当期目录

2021年 第34卷 第11期 刊出日期：2021-11-15

  

FL-DLight3-4000激光器激光熔覆过程温度场数值模拟分析

徐洋洋,伞红军,陈久朋,谢飞亚,魏顺祥,王汪林,刘亮,陈佳

2021, 34(11):  1-10.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2021.11.001

摘要 ( 343 )   HTML ( 578 )   PDF (4672KB) ( 77 )  

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激光熔覆技术有着良好的发展前景。文中利用ANSYS中的生死单元法模拟了基体在激光熔覆过程中的温度场,利用APDL语言编写加载移动矩形热源。通过对温度场的模拟,得出了不同的激光功率及扫描速度对温度场的影响,即功率越大,其基体(45钢)同时间内升高到相同温度所需时间越少;扫描速度越快,基体同时间内升温越慢。文中初步探究了激光熔覆中存在的端部效应问题,结果表明,采用预留方案能有效地解决端部效应问题。最后,基于机器人控制的FL-DLight3-4000激光器进行了试验,采用旁轴送粉喷嘴进行送粉,设置激光功率为3 kW,扫描速度为0.005 m·s^-1,送粉率25 g·min^-1。文中测量了距离第一道熔覆层中心25 mm处的不同时刻的温度,并与ANSYS中的模拟结果进行比较,证明试验结果与模拟结果基本一致。

基于Faster R-CNN的无人机车辆目标检测

张莹,刘子龙,万伟

2021, 34(11):  11-20.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2021.11.002

摘要 ( 595 )   HTML ( 30 )   PDF (4668KB) ( 109 )  

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无人机视角目标存在分辨率低、完整度低、干扰项多等缺点。此外,无人机目标检测系统研究进展缓慢,其对于小目标、不完整目标和重叠目标的检测精度无法满足社会实际需求。针对以上问题,文中提出一种基于Faster R-CNN的无人机平台车辆目标检测解决方案。该方案使用ResNet卷积神经网络作为特征提取网络,并改进网络结构,重新设计Anchor生成和改进Soft-NMS算法等策略,解决了小目标、不完整目标和重叠目标的检测精度低等问题, 提高了无人机车辆检测的精度。文中所构建的数据集测试实验表明,所提算法较改进前AP值提高13.46%。公开数据集上的测试实验表明,相较于目前的主流算法,文中所提算法拥有更好的AP值和召回率。

基于数字载体的柔性智慧物流平台研究

叶杭璐,何利力

2021, 34(11):  21-25.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2021.11.003

摘要 ( 269 )   HTML ( 13 )   PDF (1671KB) ( 34 )  

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物联网技术的高速发展为实现仓储管理的自动化和智能化奠定了基础,而数字载体技术则是建立智慧仓储物流平台的核心。针对传统仓储管理中人工数据采集效率低且准确率不高的问题,文中以生产制造车间的仓储入库作业为对象,设计了包括管理层、中间层和物理层的基于RFID的仓储管理系统。该系统可对传统入库环节流程进行优化,动态智能地感知管理对象,实现对仓储管理的有效管理和监控。文中通过Flexsim软件建立仿真模型模拟入库流程,在较短时间条件下对模型实体进行仿真模拟,分析出各设备的利用率情况,为平台设计提出改进方案,也为决策提供了参考依据。

基于正则化模型的RLS算法改进

孙帅,刘子龙,万伟

2021, 34(11):  26-30.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2021.11.004

摘要 ( 256 )   HTML ( 12 )   PDF (740KB) ( 46 )  

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对于天线信号项目中存在的杂波信号干扰,通常采用RLS算法进行滤波处理,但是常规RLS算法的遗忘因子通常是固定的,不能同时满足跟踪速度快与稳定误差小的要求。针对上述问题,文中提出了一种基于正则化模型的改进RLS算法。通过增加改进函数使遗忘因子增加可变性,并改进自相关矩阵逆矩阵方程。增加相关限制条件,将杂波信号降噪为原始信号,保证降噪效果存在且唯一,较大程度上减少了杂波的干扰。实验波形图显示,与常规RLS算法相比,改进算法具有更强的跟踪能力和稳定性。

深度图像预处理算法研究

吴海波,王晨,崔禹

2021, 34(11):  31-36.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2021.11.005

摘要 ( 595 )   HTML ( 27 )   PDF (1912KB) ( 110 )  

