• 2016年第48卷第9期文章目次
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      2016, 48(9).

      摘要 (1066) HTML (2) PDF 313.72 K (892) 评论 (0) 收藏

      摘要:

    • 面向城市布局形态的公交线网设计及其发展

      2016, 48(9):1-6. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.2016.09.001

      摘要 (1585) HTML (19) PDF 863.58 K (1204) 评论 (0) 收藏

      摘要:为拓展公交线网设计领域的研究思路与方法,对面向城市布局形态的公交线网设计理论体系进行综述. 该理论体系将城市的布局形态作为公交线网设计过程中最关键的影响因素,并设计符合其形态特征的公交线网方案,是目前公交线网设计研究重要的发展方向之一. 首先,回顾了近50年来经典公交线网设计研究的基本理论,然后重点对面向城市布局形态的线网设计理论体系进行分析,包括对其核心内容与发展历程的概述,以及对理论体系中线网结构、出行需求和灵活布线等三方面的研究发展进行总结归纳,最后对该理论体系的未来发展进行展望. 研究表明:该理论体系中设计方案依托于城市布局形态,并将公交出行需求处理为近似的连续分布,模型的决策变量较为简化,因此最优化结果通常可通过解析式算法获得. 通过实际的案例分析,该理论体系对高性能的公交网络设计,例如BRT系统以及公交快线网有着较好的适用性,并能够有效地指导大范围内的战略性公交线网设计. 最后指出,该理论体系的研究与很多大城市布局形态的调整相契合,未来的研究方向也应是针对更多的城市布局形态、线网结构以及公交出行需求等,提出更科学的设计方法并进行更广泛的实例运用.

    • 中美欧公路桥梁设计规范的综合评价方法

      2016, 48(9):7-13. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.2016.09.002

      摘要 (1640) HTML (20) PDF 1.71 M (1986) 评论 (0) 收藏

      摘要:为适应越来越多的海外工程建设,需要对不同国家桥梁设计规范进行全面对比与评价,基于结构可靠度基本原理与概率极限状态设计方法,建立了中国、美国、欧洲公路桥梁设计规范安全性及经济性的综合评价体系. 考虑中美欧桥规的承载能力极限状态与正常使用极限状态,提出了评价基本指标“截面富余度”、“变形富余度”和 “应力富余度”,以及评价核心指标“综合富余度”,并计算得到各富余度的分项权重. 通过对桥梁工程通用图及实际工程案例的计算,欧美桥规的综合富余度计算结果大于中国桥规的计算结果,即相同材料强度条件下欧美桥规计算的工程实例的安全性更高,而中国桥规计算结果则经济性更好. 中美欧公路桥规的综合评价体系能够较为客观、系统地定量评价中美欧桥梁设计规范的安全性与经济性.

    • U形肋正交异性组合桥面板力学性能

      2016, 48(9):14-19. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.2016.09.003

      摘要 (1768) HTML (19) PDF 3.00 M (949) 评论 (0) 收藏

      摘要:为验证桥面板在局部车轮荷载作用下的受力特性及桥面板在桥梁第二体系中的受力性能,提出新型U形肋正交异性组合桥面板系统,并区分其与常规桥面板的受力性能. 设计制作了3个不同桥面板试件,其中包括1个混凝土桥面板,1个正交异性钢桥面板,1个带U形肋正交异性组合桥面板. 通过静力试验测试了不同桥面板在荷载作用下负弯矩区混凝土开裂情况、桥面板不同部位的结构应变和变形等. 试验结果表明:U形肋正交异性组合桥面板在车轮荷载作用下其局部应力水平显著低于正交异性钢桥面板,具有较强的抗疲劳性能; U形肋正交异性组合板在桥梁第二体系的承载能力分别是混凝土桥面板和钢桥面板的1.37倍和0.93倍.

