• 2018年第50卷第9期文章目次
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    • 结构的鲁棒性、冗余度和易损性

      2018, 50(9):1-10. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.201803128

      摘要 (1409) HTML (135) PDF 820.98 K (1235) 评论 (0) 收藏

      摘要:为进一步完善结构的鲁棒性、冗余度和易损性相关分析方法,更加准确地获取土木结构的抗力与外力关系,进而优化补强其薄弱易损部位,以减少结构因抗力不足而引发的损伤甚至是安全事故及其所造成的损失.通过综述结构的鲁棒性、冗余度和易损性分析研究进展,类比不同评价指标的表达形式,从而指出结构的鲁棒性、冗余度和易损性分析的本质含义,提出结构的鲁棒性、冗余度和易损性分析应变能评价指标,并据此对结构的鲁棒性、冗余度和易损性分析之间的关系以及基本影响因素展开研究.结果表明:结构的鲁棒性、冗余度和易损性源于不同时期、不同领域,已有文献大多是基于对其含义的不同程度理解,其评价指标也大多具有主观性、相互关联且计算较为复杂,也尚未提出可广泛接受的分析方法;结构的鲁棒性、冗余度和易损性本质均是反映结构特别是损伤结构抵抗外力作用的能力,其中结构鲁棒性、冗余度侧重结构在外力作用下安全储备或剩余容许能力,结构易损性则更直观反映了结构在外力作用下的破坏程度;结构的鲁棒性、冗余度评价指标具有相似的表达形式,并与易损性呈反比例变化;可通过提高结构构件的材料强度及截面尺寸、增加杆端约束、优化荷载路径等措施增强和提高结构的鲁棒性、冗余度,即降低结构的易损性,进而减少结构损伤甚至是安全事故及其所造成的损失.

    • 多事件混合影响的桥梁车辆荷载效应组合极值预测

      2018, 50(9):11-18. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.201707130

      摘要 (1398) HTML (144) PDF 2.26 M (985) 评论 (0) 收藏

      摘要:为解决受多事件混合影响的桥梁车辆荷载效应不满足独立和同分布假定,导致预测极值不准确的问题,提出采用共同阈值,改进组合广义帕累托分布(CGPD)极值预测模型,以适应采用任意尾部逼近函数预测基于事件分类的超阈值样本极值.对CGPD模型的关键问题,如超阈值样本的时间独立性检验、阈值选取和GPD参数估计,分别提出基于自相关系数的采样间隔法、基于K-S优度检验的自动计算法和概率权重矩法的实用解决方法.通过具有理论解的数值算例验证改进CGPD模型及其实用解决方法的准确性,并将CGPD方法应用于中小跨径桥梁和大跨径桥梁车辆荷载效应的极值预测中.结果表明:所提实用解决方法具有很好的应用效果,计算精度高,这些方法是CGPD应用的关键.数值算例验证了CGPD能精确预测受多事件混合影响的样本极值,与理论解的误差在3%以内,而采用传统混合数据的单一广义帕累托分布(SGPD)进行外推会产生很大偏差.中小跨径桥梁车辆荷载效应可以基于参与加载的货车数量划分加载事件,大跨径桥梁车辆荷载效应则可以根据时均交通量和时均货车比率划分时段形成不同加载事件,应用CGPD方法均能简单而方便地获取任意重现期的桥梁车辆荷载效应极值,而传统SGPD方法会形成显著的估计偏差,高达13.7%.

    • 大跨公铁两用斜拉桥塔区风环境

      2018, 50(9):19-24. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.201803143

      摘要 (1346) HTML (132) PDF 2.41 M (828) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究公铁两用斜拉桥塔区复杂风环境,采用计算流体动力学(CFD)数值模拟方法对塔区公路桥面流场进行仿真分析,并结合大尺度桥塔-主梁刚性局部模型风洞试验,对公路桥面上3种典型车辆中心高度处和铁路桥面上列车中心高度处风速进行测量,引入风速系数λ、风速突变率ξ和风速波动率η,对比分析并讨论各空间位置处平均风速的变化和瞬时风速波动.结果表明:桥塔附近区域流场存在一定的风速加速效应;桥面不同高度处风速变化程度不一致,中型客车中心高度处流场突变更为剧烈;上风侧平均风速大于下风侧,但下风侧风速突变率更大;桥塔遮风效应对附近区域平均风速影响范围约为3倍塔柱迎风面尺寸宽度,在公路桥面上,对瞬时风速波动率的影响宽度略小于4倍塔柱迎风面尺寸,而铁路桥面上,对瞬时风速波动率的影响宽度略大于4倍塔柱迎风面尺寸.