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为了解决RGB-D相机获取的原始深度图像数据包含噪声和空洞的问题,文中提出一种基于彩色图像引导的深度图像滤波算法。该算法基于双边滤波原理,以彩色图像作为引导图,将彩色图像灰度化后的灰度像素变化权值与高斯滤波权值相乘得到滤波综合权值,然后利用高斯核函数的分离特性,通过快速高斯变换降低计算的复杂度,提高算法的运行速度。实验结果表明,该算法在对原始深度图像进行滤波后,可显著提高深度图去噪效果,在保持双边滤波器去噪保边优点的同时,能对深度图像的小面积空洞区域进行修复,缩短运行时间。

光纤模场直径测量的两段多项式函数拟合法

陶嘉庆,胡越,项华中,涂建坤,郑刚

2021, 34(11):  37-41.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2021.11.006

摘要 ( 338 )   HTML ( 9 )   PDF (681KB) ( 40 )  

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光纤的模场直径对于评价光纤性能非常重要。远场可变孔径法是工业中测量模场直径的常用方法。目前基于远场可变孔径法的各类测量仪器使用较多的孔径,测量时间长,效率较低。针对这些问题,文中用OFM光纤测量仪测量得到光功率数据,并将两段多项式函数拟合法运用于模场直径数据的处理中。实验结果显示,该方法在20个孔径时的测量结果稳定性优于原直接拟合的结果,且在满足测量精度的前提下,能将原来的20个测量孔径光阑减少至10孔,提高了仪器的测量速度,可满足光纤生产厂家在现场质量控制中快速测试的需求。

车载定位与通信网络协议研究进展

万壮,谢剑,赵寻,覃杰

2021, 34(11):  42-45.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2021.11.007

摘要 ( 242 )   HTML ( 11 )   PDF (552KB) ( 35 )  

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车载通信与定位手段能够辅助地铁车辆了解自身以及周边环境的情况,是实现基于通信列车控制的重要环节。车载定位与通信技术综合自身理论基础,并结合多个领域的研究成果,发展出了适合多种应用需求的相关理论与技术手段。文中总结梳理了多种针对地铁运营环境的车载定位技术、定位手段评价标准以及地铁车载通信网络的相关研究成果。得益于环境感知技术、计算机技术和控制决策技术的快速发展,车载定位与通信技术水平也得到了迅速提升。随着地铁智能化程度的提高,车载定位与通信技术将向更加鲁棒和集成化程度更高的方向发展。

一种四自由度并联机器人的运动性能分析及仿真

胡琼琼,伞红军,陈久朋,谢飞亚,陈中平,李鹏宇

2021, 34(11):  46-54.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2021.11.008

摘要 ( 472 )   HTML ( 16 )   PDF (1572KB) ( 83 )  

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文中采用方位特征理论对3-TRT/SPS并联机器人进行机构特性分析,获得了该机器人的方位特征集和运动自由度,结果与机器人结构构型综合的预期一致。运用解析法对并联机器人位置的正、逆运动学进行求解分析,证明了机器人位置正反解算法的有效性,并进一步验证了该并联机器人结构设计的合理性。采用极坐标搜索法求解了3-TRT/SPS并联机器人的工作空间,比较了不同结构参数对工作空间的影响。在机构参数相同的情况下,对比了3-TRT/SPS并联机器人与3-PTT并联机器人的工作空间。对比结果显示,3-TRT/SPS并联机器人相对于3-PTT并联机器人有更广阔的应用范围。

基于UPFC的柔性倒闸控制器

王玉梅,李尧炜

2021, 34(11):  55-61.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2021.11.009

摘要 ( 206 )   HTML ( 7 )   PDF (1036KB) ( 29 )  

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在电力系统倒闸操作过程中,母联开关直接进行刚性合闸时将会在环形网络中产生较大冲击电流,严重威胁电力系统安全运行。针对这一问题,文中设计了基于UPFC的柔性倒闸控制器。通过分析UPFC的拓扑结构和工作原理,提出适用于母联开关倒闸的控制器拓扑结构,然后设计倒闸控制器并联结构对合闸时电压幅值进行调节,并通过电压相位的调整,设计控制器的串联结构。仿真验证结果显示,柔性倒闸控制器可以使两段母线的端电压向量快速达到一致,实现无环流倒闸操作。

基于VGG网络的发电机定转子智能诊断算法

李诚,刘昊,蒋希峰,吴军法,韩文刚,高建国

2021, 34(11):  62-66.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2021.11.010

摘要 ( 176 )   HTML ( 7 )   PDF (1331KB) ( 25 )  

