当期目录

2021年 第34卷 第1期 刊出日期：2021-01-15

  

一种宽带高方向性微带定向耦合器

陈晓俐,薛焕杰,官伯然

2021, 34(1):  1-4.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2021.01.001

摘要 ( 1210 )   HTML ( 58 )   PDF (911KB) ( 241 )  

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

文中设计了一种小型化的具有高方向性的多节微带线定向耦合器。通过将耦合微带线分段处理,得到由一节1/4波长段和两节1/8波长段组合的多段耦合器。非均匀介质微带耦合线中奇偶模相速度的差异导致微带定向耦合器的方向性较差。文中通过在耦合器馈线拐角处采用1/4圆弧提高了方向性。通过优化仿真设计实现了10 GHz耦合器,耦合度为25 dB,并且从6~14 GHz的方向性优于30 dB。与传统的并联耦合线耦合器相比,文中所提出的耦合器具有更小尺寸和更加出色的方向性,且实测和模拟仿真基本一致。

基于改进YOLOv3算法的行人检测研究

叶飞, 刘子龙

2021, 34(1):  5-9.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2021.01.002

摘要 ( 575 )   HTML ( 28 )   PDF (1519KB) ( 79 )  

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

YOLOv3算法在单一物体目标检测时使用Darknet53作为主干,网络出现冗余现象,导致参数过多,检测速度变慢,传统的边界框损失函数影响检测定位准确性。针对这一问题,文中提出了改进YOLOv3算法的行人检测方法。通过构造以Darknet19为主干网络多尺度融合的新型网络,加快训练速度和检测速度,还通过引入广义交并比损失函数来提高检测精确度。实验结果表明,在行人检测数据集如INRIA行人数据集中,相比于原始算法,文中所提算法的精确度提高了5%。和Faster R-CNN相比,在保证准确率的情况下,采用文中算法使单张图片的检测速度达到了每张0.015 s。

一种对中定位机构的设计及其优化分析

伞红军, 李鹏宇, 陈久朋, 胡琼琼, 李奇, 张凯翔, 王晨

2021, 34(1):  10-16.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2021.01.003

摘要 ( 361 )   HTML ( 7 )   PDF (3019KB) ( 45 )  

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

显示器定位夹具是显示器装配生产线上的关键设备,对实现显示器自动化装配起到了重要作用。文中针对显示器定位夹具设计了一种关于曲柄滑块式的对中定位机构。为了提高夹具的定位精度和通用性,采用惩罚函数法对曲柄滑块机构优化求解,运用MATLAB对其仿真,并通过有限元方法对关键部件进行优化。研究表明,滑块在对零部件的夹紧定位过程中具有一定的行程,且受到曲柄、连杆的长度和最小传动角的影响。当曲柄和连杆的长度分别为300 mm和500 mm时,机构的通用性能达到最佳。最后通过有限元方法对关键零件优化分析,得到了最优结果,对中定位机构的定位精度达到了0.38 mm。

杜鹃花各生长期识别与监测研究

裴晓芳, 胡敏

2021, 34(1):  17-22.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2021.01.004

摘要 ( 310 )   HTML ( 5 )   PDF (1818KB) ( 29 )  

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

针对传统BoF算法缺乏空间信息的问题,文中提出一种改进式BoF算法,并将其应用于杜鹃花各生长期识别与病虫害监测问题。该算法在基于LAB的颜色特征中融入有序的空间信息,形成了新的空间颜色聚合特征来代替传统颜色直方图,有效解决了颜色特征变化尺度小的问题。该算法提取SURF特征代替原有的SIFT特征,通过一种多类特征学习算法融合颜色特征和SURF特征实现图像分类,并通过进一步分析叶片特征来快速识别杜鹃花植株的生长期与病害。经过仿真得知,基于LAB的颜色聚合向量的改进式BoF模型识别率达到了90.6%,较传统颜色直方图的图像分类方法图像检索速度增加3倍,更容易实现特征融合。

基于渐进结构感受野和全局注意力的显著性检测

董波,周燕,王永雄

2021, 34(1):  23-30.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2021.01.005

