当期目录

2022年 第35卷 第1期 刊出日期：2022-01-15

  

频变耦合双通带滤波器的综合方法

李刚

2022, 35(1):  1-5.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2022.01.001

摘要 ( 254 )   HTML ( 11 )   PDF (691KB) ( 102 )  

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为了解决频变耦合双通带滤波器缺少有效综合方法的问题,文中提出一种优化综合方法。该方法首先通过频率变换技术得到滤波器在归一化双通带域内的特征多项式,然后应用经典的耦合矩阵综合方法得到双通带滤波器的全规范耦合矩阵,进而以矩阵的特征值为趋近目标构造目标函数,最后应用梯度优化算法进行优化获得了双通带滤波器的频变耦合矩阵。文中对对称型和非对称型频变耦合双通带滤波器进行了验证。验证结果显示,两种类型滤波器的双通带都能够较好地保持等波纹特性,证明了综合方法的有效性。

一种基于电磁超材料的大规模天线阵列天线罩解耦技术

陈政宏,蒋沅臻,侯建强

2022, 35(1):  6-11.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2022.01.002

摘要 ( 314 )   HTML ( 11 )   PDF (1823KB) ( 64 )  

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文中设计了一种去耦天线罩,为解决紧凑排列的大规模天线阵列中相邻端口隔离度较低的问题提供了参考。天线罩主体是一层具有低介电常数和低损耗性的介质板,其上印刷了周期性排列的金属贴片结构。通过调整金属贴片的形状以及天线罩到天线阵列的距离,使天线罩产生的反射波与阵中的耦合波幅度相同、相位相反,二者相互抵消,达到增加阵中端口间隔离度的效果。测试结果表明,加载去耦天线罩前,天线阵列单元内异极化隔离度为-20 dB左右,单元间同极化隔离度为-22 dB左右;加载天线罩后,单元内异极化隔离度在2.5~2.61 GHz之间改善了约8 dB。单元间同极化隔离度也得到了明显的改善,其在2.6 GHz频点处改善了约10 dB;加载去耦天线罩前后对天线阵列辐射特性没有显著的影响。

一种新型悬浮磁体结构的双自由度轨道车辆轴箱振动能量采集器

李哲辉,袁天辰,杨俭,宋瑞刚

2022, 35(1):  12-20.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2022.01.003

摘要 ( 137 )   HTML ( 8 )   PDF (4164KB) ( 40 )  

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针对地铁车辆轴温实时监测系统自供能的问题,文中提出了一种新型悬浮磁体结构的双自由度轨道车辆轴箱振动能量采集器,以便将车辆轴箱工作环境中存在的振动能转换为电能。基于机械集总系统模型和机电耦合模型,通过多物理场耦合构建了双自由度振动能量采集器有限元模型。加入内圈辐射充磁磁体,设计了新型悬浮磁体结构,并研究了在简谐激励下振动能量采集器的输出特性。与铜块-永磁体复合式悬浮磁体结构相比,该结构输出性能提高了165%,俘能系统峰值输出电流为63.0 mA,峰值功率为13.22 mW。文中研究内容为提升磁悬浮式振动能量采集器的响应特性和输出性能提供了理论支撑。

基于光斑位置的起重机轨道高度差自动检测方法

宗圣康,程建鹏,张西良

2022, 35(1):  21-28.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2022.01.004

摘要 ( 115 )   HTML ( 6 )   PDF (1425KB) ( 21 )  

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针对目前起重机轨道自动检测技术无法满足轨道检测要求的问题,文中提出基于光斑位置的起重机轨道高度差自动检测方法。在轨道两侧分别放置激光发射器与成像板,激光经过传输,投射在成像板上形成光斑图像。对光斑图像灰度分布进行修整,增强图像清晰度与灰度分布差异。利用改进二维Otsu算法准确分割光斑图像,提取光斑边缘进行圆拟合。计算边缘拟合圆中心坐标,完成光斑图像位置识别。计算光斑在竖直方向上位置偏差得到起重机轨道两检测点之间高度差。通过试验可知,采用本文所提检测方法进行光斑图像位置识别的平均误差约为±0.22 mm,最大误差不超过±0.4 mm,与传统光斑图像位置识别方法相比,本文方法的精度提高了约0.10 mm。基于光斑位置轨道高度差检测的平均误差约为±0.8 mm,误差范围为±1.8 mm,满足轨道检测要求。

基于PCA-PSO-SVM的球磨机负荷预测研究

冯先丁,魏镜弢,吴张永,钱杰,浦友尚

2022, 35(1):  29-34.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2022.01.005

