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  • 2019年第47卷第12期文章目次
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    • 基于动作捕捉系统和JACK软件的坐姿舒适性分析

      2019, 47(12):1-11. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2019.12.001

      摘要 (305) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:坐姿舒适度是一个受多种因素影响的复杂概念。目前还没有完善的评价座椅舒适度的方法,现有的评价方法大多是基于单一分析的,缺乏对问题的多方面分析。提出了一种将实际环境中的调查方法与虚拟环境相结合的新方法。首先,利用运动分析鹰眼数字系统捕捉参与者的身体运动动作,得到人体在空间中的点位信息,然后,将运动分析EVaRT软件与西门子Jack软件进行实时连接。利用JACK软件中的TAT报表工具输出数据,并在MATLAB中使用自行开发的程序计算出不同座椅坐姿的关节角度、扭矩和肌力,并完成数据分析。在分析了所有的运动研究结果后,发现两种类型的椅子之间差异变得明显。与此同时,研究肌肉舒适度指数,探索新的坐姿舒适度评价方法。将坐姿舒适度指数法与人体数字模型相结合,可以对坐姿舒适性进行分析,可用于优化人体坐姿的舒适度。

    • 基于地面震动传感器的飞机滑行定位方法研究

      2019, 47(12):12-18. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2019.12.002

      摘要 (363) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:机场场面飞机滑行过程的监控是保障机场安全运行中重要的一环,针对目前机场现有场面监视技术定位精度不高并且不能主动可靠地获取飞机位置的问题,提出了一种利用地面震动传感器主动识别飞机并监视滑行轨迹的方法,通过选择合适的地面震动传感器,采集地面震动信号,并对小波包分解去噪后的震动信号进行特征提取,通过特征向量的构建和支持向量机分类器以实现对飞机目标的识别和飞机滑行过程中的精确定位,从而实现滑行轨迹跟踪。

    • 混流风机整机数值模拟及流固耦合分析

      2019, 47(12):24-32. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2019.12.004

      摘要 (335) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了改进叶型设计方法、提升SWF型号风机的通风效率,运用数值模拟的方法,并结合fluent软件分析了该混流式风机整机的内部流场状态,获得了风机内部压力场和速度场等有价值的信息,再运用流固耦合的原理,借助Ansys workbench 平台将所得到的风机流场内部的表压添加到风机固体模型上,得出了风机运行时的应力和位移结果。最后通过改变流速,得到了多组不一样的全压和效率值,利用Matlab软件可以拟合出风机的效率曲线。结果表明:应力从叶根位置到叶顶位置逐渐减小,叶根位置的应力值为最大值;位移从叶根位置到叶顶位置逐渐变大,最大的位移值出现在叶顶位置。同时得出了风机的运行工况在流速为68 时的效率最高。

    • 一种基于三坐标测量机的齿形参数精密测量方法

      2019, 47(12):33-38. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2019.12.005

      摘要 (318) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:齿轮机构是现代机械中应用最广泛的一种传动机构。由于齿轮传动的精度要求很高,对齿轮的参数测量就显得尤为重要。针对三坐标测量机测量齿轮误差时,仍旧只进行单项误差项目的测量,测量过程复杂,测量效率偏低等问题。提出一种无需三坐标测量机的齿轮模块就快速测量齿轮齿形参数的方法,以3214M40F带轮为例,通过对齿轮轮廓的精确测量,获得齿廓数据;同时从运动精度、工作平稳性、侧隙三个方面的评定指标中选择具有代表性的2个误差项目:齿圈径向跳动和齿形误差,根据各误差项目的定义,确定正确的算法。然后借助Autocad等软件,根据三坐标测量机测得的齿轮的理论轮廓数据获得齿轮齿廓并进行拟合,再计算出相应的齿轮误差。为齿轮误差的测量提供了一种全新的方法,快速、准确、操作简单、人工干预少,明显地提高了测量的精度求解。

    • 刻槽试件的应力状态分析及超声拉伸疲劳极限试验研究

      2019, 47(12):39-45. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2019.12.006

