• 2021年第35卷第5期文章目次
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    • >电气工程
    • 一种新型开关模式的高增益低谐波三相逆变器

      2021, 35(5):1-9.

      摘要 (1102) HTML (0) PDF 25.42 M (1416) 评论 (0) 收藏

      摘要:直流电压利用率和输出电压谐波是影响逆变器性能的重要指标,为提升逆变器的这两项性能, 提出一种新型开关模式的三相逆变器,通过把交流侧滤波电路整合到 Buck 电路中,使交流输出侧不需要电 感电容等无源滤波元件,没有直通和反向恢复问题。该逆变器每一相只有一个开关工作在高频状态,其余开 关工作在 50 Hz 的低频软开关状态。并引入了准比例谐振(PR)控制策略,通过控制变量法详细分析了其 控制参数对系统性能的影响,且给出了一组合理的控制参数。最后,在 Matlab/Simulink 中搭建了该系统仿 真模型,仿真结果表明,应用该新型开关模式的三相逆变器能显著提高逆变器的直流电压利用率,改善输出 电压波形。

    • 基于 EMD-CNN 的光伏逆变器开路故障诊断

      2021, 35(5):10-17.

      摘要 (966) HTML (0) PDF 27.34 M (1251) 评论 (0) 收藏

      摘要:绝缘栅双极型晶体管(IGBT)是光伏逆变器的核心部件,其若发生开路故障,不但会影响光 伏逆变系统的稳定运行,且可能会损坏系统设备。从减少传感器使用数量和融合多尺度特征的角度出发,对 开路故障诊断问题进行了研究,提出了一种基于经验模式分解(EMD)和二维卷积神经网络(2D-CNN)的 光伏逆变器故障诊断新方法。该方法利用 EMD 提取电流信号的本征模函数分量和原始信号组成二维特征数 据,然后将该数据输入 2D-CNN 模型中进行训练,最后实现 IGBT 开路故障的诊断。实验结果表明,该方法 不仅能提高故障诊断的准确率,而且在噪声环境下具备有效性和鲁棒性。

    • >机械工程
    • 基于改进 PSO 算法的 6R 机器人逆运动学分析

      2021, 35(5):18-24.

      摘要 (975) HTML (0) PDF 12.51 M (1212) 评论 (0) 收藏

      摘要:对于有封闭解的 6R 机器人的逆运动学运算,虽然可采用解析解法、数值解法,但均需要庞大 的计算量。此外,对于机械臂逆向运动学问题,经典粒子群(PSO)算法的多次仿真实验中,存在不稳定问 题和易陷入局部最优与种群单一的问题。为此,提出一种改进的 PSO 算法:引入动态权重因子,利用动态 权重调整因子结合 CMA-ES 算法步长更新方法,平衡全局搜索和局部搜索能力;引入收缩学习因子,防止 在迭代过程中陷入局部最优。并以 REBot-V-6R 机器人为例,建立了机器人的正运动学模型,将机器人的逆 运动学求解问题转换为改进 PSO 算法的寻优问题,分别对机器人的位置误差与姿态误差进行仿真。通过将 仿真结果与经典 PSO 算法和遗传算法的仿真结果进行对比,得知在求解精度和求解稳定性方面,所提改进 算法的性能明显提升,因而验证了算法的可行性与有效性。

    • 基于神经网络的四足机器人 SLIP 模型运动控制

      2021, 35(5):25-31.

      摘要 (1048) HTML (0) PDF 23.85 M (1256) 评论 (0) 收藏

      摘要:根据四足哺乳动物形态设计的四足机器人,能够适应错综复杂的地形,且具有较强的运动属性。 而对于四足机器人而言,运动的控制十分重要,所以对四足机器人运动过程中的跳跃控制问题进行了研究。 首先,采用弹簧负载倒立摆模型(SLIP)对四足机器人结构进行简化处理,建立了简化模型的动力学方程, 并分析了模型的运动过程以及着陆相与腾空相的转换条件。其次,在仿真平台中建立了 SLIP 动力学模型, 通过动力学仿真得到了一份仿真样本数据,并利用这份样本数据训练了一个神经网络,其中样本考虑了四足 机器人在与地面接触过程中由于碰撞和阻尼所消耗的能量。最后,在仿真平台中进行验证,给定模型的初始 高度和水平速度,通过神经网络计算出合适的着陆角,得到期望的水平末速度和弹跳高度。实验结果表明, 基于神经网络的方法可以较精确地实现对 SLIP 模型运动的控制。

    • 四足机器人 Trot 步态规划与仿真分析

      2021, 35(5):32-40.

