沈阳工业大学学报

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电气工程

基于匹配追踪的配电网单相接地故障定位方法

齐郑,赵传宗^2a,纪鹏^2b,张海^2a,王莹

2019, 41(2): 121-125. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2019.02.01

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为了进一步解决采用小电流接地系统的配电网单相接地故障定位问题,利用原子稀疏分解匹配追踪算法分解单相接地电流暂态信号,自适应地提取衰减的直流电流分量.结合配电网拓扑结构和提取的衰减直流分量幅值,划分故障路径并进一步定位故障点.仿真结果表明,匹配追踪算法可以快速有效地提取衰减直流分量,准确地实现小电流接地系统单相接地故障的在线区段定位.相比于传统算法,原子稀疏分解理论克服了传统非自适应性算法的局限性,提高了暂态信号成分提取的准确性.

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电气工程

基于改进遗传算法的配电网故障定位方法

谢涛,蒯圣宇,朱晓虎,高传海

2019, 41(2): 126-131. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2019.02.02

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针对传统遗传算法在分布式电源的不同投切情况下需要改变适应度函数和开关函数,导致故障定位稳定性和精度降低的问题,提出了一种基于改进遗传算法的含分布式电源配电网故障定位方法.该算法使用改进变异和交叉算子在提高收敛速度的同时能避免陷入局部最优解;使用改进的适应度函数和开关函数,以更好地适应分布式电源的不同投切情况;引入分级处理思想以加快大规模电网故障定位的计算速度.仿真实验结果表明,该算法能有效地定位含分布式电源配电网的多重故障问题,相比于传统的遗传算法具有更优的稳定性与定位精度.

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风力发电技术

风电机组无传感器功率追踪控制策略

王湘明,陈彦飞,郭雨梅

2019, 41(2): 132-137. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2019.02.03

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针对传统最佳叶尖速比风能追踪方法需要准确测量风速的问题,从风电机组输出电功率的角度出发,提出了一种基于风速预估的改进叶尖速比风能追踪控制策略.根据风电机组的转速和输出电功率求解验证预估风速,进而实现无传感器叶尖速比风能追踪.仿真结果表明,所提出的改进叶尖速比控制策略在无风速传感器的情况下仍具有良好的追踪精度,同时具有较好的实时性和鲁棒性,能降低测量风速对叶尖速比控制性能的影响,证明了所提出控制策略的有效性.

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风力发电技术

风力机复合材料叶片流固耦合分析

张旭,刘安宇

2019, 41(2): 138-142. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2019.02.04

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为了给风力机叶片优化设计及研发工作提供准确的数据,减少成品的开发周期,降低成本,并保证风力机的安全运行,提出一种针对铺层后风力机风轮及叶片并利用ANSYS Workbench进行单向流固耦合分析的方法.主要在传统翼型NACA4412模型下进行叶片建模改进,应用铺层设计把叶梢、叶根、展向等改成渐变式厚度并进行流固耦合分析.数值模拟结果表明:叶片在风速13 m/s时叶尖部分压力最大,此时叶片弦长及其厚度处于最小状态,叶片中部靠近叶片前缘的位置为应力最大处.

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材料科学与工程

基于逆变技术的200 A弧焊电源变压器设计

常云龙,张恒洋,孙伟强,刘丹,吴弘

2019, 41(2): 143-147. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2019.02.05

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为了促进弧焊技术的快速发展,提高弧焊电源变压器的工作效率与动态响应速度显得至关重要.基于逆变技术设计研发出一套200 A中频弧焊电源变压器,讨论了逆变弧焊电源变压器的结构和工作特点.根据弧焊电源的电路结构和工作原理,选择了弧焊电源电路,研究了不同铁芯材料对变压器电磁性能的影响,提出了变压器铁芯的设计方法,并对变压器性能的影响因素进行了分析与计算.结果表明,所提设计方法的元器件消耗量较小,但可实现性较高.

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材料科学与工程

马氏体不锈钢等离子堆焊铁基合金组织及磨损性能

张松,张文吉,崔文东,谭俊哲,张春华

2019, 41(2): 148-153. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2019.02.06

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为了研究马氏体不锈钢的表面性能,采用等离子堆焊技术在Z5CND16-04不锈钢表面制备铁基合金堆焊层.采用扫描电子显微镜、能谱仪、X射线衍射仪、显微硬度计及销盘磨损实验机等检测设备,对堆焊层的组织结构、成分、硬度和磨损性能进行了研究.结果表明,铁基合金堆焊层主要由α-Fe、(Fe,Cr,Mo)₇C₃和(Fe,Cr,Mo)₂₃C₆相组成,添加稀土元素后相组成无明显变化.铁基合金堆焊层的硬度和耐磨性均明显高于马氏体不锈钢基材.添加适量的CeO₂后,明显细化了堆焊层的显微组织.