      摘要 (313) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了研究带裂纹工件在超声载荷下的疲劳性能,采用自行研制的超声振动单向拉伸实验装置,对刻槽20#钢进行了拉伸试验研究。设计了两端方板、中间为指数剖面、单侧边开有缺口的试件,对刻槽试件的应力状态进行了理论分析,得出了刻槽截面的正应力分布公式。通过改变工件的槽深t和曲率ρ,得出疲劳极限随刻槽深度的加深而降低,在某一深度时达到最小值,然后随之上升;疲劳极限随刻槽曲率的减小而下降,在某一曲率值时达到最小值,然后随之上升。该试验证明了疲劳极限不仅与应力集中系数有关,还与刻槽深浅、应力梯度和其他参数有关,具体工作还需要进一步研究。

    • 飞机螺栓连接件制造偏差的应力集中及处理方法分析

      2019, 47(12):46-51. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2019.12.007

      摘要 (362) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:飞机零部件在制造过程中会不可避免的出现偏差。 通过分析孔位置偏差对螺栓连接件结构应力的影响,研究了不同边距下的多销荷载分布,得到了详细的应力分布和集中情况。 在此基础上,结合超孔直径和堵孔材料厚度两个因素,分析了堵孔加工方法对应力集中的影响规律。 这为利用公称应力法确定孔位置偏差零件应力集中引起的疲劳损伤的第一个位置以及用公称应力法估算孔位置偏差零件的疲劳寿命提供了基础数据支持。

    • 基于深度学习的大规模图像高效识别算法研究

      2019, 47(12):52-57. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2019.12.008

      摘要 (349) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:面对规模较大的图像识别任务时,基于卷积神经网络的深度学习方法存在训练时间过长的问题,导致识别效率不高。因此,提出一种基于局部特征深度信念网络的大规模图像高效识别算法。首先,该方法从原始图像中提取多个局部特征,并根据分配给图像的标签将每个局部特征分类。然后利用分类后的图像局部特征训练深度信念网络,获得网络的相关参数。最后利用深度信念网络进行图像识别。在CASPEALR1 大规模图像数据集上进行了图像识别实验,结果显示:提出的算法优于其他深度学习方法,具有较好的准确性和高效性。

    • 飞机表面清洗机器人的三维实时仿真及其运动控制的实现

      2019, 47(12):65-70. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2019.12.010

      摘要 (350) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:以实验室的五自由度飞机表面清洗机器人为样机,为其搭建一套含三维实时运动仿真的实时控制系统。该系统硬件主要采用CAN卡和Copley的驱动器进行运动控制,软件采用Visual Studio C#对三维软件SolidWorks进行二次开发。利用数据库将运动控制软件和三维仿真软件相结合,实现三维实时仿真。实验表明:该系统在保证精度的前提下,可对机器人下达控制指令的同时通过三维模型反馈其运动的实时位姿,记录其运动数据,从而实现对机器人的实时控制与监控。

    • 基于群体智能算法的排球高鲁棒性目标识别研究

      2019, 47(12):71-77. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2019.12.011

      摘要 (326) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于小波变换和人工神经网络的目标识别是图像处理的一个重要研究方向。但是,此类方法采用的梯度下降规则容易产生局部极小值。为了解决该问题,提出了一种基于群体智能算法的高鲁棒性目标识别算法,可有效应用于各种图像识别任务,如排球目标识别等。首先对图像进行预处理并变换成HSV空间进行背景分割,并通过小波不变矩对图像进行特征提取。然后采用新兴的群智能算法狼群算法,对基于小波神经网络的目标图像识别进行优化,以便提升全局收敛性和鲁棒性。仿真实验结果显示:相比原有的方法,提出优化方法具有更高的识别精度和稳定性。

    • 基于在线支持张量机分类算法的中性点接地方式研究

      2019, 47(12):78-85. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2019.12.012

      摘要 (330) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:以往关于中压配电网中性点接地方式决策的研究,只考虑了不同接地方式下可靠性等单方面因素,忽略了可靠性、安全性和经济性三者对接地决策的综合影响。针对此问题,提出在线支持张量机分类算法对可靠性、安全性和经济性进行三维综合分析。分别采用层次分析法、模糊综合评价法和模糊聚类法构建可靠性、安全性和经济性的评价模型,利用支持张量机有效核函数优化模型求解三维数据所对应的权张量,进而得到最优的中性点接地方式。数据分析表明:所提算法更能保留影响因素的结构信息,提高了数据时效性。