      摘要 (919) HTML (0) PDF 17.30 M (1270) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了提高四足机器人对角步态的稳定性,缓解对角步态摆动相两条腿不能同时着地的问题,从 足端轨迹优化、足端初始位置选择这两方面进行步态规划。通过 D-H 法建立四足机器人运动学模型,几何 法求运动学逆解。基于零冲击原则优化足端轨迹函数,选取 8 种不同的初始足端位置进行仿真。从足端冲击 力、机体位移、俯仰角、滚动角、偏航角的变化等方面分析四足机器人运动的稳定性。对比仿真结果表明: 采用优化后的足端轨迹、优选后的足端初始位置的四足机器人,对角步态运动更为稳定。

    • >应用技术
    • 车 - 温度荷载耦合作用下悬索桥钢桥

      2021, 35(5):41-52.

      摘要 (988) HTML (0) PDF 56.89 M (1273) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对传统悬索桥钢桥面板疲劳寿命评估方法忽略了温度荷载影响的问题,提出考虑车辆和温度 荷载耦合作用下悬索桥钢桥面板疲劳耐久性评估方法。以南溪长江大桥为工程背景,基于悬索桥主梁的车辆 动态称重(WIM)、U 肋细节应变、铺装层温度和环境温度监测数据,建立标准疲劳车辆模型、铺装层温度 概率模型和主梁温差模型。在 ANSYS 有限元平台,采用瞬态分析计算车辆和铺装层温度荷载耦合作用对结 构两类典型焊接细节的疲劳应力效应的影响,并统计结构温度梯度的疲劳应力谱。在此基础上,预测车 - 温 度荷载耦合作用下南溪长江大桥两类典型细节的疲劳寿命。研究表明:在车载不变的情况下,沥青铺装层温 度与等效应力幅呈现线性关系。温度对细节疲劳寿命的影响随着细节距铺装层距离的增大而衰减。温度梯度 疲劳荷载谱的循环次数明显较车载小,在两者耦合作用中,车载对疲劳损伤的贡献值占据主要地位。对比考 虑与不考虑车 - 温度荷载的耦合作用,南溪长江大桥梁服役 100 a 主梁细节 1 和细节 2 的疲劳损伤计算值分 别相差 5.06 和 1.50 倍。

    • 医用可降解 Zn-3Cu-xMn 合金的制备及组织性能研究

      2021, 35(5):53-61.

      摘要 (890) HTML (0) PDF 53.96 M (1269) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了解决 Zn 基合金作为生物可降解心血管支架时的强度低、塑性差等问题,通过合金化以及 热挤压的方法,制备了生物可降解Zn-3Cu-xMn(x表示Mn的质量分数分别为0%, 0.5%, 1%, 1.5%)合金棒材, 并研究了合金中 Mn 含量与其显微组织、力学性能以及降解性能之间的关系。研究结果表明,合金由 Zn 基体 和 CuZn5 第二相组成,当 Mn 的质量分数超过 1% 后,合金中出现 MnZn13 相。随着合金中 Mn 的质量分数由 0 提升至 1.5%,合金的屈服强度由 138 MPa 提升至 198 MPa,抗拉强度由 231 MPa 提升至 355 MPa,但其伸长 率下降,由 96.2% 下降至 39.0%。同时,合金在体外降解实验中的降解速率由 0.13 mm/a 提升至 0.49 mm/a。

    • 汽油辛烷值损失优化方案的数学建模与求解

      2021, 35(5):62-69.

