沈阳工业大学学报

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    电气工程
  • 电气工程
    基于自编码神经网络的电网故障预测算法
    严宇平, 萧展辉
    2023, 45(1): 1-5. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2023.01.01
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    针对电力设备因素、人为因素与气象因素导致的电网故障问题,提出了一种基于自编码神经网络的电网故障预测算法.利用电网运维数据与气象数据来预训练自编码网络,以提取其特征及不同数据间的关联关系.基于多级别特征融合和预测网络来构建各影响因素与电网故障间的映射,根据当前电网环境得到电网故障类型,并使用稀疏正则项来增强网络的鲁棒性.仿真与算例分析结果表明,所提出的算法能够提取出丰富的气象特征,并准确预判电网在给定条件下是否会发生故障及发生故障的概率.
  • 电气工程
    一种低功耗的电网巡检故障图像识别方法
    郭锋, 柳骏, 王裘潇, 徐海, 万广雷
    2023, 45(1): 6-11. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2023.01.02
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    针对计算机平台在图像处理过程中面临的高能耗问题,研究了电网巡检故障图像识别的低功耗神经网络加速方法.采用直接映射方式将卷积层与全连接层的计算分别映射至独立的计算核心,提出了针对图像处理过程不同阶段的优化方案,实现了不同运算层次与硬件资源之间的匹配,并通过遗传算法得到了神经网络的并行优化参数.结果表明,优化后的LetNet-5与AlexNet卷积神经网络运行能效分别为优化前的1.94倍和1.8倍,单张图片的平均处理速度约为原来的4～5倍和2～3倍.
  • 电气工程
    交直流配电网用模块化变换器模型预测控制
    侯磊, 刘洋, 田二胜, 冯毅, 吴杨, 陈德志
    2023, 45(1): 12-16. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2023.01.03
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    针对交直流配电网模块化变换器IGBT开关状态组合多,计算复杂的问题,提出基于改进的子模块电容电压控制算法.利用MMC相电流、环流和子模块电容电压建立目标函数,根据改进子模块电容电压控制算法,消除了目标函数的权重系数,无需计算所有可能开关状态组合的目标函数,简化了传统MPC控制策略,降低了控制算法的计算复杂性.实例分析证明该方法能够在保证计算精度的同时,有效降低计算量.
  • 电气工程
    基于GT-RBD的电力系统可靠性分析方法
    陈幸, 陈国华, 吴浩, 陈盛华, 朱云
    2023, 45(1): 17-23. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2023.01.04
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    针对现有电力系统可靠性评估方法均存在一定的局限性,难以从总体上对系统可靠性进行分析的问题,提出了一种新型电力系统可靠性分析方法.通过引入图论确定线路和节点的状态,并根据节点的可靠性程度对给定的设备组合进行分类.采用可靠性框图评估每一节点的可靠性,并通过在MATLAB中搭建IEEE-9节点系统验证方法的有效性.结果表明,提出的方法可以较好地应用于IEEE-9节点系统中,能够将线路中的节点可靠性进行排序,其准确率可达97.16％,实现了电力系统的安全性和可靠性的有效分析.
    • 材料科学与工程
  • 材料科学与工程
    中性稳态复合材料结构设计及稳定性分析
    张义顺, 李玉琦, 吴晨晨, 季晨阳
    2023, 45(1): 24-30. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2023.01.05
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    针对双稳态复合材料支撑杆末端展开冲击大与展开不可控的问题,结合树脂粘弹性属性建立了中性稳态复合材料结构的粘弹性分析模型,推导了复合材料结构存在中性稳态特性的必要条件,对中性稳态结构的铺层方式进行了数值分析和优选,采用碳纤维和环氧树脂设计并制备了具有中性稳态特性的复合材料结构样件,并对其展开过程进行了可控性试验测试.结果表明,设计制备的中性稳态结构具有中性稳定特性,兼具良好的展开可控性,满足预期中性稳态特性要求.