    • 高速铁路动态定价的稳健优化模型

      2018, 50(9):25-30. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.201706073

      摘要 (1309) HTML (90) PDF 580.95 K (873) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对目前高速铁路票价单一,不能用来调节客流、提高收益的问题,在分析高速铁路不同售票时段旅客对价格敏感性的基础上,基于收益管理理论,结合高速铁路运输组织特点,以收益最大化为目标,构建高速铁路分时段动态定价稳健模型,并针对需求函数系数的不确定性,运用稳健优化方法对模型求解.以京沪高铁列车为对象进行案例分析,并与单一全价票下的票额分配方案进行对比,最后通过仿真模拟验证了模型的稳健性.结果表明:考虑收益管理的动态定价稳健模型能够通过动态调整价格来调节不同售票时段的客流需求从而提高收益;并且相比名义模型,该模型能够更好适应需求波动且能够保证将更多的车票以更高的价格销售,所构建模型为高速铁路实施动态定价策略提供优化方法.

    • 聚合物-水泥基注浆材料早期流变及水化特性

      2018, 50(9):31-35. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.201709133

      摘要 (1762) HTML (182) PDF 2.33 M (1002) 评论 (0) 收藏

      摘要:为制备满足复杂地层加固工程需求的高性能水泥基注浆材料,探究以偏铝酸钠(SA)、聚羧酸(Sp)及高吸水性树脂(SAP)为组分的聚合物体系及其掺量对新拌水泥浆体流变特性与泌水率的影响,并采用水化放热监测与倒置荧光显微技术,对不同体系下水泥浆体早期水化进程及微米级颗粒的悬浮分散形态进行分析.结果表明:新拌水泥浆液流动性和泌水率与SA、SAP掺量呈负相关,随Sp掺量增加而提高. Sp及SAP延缓了水泥早期水化进程,改性样延迟近1 h进入水化诱导期,诱导期内水化放热速率显著降低.在不同掺量SA的促凝效应、Sp的分散效应以及SAP的“水库”作用下,新拌水泥浆液表现为初始及经时流动度大于200 mm的高流态期可分别被控制在10、20、30 min内且析水率小于5%(稳定性浆液),接近临界期时流动度陡降、流变参数突增并迅速凝结的流变特性.结合微观结构观测结果,建立了新拌水泥浆体流变演化模型,揭示多聚合物协调效应下水泥浆体呈现分散-储水-流变-水化的早期流变机制.

    • 斜拉桥监测索力的时空评估方法

      2018, 50(9):36-39. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.201707114

      摘要 (2276) HTML (101) PDF 1.26 M (860) 评论 (0) 收藏

      摘要:为更准确地反映监测索力的综合状态,提出一种考虑索力时间和空间特征的评估方法.借鉴桥梁风险矩阵决策方法,将时间指标和空间指标置于一个矩阵中进行评估决策.时空评估等级分为四级,分别为蓝色Ⅰ级、黄色Ⅱ级、橙色Ⅲ级和红色Ⅳ级.时间指标同时考虑索力变化速率和变化幅度,其中,索力变化速率通过时间序列分析得到,变化幅度通过索力变化率绝对值计算得到.空间指标主要反映由偏载、单索损伤等因素造成的斜拉桥两侧索力的偏差程度,采用Canberra距离表征.以南京长江三桥7 a监测数据为例,对20根长索进行索力时间和空间的综合评估,得到群索评估表和评估等级分布图.结果表明:监测索力符合时间序列特性,可采用一元线性回归模型提取趋势项;斜拉索的时空评估等级在Ⅱ级及以上,主要原因有索力变化趋势过快和上下游索力差异较大.评估分布图为斜拉索的人工检查提供更有针对性的指导.