    • 考虑驾驶任务需求的车内次任务分神干预策略

      2016, 48(9):20-23. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.2016.09.004

      摘要 (1248) HTML (18) PDF 575.20 K (1063) 评论 (0) 收藏

      摘要:为使分配给驾驶任务的注意水平与其任务需求相匹配,从而满足安全驾驶要求,探究车内次任务分神干预策略. 基于车辆和驾驶环境数据及前方道路场景视频资料,构建基于实时道路交通数据的驾驶任务需求预测模型,采用驾驶任务需求评估法,验证所建预测模型的有效性,给出不同驾驶任务需求下的次任务分神预防策略. 结果表明:驾驶任务需求评估与预测等级一致性达到83%,没有出现预测需求高,评估需求低的情况. 当驾驶任务需求较高时,除收音机及CD播放外,其他车载信息任务分神均应予以警告或禁止,次任务分神可以通过制定预防策略避免,研究结果可为驾驶分神预警管理提供方案及技术支持.

    • 城市公共交通监管博弈建模与仿真

      2016, 48(9):24-29. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.2016.09.005

      摘要 (1639) HTML (21) PDF 1.06 M (916) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对城市公共交通存在违规运营的问题,对管理部门与城市公共交通企业间的博弈关系展开研究。根据公交企业和管理部门相应的策略集建立双方博弈关系的收益矩阵,给出了不同策略下双方的期望收益和整体平均收益,利用复制动态方程描述双方策略的变化速度,给出了纳什均衡,利用系统动力学理论构建城市公共交通监管问题的博弈模型,并对模型进行了仿真分析。分析结果表明:采用静态惩罚策略时,博弈双方除纳什均衡外不存在演化稳定策略,波动难以控制;采用动态惩罚策略时,博弈双方存在演化稳定策略,演化时间和幅值与最大惩罚收益正相关,且博弈的稳定态与初始状态无关。

    • 采用低频浮动车数据的行程时间估计

      2016, 48(9):30-34. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.2016.09.006

      摘要 (1206) HTML (18) PDF 1.68 M (1006) 评论 (0) 收藏

      摘要:为解决利用低频浮动车数据进行路径行程时间估计时精度不高的问题,从分析浮动车数据特征的角度出发进行行程时间分布的估计,提出并讨论利用浮动车数据估计行程时间的潜在误差,针对每种潜在误差提出修正模型,并选取上海市长寿路部分路段进行实证分析,利用1 500辆出租车数据,对各种修正方法下的行程时间进行估计,与改进内插值估计方法进行对比,并与车牌识别装置提供的直接行程时间估计结果进行相似性分析. 结果表明:所有误差均修正的行程时间估计与改进内插值方法相比,平均估计精度提高9.5%,且估计的中位数、25%分位数和75%分位数与车牌识别方法有较高的匹配度. 考虑低频浮动车数据误差修正的行程时间估计可以改善估计的精度,可提供有效的行程时间信息.

    • 公路景观色彩对驾驶员脑电δ波成分的影响

      2016, 48(9):35-40. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.2016.09.007

      摘要 (1239) HTML (18) PDF 1.55 M (951) 评论 (0) 收藏

      摘要:为量化高速公路路侧景观色彩与驾驶员脑电δ波成分之间的关系,在吉珲高速公路进行道路试验,采集所需数据. 首先基于幂函数建立景观色彩值与脑电δ波成分的关系模型,然后考虑驾驶时间对驾驶员脑电δ波的累积影响,基于高斯函数建立驾驶时间与脑电δ波成分的关系模型. 最后采用联合建模的方式建立驾驶时间、景观色彩值对脑电δ波成分的影响关系模型. 模型分析结果表明:路侧景观色彩均值与驾驶员脑电δ波成分呈负相关,而δ波多在驾驶疲劳时出现,即景观色彩越鲜亮,越能有效避免驾驶疲劳的加剧;驾驶员脑电的δ波成分随着驾驶时间t呈现波动,但是整体仍处于上升趋势,即驾驶员为规避因疲劳导致的行车危险而强制自己处于警醒状态,其自身会存在疲劳与抗拒疲劳的博弈过程.