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材料科学与工程

低碳钢与铝合金异种金属搭接激光-滚轮焊接

徐国建,张国瑜,李午红,杭争翔,邱晓杰

2019, 41(2): 154-158. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2019.02.07

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为了提高低碳钢与铝合金异种金属的焊接性能,采用激光-滚轮焊接工艺对低碳钢和铝合金搭接接头的焊接性能进行了研究,通过试验确定最佳工艺参数.采用激光显微镜和拉伸试验机分别分析了焊接接头组织和拉伸剪切性能.结果表明,随着激光功率的减少或焊接速度的增加,金属间化合物层厚度和接合宽度随之减小.随着滚轮压力的增加,金属间化合物层厚度随之增加.当金属间化合物层厚度为4~6 μm,热输入量范围为375~800 J/cm时,拉伸剪切试样断裂位置均位于低碳钢母材侧.

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材料科学与工程

聚乳酸/聚丙烯的共混改性及热学和力学性能

张爱玲,刘琪芳,王松,张伟,涂英

2019, 41(2): 159-163. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2019.02.08

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针对聚乳酸力学性能和耐热性差以及聚丙烯生物降解能力差等缺点,将聚乳酸和聚丙烯按照一定比例进行共混,以聚乙二醇为增容剂,采用双螺杆挤出机制备了聚乳酸/聚丙烯共混物,并分析了共混物力学性能和热学性能的变化.结果表明:共混物的结晶温度低于纯聚乳酸;当聚乙二醇的质量分数为9%时,共混物的两相达到完全相容,共混物的热稳定性和韧性得到提高,最大断裂伸长率为纯聚乳酸的3.7倍,但拉伸强度和弯曲强度下降;共混物的热学和力学性能均优于聚乳酸和聚丙烯.

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材料科学与工程

Fe₇₈Si₉B₁₃非晶条带在敌敌畏农药废水处理中的应用

向青春,秦洪达,邱克强,彭冠乔

2019, 41(2): 164-168. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2019.02.09

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为了降低农药废水对环境和人类健康的危害,研制了一种新型催化剂来降解农药废水.将Fe₇₈Si₉B₁₃非晶条带作为催化剂,采用类芬顿法研究了H₂O₂浓度、pH值、非晶条带用量和初始敌敌畏浓度对COD去除率的影响.结果表明,当H₂O₂浓度为0.82 mol/L、pH值为2、非晶条带用量为3 g/L、初始敌敌畏浓度为600 mg/L时,10 min后COD去除率达到最大值85%,而采用传统芬顿法COD去除率仅为50%.当非晶条带循环使用5次后,其结构保持不变且降解效果未发生明显改变.

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信息科学与工程

用于HART仪表的FSK阶梯波发送电路设计

辛晓宁,范超,任建,刘斌

2019, 41(2): 169-173. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2019.02.10

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针对以往HART仪表FSK发送电路功耗大且电路复杂的问题,提出了一种新型的应用在HART仪表上的FSK信号发送电路.该电路采用一种新型频率合成算法,即阶梯波产生算法,用来产生连续相位的温度码,然后将温度码送入DAC输出FSK阶梯波.结果表明,该电路能够产生连续相位的FSK信号阶梯波,功耗为0.14 mA,失真度为3%,信噪比为92 dB,频率误差为1‰.该电路与同类产品相比,不仅能够产生连续相位的FSK阶梯波,而且电路简单,具有较高的性能.

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信息科学与工程

基于自适应遗传算法的激光图像处理

周理,刘琰

2019, 41(2): 174-178. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2019.02.11

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针对激光图像分割处理的问题,提出了一种基于自适应遗传算法的激光图像分割处理算法.该算法将自适应遗传算法与最大类间方差分割方法相结合,将图像类间方差作为适应度函数,利用交叉概率和变异概率动态调整自适应遗传算法求解最大类间方差的最优阈值.为了衡量该算法的处理效果,分别采用本文算法和最大类间方差图像分割算法对图像进行处理.结果表明,该算法的CI值为0.417,能够对图像进行有效分割,且分割的准确性和运算速率均优于传统的最大类间方差分割方法,具有较高的实践价值.