摘要 ( 238 )   HTML ( 6 )   PDF (2136KB) ( 45 )  

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

当前的显著性检测算法在复杂场景下难以分割出完整显著性区域以及锐利的边缘细节。针对这一问题,文中提出了一种新颖的特征融合算法。该方法利用全卷积神经网络获取多个层次粗糙的初始特征并结合特征金字塔结构对其深度解析。设计渐进结构感受野模块将特征转换至不同尺度的空间进行优化,实现特征的渐进融合与传递,有选择性地增强显著性区域。采用全局注意力机制消除背景噪声并建立显著性像素之间的长距离依赖,以提高显著性区域的有效性,突出显著性目标,再通过学习融合个层次特征得到显著图。综合实验表明,在绝对误差减小的情况下,F-measure指标远超出其他7种主流方法。所提的显著性模型综合了全卷积神经网络和特征金字塔结构的优点,结合文中设计的渐进结构感受野和全局注意力机制,使得显著图更接近真值图。

一种低功耗4H-SiC IGBT的仿真研究

苏芳文,毛鸿凯,隋金池,林茂,张飞

2021, 34(1):  31-36.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2021.01.006

摘要 ( 539 )   HTML ( 14 )   PDF (975KB) ( 90 )  

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

针对传统沟槽栅4H-SiC IGBT关断时间长且关断能量损耗高的问题,文中利用Silvaco TCAD设计并仿真了一种新型沟槽栅4H-SiC IGBT结构。通过在传统沟槽栅4H-SiC IGBT结构基础上进行改进,在N ⁺缓冲层中引入两组高掺杂浓度P区和N区,提高了N ⁺缓冲层施主浓度,折中了器件正向压降与关断能量损耗。在器件关断过程中,N ⁺缓冲层中处于反向偏置状态的PN结对N ^-漂移区中电场分布起到优化作用,加速了N ^-漂移区中电子抽取,在缩短器件关断时间和降低关断能量损耗的同时提升了击穿电压。Silvaco TCAD仿真结果显示,新型沟槽栅4H-SiC IGBT击穿电压为16 kV,在15 kV的耐压设计指标下,关断能量损耗低至4.63 mJ,相比传统结构降低了40.41%。

50 μm级D形硬质合金微铣刀铣削纯铜试验研究

严广和, 姜晨, 张勇斌, 洪小兰, 钱大兵

2021, 34(1):  36-42.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2021.01.007

摘要 ( 426 )   HTML ( 3 )   PDF (2597KB) ( 29 )  

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

针对折叠波导慢波结构的微型化和高精度要求,采用自研的μEM-200CDS2组合高精度加工机床,通过线电极电火花磨削技术,制备出直径为50 μm级的D形微铣刀。在纯铜工件上开展工艺试验,研究微槽的表面质量。使用白光干涉仪、超景深显微镜、扫描电镜等仪器来观察微槽的变化情况,获得了微槽表面形貌、粗糙度等随铣削距离的变化规律,并对微铣削过程中的表面质量变化及毛刺形成的现象进行了分析。结果表明,槽底刀具的旋转轨迹纹路先是集中在刀具切出方向,随着刀具磨损,转为刀具进给方向;微槽顺铣侧毛刺多于逆铣侧,并随着铣削距离的增加而增多;微槽槽底粗糙度以线性增长趋势不断上升。

粒子群优化BP-PID的矿井提升机调速系统

赵仕艳, 谢子殿, 丁康康, 崔含晴

2021, 34(1):  43-49.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2021.01.008

摘要 ( 200 )   HTML ( 6 )   PDF (965KB) ( 30 )  