    • 沥青路面结构足尺力学响应实测与仿真

      2016, 48(9):41-48. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.2016.09.008

      摘要 (1286) HTML (21) PDF 2.50 M (796) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探究沥青路面在荷载作用下力学响应,通过基于辽宁省沥青路面足尺加速加载试验,开展路面结构力学仿真方法及力学响应特征研究. 采用光纤光栅传感器实测足尺加速加载路面的面层底部、基层底部和路基顶面的力学响应,利用单轴压缩动态模量试验获取沥青混合料的粘弹性参数,通过FWD弯沉盆反算得到基层及土基的弹性模量,利用接触痕迹得到轮胎的接触面分布;通过单轴压缩动态模量试验及四点弯曲动态模量试验对传感器进行了标定. 在此基础上,采用有限元软件ABAQUS建立基于实测参数的路面结构力学仿真模型,分析路面结构在不同加载位置和速度下的力学响应,并与实测结果进行对比. 结果表明:所建立的路面力学仿真模型能较合理地模拟沥青层底三向应变、半刚性材料层底纵向、横向应变以及土基顶面的压应力. 沥青混合料粘弹特性导致弹性后效,使力学响应曲线表现出非对称特点. 随着温度的增加和加载速度的减小,沥青层底三向应变、半刚性基层底的水平应变以及土基顶面压应力的响应幅值增加.

    • 胶结充填体力学特性的加载速率效应试验

      2016, 48(9):49-53. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.2016.09.009

      摘要 (1445) HTML (23) PDF 2.32 M (826) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探究胶结充填体在不同加载速率状态下的力学参数变化规律及其破坏模式,采用数显式压力机分别对2.0、4.0、6.0、8.0 mm/min这4种加载速率下的胶结充填体开展单轴压缩试验. 试验结果表明:在2.0~8.0 mm/min加载速率范围内,加载速率对于胶结充填体的抗压强度值和割线模量均具有明显的强化效应,且峰值抗压强度值和割线模量随加载速率增大而增大.峰值抗压强度与加载速率呈多项式函数规律,而割线模量与加载速率则呈指数函数分布规律. 且随着加载速率增大,胶结充填体试件破坏形式表现为拉剪混合破坏向单一剪切破坏形式逐渐转化. 研究结果揭示了胶结充填体的力学特性加载速率效应,为研究充填体破坏机制提供一定的参考依据.

    • 城市快速路交通事件影响范围预测模型

      2016, 48(9):54-59. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.2016.09.010

      摘要 (1345) HTML (19) PDF 898.74 K (809) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究交通事件对城市快速路交通流的影响,在对MCTM模型进行改进的基础上,建立快速路交通事件影响范围预测模型. 该模型针对城市快速路交通流的亚稳态现象,模拟亚稳态区域的交通流状态;同时考虑交通事件对元胞主要特征参数的影响,并结合事件发生的不同位置,对元胞设置进行调整;最后提出事件影响长度的概念,并将其作为交通事件影响范围的评价指标. 以北京市局部道路网为研究对象,结合交通事件的相关数据,对该模型进行了参数标定和实例分析. 结果表明,仿真数据的变化趋势与实测数据基本一致,且误差在可接受范围内. 模型能清晰地反映出不同时刻各个路段的交通流状态,可有效地确定城市快速路交通事件的影响范围.

    • 带裂缝桥面铺装内部动水行为仿真模拟

      2016, 48(9):60-64. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.2016.09.011

      摘要 (1443) HTML (24) PDF 2.00 M (764) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了解带裂缝桥面铺装在内部动水压力作用下的力学响应情况,采用LS-DYNA有限元分析软件,建立沥青铺装层内部饱水裂缝模型,施加车辆正弦动态荷载,对内部动水行为进行流固耦合仿真模拟分析. 结果表明:车辆动载作用下,饱水微裂缝所受最大压、剪应力均位于裂缝尖端,而最大拉应力则位于裂缝周围;饱水裂缝尖端最大压、剪应力与车速和荷载水平都有很好的线性相关性,在120 km/h速度、1.5 MPa荷载水平下,XY向最大压应力和最大剪应力分别达到0.472、1.101、0.361 MPa,在如此大应力反复作用下微裂缝将迅速扩展,加速铺装结构破坏. 导致沥青铺装层内饱水微裂缝扩展、恶化的最主要因素是车辆的超载,交通管理部门应严格限制超载超限车辆的上路.