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信息科学与工程

篮球运动快速位移图像自适应定位方法

荀盛龙,康文峰

2019, 41(2): 179-183. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2019.02.12

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针对传统方法在进行篮球位移图像定位时存在计算复杂度高、抗干扰性差、准确性低的问题,提出一种新的篮球运动快速位移图像自适应定位方法.对图像互能量谱进行反转,对得到的背景运动偏移量进行补偿;依据灰度阈值技术,对背景模板和当前帧篮球运动图像进行差分,获取当前帧快速位移区域;将种子像素作为生长起点,将邻域中与种子像素相似的像素聚集起来,得到快速位移目标的最小框,完成定位.结果表明,所提方法得到的定位结果清晰准确,抗干性强扰;在目标出现变形的情况下,本文方法受变形影响小,抗噪能力高,定位精度高.

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信息科学与工程

有向外力场作用下机器人路径规划方法

王婷,陶永明,阎岩

2019, 41(2): 184-188. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2019.02.13

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针对有向外力场作用下基于格点的机器人路径规划方法不能得到最优解的问题,采用了基于水平集方法的路径规划方法.将机器人的粒子跟踪转变为曲线的数值演化,通过解哈密尔顿-雅克比方程得到最优时间路径,改进后向路径追踪的数值计算精度保证了规划路径的可行性.仿真结果表明,算法可以有效应对复杂的有向外力场,并且在强外力场中仍保持路径的可行性.采用的连续路径规划方法可以突破传统机器人路径规划算法基于格点搜索的限制, 并有效利用空间中存在的外力场.

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信息科学与工程

基于SOA-MGM(1,n,q)模型的信息流通量预测

罗朝辉,黄激珊,陈昆

2019, 41(2): 189-193. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2019.02.14

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针对多变量灰色模型存在预测误差大和参数需手动设置的缺点,将人群搜索算法和MGM(1,n,q)结合,运用SOA算法对MGM(1,n,q)模型的参数q进行优化,提出一种基于SOA算法优化MGM(1,n,q)的高校图书馆图书信息流通量预测模型.选择平均绝对百分比误差(MAPE)和均方根误差(RMSE)作为评价指标,通过SOA-MGM(1,n,q)、MGM(1,n)和GM(1,1)三个模型预测结果对比发现,提出的SOA-MGM(1,n,q)模型可以有效提高信息流通量的预测精度,具有推广应用价值.

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控制工程

基于主动形状模型的焊缝定位算法

刘美菊,姜金怿

2019, 41(2): 194-198. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2019.02.15

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针对焊接环境对工人造成伤害和焊件材质影响焊接质量的问题,提出了一种应用于机器视觉激光焊缝定位系统的基于主动形状模型的焊缝定位算法.利用支持向量机对焊缝图像局部区域梯度方向信息进行目标图像初定位,运用主动形状模型方法建立特征模型,并计算特征模型和测试样本间马氏距离,从而对形状和姿态参数进行更新得到焊缝坐标.结果表明,基于主动形状模型的焊缝定位算法具有准确性高、抗干扰和误差小的特点,能够满足激光焊缝定位系统对准确性的要求.

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控制工程

一种高能效传感网路由控制算法

张秋霞,何留杰

2019, 41(2): 199-205. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2019.02.16

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针对传感网络中节点能耗高的问题,提出了一种基于层次的多跳非均匀分簇路由算法UCER.该算法通过计算各层次中节点的平均剩余能量,挑选剩余能量高于层次平均能量的节点形成候选簇头集合,根据不同层次中候选簇头竞争半径的不同,在局部层次范围内竞争正式簇头,并建立非均匀簇结构.结果表明,与同类型分簇算法相比,UCER可以产生更加合理的簇头数量和簇头间距,并较好地均衡了各个簇及簇头的能耗,延长13.4%的网络生存时间.

