区域的方法,在Lü混沌系统基础上增加非线性约束项,构成新的三维自治混沌系统,并对系统的基本动力学特性进行了理论分析和数值仿真.利用Poincaré截面法和Lyapunov指数法验证了新系统为混沌系统,分析了非线性项中参数a对系统相空间运动轨迹的影响,并找出了极限环运动状态和混沌运动状态之间存在的过渡点.结果表明,增加非线性项可以将系统的状态变量限定在一个圆环内运动,从而获得目标信号,并验证了该方法的可行性.

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信息科学与工程

基于小波变换域的数字图像嵌入和提取方法

刘琰^1,2,周理^1,2

2019, 41(1): 68-72. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2019.01.13

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针对数字图像水印的嵌入和提取问题,提出了一种基于小波变换域的数字图像水印的嵌入和提取算法.该算法结合了离散小波变换、Arnold置乱变换和奇异值分解.通过Arnold置乱变换对数字水印图像进行变换,对原始图像进行二次离散小波变换,之后分别对置乱后的水印图像和原始图像小波变换中的低频部分进行奇异值分解,对两者的奇异值矩阵进行加性操作实现水印的嵌入过程.结果表明:该算法能够准确实现水印的嵌入和提取功能;嵌入的水印具有良好的隐身性,人眼不能感觉出水印嵌入带来的变化;算法具有较强的鲁棒性,经过椒盐噪声、高斯噪声、JPEG压缩、高斯平滑和裁剪操作等污染及攻击后,都能较好地恢复水印信息.

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信息科学与工程

基于PCNN算法图像边缘检测及系统级实现

卢晶,胡钢

2019, 41(1): 73-78. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2019.01.14

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针对图像边缘检测系统硬件设计和处理算法的选择优化问题,提出了一种基于PCNN算法结合FPGA的图像边缘检测系统实现方法.研究了系统中图像采集模块、FPGA外围电路、外部存储器和千兆以太网等部分的硬件设计.从简化系统算法和提高系统运行效率的角度出发,采用简化PCNN算法作为系统的边缘检测算法.采用两幅不同图像进行测试,结果表明,该系统能够实现对静态小场景图像边缘的可靠检测,检测效果优于传统Sobel算法和Canny算法,熵值最高可达0.886.

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控制工程

基于网络流理论的停机位实时再分配模型

刘芳,宫华,孙文娟,赵伟丽

2019, 41(1): 79-84. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2019.01.15

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针对机场停机位再分配的延时性和乘客满意度不高的问题,采用二值整数多商品网络流模型,将不同停机位映射为不同商品,建立了以燃油消耗成本和对乘客舒适度影响最小的双目标停机位实时再分配优化模型.以某大型机场某一天的时刻表为例,模拟两种不同规模停机位实时分配方案.结果表明,二值整数多商品流停机位实时再分配模型在两种规模仿真实验中,停机位再分配时间最长为4.187 5 s,机位最多调整个数为2,该模型具有良好的时效性和乘客满意度.

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控制工程

基于网络化控制模型的风机并网控制策略

许仙明,吴敏,谭菊华,吴静进

2019, 41(1): 85-90. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2019.01.16

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针对风电并网对电网可靠性的影响及风机渗透率逐渐增大的问题,提出了一种基于网络化控制模型的风机并网控制策略.该控制策略根据系统的时延特点建立了时延小于一个周期的网络化控制模型,并构建了双馈型风机运行在向下功率调节模式和有小扰动时的模型,使用网络化控制方法提升了控制系统的鲁棒性.仿真结果表明,所提出的控制策略创新性地将网络化控制方法应用到风电并网调度和控制中,具有不确定、时变和有上界的特点,能满足现代电网对风机运行与调节模式的要求.

