当期目录

2021年 第34卷 第3期 刊出日期：2021-03-15

  

便携式机箱内部PCB间微带线的耦合特性分析

吴其霖,谭康伯,路宏敏

2021, 34(3):  1-5.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2021.03.001

摘要 ( 297 )   HTML ( 201 )   PDF (1322KB) ( 88 )  

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

针对在便携式机箱狭小内部空间中相接各个模块,承担着信息能量传输交换功能PCB上的微带线存在电磁耦合干扰问题,提出了基于模型化简的建模仿真分析方法。文中将机箱模型建模并基于微绕理论简化模型,结合机箱内部PCB及其上微带线的电磁特征建模,并在微带线上添加相应的时钟信号激励和负载,实现了不用PCB间微带线的耦合特性仿真分析。结果表明,当与干扰PCB相对空间位置为垂直或平行时,微带线的耦合电压峰值分别为1.3 mV和0.5 mV,整体变化趋势与时钟信号上升下降沿相关;垂直和平行PCB上的耦合电压分别呈正相关和负相关关系。

金刚石悬浮液抛光单晶锗片实验研究

杨晓京,赵垒

2021, 34(3):  6-12.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2021.03.002

摘要 ( 377 )   HTML ( 11 )   PDF (3124KB) ( 42 )  

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

为了研究抛光参数对单晶锗片表面质量、材料去除量的影响,文中使用单晶金刚石悬浮抛光液对单晶锗片进行抛光实验,利用正交实验法确定最优工艺参数组合、各因素对工件抛光效果影响程度和影响趋势。结果表明16组实验中,R_a下降量为0.848~0.998 μm,使用小粒度的单晶金刚石悬浮抛光液能大幅提升单晶锗片表面质量。各因素对工件表面粗糙度影响的主次顺序(主→次)为:磨粒粒度、抛光时间、加载压力、磨抛头主轴转速;最优参数组合为磨粒粒度0.25 μm、磨抛头主轴转速70 rpm、加载压力8 kg、抛光时间90 min。磨粒粒度对工件表面粗糙度的影响满足Preston方程。加载压力对工件表面粗糙度的影响结果与单晶锗(111)晶面表现出的尺寸效应相符,且抛光参数对工件材料去除的影响满足Seok材料去除率模型。

一类不稳定时滞对象的两自由度控制器设计

朱景秀,张伟,王亚刚

2021, 34(3):  13-18.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2021.03.003

摘要 ( 189 )   HTML ( 16 )   PDF (751KB) ( 38 )  

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

在化学工厂和工业工厂中会频繁出现一阶时滞不稳定系统难以控制的问题。针对该问题,文中提出两自由度控制器的改进方案。该改进方案的主体思路是,在保留原方案中设定值追踪控制器的控制器形式及算法不变的情况下,将其扰动控制器改用带超前滞后滤波器的PID控制器形式,并基于直接综合法对其进行参数整定,最后再根据鲁棒稳定性与抑制负载干扰性能之间的最佳折衷来选择调参值。仿真结果表明,所提方案在系统性能和鲁棒稳定性上比其它方案明显提高。此外,将该方案应用于实验2中的一个等温化学反应器,也得到了满意的结果。

用频设备内部线缆辐照响应特性研究

何越,张建华,陈燕,韩春永,史云雷,邵鄂

2021, 34(3):  18-21.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2021.03.004

摘要 ( 221 )   HTML ( 9 )   PDF (1063KB) ( 46 )  

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

在用频设备内部大量存在着连接各子系统及外部系统的线缆。在外部电磁干扰环境中,其电磁能量可能穿透设备壳体耦合到设备内部,从而在设备内部的连接线缆上产生耦合电压致使设备工作性能受损。针对这一问题,文中结合时域有限差分法仿真计算,对机箱外壳及内部环境简要建模后,在箱体中设置单线、双绞线以及同轴线,并在机箱外部设置强电磁脉冲以研究机箱在强辐射干扰下线缆的耦合特性。结果表明,双绞线的耦合电压相对较大,单线次之,两者峰值较为接近。同轴线由于存在屏蔽层,其耦合电压远小于双绞线和单线。

复杂网络联合生产演化博弈中的历史记忆作用

吴凤燕,刘歌群,陶峰,顾冬晴,刘晓坤,张伟

2021, 34(3):  22-27.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2021.03.005