    • 粗集料针片状含量对沥青混合料结构影响

      2018, 50(9):40-46. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.201706035

      摘要 (1272) HTML (127) PDF 4.03 M (960) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究引起沥青混合料内部结构差异的因素,提出并测定了不同针片状颗粒含量的沥青混合料结构参数和体积指标.运用工业CT断层成像技术和图像处理技术,采用颜色标尺标注空隙结构,以及Image-Pro Plus 6.0图像处理软件提取计算沥青混合料的空隙率,并测量沥青混合料断面粗集料颗粒的形貌参数,采用面积、纵横比AR1AR2、主轴偏角均值、颗粒趋向参数Δ和棱角性等参数评价沥青混合料的结构特征.结果表明:针片状颗粒的增加使得沥青混合料毛体积密度减小,空隙率增大,且通过工业CT计算得到的空隙率大于实测空隙率;大孔隙结构主要分布于试件的中下部位,试件顶端空隙较小;随着针片状颗粒的增加,颗粒纵横比期望AR1AR2线性增加,横断面粗集料颗粒面积和减小,棱角性期望增大,但是对偏角均值和Δ影响不够明显.

    • 刚性路面结构参数反演弯沉盆衍生指标法综合分析

      2018, 50(9):47-54. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.201707120

      摘要 (1425) HTML (198) PDF 3.82 M (940) 评论 (0) 收藏

      摘要:为解决刚性路面结构参数反演方法的适用性问题,综合分析刚性路面结构参数反演中3类代表性的弯沉盆衍生指标法.在系统梳理弯沉盆面积指数法、惰性点法、弯沉盆重心距离法的模型体系的基础上,采用理论数值分析的方法,定量分析3类衍生指标的规律特性,并从工程适用的简单、易操作性出发,提出惰性点法的计算图表和弯沉盆面积指数法及重心距离法的回归公式.以典型的刚性道面结构形式为例,对比分析3类弯沉盆衍生指标法的参数反演结果的准确性和鲁棒性,检验所提出模型或图表的有效性.计算结果表明:提出的计算图表或公式大幅简化了参数反演中衍生指标的计算,3种衍生指标法的参数反演结果存在明显差异,弯沉盆重心距离法充分利用各测点的信息并以拟合误差最小化为原则,显著提高参数反演的精确性和鲁棒性.

    • 水泥沥青浆体中减水剂与乳化沥青的竞争吸附行为

      2018, 50(9):55-60. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.201706184

      摘要 (1465) HTML (171) PDF 3.46 M (1191) 评论 (0) 收藏

      摘要:为揭示水泥沥青砂浆(CA砂浆)中水泥对乳化沥青和减水剂的吸附规律,采用微量热仪分析了减水剂、乳化沥青(单掺及同掺)对水泥水化诱导期的延迟作用.采用“固含法”研究了减水剂种类对水泥-乳化沥青经时吸附规律的影响,以及减水剂在不同添加顺序时对水泥-乳化沥青经时吸附规律的影响.采用偏光显微镜对减水剂作用下水泥-乳化沥青的吸附行为进行了原位观测.结果表明:CA砂浆中的乳化沥青和减水剂均能显著延迟水泥的水化诱导期,两者同掺使延迟作用产生了明显的协同效应;聚羧酸减水剂与乳化沥青对水泥的吸附作用存在明显的竞争关系,两者同掺时水泥优先吸附减水剂分子,减水剂耗尽后,水泥再吸附乳化沥青.减水剂后掺时可使部分吸附的乳化沥青发生解吸附.

    • 自行车干扰下的城市干路路段通行能力与服务水平

      2018, 50(9):61-67. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.201708016

      摘要 (1279) HTML (131) PDF 638.66 K (840) 评论 (0) 收藏

      摘要:为给城市道路规划与设计提供参考依据,通过开展路侧自行车干扰条件下城市干路路段交通调查分析,给出了路侧自行车数量对其邻近机动车道平均行程车速、小客车饱和车头时距的影响规律,采用回归分析方法分别构建了相应的关系模型.基于所建理论模型,给出了城市干路路段实际通行能力计算的路侧自行车数量修正系数建议,并进行了实例验证;提出了路侧自行车干扰下的城市干路路段服务水平评价指标与分级建议,基于服务水平分析给出了设置机非分隔设施的路侧自行车数量阈值建议.研究表明:随着自行车数量的增加,平均行程车速降低,而饱和车头时距增加,均满足二次函数关系;路侧自行车数量越多、设计速度越高、实际通行能力的路侧自行行车数量修正系数越小,说明其对通行能力的影响越大;在服务水平相同的情况下,设计速度越高,对应的路侧自行车数量阈值越小,说明设计速度高的城市道路路段交通运行受路侧自行车干扰的影响更大.