    • 结合光流法的车辆运动估计优化方法

      2016, 48(9):65-69. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.2016.09.012

      摘要 (1509) HTML (20) PDF 1.53 M (1170) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对车辆自主定位实时准确的要求,提出一种结合光流法的车辆运动估计优化方法.采用改进的Lucas-Kanade算法跟踪FAST特征点计算其光流;进而对图像间偏移量进行坐标系转换,获得初始坐标系下车辆的运动估计值;基于偏移量与旋转角度误差服从正态分布的假设,优化更新采用光流法的车辆运动结果,最终映射到世界坐标系中获得车辆运行轨迹. 通过测试多组不同车辆行驶轨迹,结果表明:该优化方法突出了光流法的实时性并且克服了其精度差的缺点,有效解决了由累积误差引起的轨迹漂移情况,能够提供车辆准确实时的定位输出. 相较于基于特征点匹配的车辆定位其计算时间短,与常用的光流法比较,轨迹更加精确、光滑.

    • 三塔悬索桥主缆与中塔鞍座抗滑简化计算方法

      2016, 48(9):70-75. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.2016.09.013

      摘要 (1210) HTML (18) PDF 1.00 M (888) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究三塔悬索桥主缆与鞍座的抗滑特性,给出了三塔悬索桥主缆抗滑安全系数的简化计算方法. 考虑活载作用下塔、缆变形以及加载跨与非加载跨主缆内力的平衡关系,推导鞍座处主缆抗滑安全系数的解析计算公式;建立有限元模型对公式进行验证;研究垂跨比、塔缆刚度比、恒活载比、跨径等主要设计参数对主缆抗滑安全系数的影响. 研究表明:该公式可用于悬索桥初步设计阶段主缆抗滑安全系数的估算,能够为设计参数的合理取值提供理论依据. 主缆抗滑安全系数随着塔缆刚度比增大而减小,当塔缆刚度比小于3时,增大塔缆刚度比,主缆抗滑安全系数迅速减小,当塔缆刚度比大于3时,塔缆刚度比对主缆抗滑安全系数影响较小;垂跨比对主缆抗滑安全系数的影响取决于桥塔刚度;主缆抗滑安全系数随着恒活载比值及跨径增大而增大.

    • 疲劳荷载作用下栓钉连接件的抗剪承载力退化规律

      2016, 48(9):76-82. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.2016.09.014

      摘要 (1533) HTML (18) PDF 2.42 M (846) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了解钢-混凝土组合结构中栓钉连接件在疲劳荷载后的力学特性,针对栓钉推出试件进行静载破坏试验、完全疲劳试验以及非完全疲劳破坏试验. 在此基础上归纳了已有栓钉连接件的非完全疲劳破坏的相关试验数据,将疲劳循环次数和剩余抗剪承载力这两个参数作归一化处理,使得所有试验数据具备可比性;同时基于剩余强度理论,推导出适用于栓钉连接件的剩余承载力计算模型,并通过试验数据拟合确定其参数;最后通过若干文献的试验数据进行验证分析.结果表明:在疲劳荷载作用下,栓钉连接件的剩余承载能力呈现先慢后快的非线性退化趋势. 所提出的栓钉连接件承载力幂指数退化模型可以较好地描述栓钉连接件的剩余承载力随疲劳循环次数的变化规律.

    • 中低速磁浮单边直线电机设计及特性优化

      2016, 48(9):83-88. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.2016.09.015

      摘要 (1108) HTML (17) PDF 1.19 M (818) 评论 (0) 收藏

      摘要:为满足中低速磁浮用单边直线感应电机(single-sided linear induction motor,SLIM)的牵引制动特性要求,给出了两种备选设计方案:一种是八极-80槽(长度1 927 mm),一种是八极(虚拟9极)-89槽(长度2 047 mm). 在结构空间、材料成本酌优考量的基础上,对SLIM的绕组极数、节距、匝数、槽型、布线等的快速准确定型,对两种SLIM设计方案分别进行磁路、磁势、等值电路、起动特性等的计算,给出相应的理论计算及仿真测试结果. 实验结果表明:两种备选方案均能满足中低速磁浮牵引要求,其中八极-80槽已经量产化,八极-89槽可行性已被验证. 对结果分析可以得知SLIM设计流程和相关特性计算方法能为中低速磁悬浮列车驱动用SLIM的优化设计提供参考,依据结构设计过程,可准确地计算出与SLIM动态控制有关的参数的静态值.