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针对发电机定转子潜在缺陷严重影响机组运行安全稳定性的问题,文中提出了基于VGG网络的发电机定转子智能诊断算法。相比于Alex网络,VGG网络采用多个堆叠的小尺寸卷积滤波器代替大尺寸滤波器,减少了算法参数规模,加深了网络结构深度。文中所提算法包括离线训练和在线监测两部分,前者通过本地服务器发电机定转子历史图像进行学习训练,获得满足精度要求的VGG网络模型;后者利用训练好的VGG网络模型,实现发电机定转子的在线实时监测。通过仿真实验表明,相比于Alex网络,文中所提算法训练过程收敛速度更快,计算误差更小,对发电机定转子缺陷识别准确率更高。

有源电力滤波器改进电流预测无差拍控制方法

任磊,付子义,雷海勋

2021, 34(11):  67-74.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2021.11.011

摘要 ( 330 )   HTML ( 6 )   PDF (1028KB) ( 37 )  

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针对无差拍控制过程中存在的延时及电感参数偏差问题,文中提出了有源电力滤波器改进电流预测无差拍控制方法。该控制方法采用拉格朗日二阶多项式插值法与重复控制相结合预测参考电流,提高了参考电流预测的精度。此外,该方法构造了补偿电流计算式并引入权重系数来减小电流纹波的影响,权重系数的引入又可减小电感参数偏差对系统稳定性的影响,然后通过系统稳定性分析给出权重系数的取值原则。MATLAB仿真结果表明,经该方法滤波后,网侧电流畸变率降至3.38%,有效改善了波形质量,并能够减小电感参数偏差对控制性能的影响。

级联H桥电力电子变压器控制参数优化

高尚,姚磊,李洋,李睿欣

2021, 34(11):  75-80.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2021.11.012

摘要 ( 291 )   HTML ( 6 )   PDF (727KB) ( 36 )  

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PET作为分布式能源的重要环节,受到广泛的关注。由于非线性元件的存在,PET网侧电流谐波含量较高。文中以基于PR控制的CHB-PET为研究对象,采用电压外环和电流内环的双闭环控制策略,对CHB-PET进行参数优化。仿真结果表明,改变PR控制器的比例系数与谐振系数,网侧电流谐波含量也会随之改变。当比例系数保持不变,谐振系数从1 000变为100时,网侧电流谐波含量从3.24%下降到3.20%;当谐振系数保持不变,比例系数从50变为25时,网侧电流谐波含量从3.20%降为2.54%。由结果可知,相比于谐振系数,比例系数对网侧电流谐波含量的灵敏度更高。

容错控制下电磁轴承磁极故障磁场解析

王佳良,蒋科坚,朱芳甫

2021, 34(11):  81-87.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2021.11.013

摘要 ( 193 )   HTML ( 4 )   PDF (2807KB) ( 23 )  

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容错控制下电磁轴承出现磁极故障时,磁极间的磁耦合以及电磁力的非线性使得磁极面上无法产生需要的电磁力,会给转子的悬浮带来较大影响。针对这一问题,文中使用有限元软件仿真分析了强耦合和弱耦合结构电磁轴承出现单个和两个磁极故障时的磁场分布情况,并从磁场的角度对比分析了这两种结构对转子悬浮的影响。针对8极径向电磁轴承两个磁极间隙中存在较多的漏磁,而电磁轴承一般只能控制磁极端面上的磁通这一问题,文中对不同磁极数量的强耦合结构电磁轴承在定转子间气隙的磁通密度进行仿真分析。结果表明,12极电磁轴承的电流利用率超过99%,有效减少了电磁轴承的漏磁。

六脉波双变量交交变频器有级变频调压调速的研究

周九岭,孟娟娟,李玉东

2021, 34(11):  88-94.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2021.11.014

摘要 ( 184 )   HTML ( 5 )   PDF (2193KB) ( 29 )  

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在六脉波双变量交交变频器中,中频段有级变频调速存在抗干扰能力弱及调速范围窄的问题。在六脉波双变量变频的基础上,文中提出了在中频段采用变频与闭环调压相结合的控制策略。在变频后,该方法通过闭环控制来改变输出电压,进而控制转速。搭建MATLAB仿真模型,以编写S函数的方式控制触发脉冲,分别在电机转速、转矩突变的情况下验证变频与闭环调压相结合的控制效果。MATLAB仿真结果显示,运用该控制策略不仅可以减小系统内存存储空间,提高运行速度,还增加了中频段的调速范围及电机的鲁棒性。