    • 道面结构不均匀冻胀模型试验及数值模拟

      2018, 50(9):68-75. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.201705091

      摘要 (1653) HTML (157) PDF 3.13 M (1236) 评论 (0) 收藏

      摘要:为更好地揭示道面结构内部温度场、水分场和冻胀量的基本规律,为防治道面结构不均匀冻胀病害提供有效的理论依据,自主设计了道面结构不均匀冻胀模型试验箱,开展了外部水分入渗道肩和道面结构不均匀冻胀模型试验,基于ABAQUS的二次开发实现了道面结构内部水热力三场耦合数值模拟,并将数值模拟结果与模型试验结果进行了对比分析.结果表明:模型试验直观地模拟了跑道与道肩冻胀错台现象,并阐明了错台的原因是跑道与道肩的不均匀冻胀;客观地揭示了道面结构内部温度场、水分场及冻胀量的发展规律;水分通过道肩渗入道面结构引发水分场的重分布;道面结构不均匀冻胀是水热耦合作用的产物,温度梯度和降温速率影响着冻结过程中水分的迁移和积聚,水分场的重分布反过来也影响着温度的传递.数值模拟结果与模型试验结果吻合良好,且符合实际,数值模型的正确性和适用性得到了验证.结合模型试验的客观性优势和数值模拟的全面性优势有助于深入研究更多寒区构筑物地基的不均匀冻胀病害问题.

    • 钢材的低周疲劳特性及双曲面本构模型的改进

      2018, 50(9):76-82. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.201707026

      摘要 (2100) HTML (339) PDF 4.16 M (886) 评论 (0) 收藏

      摘要:为合理评估钢结构的地震损伤,研究结构钢的塑性变形与低周疲劳之间的耦合关系以及循环软化特性.通过对Q345qC钢材进行高应变反复加载试验,获得了相应的低周疲劳破坏和循环软化特性.通过研究承载力下降与塑性耗能密度之间的关系及对边界面进行缩放和移动,将循环软化特征引入材料的本构关系模型.在此基础上,采用改进后的本构关系模型对钢桥墩进行了反复荷载作用下的力学行为分析,讨论了循环软化对构件承载能力的影响.结果表明:Q345钢材具有较好的延性和较强的抗低周疲劳性能,试验未发现钢材塑性变形与低周疲劳之间存在明显的相关性;循环软化特征在较大的塑性应变状态下表现得更明显,修正后的双曲面本构关系模型可以较好地模拟钢材循环软化行为;考虑材料循环软化效应后,钢桥墩在反复荷载或地震作用下的承载力略有降低.

    • 考虑人均延误和人均排放的信号配时优化模型

      2018, 50(9):83-88. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.201706174

      摘要 (1707) HTML (168) PDF 918.94 K (845) 评论 (0) 收藏

      摘要:为将绿色交通、公交优先等理念融入交叉口信号配时优化的建模策略当中,建立以交叉口人均延误、人均CO排放为优化指标,以各相位有效绿灯时间为自变量的多目标信号配时优化模型.在人均延误公式中引入公交折减系数,用以避免公交绝对优先对社会车辆通行效率的负面影响.模型求解过程中运用模糊折中规划方法使量纲不同的两个目标函数实现无量纲化,令其取值在(0, l);采用模糊偏好方法计算两个目标的隶属度函数的权重值,进而将多目标函数转化为单目标函数;然后利用自适应惯性权重和异步学习因子相结合的优化粒子群算法, 基于MATLAB软件平台实现单目标函数的求解; 最后将模型应用于实际案例,对各目标值进行比较分析.结果表明:优化后人均延误下降了0.94 s,下降幅度为3.87%.人均CO排放量下降了1.25 g,下降幅度为12.74%.说明优化后的信号配时方案对于延误和排放具有优化作用,验证了模型的有效性.