    • 子结构拟动力试验平台NetSLabOSR开发与试验应用

      2016, 48(9):89-94. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.2016.09.016

      摘要 (1303) HTML (21) PDF 3.25 M (773) 评论 (0) 收藏

      摘要:为推进拟动力试验方法的研究与应用,开发了子结构拟动力混合试验平台NetSLabOSR,可用于结构工程体系抗震性能的评估. NetSLabOSR试验平台包括3个模块:ControlCtrOSR,Tester和ControlEqDAQ. 通过动态数据链接库开发的ActiveX控件方式实现各主模块与试验设备系统的连接,完成子结构拟动力试验试验数据之间的传递、转换. 利用NetSLabOSR试验平台对子结构取倒V型防屈曲耗能支撑和钢管混凝土底柱的试验模型,进行子结构拟动力试验研究,试验结果验证了NetSLabOSR试验平台的可靠性和稳定性.

    • 钢箱梁悬索桥大节段正交异性钢桥面板疲劳性能试验

      2016, 48(9):95-100. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.2016.09.017

      摘要 (1446) HTML (24) PDF 4.47 M (1410) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对正交异性钢桥面板的焊接细节在反复荷载作用下易疲劳开裂的问题,以三峡库区某大跨悬索桥的钢箱梁正交异性钢桥面板为工程背景,进行1∶2缩尺的钢桥面板疲劳性能试验研究,进行设计寿命期内的疲劳试验和极限寿命期内的疲劳试验. 疲劳试验结果表明:200万次的循环加载后,模型上各测点的应力值波动很小,在加/卸载过程中位移具有良好的对称性、可恢复性与重复性,说明模型的应力状态稳定,没有出现因局部开裂、损伤而导致模型应力显著变化的现象,说明该桥的正交异性钢桥面板的构造满足设计要求, 且有一定的安全储备.

    • 动态广义出行费用随机用户平衡Symbol`@@

      2016, 48(9):101-106. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.2016.09.018

      摘要 (917) HTML (15) PDF 512.87 K (880) 评论 (0) 收藏

      摘要:为描述弹性需求下降级路网中出行者路径选择行为,为出行者和管理者提供决策参考,采用行程时间、行程时间可靠性及货币费用的加权和定义动态广义出行费用. 假定在路网随机变化的情况下,出行者以估计广义出行费用最小为路径选择标准,建立基于动态广义出行费用的随机用户平衡模型,并给出求解模型的MSA算法. 通过在一个算例路网上测试,结果表明:出行者对待风险的不同态度、降级系数和货币费用均对道路流量分配影响显著,并与经验相吻合,说明所提出的基于动态广义出行费用的随机用户平衡模型能够真实反映出行者在随机路网中的路径选择行为.

    • 胶合模板支撑体系优化设计与BIM研发

      2016, 48(9):107-112. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.2016.09.019

      摘要 (1355) HTML (18) PDF 3.99 M (807) 评论 (0) 收藏

      摘要:为达到优化胶合模板支撑体系,节约胶合模板施工成本的目的,根据胶合模板支撑体系特点,结合优化理论提出胶合模板体系优化模型,以施工成本最低为目标,各支撑杆件承载力为约束条件,根据楼板尺寸,合理计算主、次肋及支撑间距. 优化结果表明:传统的模板支撑体系设计过于保守,且没有考虑楼板尺寸对支撑体系设计的影响,胶合模板体系优化模型可以根据实际情况,合理选择支撑类型、优化设计支撑间距,可达到节约施工成本的目的. 同时,开发了模板优化设计软件,使复杂的模板优化设计过程变得简单易操作,大大提高了设计者的工作效率,并与BIM技术相结合,利用BIM技术3D可视化、施工模拟等优势解决了设计图纸复杂,设计交底困难等问题,实现胶合模板设计、施工、管理的一体化.