    • 热连轧活套系统解耦控制

      2019, 47(12):86-90. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2019.12.013

      摘要 (327) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:热连轧机中的活套系统是多变量强耦合、非线性、多约束的复杂对象,其解耦控制问题一直是控制界关注的热点。采用PID神经元网络解耦控制方法来消除活套高度和轧件张力之间的耦合,PID神经元网络连接权值由粒子群算法进行学习优化。仿真结果表明所建模型和所提出控制方法的有效性。新的方法可在大范围内克服系统的非线性和强耦合问题,具有较强的鲁棒性。

    • 基于IPSO模糊PID的汽车主动悬架电液伺服控制

      2019, 47(12):91-96. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2019.12.014

      摘要 (325) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:为实现主动悬架的自适应控制,在整车7自由度主动悬架模型中加入阀控非对称液压缸动力学模型,并进行动力学分析。针对粒子群算法易早熟、寻优效率低的问题,提出一种改进粒子群算法(IPSO)算法,对模糊PID控制器的参数进行优化。同时,以B级模拟路面为输入,采用 AMESim 和Matlab软件对车辆行驶平顺性进行了联合仿真分析。结果表明:所建立模型能真实体现悬架系统的运动过程,所提出的控制策略能有效降低路面对车身垂向振动、俯仰、侧倾等性能指标的影响,提高车辆的行驶平顺性和操纵稳定性。

    • 基于改进蛙跳算法的无线传感网络节点故障诊断技术研究

      2019, 47(12):97-102. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2019.12.015

      摘要 (314) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着物联网技术的快速发展,各种自动化监测系统得到了广泛的应用。无线传感网络作为监测系统的主要技术手段,其自身的节点运行状态对系统的可靠性有着直接的影响。因此,为了对无线传感器网络节点故障进行精确和快速的诊断,提出了一种基于改进蛙跳算法的无线传感网络节点故障诊断方法。首先对无线传感器网络节点结构和故障分类体系进行了分析。然后对传统的BP小波神经网络方法进行分析,并采用蛙跳算法进行了优化,从而克服了局部搜索陷入问题。仿真实验结果显示:相比BP小波神经网络方法,提出方法具有更高的可靠性和准确性。

    • 水溶性合成酯极压添加剂的不锈钢切削实验

      2019, 47(12):103-106. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2019.12.016

      摘要 (325) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了了解新型的水溶性合成酯极压添加剂KLG3的切削效果,用乳化液(10% KLG3)进行AISI 304不锈钢车削实验,通过粗糙度、刀具寿命、刀具磨损、切屑和切削力的比较,了解该微乳化液与多种传统切削液及干切削的切削效果差异。结论显示:10%KLG3在减少刀具磨损和改善加工表面光洁度方面有良好效果,优于大部分传统切削液,因此非常适合于不锈钢切削。KLG3的微乳化液的综合切削效果相对干切削效果有显著改善,已经达到传统切削液效果,可以代替传统切削液使用。

    • 混合气体气水分离过程中节流装置的建模方法及仿真分析

      2019, 47(12):107-114. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2019.12.017

      摘要 (331) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:从天然气中分离水分是一个复杂过程,气体混合只有通过节流效应才能使其温度达到露点以分离水分和碳氢化合物,而节流装置参数识别和分析的准确性将直接影响分离效果,因此通过研究气流通过节流阀时保持气流畅通的流动条件,在临界状态下通过SaintVenantWantzel方程在高压条件下建立了通过节流阀气体的流动模型。同时,基于通道中“节流阀横截面面积/流体温度的值”和“节流阀横截面面积/流速的值”的互连控制,研究了节流阀横截面积值对湿度LTS下节流量的速率和温度之间的非线性特性,明确该条件下气水分离的条件限制,最终建立了亚临界状态下节流装置静态模型。在ANSYS环境下对节流效应下的流体进行仿真实验,仿真结果表明:在节流阀的不同初始参数设定下,提出的模型均能对节流阀参数进行准确识别,并能在亚临界模式下对限制性条件做出正确的分析。

    • 射流管与偏转板射流液压放大器的模型综述

      2019, 47(12):115-118. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2019.12.018