    • 面向手机信令数据的交通枢纽人流量短时预测算法

      2018, 50(9):89-95. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.201704082

      摘要 (1538) HTML (259) PDF 3.12 M (1574) 评论 (0) 收藏

      摘要:为实现对重点区域人群聚集动态的有效掌握,保障区域人群的及时疏运,预防群体性安全事故的发生,以广州市火车站枢纽区域为例,通过对海量手机信令数据进行信息处理,结合地理信息系统将手机信令数据映射至研究区域,实现区域人流量的实时统计,同时分析了大都市火车站枢纽区域春运人流量变化情况,得出春运期间区域人流量存在周期性变化的规律,以此为基础,构建了以平均绝对百分比误差最小的k值自适应计算模型,设计了基于手机信令数据的城市交通枢纽人流量k近邻预测算法,并以节假日与非节假日两种不同交通模式环境进行算法测试.结果表明:所建立的预测算法在两种模式下其平均绝对百分比误差PMAPE分别在6%与5%以内,均能够较为准确地对区域人流量进行预测.

    • 手机信令与出租车GPS数据融合车源定位方法

      2018, 50(9):96-100. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.201708042

      摘要 (1551) HTML (121) PDF 3.40 M (1199) 评论 (0) 收藏

      摘要:为揭示居民出行行为与城市交通拥堵的内在关联,并为缓解城市交通拥堵提供技术支持,利用高覆盖率、低精度的手机数据和低覆盖率、高精度的出租车GPS数据,构建了数据驱动的车源定位方法.利用手机数据获取出行需求信息,利用出租车GPS数据获取交通状态信息;提出基于数据融合的出行OD估计方法,进行交通流分配,对城市道路车流来源及城市拥堵源进行动态定位.结果表明:道路车流主要来自于少量车源小区,且拥堵状态下这些小区更加集中;同时受居民通勤行为的影响,城市全局拥堵源在早晚高峰表现出不同的特征.利用数据融合的车源定位可以用于揭示拥堵形成的内在机理及演化规律,辅助制定有针对性的拥堵缓解策略.

    • 矿粉表面能与其所含化学成分表面能关系模型

      2018, 50(9):101-107. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.201706081

      摘要 (1380) HTML (109) PDF 5.12 M (970) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探究矿粉表面能与其组成化学成分间的内在关系,通过灰色关联法与主成分分析法,以矿粉的化学成分质量分数为媒介,对采用毛细管上升法测得的5种矿粉、5种化学成分表面能之间的关系模型进行量化分析.结果表明:矿粉的表面能实测值与通过其化学成分表面能计算的计算值之间存在良好的关联度;提出了变化的矿粉表面能、化学成分质量分数与不变的化学成分表面能之间定量关系模型,通过该模型可对不同岩石加工的矿粉,在测得其化学成分质量分数后,直接计算得到矿粉的表面能,可为矿粉表面能在道路工程中应用的深入研究提供理论指导.

    • 电动车辆ABS的改进线性二次型最优控制

      2018, 50(9):108-115. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.201707171

      摘要 (1703) HTML (92) PDF 2.75 M (1578) 评论 (0) 收藏

      摘要:为充分利用轮毂电机控制精确和响应迅速的优势,提高电动车辆制动防抱死控制的稳定性,提出一种用于轮毂电机电动车辆制动防抱死系统(ABS)协调控制的改进线性二次型最优控制方法.建立电动车辆纵向动力学模型;结合复合制动系统的协调控制策略,分析现有线性二次型最优控制算法无法用于防抱死控制器设计的原因,提出一种通过构造虚拟阻尼量以及无穷小量来建立黎卡提方程的改进型线性二次型最优控制算法,并据此设计了防抱死控制器.在高附着路面、中附着路面和低附着路面3种不同行驶工况,对分别安装有改进线性二次型最优防抱死控制器和滑模防抱死控制器的电动车辆的紧急制动性能进行了仿真分析.结果表明:在不同附着系数路面行驶工况下,改进线性二次型最优控制算法能够有效提高电动汽车防抱死控制系统的控制精度和响应速度.