    • CFRP端部被锚固后加固钢结构的界面粘结行为

      2016, 48(9):113-118. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.2016.09.020

      摘要 (1600) HTML (19) PDF 1.34 M (720) 评论 (0) 收藏

      摘要:为明确CFRP锚固端的界面间粘结应力的分布规律,建立CFRP端部被锚固、不被锚固等几种边界条件下的CFRP加固钢板拉伸构件的界面粘结剪应力模型,考察了端部锚固程度对界面粘结剪应力的影响情况. 结果表明: CFRP端部不被锚固时其端部处的拉应变为0 με,而被锚固以后其端部处的拉应变能达到中部区域CFRP最大拉应变的50%;界面粘结剪应力也比不锚固时的降低了50%. CFRP端部被锚固后有助于CFRRP与钢板协调受力,端部粘结剪应力集中现象被缓解. 另外减少CFRP层数、增加胶层粘结厚度会降低粘结界面间的剪应力.

    • 多塔斜拉桥交叉索的纵向约束刚度

      2016, 48(9):119-124. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.2016.09.021

      摘要 (1506) HTML (19) PDF 1.67 M (941) 评论 (0) 收藏

      摘要:为明确交叉索对于提高多塔斜拉桥刚度的效果,建立带跨中交叉索多塔斜拉桥的力学模型. 选取一个主跨作为隔离体,并将部分交叉索等效为竖向弹簧,研究交叉索的作用机理,推导交叉索对桥塔纵向约束刚度的解析公式. 研究表明,当桥塔发生纵桥向位移时,梁段重量在交叉索中重新分配,导致交叉索的索力发生改变,从而产生对桥塔的约束作用. 交叉索对桥塔的约束作用取决于交叉索的长度,水平投影长度以及交叉索的轴向刚度. 建立三塔四跨有限元模型对解析公式进行验证,有限元结果与公式理论值符合良好,公式可有效估算交叉索的纵向约束刚度. 数值分析表明,采用交叉索与增大桥塔或主梁刚度均能有效增大结构刚度,在桥塔及主梁刚度较低时,交叉索对增大结构刚度的效果尤其明显.

    • 弹性地基上混凝土板动力响应试验及数值分析

      2016, 48(9):125-131. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.2016.09.022

      摘要 (1281) HTML (17) PDF 5.16 M (797) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探讨弹性地基上混凝土板的动力响应,开展室内模型试验和数值模拟分析. 在模型箱内填实土体,上置预制混凝土板,采用橡胶头的力锤作为加载设备,研究混凝土板的运动过程、脱空状况以及弯沉盆形状等,并辅以数值验证. 结果表明:板角加载时位移幅值最大,板中加载时位移幅值最小;不脱空情况下,在板对称轴一端加载时,加载点向下位移最大,对称轴另一侧向上位移最大;在小变形和接触良好前提下,功的互等定理完全适用;在板边中点敲击,弯沉盆边界在板中附近,而在板角敲击时弯沉盆边界靠近板对角线;脱空区附近的位移等值线密度增加、曲率变大. 可根据弯沉盆形状或相关点处位移值判别板的脱空状况,以及通过数值结果拟合试验数据法来确定地基的弹性模量.

    • 双谐波注入的弱电网阻抗在线检测方法

      2016, 48(9):132-139. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.2016.09.023

      摘要 (1674) HTML (16) PDF 1.71 M (1251) 评论 (0) 收藏

      摘要:弱电网的主要电气特性之一为高电网阻抗,电网阻抗的增大会改变控制系统受控对象的模型阶数,影响逆变器控制环路增益、带宽和控制性能,对光伏逆变器并网电能质量和稳定运行带来不利影响. 为实现电网阻抗的在线检测以进一步优化逆变器控制策略,以弱电网下单相光伏并网逆变器为研究对象,在对其控制系统进行建模与分析基础上,研究基于谐波电流注入的电网阻抗在线检测方法. 首先从理论上对单谐波电流注入法和双谐波电流注入法进行对比分析;进而从仿真角度对两种方法在检测精度、逆变器并网电流THD值影响方面进行验证;最后选定双谐波电流注入法作为主要研究方法,该方法周期性地向电网注入两种不同频率的谐波,利用检测元件获得并网点处的电压和电流信息,经由傅里叶分析处理后可得电参量中所包含的特定次谐波分量,进一步计算可得电网阻抗的实时值. 实验结果表明:双谐波电流注入法可以实现对电网电阻和电感的准确辨识,与传统单谐波注入法相比,该方法不仅无需计算相角信息,同时具有更高的检测精度.