摘要 ( 268 )   HTML ( 8 )   PDF (1368KB) ( 36 )  

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

研究独立个体在演化博弈中的合作行为一直以来都是个巨大挑战。针对合作演化问题,文中研究了在联合生产演化博弈中,策略更新环节的历史记忆作用对合作涌现的影响。文中引入记忆因子u,对最近两轮回报率进行加权作为策略更新的依据,采用费米动力学通过与邻居配对比较进行策略更新。利用蒙特卡罗仿真,先后分析了记忆作用和固定成本下合作频率与利润系数的关系图、合作频率随时间演化的曲线图以及记忆作用下网络机制与合作频率的关系图。研究发现,合作频率的提升与记忆权重取值正相关,增加历史记忆作用能够显著促进群体合作并降低出现稳定比例合作者所需的利润系数阈值,且在BA网络、ER随机网络和二维格子网络上具有普适性。

辅助虚拟现实数据手套及电刺激力触觉增强反馈电路系统设计

李兆基,王海鹏,阮伟华,黄书豪

2021, 34(3):  28-36.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2021.03.006

摘要 ( 371 )   HTML ( 9 )   PDF (4206KB) ( 53 )  

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

针对目前虚拟现实人机交互设备存在的精度低、体积大、可穿戴性差的缺点,文中以手势识别和虚拟现实人机交互为研究对象,提出并设计了一种新型用于辅助VR设备进行人机交互的原型系统。该系统包括由一组弯曲度传感器与九轴运动姿态传感器组成的手套和一个基于功能性电刺激腕带。数据手套系统具有对手部运动姿态数据的采集和FES力触觉增强的信息反馈功能。手套系统通过无线方式进行数据的传输,数据在计算机端的姿态程序算法中进行进一步的计算,计算结果用于对VR场景中构建的手部姿态进行实时控制。利用VR场景中的碰撞算法预测出手部在场景中碰撞物体产生的力触觉值,最后通过无线传输至FES刺激腕带产生不同等级的刺激脉冲辅助完成对手部力触觉控制,从而达到人机交互的效果。经过实际测试,5位健康志愿者单根手指的平均识别精度为94.7%±1.3%。设计采用的FES刺激腕带可以提供0~30 mA的电流输出和最大扭矩达到1.8 N·m的腕关节力量控制,动作延迟时间为20 ms。

基于深度学习与显著性的数字图像构图优化

邵杭,王永雄,秦宇龙

2021, 34(3):  36-42.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2021.03.007

摘要 ( 313 )   HTML ( 18 )   PDF (3241KB) ( 76 )  

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

构图是决定数字图像美学质量的重要因素,而现有的计算机优化算法在这一领域还存在整体性、视觉平衡感不足等问题。针对这一问题,文中提出了一种基于深度学习模型的构图优化算法,将显著特征与改善视觉平衡相结合,实现了更符合图像美学的构图优化。文中卷积网络以VGG-16为主干,加权两项损失函数并以图像像素进行平均,可在训练后实现端到端的全分辨率显著性回归。定性对比和定量验证的实验结果表明,相较于传统优化方法,文中算法在改善视觉平衡方面具有明显优势,处理后的图像画面平衡感得到显著提升,更符合美学评价原则和人的视觉感受。

基于贝叶斯网络的变压器故障诊断研究

仝兆景,秦紫霓,赵运星,芦彤,郑权

2021, 34(3):  43-47.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2021.03.008

摘要 ( 336 )   HTML ( 15 )   PDF (1501KB) ( 59 )  

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

针对传统变压器故障诊断比值法中存在比值编码过于绝对和不能及时发现早期潜伏性故障的问题,文中将改良的无编码比值法和变压器故障类型作为贝叶斯网络节点,利用改进的搜索策略和评分函数建立基于贝叶斯网络的变压器故障诊断模型。以LabVIEW为上位机建立了变压器在线故障诊断系统,实现变压器的数据采集、故障推理和历史信息查询等多种功能。最后通过实验测试证明,该系统不仅能够有效提高变压器的故障诊断效率,还可以提前发现故障从而延长变压器使用寿命,为变压器的安全稳定运行提供策略支持。

基于集成SDAE和EEG的跨被试认知工作负荷识别

郑展鹏,尹钟

2021, 34(3):  48-53.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2021.03.009