    • 有机碳源对厌氧氨氧化污泥颗粒化的影响

      2018, 50(9):116-122. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.201704033

      摘要 (1482) HTML (87) PDF 3.22 M (778) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探究有机碳源对厌氧氨氧化(Anammox)污泥颗粒形成的影响,采用两组平行的SBR,通过改变进水中有机碳源的质量浓度进行研究.结果表明:适量的有机碳源(< 130 mg/L)可通过提高反应器中的胞外聚合物(EPS)含量从而加速颗粒污泥的形成,提高污泥的沉降性能.添加与不添加有机碳源的两组反应器分别于28和35 d颗粒化成功,平均颗粒粒径分别达450和409 μm.过量有机碳源(>230 mg/L)会使污泥出现解体,粒径减小,污泥的沉降性能明显变差.当有机碳源小于110 mg/L时,可通过反硝化作用促进厌氧氨氧化反应从而提高脱氮效率;但是当有机碳源质量浓度大于110 mg/L时,会抑制厌氧氨氧化反应,并降低脱氮效率.在厌氧氨氧化工艺实际运行中,应避免有机物质量浓度超过110 mg/L.

    • 面向工业检测的图像快速去直线运动模糊方法

      2018, 50(9):123-129. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.201704118

      摘要 (1712) HTML (108) PDF 3.30 M (875) 评论 (0) 收藏

      摘要:在基于机器视觉的工业检测中,由于受到传送带速度变化或曝光不足的影响,得到的图像有时会产生运动模糊,影响检测效果.为去除工业检测中的图像运动模糊,提出了基于R-L引导滤波的快速去直线运动模糊方法.首先对图像的模糊参数进行评估,使用图像的频谱图积分评估图像的模糊方向,使用微分自相关方法得到模糊图像尺寸;然后通过提出的R-L引导滤波方法快速去除运动模糊并抑制振铃效应,得到清晰图像.通过对工件图像去运动模糊的仿真,证明了模糊核估计的准确性;与TPKE和HQ比较,提出的去模糊方法在对噪声的鲁棒性和抑制振铃的效果更好.通过对不同速度、不同工件下实拍图像的去运动模糊实验,以及客观评价指标、去模糊前后尺寸测量的差异和运行速度证明了该方法在工业检测中的优势.实验结果表明:提出方法的RPSNRRSIMM优于对比方法,在抑制振铃的同时保持了边缘的清晰; 同时,提出方法对尺寸的测量影响也更小,在小尺寸的工件上具有优势,最大误差为0.31像素.

    • 一种分块差分滤波器及其在仅有角度跟踪中的应用

      2018, 50(9):130-135. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.201708001

      摘要 (1851) HTML (69) PDF 1.67 M (858) 评论 (0) 收藏

      摘要:为解决仅有角度跟踪时,目标估计受限于较大的初始估计误差和噪声统计特性未知的问题,提出了一种带有噪声智能统计功能的改进型分块差分滤波器.通过统计线性化方法得到了一种S-H智能噪声统计估值器,并用其优化传统分块噪声滤波器的测量更新步骤,实现了对未知过程和测量噪声的智能统计处理,通过迭代更新进一步提高了滤波器对于复杂非线性函数的适应能力.与目前几类主流的自适应滤波器性能相比,结果表明:对于具有线性系统模型和非线性测量模型的典型被动跟踪估计问题,针对较大的初始状态估计误差,所给出的滤波器能更好地完成系统噪声和测量噪声部分参数统计特性未知情况下的非线性估计任务,在保证计算量适中的同时有效地提高跟踪制导精度.

    • 原子干涉磁力仪信号对比度研究与分析

      2018, 50(9):136-140. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.201705011

      摘要 (1211) HTML (137) PDF 926.60 K (738) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了研究基于相干布居俘获原理的原子干涉磁力仪传感系统并对其进行变量控制分析,针对其传感系统建立数学模型以表示输入变量与输出信号间的关系,同时建立鉴频信号对比度关键变量数学模型,对其中影响程度较大的原子气室温度和激光器电流进行信号对比度实验.实验结果表明:鉴频信号的平均对比度在3%左右,与模型计算结果的量级相符,原子气室温度和激光器电流的变化对信号对比度的影响程度符合模型计算结果.实验还同时确定了传感器获得最佳信号对比度时的变量控制范围.