  • 材料科学与工程
    磁性薄膜的次表面自旋波分布及影响因素分析
    邱荣科, 吴伟, 刘忠菊
    2023, 45(1): 31-35. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2023.01.06
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    为了了解铁磁性薄膜中局域自旋波的性质,基于海森堡模型利用量子格林函数方法对铁磁性薄膜的自旋波分布进行了研究,分析了外部物理因素(温度和外磁场)和薄膜表面性质(表面各向异性和表面交换耦合)对表面布里渊区内次表面自旋波存在区域的影响,并比较了表面与次表面自旋波性质的差异.结果表明:温度和外磁场对次表面自旋波存在区域的影响规律相似,而表面各向异性和表面交换耦合对次表面自旋波存在区域的影响规律相似;次表面自旋波的存在区域始终小于表面自旋波的存在区域.
  • 材料科学与工程
    基于响应曲面法的钾长石提钾优化工艺
    吴玉胜, 于猛, 李来时, 吴修世
    2023, 45(1): 36-42. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2023.01.07
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    为了确定K2O浸出钾长石的最佳工艺条件,采用基于Box-Behnken设计的响应曲面法考察水热过程中水热温度、水热时间、液固比、Ca与Al+Si摩尔比4个因素的交互作用对K2O提取率的影响.通过实验设计、方差分析、模型拟合、参数优化和结果验证等步骤确定了最优工艺条件.结果表明:水热温度以及Ca与Al+Si摩尔比的交互作用对K2O提取率的影响最为显著;提取K2O的最优工艺条件为:水热温度280 ℃,水热时间7.22 h,液固质量比20,Ca与Al+Si摩尔比1.5;最优工艺条件下K2O提取率的预测值为100％,实验结果的平均值为99.14％,预测值与实验结果平均值的一致性较好.
  • 材料科学与工程
    原位自生(Ti,V)C堆焊层的耐磨性能
    魏来, 李丹, 董振
    2023, 45(1): 43-47. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2023.01.08
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    为了研究大型往复压缩机的曲轴修复方法,采用激光堆焊技术对合金基体表面进行处理获得原位自生(Ti,V)C堆焊层.对获得的堆焊层进行金相组织观察和硬度试验,分析不同成分下堆焊层硬度和耐磨性能的变化规律.结果表明:随着合金层钒铁含量的增加,(Ti,V)C复合硬质相含量增加且分布均匀,堆焊层表面硬度逐渐增强,耐磨性能提高;当被测堆焊层试件中的钒铁含量为32.6％时,堆焊层硬度值为54.6 HRC,磨损量为0.436 7 g,此时堆焊层的力学性能最佳且耐磨性最好.
    • 机械工程
  • 机械工程
    某汽车座椅混流装配线多目标排产优化
    姜兴宇, 李世磊, 田志强, 邓健超, 韩清冰, 刘伟军
    2023, 45(1): 48-58. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2023.01.09
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    针对某汽车座椅混流装配线多型号多批次混流装配周期长、订单多样化、难以满足客户需求等问题,建立以产品最小完工时间和等待时间为目标的排产优化模型,并设计一种基于循环拥挤排序的改进快速非支配排序遗传算法进行求解.以某企业混流装配线为例,运用多种算法进行优化前后排产方案的对比分析,验证所提模型及算法的可行性.应用Plant Simulation对所提排产优化模型与算法实用性进行验证,仿真结果表明,文中模型及算法能有效缩短装配周期,提高装配线资源利用率.