    • 液压四足机器人的自适应模糊PID控制

      2016, 48(9):140-144. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.2016.09.024

      摘要 (1565) HTML (16) PDF 3.11 M (1034) 评论 (0) 收藏

      摘要:为提高液压四足机器人的控制性能和足端轨迹跟踪效果,将自适应模糊PID算法用于机器人腿关节控制,并对PID参数进行实时增量调节.建立阀控非对称缸系统的数学模型,分析其伸出和缩回运动时由非线性、参数时变等因素导致的控制问题,利用AMESim-Simulink联合仿真模型对算法的控制效果进行了仿真,并在单腿试验平台上进行了实物样机测试.结果表明:自适应模糊PID算法的控制效果在减小调节时间、抑制干扰等方面相比常规PID有较大改善.该控制算法提高了机器人的动态跟踪性能,易于工程应用,有利于机器人的运动控制.

    • 超磁致伸缩作动器磁路优化设计

      2016, 48(9):145-150. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.2016.09.025

      摘要 (1573) HTML (16) PDF 3.21 M (920) 评论 (0) 收藏

      摘要:为改善磁路环境,提高超磁致伸缩材料(GMM)的工作性能,在分析超磁致伸缩作动器(GMA)工作原理及GMM特性的基础上提出以减小磁漏、增大磁场强度和提高磁场强度均匀性为设计原则,将GMM棒中轴线上的磁场强度作为评价标准. 基于ansoft maxwell对磁路进行电磁学有限元分析,得出磁路中的关键部件导磁端盖和导磁片的结构参数对磁场强度大小和均匀性的影响规律,结合高斯磁通理论分析产生这种现象的原因,在此基础上对结构参数进行设计优化. 实验结果显示结构参数优化后GMM棒中轴线上的最大磁场强由55.4 kA/m增大到70.35 kA/m,增幅为26.98%,磁场均匀率由44.22%增大到99.5%. 研究表明:导磁端盖主要用来减小磁漏、提高磁场强度且过大或过小的直径和厚度都将会导致漏磁增多,U型导磁片主要用来改善磁路环境、提高磁场强度的均匀性.

    • 一种基于导向矢量约束的恒模盲波束形成算法

      2016, 48(9):151-156. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.2016.09.026

      摘要 (1164) HTML (21) PDF 1.12 M (885) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对阵列信号波达角(direction of arrival,DOA)先验信息已知的情况,利用信号的恒模特性,在卡尔曼滤波(Kalman filter,KF)结构下,提出一种附加阵列导向矢量约束的自适应波束形成算法.对约束情况下的卡尔曼滤波目标函数运用拉格朗日乘子法,求得约束条件下的最优估计表达式,并将其推广到无迹卡尔曼滤波(unscented Kalman filter,UKF)算法中,通过约束迭代算法对阵列估计信号的导向角施加约束,实现约束UKF自适应波束形成算法的最优权值分配.仿真过程中,用所提算法与约束恒模迭代最小二乘算法和约束最小方差迭代最小二乘算法作对比,表明表明,该算法在收敛速度、信噪比、稳健性、跟踪性能方面具有较好的性能.

    • 容错型牵引电机驱动系统的间接定子量控制

      2016, 48(9):157-163. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.2016.09.027

      摘要 (1328) HTML (19) PDF 2.47 M (743) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对基于三相四开关容错逆变器的电力牵引传动系统,提出牵引电机的间接定子量控制方案. 采用间接定子量算法生成参考电压矢量,以固定逆变器开关频率和减小电磁转矩脉动;通过含有饱和限幅环节的改进型磁链观测器抑制定子磁链的积分漂移. 针对三相四开关空间电压矢量的特殊性,给出了容错逆变器SVPWM调制算法;考虑到容错逆变器直流侧电容中点电压不平衡的问题,建立了中点电压补偿模型,提出了一种基于PID调节器的补偿方案. 通过MATLAB/Simulink仿真实验证明了所设计的基于三相四开关容错逆变器的牵引电机间接定子量控制方案的可行性和有效性.