    • 采用帆板-滑块执行结构的太阳帆姿态控制

      2018, 50(9):141-146. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.201707072

      摘要 (1356) HTML (65) PDF 1.45 M (769) 评论 (0) 收藏

      摘要:为实现太阳帆三轴姿态控制,采用一种新型的帆板-滑块执行机构进行姿态控制.基于滑模控制理论提出一种强鲁棒的姿态控制器,以抑制执行机构工作过程中航天器转动惯量变化对姿态控制的影响.此外,引入自适应律,提出一种自适应抗扰控制律,以抑制光压力矩和引力梯度力矩对姿态的干扰作用.最后,基于执行机构的动力学特性设计了操纵律,解算出帆板转动角度和滑块滑动位移,提供给控制器所需控制力矩.仿真结果表明:采用所提控制律和执行机构操纵律可使太阳帆姿态较快地机动至期望位置,并较好地抑制了转动惯量变化、光压力矩干扰和引力梯度力矩干扰带来的影响,同时使控制力矩、帆板角度和滑块位移均保持在适当的幅值范围内.所提控制策略有效地实现了太阳帆三轴姿态控制.

    • 固定翼无人机自适应滑模控制

      2018, 50(9):147-155. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.201705155

      摘要 (1813) HTML (198) PDF 1.65 M (1211) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对固定翼无人机的姿态和速度控制中存在不确定和外部扰动的问题,设计自适应超螺旋滑模干扰观测器和控制器,实现了固定翼无人机对速度指令和姿态指令的有限时间精确跟踪.首先建立固定翼无人机速度模型和基于四元数的姿态误差模型;进而在该模型的基础上针对无人机飞行过程中的外部扰动和不确定问题,采用自适应超螺旋滑模算法设计干扰观测器对干扰和不确定进行快速估计,并在此基础上设计多变量超螺旋控制器使固定翼无人机快速、精确地跟踪期望的速度和姿态指令;最后基于Lyapunov理论证明了该系统的稳定性.仿真结果表明:所提出的综合控制策略可以实现固定翼无人机速度与姿态的快速精确跟踪并具有良好的鲁棒自适应能力,而且针对无人机不同的飞行指令,使用该控制策略都能使无人机快速稳定的达到预期目标.

    • UWSNs节点运动模型及预测定位

      2018, 50(9):156-163. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.201705137

      摘要 (1617) HTML (135) PDF 2.40 M (1006) 评论 (0) 收藏

      摘要:为提高水下无线传感器网络(UWSNs)中动态节点的定位精度,降低通信能耗,提出采用节点的运动模型实现预测定位.考虑到近海监控网络中,潮汐运动是海水运动的主要成因,以粗略的近海潮汐运动模型为基础,以高斯径向基函数作为空间基函数构造节点的运动模型;利用K-medoids方法对模型中的高斯径向基函数中心进行聚类优化;提出了采用扩展卡尔曼滤波的方法实现模型系数的估计.考虑到普通节点与锚节点运动的空间相关性,设计了与到锚节点的距离相关的权重系数,以锚节点的运动模型系数估计普通节点运动模型中的系数,进而完成自身定位.对东经117.25°—132.2°,北纬24°—43.45°海域UWSNs的节点定位性能进行仿真分析,结果表明:所提出的节点预测定位方法的定位性能较高,定位覆盖度和定位精度高于SLMP方法和MP-PSO方法,平均通信能耗低于SLMP方法和MP-PSO方法.所提出的节点预测定位方法适用于大规模水下动态无线传感器网络定位.

    • 一种情感分析与质量控制的异常评论识别方法

      2018, 50(9):164-170. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.201706178

      摘要 (1299) HTML (190) PDF 1.24 M (801) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对因数据量的增加以及异常评论策略的更新,以用户内容和行为为基础的传统微博异常评论识别方法效果不断下降的问题,提出一种基于情感分析和质量控制的微博异常评论识别方法.通过将预处理后的微博评论进行情感分析,将微博评论进行量化处理,在对微博评论进行质量控制的过程中,根据异常与正常用户在时域上对热点微博的评论分布差别检测可疑时间间隔,结合用户聚类分析,设计了异常评论识别模型.结果表明:该方法利用情感评分,对于评论文本进行较为准确的情感分类,然后通过调整边界值范围和时间阈值范围来限定异常检测等级,当边界值范围增大时,对于异常评论的检测范围扩大,容忍度下降,检测灵敏度高;当时间阈值扩大时,容忍度提高,检测灵敏度较低;适当的选择边界值和时间阈值,可以有效提高与正常评论行为相似的异常评论识别准确率.