  • 机械工程
    加工参数对激光沉积制造钛合金Ti6Al4V表面完整性的影响
    吴男, 张棋
    2023, 45(1): 59-65. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2023.01.10
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    针对目前加工激光沉积制造钛合金Ti6Al4V存在的加工质量较差、加工效率较低等问题,以切削力、表面形貌、表面粗糙度、亚表面损伤作为评价指标,采用了正交试验的方法通过设置不同的铣削参数对立铣后的表面层进行分析.结果表明:切削深度对切削力和表面粗糙度的影响较大;在每齿进给量为0.03 mm、切削速度为70 mm/min、切削深度为0.9 mm、切削宽度为0.5 mm时,切削力较小,表面粗糙度较低且亚表面损伤较小;沉积钛合金会出现未熔化粉末颗粒缺陷.工艺参数会对沉积钛合金的加工产生重要影响,且加工参数仍需要进一步优化.
    • 信息科学与工程
  • 信息科学与工程
    基于改进YOLO v3模型的多类交通标识检测
    张志佳, 范莹莹, 邵一鸣, 赵永茂
    2023, 45(1): 66-70. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2023.01.11
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    为了提高城市真实交通场景中的交通标志、交通信号灯及停止线检测精度,提出一种基于YOLO v3的多类交通标识检测模型——T-YOLO.该模型在YOLO v3目标检测模型的基础上,采用了四种尺度特征进行检测,设计了更贴合待测交通标识的先验框,提升了模型对多类交通标识等小目标检测性能.采集13 000张城市交通场景图像并进行标注,制作成多类交通标志数据集.实验结果表明,该模型在TT100K交通标志数据集、在LaRA交通信号灯数据集均取得较好结果.同时,在自制SUTDB数据集上交通标志、交通信号灯、停止线检测精度分别为0.90、0.99、0.80.文中提出的T-YOLO模型检测实现了多类交通标识,并且检测精度高,具有一定工程实用价值.
  • 信息科学与工程
    基于超声波断层图像的三维重构方法
    马世博, 刘宏伟, 迟永波, 王奕博, 张昭
    2023, 45(1): 71-77. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2023.01.12
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    为降低检测成本,减少辐射危害,提出了基于超声波断层图像进行典型零件的三维重构方法.设计了相共振结合拉东反变换计算方法的零件断层扫描试验,基于Matlab平台构建了轮廓提取算法、图像堆叠算法以及三维模型重构算法.结合图像处理算法与三维模型重构算法实现了二维超声断层图像的三维重构,重构的零件外形尺寸与内部形位误差约为1 mm.结果表明,本文提出的超声波断层图像三维重构方法可靠、准确,可用于典型金属零件轮廓及内部缺陷的无损检测与三维重构.
  • 信息科学与工程
    基于背景差分法的电网巡检运动目标检测技术
    廖逍, 张弛, 应国德, 浦正国
    2023, 45(1): 78-83. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2023.01.13
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    针对无人机对电网巡检过程中移动镜头下的目标检测问题,采用背景补偿与背景差分法实现了动态场景下的目标检测.建立了全局运动矢量模型,并利用SIFT特征点提取和匹配技术,完成了视频图像的特征点匹配,实现了移动镜头下的背景补偿.通过降维和局部匹配方式对SIFT特征点提取和匹配技术进行优化.结果表明,优化后的特征向量生成时间是原来的30％～40％,与经典SIFT算法相比,提取特征点的总时间是原来的30％～50％,该方法能准确检测运动目标并排除干扰.
    • 控制工程
  • 控制工程
    基于改进非线性自回归网络的洪水预测算法
    崔雅博, 罗清元, 刘丽娜
    2023, 45(1): 84-89. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2023.01.14
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    针对流域的洪水预测具有高度非线性和随机性的问题,提出了一种混合预测模型用于流域的洪水预测.该模型是一个集成了数据预处理模块的具有外部输入的非线性自回归神经网络,采用小波变换进行时间序列分解,利用多基因遗传编程进行细节缩放,以提高时域和频域特性的提取能力,进一步捕获时间序列的非平稳性,与NARX结合可以大幅提高洪水预测的准确性,利用栾川水文站15年中所测水文数据对所提模型进行验证和测试.实验结果表明,相比较于传统算法和其他预测算法,所提出的算法具有更高的预测准确度和性能,可广泛应用在洪水预测等领域.