      摘要 (917) HTML (0) PDF 15.67 M (1270) 评论 (0) 收藏

      摘要:辛烷值作为汽油的商品牌号,是反映汽油燃烧性能的最重要指标。针对有效利用重油资源问题, 以辛烷值作为评价指标,使用线性插值和拉伊达准则等方法对数据集进行预处理;通过主成分分析与层次 聚类,寻求主要变量进行降维处理;通过建立基于 BP 神经网络的辛烷值损失预测模型,对辛烷值及其指标 进行预测;最后使用遗传算法迭代得到最优参数集合,并可视化展示变化轨迹。经过实验,预测模型迭代 到 2 048 次时,模型损失为 9.982 6×10-6 。从数据集筛选出硫含量不大于 5 μg/g 的样本和在取值范围内变化 的主要操作变量,通过主要操作变量的取值范围和步长的约束,找到满足辛烷值损失大于 30% 的样本,即 对应主要变量优化的操作条件。研究结果表明,采用的数学模型与优化算法可以较好地对辛烷值损失问题进 行预测与优化。

    • >信息技术
    • 基于遗传算法的快递物流配送中心选址

      2021, 35(5):70-76.

      摘要 (901) HTML (0) PDF 810.92 K (2184) 评论 (0) 收藏

      摘要:以快递物流配送中心选址问题为研究对象,结合其选址特点构建了含有固定投资成本、管理成本、 运输成本等诸多成本要素的目标函数,建立了基于遗传算法的选址模型,并利用改进后的求解策略或方法对 算法模型进行求解,有效提高了算法模型的求解效率和求解质量。实例研究中,将 Matlab2017a 数学仿真编 程软件与算法模型相结合,对算例进行求解,验证了遗传算法模型在选址问题研究中的有效性和实用性。

    • 基于 SoftLexicon 的医疗实体识别模型

      2021, 35(5):77-84.

      摘要 (979) HTML (0) PDF 2.21 M (1383) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了解决在中文电子病历命名实体识别任务中,基于字符粒度 NER 方法对序列信息遗漏的 问题,以及引入外部词典资源方法所带来的运算效率问题,提出一种基于 SoftLexicon 的医疗实体识别模 型。首先,将输入序列中的每个字符映射到一个稠密向量中;接下来,引入外部词典资源,为每个字符构造 SoftLexicon特征,并将其添加到对应的字向量表示中;然后,将这些增强的字符表示放入Bi-LSTM和CRF层, 以获得最终的识别结果。该模型既能有效捕捉句子序列中字符的特征,提取上下文之间的依赖关系,又能实 现标签预测的顺序性。以 CCKS-2020 医疗命名实体识别评测任务提供的电子病历数据作为实验数据集,实 验结果表明,与基于字符粒度的传统 NER 方法相比,所提方法在实体识别性能和效率上都显著提高。

    • >管理科学与工程
    • 基于 Rubinstein 讨价还价模型的大件运输定价策略

      2021, 35(5):85-90.

      摘要 (901) HTML (0) PDF 1.41 M (1243) 评论 (0) 收藏

      摘要:构建 Rubinstein 讨价还价博弈模型研究大件运输服务定价,通过潜在承运商之间竞价、需求方 与潜在承运商讨价还价两阶段定价方式,最终得出潜在承运商报价结果,为潜在承运商在询比价、竞价、议 标等寻源定价方式提供报价方案。根据模型求解过程,建议大件运输议价讨价还价报价过程中,需求方提供 准确详细的运输需求信息、潜在承运商完善运输策划与成本核算、竞价过程公布排名等。

    • 基于产品体验性的双渠道体验服务协调模式分析

      2021, 35(5):91-100.

      摘要 (907) HTML (0) PDF 20.94 M (1274) 评论 (0) 收藏

      摘要:从产品体验性视角出发,建立线上销售渠道与线下销售渠道的产品定价与服务策略模型,以此 分析产品体验性和消费者搭便车行为对线上销售渠道以及线下销售渠道的产品体验服务水平的影响,进而分 析集中决策模式与分散决策模式下线上、线下双渠道体验服务决策的制定。研究结果表明:当产品体验性系 数较低时,即消费者越需要体验才能确定产品价值的时候,制造商应促使线上、线下双渠道进行产品体验的 服务合作,采取集中决策模式;反之,则应采取分散决策模式。在集中决策模式下,线下销售渠道产品体验 服务水平要高于其线上产品体验服务水平;当消费者搭便车行为较多时,应当提高双渠道产品体验服务水平, 反之亦然。

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