    • 利用信息熵判定HEVC预测单元尺寸快速算法

      2016, 48(9):164-169. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.2016.09.028

      摘要 (1325) HTML (20) PDF 1.71 M (983) 评论 (0) 收藏

      摘要:为提高HEVC编码器的帧内预测速度,提出一种基于信息熵的high efficiency video coding (HEVC) 帧内预测单元(PU)尺寸快速判定算法. 利用图像的信息熵随图像中细节的丰富程度产生不同的值这一特性,判断PU是否需要进行分割处理. 首先计算每个LCU的信息熵,根据信息熵的结果从64×64至4×4的PU中找到最优的分割尺寸,进而确定最佳编码深度,再从该编码深度内进行帧内角度预测. 实验结果表明,在保证编码性能基本不变的前提下,帧内预测编码时间平均缩短了约22.6%. 该算法精简了遍历搜索模式中不必要的率失真代价计算过程,在保证图像质量的前提下,缩短了帧内预测编码时间.

    • 一种离散连续混成的时空事件驱动的CPS体系架构

      2016, 48(9):170-175. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.2016.09.029

      摘要 (1434) HTML (17) PDF 1.87 M (996) 评论 (0) 收藏

      摘要:为描述信息物理融合系统(cyber-physical system, CPS)中离散信息系统和连续物理系统交互融合的混成特性,基于混成自动机理论,结合多智能体系统(multi-agent system,MAS)和时空事件驱动方法,提出一种CPS体系架构. 该架构用改进的混成自动机理论刻画了离散空间和连续状态混成的CPS体系架构的主体,同时定义了基于时空事件的CPS事件,设计了基于MAS的CPS端,并运用定义不同功能的CPS端和CPS事件驱动机制解析了CPS体系架构内部信息物理交互反馈过程. 最后以车速调控系统为例,采用提出的CPS体系架构分析了协同驾驶过程中单一车辆内部速度调控的信息物理融合过程,并对其进行了形式化描述, 实例的形式化过程表明提出的体系架构的有效性. 构建的CPS体系架构为刻画CPS的本质特征提供了新的方法.

    • 四旋翼无人飞行器ADRC-GPC控制

      2016, 48(9):176-180. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.2016.09.030

      摘要 (2046) HTML (22) PDF 2.70 M (1286) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对四旋翼无人飞行器的姿态控制系统, 需要研究先进控制策略来达到满意的性能. 将自抗扰控制(ADRC)与广义预测控制(GPC)相结合,设计一种新型自抗扰广义预测控制器(ADRC-GPC),利用ADRC中的扩张状态观测器(ESO)来估计和补偿非线性系统的模型不确定性以及外部扰动作用,将原始对象模型转化为积分器形式,然后针对积分器设计广义预测控制器. 阶跃响应系数矩阵能被解析地求解出来,可有效地解决广义预测控制计算量大的问题. 研究结果表明:所提出的ADRC-GPC控制方法能够对四旋翼无人飞行器姿态系统进行实时控制,可满足控制精度及快速性要求,并能有效地克服系统的外部干扰和多变量耦合作用. 自抗扰广义预测控制器能够有效地控制欠驱动非线性多变量系统.

    • 面向有源配电网的DG与网架日前综合调度

      2016, 48(9):181-188. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.2016.09.031

      摘要 (1650) HTML (18) PDF 1.75 M (750) 评论 (0) 收藏

      摘要:为在日前时间尺度上解决有源配电网优化调度问题,实现网架结构与分布式电源(distributed generation,DG)出力的协调调度,采用改进模糊聚类分析对负荷-DG等值负荷曲线进行时段划分,根据DG出力优化值对分段结果进行动态调整;采用机会约束方法处理不可调度DG随机出力问题,采用二层规划模型处理网架结构与DG有功出力协调问题,建立日前协调调度模型. 实验结果表明:网络重构与可调度DG的出力调整相互影响. 调度DG出力能减少开关动作次数,延长开关设备的寿命;网络重构能增加DG的渗透率,提高能源利用效率,增强配电网消纳DG的能力. 所提出的方法能够有效应对负荷变化,在提高配电公司经济效益的基础上,实现配电网资产与DG资源的综合利用.

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