摘要 ( 138 )   HTML ( 6 )   PDF (842KB) ( 43 )  

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球磨机是磨矿生产中的主要设备,但其运行时的内部负荷无法被直接检测,因此难以对负荷进行实时有效地控制,导致磨矿效率受到影响。针对此问题,文中通过磨矿实验采集球磨机磨音信号,对信号进行Welch功率谱分析,研究了磨音频谱信息与球磨机负荷之间的关系。利用PCA对功率谱进行特征提取,为球磨机负荷预测提供外部特征信息。然后,采用PSO对SVM相关参数进行寻优并建立PCA-PSO-SVM球磨机负荷预测模型。研究结果表明,该球磨机预测模型的预测均方根误差为1.144 3,平均绝对误差为0.912 5,平均百分比误差为2.797 9%,证明了该模型对球磨机负荷预测的有效性和稳定性。

基于深度学习的有遮挡人脸识别方法研究

程晓雅,张雷

2022, 35(1):  35-39.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2022.01.006

摘要 ( 599 )   HTML ( 35 )   PDF (1415KB) ( 86 )  

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针对传统CNN在有遮挡人脸识别中计算量大的问题,文中以L1-2DPCA为基础,提出了一种用于人脸识别的新型PCANet深度学习网络。该网络以L1-2DPCA学习多个卷积层的滤波器,在卷积层之后,通过二进制散列和逐块直方图进行池化。文中以CNN、PCANet、2DPCANet和L1-PCANet作为比较,在AR和RMFD人脸数据集上测试了文中所提出的网络。结果表明,在所有测试中,文中提出的深度学习网络的识别性能优于其他网络。由于采用L1范数,文中所提出的深度学习网络对异常值和训练图像的变化具有较强的鲁棒性。

基于多体动力学与有限元的油缸系统疲劳寿命研究

宿晓航,王立华,陈佳明

2022, 35(1):  40-44.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2022.01.007

摘要 ( 95 )   HTML ( 3 )   PDF (1535KB) ( 21 )  

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针对动力稳定装置关键部件疲劳寿命问题,文中采用基于多体动力学与有限元的方法,以动力稳定装置的夹钳油缸系统为研究对象,进行了仿真分析。该方法利用ADAMS软件对动力稳定装置进行多体动力学分析,得到夹钳油缸系统的受力载荷谱。将受力载荷谱导入有限元软件Ansys Workbench中,对夹钳油缸系统进行瞬态动力学分析。根据瞬态动力学分析结果,利用疲劳分析软件NCODE计算夹钳油缸系统的疲劳寿命状况。仿真分析结果表明,夹钳油缸系统疲劳寿命最薄弱的地方在其根部位置,最小循环次数为8.807×10⁵。

高速列车受电弓气动噪声分析与空腔降噪研究

袁贤浦,苗晓丹,杨俭,袁天辰,袁丁

2022, 35(1):  45-52.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2022.01.008

摘要 ( 255 )   HTML ( 6 )   PDF (3787KB) ( 38 )  

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随着高速列车运行速度的不断提高,受电弓气动噪声也愈加严重。针对这一问题,文中采用LES大涡模拟、边界层噪声源模型和FW-H声类比法,通过建立某型号受电弓局部1:1气动噪声分析模型进行数值模拟。文中研究了受电弓各部位的气动噪声贡献量,还探究了针对较大噪声位置空腔采用射流降噪方法的降噪效果。结果表明,当网格总数为4 323万个时,数值模拟精确度满足要求。受电弓空腔上游和空腔中部绝缘子是气动噪声的主要来源。在射流降噪前后,空腔内部气动噪声均为宽频带噪声,主要能量集中在0~4 500 Hz。对250 km·h^-1行驶速度下的空腔进行主动射流降噪,距列车25 m远处的垂向监测点声压级最小值为81.65 dB,比降噪前降低了2.64 dB。

基于ADAMS的铁路桥梁有砟道床力学特性研究

陈佳明,王立华,宿晓航

2022, 35(1):  53-59.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2022.01.009

摘要 ( 160 )   HTML ( 2 )   PDF (2177KB) ( 38 )  