      摘要 (358) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:射流管与偏转板射流液压放大器的模型对射流型电液伺服阀的性能仿真、设计和使用至关重要。虽然,目前还没有准确的数学模型能够对其性能进行描述, 但是有大量的近似模型可供使用。为给射流型电液伺服阀的设计提供一定的理论指导,介绍了六个具有代表性的模型,并对这些模型的应用条件和范围进行了阐述。

    • 基于人工鱼群算法的永磁同步电机模型预测控制研究

      2019, 47(12):119-125. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2019.12.019

      摘要 (361) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对基于模型预测控制算法的永磁同步电动机的控制问题,提出了一种基于人工鱼群算法的改进型PID模型预测控制算法。首先构建了基于矩阵变换器的永磁同步电机系统模型,并采用了新的输入滤波器。然后利用人工鱼群算法完成PID模型预测控制中的参数整定,从而解决了原有算法参数优化精度不高的问题,能够迅速地获得全局最优解。永磁同步电动机的力矩控制性能仿真实验结果表明:相比原有PID模型预测控制算法,提出算法具有更快的收敛速度和控制效果。

    • 大扭矩无级变速器实验箱的液压系统设计及仿真

      2019, 47(12):126-130. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2019.12.020

      摘要 (313) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了使用实验箱来测试能否通过提高摆销链式大扭矩无级变速器的传递性能来实现大扭矩地输出,首先设计了满足大扭矩传动要求的液压控制系统。接下来,采用传递函数框图法建立了液压控制系统的数学模型。最后,使用MATLAB软件对液压系统进行仿真分析。仿真结果表明系统上升时间为0.046 6 s,调整时间为0.108 s,超调量几乎为零,比例阀可以快速响应并准确达到指定值,这表明所设计的液压控制系统的正确性和可行性,为大扭矩无级变速器的研究提供一定的参考。

    • 基于嵌入式系统的电力系统电气特性参数监控

      2019, 47(12):131-135. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2019.12.021

      摘要 (305) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:为避免因人为或自然因素导致的电力系统崩溃事故,设计了一种基于嵌入式系统的电力系统关键电气特性参数监控保护系统。推导了有效值与测量瞬时值之间的变换算法和电力系统电气特性参数之间算法,以110 kV微机线路保护系统为例,分别构建了基于嵌入式微处理器的特性参数状态监控软、硬件平台,相应地设计了硬件电路与软件程序。系统试运转结果验证了所设计系统能够正确地判断相关设备故障,并发送跳闸命令使设备与电力系统隔离,从而保护电力系统免遭破坏。实验结果表明:该系统对电力系统电气特性参数早期预警是有效和可用的。

    • 地铁站突发事件预警与先期控制模型研究

      2019, 47(12):136-142. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2019.12.022

      摘要 (301) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:有效应对地铁站突发事件,从人员、物品、设备、运营管理及环境五个方面对地铁站突发事件进行了分类。在考虑传统监控系统和智能化安防系统功能特性的基础上,自下而上构建了面向突发事件预警与控制的三层架构模型:数据感知层、分析研判层和指挥决策层。数据感知层利用各种感知手段负责采集各类数据,分析研判层利用直觉模糊理论分析融合采集数据,指挥决策层基于预警效能和防控效能构建突发事件预案选择目标函数,当函数值达到并稳定在事前设置的应急预案区间值时,模型自动搜索并实施对应预案。最后,以地铁站火灾为例明确了突发事件预警与控制流程,为及时有效应对地铁站突发事件提供了新的思路和方法。

    • 基于计算机视觉的排爆机器人三维坐标计算

      2019, 47(12):143-150. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2019.12.023

      摘要 (324) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对目前排爆机器人手动控制方式的不足,研究和开发了一种基于计算机双目视觉的排爆机器人三维坐标计算方法,并依此设计相应的控制系统,以实现排爆机器人的自动抓取。首先介绍排爆机器人机械结构设计,然后介绍计算机双目视觉的原理及其软硬件,最后抓取精度实验和分析,机器人自动抓取目标物时,误差小于2 cm,满足抓取任务的精度要求。抓取中,当手爪在机器人正前方时,误差最小,反之,当手爪在机器人正前方的上面或下面、左边或右边时,误差变大;同时目标位置愈近愈好,但由于机械手的视觉范围决定不能太近,否则可能抓不到,或无法使目标物在摄像头的视觉范围之内。