  • 控制工程
    基于视频处理技术的运动目标姿态检测与控制
    杨军
    2023, 45(1): 90-96. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2023.01.15
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    为了解决运动目标姿态检测常出现判定背景动态细节为运动目标的问题,提出了基于视频处理技术的运动目标姿态检测与控制方法.通过贝叶斯决策方法与帧间差分法相结合,划分视频图像为候选前景与候选背景,并设置该背景为主成分分析方法的初始值,获取目标姿态实时检测结果,依据检测结果设计PD控制器,进而通过控制参数实现目标检测和控制.结果表明,本文检测距离误差小于3 mm,角度误差小于1°,对比方法的误差分别为3～5 mm之间和3.2°～4.0°之间,高于本文方法.所提出的方法具有较高的检测精度,可实现运动目标姿态的有效控制.
    • 建筑工程
  • 建筑工程
    基于LS-DYNA的砂岩动静组合SHPB数值模拟
    王军祥, 赵硕龙, 孙港, 黄磊, 马宝龙
    2023, 45(1): 97-105. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2023.01.16
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    为了研究动静组合SHPB加载下砂岩变形破坏、能量演化特性,运用LS-DYNA软件建立相关数值模型,在满足一维应力和应力应变均匀化假定的前提下,以轴压和围压为变量进行模拟分析.模拟结果表明:轴压比小于0.4时,砂岩动态抗压强度表现出线性率效应,轴压和围压使得砂岩发生压剪破坏和层间错动破坏,对砂岩能耗规律影响较大,但单一能量的变化趋势几乎不受影响;一维动静组合模拟中,轴压为20 MPa时,随着加载应变率的增加,能量利用率先增加后减小,轴压为40 MPa时,能量利用率持续下降;三维动静组合模拟中,围压对于能量利用率的影响规律较为复杂,但总体上呈下降趋势.
  • 建筑工程
    基于ABAQUS二次开发的巴西圆盘断裂机理
    刘钧玉, 张天禹, 苏艳, 宁宝宽
    2023, 45(1): 106-112. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2023.01.17
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    针对含中心裂纹的巴西圆盘开裂模型利用ABAQUS进行了参数化二次开发,基于扩展有限元法和最大周向应力准则对试件裂纹扩展进行数值模拟并验证,研究了围压对裂纹扩展以及裂纹尖端应力强度因子和T应力的影响.研究结果表明,试件在预制裂纹尖端发生起裂并沿最大周向应力方向扩展.随着裂纹倾角增大,Ⅰ型应力强度因子逐渐减小,Ⅱ型应力强度因子呈现先增大后减小的趋势,T应力逐渐增大.随着围压数值的升高,试件的断裂韧度增大,T应力增大,而Ⅰ型和Ⅱ型应力强度因子几乎不受影响.
  • 建筑工程
    基于流固耦合的骨架膜结构优化
    李延民, 黄瑞, 赵树森, 王景玉
    2023, 45(1): 113-120. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2023.01.18
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    为了实现骨架膜结构的优化设计,基于ANSYS平台考虑了膜结构在风荷载作用下的结构变形对建筑表面风压分布的影响,采用双向流固弱耦合的方法对某低矮类膜建筑在不同风向角下的定常风场特性与其围护骨架膜结构的风致结构受力进行了研究,并以此为依据采用响应面法对骨架膜结构中各杆件的截面尺寸进行了优化.结果表明:仿真所得建筑表面风压分布与同类模型风压实测数据、风洞试验数据以及国家相应规范吻合较好;不同风向角下骨架膜结构的受力状态不同,其中90°风向为该结构的最不利工况;采用响应面法得到了该骨架膜结构中各杆件的截面尺寸对结构受力的影响关系,并将该结构整体质量降低了14.73％.