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

传统PID控制器在矿井提升机变频调速系统应用中,由于控制参数固定且不易整定,导致电机转速超调大、电磁转矩和转子磁链脉动大,进而出现矿井提升机调速系统控制效果差的问题。针对这一问题,文中提出一种改进粒子群优化BP神经网络PID控制器的算法。由于BP神经网络算法存在收敛速度慢和极易陷入局部最优的缺点,现将粒子群算法收敛速度快和全局最优特性与神经网络结合,并通过设计神经网络收敛系数进一步加快收敛速度。仿真结果表明,粒子群优化的神经网络控制效果比神经网络好,且效果明显优于传统PID控制器;相较于神经网络PID控制器,矿井提升机转速调节系统稳速调节速度明显提高;与传统PID控制器相比,电机电磁转矩和转子磁链脉动明显降低,具有较强的稳定性和鲁棒性。

基于事件触发的微网分布式经济调度策略

朱乔红,龙英文,余粟

2021, 34(1):  50-54.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2021.01.009

摘要 ( 287 )   HTML ( 10 )   PDF (735KB) ( 52 )  

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

针对传统微网系统分布式控制中通讯负荷重和有功功率经济分配问题,文中提出了一种基于事件触发的有功功率控制策略。各分布式电源在传统一致性算法的基础上采用事件触发方式,有效地减轻了通讯负担。各分布式电源通过事件触发控制器与邻居通信并相互交换有功功率信息,经事件触发控制算法得到最优有功功率值,实现成本最小化下功率经济分配。最后通过MATLAB/Simulink平台搭建微网系统模型,仿真验证了控制策略的有效性。

非最小相位系统的复杂控制算法研究

王佳人,王亚刚

2021, 34(1):  55-59.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2021.01.010

摘要 ( 412 )   HTML ( 11 )   PDF (724KB) ( 64 )  

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

针对非最小相位系统右半平面零点所造成的负调问题,文中以抑制非最小相位系统的负调和时滞问题为目的,将两步PID参数整定法与Smith预估控制器相融合,提出了一种复杂控制算法。该算法通过调整系统前置系数和PID参数,达到抑制非最小相位负调的作用,并将其作用于Smith预估控制结构中,达到提升系统响应时间的目的。利用MATLAB软件中的Simulink对典型二阶控制系统建立仿真模型。仿真结果表明,该复杂控制算法在消除系统负调的同时也提升了系统的响应时间,验证了该复杂控制算法的有效性和鲁棒性。

一种具有低寿命区的阳极短路4H-SiC IGBT仿真研究

毛鸿凯, 苏芳文, 林茂, 张飞, 隋金池

2021, 34(1):  60-64.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2021.01.011

摘要 ( 324 )   HTML ( 4 )   PDF (955KB) ( 37 )  

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

传统沟槽型4H-SiC IGBT中关断损耗较大,导通压降和关断损耗难以折中。针对此问题,文中提出了发射极区域含有低寿命区,同时集电区引入阶梯型集电极的LS-IGBT结构来降低器件的关断损耗。通过同时控制集电区注入的空穴载流子数量和P基区载流子的寿命,在基本维持器件击穿电压的前提下降低器件的关断损耗。使用Silvaco Atlas器件仿真工具对改进结构进行特性仿真分析,并与传统结构进行对比。仿真结果显示,在击穿电压一致的前提下,新结构的关断损耗提升了84.5 %,同时器件的导通压降降低了8.3 %,证明了设计思想的正确性。

基于深度相机的小型无人机室内三维地图构建

张阵委, 章伟, 龙林, 颜晨航

2021, 34(1):  65-70.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2021.01.012

摘要 ( 743 )   HTML ( 24 )   PDF (2892KB) ( 100 )  

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

为了解决小型无人机在室内光线不足情况下的避障以及路径规划问题,设计了一种基于深度相机的无人机室内地图构建系统。文中使用Pixhawk控制板和低成本嵌入式结构光深度相机硬件平台,为避障以及路径规划目标提供室内环境信息。采用反传感器模型算法,利用深度相机和位姿传感器提供的信息来筛选处理出有效的障碍物信息,并构建室内的三维地图,其中深度相机通过激光扫描的方式来获取障碍物点云的描述信息,利用位姿传感器获取无人机的高度信息。实验结果表明,使用该系统能够快速获取室内地图,对障碍物的判断准确率比较高,且不受光线影响,可以广泛应用于无人机的室内导航,实现不依赖外部光源的室内无人机地图构建系统。