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控制工程

基于多尺度稀疏近邻图的近邻保持嵌入算法

于露

2019, 41(2): 206-210. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2019.02.17

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针对近邻保持嵌入算法NPE中构造近邻图所存在的缺陷,提出了基于多尺度稀疏近邻图的近邻保持嵌入算法.对于每个待识别的人脸图片,该方法都建立一个具有九个尺度的图像金字塔,并且计算金字塔中每个尺度的图片与其他图片金字塔对应尺度的稀疏近邻.利用稀疏表示算法抗遮挡的特性,通过计算样本多尺度近邻的方法克服了传统方法丢失人脸图片二维结构的缺点.结果表明,该算法具有较强的鲁棒性,比传统的NPE算法具有更好的识别效果.

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建筑工程

基于OpenSEES的钢筋混凝土柱拟静力分析

薛兴伟,庞兴,周俊龙

2019, 41(2): 211-216. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2019.02.18

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为了研究OpenSEES软件中材料本构模型参数、轴压比和配箍率对钢筋混凝土柱数值模拟的影响,采用OpenSEES软件中非线性纤维单元对4根以弯曲破坏为主的钢筋混凝土柱的拟静力试验进行数值模拟,并与试验数据进行了对比分析.结果表明,对拟静力试验中钢筋混凝土柱进行数值模拟应考虑P-Δ效应,Concrete02材料λ参数值建议取0.1~0.2,钢筋强化系数可不考虑或仅需设置0~0.01的较小强化系数值;高配箍率钢筋混凝土柱抗震性能较好,具有良好的延性能力.

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建筑工程

GFRP管混凝土组合构件偏心受压力学性能数值分析

樊成,宋志刚,宋力

2019, 41(2): 217-222. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2019.02.19

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为了研究影响GFRP管约束混凝土柱的偏心受压力学性能的因素,利用有限元软件ABAQUS建立了GFRP管混凝土柱偏心受压模型,并分析了GFRP管纤维缠绕角度、GFRP管管壁厚度、混凝土强度等级以及含钢率等因素对构件偏压力学性能的影响,对数据进行回归处理并得到偏心受压承载力公式.结果表明:数值计算结果与试验结果吻合良好;增加GFRP管管壁厚度、提高混凝土强度等级以及增加含钢率均能提高组合柱偏压承载力,偏心受压承载力公式计算结果与试验结果吻合较好.

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建筑工程

基于CFD模拟的阅览室空调方案优选

吕洁,王旭斌,邱旭,吕慧洁

2019, 41(2): 223-229. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2019.02.20

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为了研究适合大空间、低层高建筑特点的空调方案,为室内人员营造良好的舒适环境,以某大学新校区图书馆阅览室为例,采用CFD方法模拟两种空调方案,即风机盘管加独立新风和吊柜机射流送风,分别得到两种空调方案下的室内温度场和速度场,通过分析得出最优的空调方案.结果表明,在相同的送风量和送风温度下,吊柜机射流送风与风机盘管加独立新风顶棚送风相比,不能使工作区域形成均匀而稳定的温度分布,无法满足生产工艺和人体舒适的要求.实例证明CFD模拟辅助选择空调方案的方法具有一定的可行性.

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建筑工程

复杂环境下高层建筑物施工控制点竖向传递方法

王健,杨久东,宋利杰

2019, 41(2): 230-235. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2019.02.21

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针对目前在高层建筑物施工中存在的控制点坐标竖向传递的工作常常受施工环境制约而无法进行的问题,根据高层建筑物施工的环境状况和精度要求,提出了在建筑物外墙外侧设置两根重锤线,将地面控制点和施工层控制点与重锤线进行连接测量,从而实现控制点竖向传递的方法,以此获得施工层控制点的坐标.对该方法的精度和适用性进行了分析,并在实际工程上进行了实验.结果表明,该方法具有精度可靠、操作简便和受施工环境影响小等优点,适用于复杂环境下高层建筑物施工控制点坐标的竖向传递工作.

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建筑工程

基于计算流体方法对建筑物风场分布

芦红莉

2019, 41(2): 236-240. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2019.02.22

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为了对建筑物整体风场进行定量定性分析,为建筑物设计提供参考和依据,利用计算流体力学构建了建筑物的风场模型,并对行人舒适性进行了评估.建立了单一建筑、多建筑及城市综合体风场的CFD模型,并将模型计算结果与风洞试验进行对比,验证模型的正确性和可行性.对比不同湍流模型计算结果,得出了不同情况下最优湍流模型.试验研究发现,标准RSM模型适用于计算单一建筑和小群建筑风场分布,而对于城市综合体风场的计算则以RSM-壁面反射模型为最优.本研究为通过模拟计算定性、定量评估建筑物周围风场提供了依据.

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