摘要 ( 337 )   HTML ( 6 )   PDF (1886KB) ( 53 )  

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

基于脑电信号评估人机系统中操作员认知工作负荷状态,可以有效阻止操作员工作性能下降。文中提出一种跨被试认知工作负荷分类器E-SDAE,以适应被试间脑电特征分布的变化。该算法包括高水平个性化特征抽象和决策融合两个模块。特征滤波器利用基学习器SDAE来抽象一组被试的脑电特征。监督分类器利用超限学习机的随机性来融合经Q-statistics处理后得到的滤波脑电抽象。任务1和任务2分别取得0.635 3和0.674 7的分类率,并且显著优于一些传统的认知工作负荷评估器。时间复杂度计算结果表明,E-SDAE的计算负荷对于高维脑电特征是可接受的。

基于离散元与有限元耦合的有砟道床沉降特性研究

王桐,王立华,陈佳明,栗先增

2021, 34(3):  53-59.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2021.03.010

摘要 ( 351 )   HTML ( 8 )   PDF (2081KB) ( 63 )  

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

随着铁路技术向高速重载方向的发展,对有砟铁路的研究意义愈加重大。文中针对稳定作用下轨枕沉降和轨枕下方道砟颗粒运动情况之间的联系进行了分析。采用有限元与离散元耦合的方法对轨枕沉降量和道床沉降进行研究。利用有限元软件建立500 mm×230 mm×160 mm简化缩小比8∶1的轨枕长方体模型,然后对轨枕的单元节点进行提取。通过离散元软件EDEM的API接口实现对节点坐标的离散元替换构造出轨枕离散元模型,并利用球形颗粒拼接出不同形状道砟颗粒,完成轨枕-道床离散元模型建立在离散元软件中构建出轨枕-道床缩小模型。同时搭建与轨枕模型同尺寸的试验模型,通过对比验证确定构建的轨枕-道床模型的有效性与可靠性。对不同激振频率下轨枕与道床沉降量分析,得到轨枕沉降规律,确定在稳定过程激振频率达到36 Hz时轨枕沉降量达到最大值。文中得到轨枕沉降量与稳定作业时间的关系,即随着稳定过程的进行,道床沉降量增大,轨枕正下方区域沉降效果明显。

基于Elman神经网络的联合循环机组燃烧室温度模型建模

窦征立,王亚刚

2021, 34(3):  60-64.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2021.03.011

摘要 ( 215 )   HTML ( 8 )   PDF (753KB) ( 39 )  

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

燃气-蒸汽联合循环机组燃烧室温度模型具有非线性、强耦合的特点,难以建立其精确的过程控制模型。针对这一问题,文中提出了一种基于Elman神经网络的燃烧室温度模型建模。该模型利用不同输入下的输出响应作为训练集数据,利用了Elman神经网络具有以任意精度逼近非线性系统的优点对Elman神经网络进行训练。该模型还利用BPTT算法对误差随时间进行反向传播,并利用SGD算法对网络权值进行优化。试验结果表明,新模型的各项指标均优于原传递函数模型,Elman神经网络模型在单位阶跃输入信号和单位斜坡输入信号下的ITAE指标分别为16.103 4、8.990 1,输出跟踪输入的误差分别为0.039%和0.035%。

基于快速傅里叶变换的VFTO实测波形分析

陈玮任,张文斌,王立哲,李银城,乔禹宁

2021, 34(3):  65-70.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2021.03.012

摘要 ( 411 )   HTML ( 9 )   PDF (1612KB) ( 48 )  

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

当GIS内部产生的VFTO频率与绕组类设备的谐振频率达到一致时,会在设备中产生谐振过电压威胁设备的安全运行,故对VFTO信号进行频谱特征分析是十分必要的。文中提出利用快速傅里叶变换对现场实测的隔离开关闭合时产生的VFTO波形数据进行频谱分析。对快速傅里叶变换的原理及对VFTO进行频谱分析的可行性进行了介绍,并对测量系统和实验环境进行了说明。从结果分析中可以发现,现场实测VFTO信号的频率分量与IEC 60071-1∶2006标准中提出的频率分量一致,验证了快速傅里叶变换对VFTO信号进行频谱分析的可行性,表明其在实际工程项目中有良好的适用性。