    • 可控参量对水面仿生矢量推进器性能影响

      2018, 50(9):171-179. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.201709151

      摘要 (1097) HTML (153) PDF 5.63 M (1456) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对两栖平台水陆差异式推进机构复杂、水上航速低的问题,首先,基于蛇怪蜥蜴脚掌运动学规律,研究矢量推进器的仿生机理,设计新型水面平台和两栖平台,样机试验达到了推进器气穴式推进以及平台10.6°攻角滑水航行的仿生效果.然后,结合ЦАГИ方法,开展了水面平台滑水航行动力学分析,进一步建立了平板旋转绕流模型,在单叶片力学特性和推进器合成分析的基础上,得到了驱动输出对应的最优轮轴高度以及航速与转速协同变化对驱动性能的影响,并进行了试验验证.结果表明:由单叶片三维驱动可推导推进器的周期性输出;轮轴从水面开始升高,托举力和转矩振幅先增大后减小,推力振幅单调递减,三维驱动输出峰值对应不同轮轴高度;推力和转矩整体随航速增加而减小,随转速增加而增大,托举力的变化趋势不同.

    • 密封式继电器触点形貌与腐蚀类型关联性分析

      2018, 50(9):180-185. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.201705090

      摘要 (1576) HTML (126) PDF 3.15 M (854) 评论 (0) 收藏

      摘要:为深入研究密封式继电器触点的失效机理,开展腐蚀形貌特征与腐蚀类型的关联性分析.选取密封式继电器触点DEAX SEM图为分析样本,在分析可能存在腐蚀反应类型的基础上,提取对应元素分布图的不规则边缘轮廓,从而将无腐蚀部分排除,同时还原了腐蚀区域形貌,量化提取其腐蚀形貌特征值并对应可能的腐蚀类型进行分析,最终利用BP神经网络算法进行关联性验证.结果表明:密封式继电器触点中Ag与Cl的原子百分比近似为1:1,在特定区域内极有可能产生AgCl化合物,并确定触点形貌与腐蚀类型存在映射关系.得到了在多种腐蚀反应共同作用下,每种反应本身的腐蚀形貌特征仍然存在的结论,并提供了一种探究腐蚀类型与腐蚀形貌特征关系的方法.

    • 一种随机隐退DBN的脑电信号识别方法

      2018, 50(9):186-190. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.201707073

      摘要 (1251) HTML (190) PDF 1.75 M (739) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对DBN处理小样本脑电信号训练时间长且存在过拟合的问题,提出基于随机隐退的DBN算法对左右手运动想象脑电信号进行分类识别.先对原始脑电数据进行降维预处理,然后输入到随机隐退DBN模型中进行训练,得到最优参数值后进行分类识别.实验结果表明:与CSP、PCA、单一DBN网络等方法相比,基于随机隐退的DBN算法在保持较高识别率的同时,降低了对数据集的训练处理时间,证明了该方法的有效性.最后在智能轮椅平台上验证了该算法的可行性.

    • 永磁同步电梯门机改进型自抗扰控制策略

      2018, 50(9):191-198. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.201708003

      摘要 (1513) HTML (132) PDF 3.94 M (811) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对永磁同步门机转动惯量大范围变化导致控制器参数设计困难这一问题,提出改进型线性自抗扰控制(LADRC)策略.设计转速自抗扰控制器,对转动惯量和负载变化引起的扰动进行实时观测和补偿,达到改善转速控制性能并避免控制器参数标定过程的目的;设计并联型LESO,能够在线性扩张状态观测器(LESO)带宽取值受限的条件下提高扰动观测性能并保留线性自抗扰控制器参数设计简单的优点.仿真和工程验证均表明:所提出的改进型自抗扰门机控制系统在简化控制器参数标定过程的同时获得更优良的控制性能,且对不同型号门机系统具有广泛适用性,采用该控制器可降低应用成本,提高行业竞争力.

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