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控制工程

基于数据融合的日光温室传感器布设

许可,冯丹,王枫,彭秀媛

2019, 41(1): 91-97. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2019.01.17

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针对北方日光温室内环境监测传感器的布设问题,设计了基于神经网络、分批估计理论与自适应加权平均融合算法的日光温室传感器布设方案.利用11个监测点采集到的温室内西红柿生长环境温度和湿度数据,在运用BP神经网络进行缺失值补全的基础上,结合分批估计理论和自适应加权平均融合算法进行多传感器数据融合.通过对比融合值与原始数据的相对误差,选择最佳传感器数据,以此为基础确定最优传感器布设区域.结果表明,相对于算数平均融合与自适应加权平均融合,基于分批估计的自适应加权平均融合方法可以更合理地反应多传感器数据特征.

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建筑工程

寒区碾压土多周期冻融循环热水力耦合分析

李南生,芦赫,王雨舟

2019, 41(1): 98-103. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2019.01.18

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针对冻融循环条件下工程土体内部发生冰水相变、水分迁移以及温度场变化,进而导致土体变形的问题,提出了冻胀及融沉理论,并建立了基于温度场、水分场以及应力场的耦合方程.通过时域差分法建立三场耦合模型对选定碾压土路基工程实例进行计算.结果表明,计算模型能够准确计算土体温度、水分以及变形情况,并对土体变化进行预测.该模型适用于寒区工程建设中土体多场耦合状态分析,为冻融循环诱发的工程安全问题提供了参考.

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建筑工程

核电厂预应力混凝土安全壳结构抗震裕度评估

薛志成,彭云志,裴强,朱孔琛,张瑶

2019, 41(1): 104-109. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2019.01.19

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为了探究不同强度地震作用下核安全壳结构发生开裂的失效概率,评估结构抗震裕度,对其进行静力弹塑性分析,确定发生开裂破坏时的顶点水平位移损伤指标.选取15条地震动记录对结构进行增量动力分析,对结果进行线性回归分析,得到结构地震概率需求模型及地震易损性曲线.利用对数正态地震易损性分析模型进行结构抗震裕度分析,确定了结构高置信度低失效概率值为0.254g,该值为安全停堆地震水平的1.27倍.结果表明,核安全壳结构具有良好的抗开裂能力,地震易损性分析可以较好地反应其发生开裂破坏的概率与地震动强度水平之间的关系.

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建筑工程

内六角不锈钢螺栓连接承压承载力设计

蔡斌^1a,1b,段文峰^1a,1b,刘文渊,邓泽鹏^1a,1b

2019, 41(1): 110-115. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2019.01.20

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为了得到内六角不锈钢螺栓连接节点承压承载力计算公式,考虑端距、边距和螺栓直径等相关影响因素,应用ABAQUS软件对42个模拟试件进行承压承载力有限元分析,提出了两种承压承载力设计公式.将提出的两种承压承载力设计公式与欧洲规范中承压承载力公式进行对比,结果表明,提出的两个承压承载力设计公式与欧洲规范承压承载力公式计算结果较接近,所提出的不锈钢螺栓连接承压承载力设计公式可作为相关设计计算依据.

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建筑工程

钢结构焊接残余应力及焊接变形控制技术

张景丽,吴翠莲

2019, 41(1): 116-120. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2019.01.21

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为了探究控制钢结构焊接过程变形策略,通过钢板对接方法研究了焊接残余应力及焊接变形.以两块同料、同尺寸钢板对接解析焊接工艺过程,设定常态焊接工艺参数,在焊接钢板上进行焊接横向及纵向残余应力计算,并在焊接过程构建温度场,建立有限元模型,绘制其温度曲线图,探究残余应力变化趋势及分布情况.结果表明,对接焊接钢结构焊缝附近部分残余应力较大,结构残余应力在初始加热时期会呈现较快下降趋势,后逐渐趋于平缓,钢板对接焊接变形主要原因是纵向残余应力过大,可通过平行加热处理降低纵向残余应力的影响.

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