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文中运用软件仿真分析了动力稳定装置在铁路桥梁上作业时有砟道床力学特性的问题。首先,在UG中建立稳定装置-轨道-桥梁系统各部件三维实体图并进行装配;然后,通过特定格式导入到ADAMS软件中,完善建立系统模型;最后,通过ADAMS对系统模型进行动力学仿真。文中还研究了稳定装置以不同激振频率作业,轨枕受力时的动态响应。在得到最优激振频率的基础上,讨论了在不同垂直下压力下道床加速度响应,得出最优作业工作参数。ADAMS后处理分析结果表明,稳定装置在铁路桥梁上作业2.5 s后道床达到稳定。垂直下压力越大,轨枕横向位移、横向速度和横向阻力响应越大,随着激振频率的增加,轨枕横向动态响应先增大后减小,稳定装置最优激振频率为34 Hz;随着垂直下压力的增大加,道床横向和垂向加速度先增大后减小,纵向加速度基本不变,最优垂直下压力为120 kN。

基于Maxwell的四极串激电机运行特性分析

上官璇峰,刘永健,杨婷玉,卫劲松

2022, 35(1):  60-65.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2022.01.010

摘要 ( 187 )   HTML ( 3 )   PDF (1257KB) ( 45 )  

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针对串激电机原材料成本不断上涨的情况,文中基于一款电镐电机,提出了一种新型四极单相串激电机设计。该电机电枢绕组端部较短,电刷数较少,且定子辅助磁极无需励磁绕组,可有效减少串激电机的材料成本。通过对传统两极串激电机结构的改进,初步确定了新型四极串激电机的结构参数。利用Maxwell软件建立了电机二维有限元模型,对新型串激电机的数学模型和气隙磁密进行分析,并对电机的运行特性和带负载性能进行对比分析。结果表明,四极串激电机在运行特性、带负载性能等方面优于原两极电机。以上发现也为电机进一步优化提供了研究基础。

基于混合势函数的直流微电网群稳定性分析

王玉梅,张子寒,王浩

2022, 35(1):  66-72.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2022.01.011

摘要 ( 300 )   HTML ( 9 )   PDF (1956KB) ( 86 )  

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直流微电网群中的恒功率负载呈现负阻抗特性,会对直流微电网群稳定性造成不利影响,因此需对直流微网群稳定性功率界限进行分析。针对此类问题,文中采用混合势函数,对含恒功率负载的直流微电网群进行大信号稳定性分析。根据子微网间连接的DC-DC变换器特性,将直流微电网群等效成子微网与受控电流源并联的形式,以此建立直流微电网群大信号等效电路图。由混合势函数理论推导出直流微电网群大信号稳定性判据,并依据判据进行稳定性分析。通过MATLAB/Simulink进行验证,证明直流微电网群经恒功率负载突增后,若满足稳定性判据,则该直流微网群可保持稳定运行。

基于萤火虫优化算法的不平衡网压下VSR自抗扰控制

姚强,曾国辉,黄勃,刘瑾,韦钰

2022, 35(1):  73-79.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2022.01.012

摘要 ( 113 )   HTML ( 3 )   PDF (1133KB) ( 23 )  

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传统控制方式下,三相VSR在电网电压不平衡时的网侧电流谐波较大,且其动态性能容易受到负载扰动的影响。针对这一问题,文中提出了一种基于萤火虫优化算法的自抗扰控制策略。在系统的电流内环加入一种与对象模型无关的自抗扰控制器对其进行闭环控制,及时对系统内外扰动进行主动补偿和抑制。同时,利用萤火虫优化算法对自抗扰控制器的关键参数进行寻优整定。该算法在全局搜索目标函数最优值的同时具有较快的收敛速度,提高了系统控制性能。仿真结果表明,与传统控制方法相比,使用该方法后,网侧电流总谐波畸变率降低了3.67%,并且三相VSR的抗负载扰动能力得到了有效提高,证明了所提控制策略的正确性和有效性。

电网不平衡条件下模块化多电平变换器控制策略

牛帅臣,王福忠,韩耀飞,何国锋,牛叶克

2022, 35(1):  80-86.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2022.01.013

摘要 ( 163 )   HTML ( 4 )   PDF (1743KB) ( 84 )  

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当电网处于电压不平衡状态时,MMC的内部会产生环流。环流中存在二倍频的正序、负序和零序分量,增加了系统的不稳定性。针对电网不平衡情况下MMC二倍频环流抑制的问题,文中提出一种基于线性自抗扰控制器的环流抑制策略。根据瞬时功率理论推导出环流参数的数量关系,在此基础上设计了基于线性自抗扰控制策略的环流控制器来抑制环流。最后利用MATLAB/Simulink软件对所提出的控制策略进行仿真验证。仿真结果表明,该控制策略能够有效地抑制环流,增加系统的稳定性。