    • 滚动直线导轨设计研究

      2019, 47(12):151-156. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2019.12.024

      摘要 (301) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:结合实际经验及理论研究,针对滚动导轨抗震性差及使用不稳定等缺点,运用有限元软件ANSYS对影响导轨精度因素的主轴导轨系统进行了模态分析和计算,对相应零部件曲面进行优化设计,采用适当增加导轨表面硬度的方法提高导轨精度和使用寿命,并对导轨系统进行静力学仿真以确定自身静刚度,通过实验证实此导轨的高刚度性能。提出了设计时注重选材和受力分析计算,使用时也要注意防尘防护、润滑及适当预紧。

    • 基于彩色图像分割的数字技术图像识别方案研究

      2019, 47(12):157-162. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2019.12.025

      摘要 (331) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:数字图像处理技术对于艺术领域的影响越来越大,特别是图像分割技术。针对美术图像识别中的分割精度问题,提出了一种基于canny算子边缘检测和GrabCut算法的美术图像自动分割方案。首先,通过RGB模型对图像进行预处理,实现对图像进行平滑和锐化。然后,采用canny算子边缘检测对待分割图像进行平滑滤波并计算梯度值。最后,采用GrabCut算法在RGB颜色空间中进行最小化能量函数计算,并按照随机的方法将分割区域与其他区域进行合并从而构造出一张分割图。实验对比结果表明:在直接视觉和量化分析上,相比现有分割算法,提出的方案表现出更好的分割效果。

    • 基于感兴趣区域和小波变换的图像融合算法

      2019, 47(12):163-168. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2019.12.026

      摘要 (352) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了提高图像融合效率,保持良好的边缘支持度,以便更好完成图像重构,提出了基于小波变换的图像融合算法。利用小波变换对信号多方向特征提取的优势,将多维图像信号分析化繁为简,在融合规则制定中,权衡图像融合的清晰度和融合算法复杂度,对图像信号低频信号和高频信号分开处理,低频进行加权平均,而高频进行局部方差处理,最后进行小波逆变换得到重构图像。实验证明,该方法重构图像效果清晰,且信噪比高。

    • 基于三维测距和LSLM的传感器网络节点定位研究

      2019, 47(12):169-174. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2019.12.027

      摘要 (290) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了有效提高无线传感网中三维测距节点定位的精确度,提出了一种基于三维测距和LSLM的无线传感网节点定位算法。首先,运用了海伦公式的四面体体积公式,结合平面上向量旋转2维变换,在仅需要3个锚节点的情况下就能够得到估计距离和方向。其次,针对锚节点数量大于3的情况,利用LeastSquare LevenbergMarquardt (LS-LM)算法对目标节点的估计位置进行了优化。实验验证了提出算法在无线传感器网三维定位的可行性。仿真结果表明:与传统的3维LM和类似算法相比,提出算法的性能更好,定位精度提高了约8%。

    • 模块化动力刀架设计

      2019, 47(12):175-178. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2019.12.028

      摘要 (312) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:分析了模块化动力刀架刀盘形式、刀具驱动接口等关键技术。采用同步带和锥齿轮机构设计了径向模块化动力刀架,利用多级齿轮机构设计了轴向模块化动力刀架。设计了用于控制刀架锁紧和动力模块离合的液压系统。选择了带编码器的伺服电机及接近开关等主要电气部件,规划了工作循环方式,绘制了电气系统的连线图。分别制造了径向模块化动力刀架和轴向模块化动力刀架的样机。

    • 社交复杂网络中基于无向图和聚类的社区检测关键技术研究

      2019, 47(12):179-184. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2019.12.029

      摘要 (338) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:社区检测过程是大数据分析时代的重要挑战之一,特别是在社交复杂网络领域。为了提高社区检测的准确性和效率,提出了一种基于无向图和聚类的社交复杂网络社区检测算法。首先采用了两个新的度量指标以便实现社区检测,即聚类系数和共同的邻居相似性。然后基于高效模块化的概念将社区检测的复杂度减少,并通过平衡二叉树来更新无向图中的边和节点,从而减少了计算的工作量。采用社会网络数据集对提出算法进行了验证分析,实验结果表明:相比其它两种算法,提出算法的运行效率和准确性更高。

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