湖北工业大学学报

  • 基于数据驱动的范数最优迭代学习控制

    许万;肖迪;陈婷薇;

    在系统模型确定的前提下,传统的范数最优迭代学习控制(NOILC)可以有效提高伺服系统的跟踪精度。但是在实际控制过程中,系统模型参数往往是变化的,从而导致控制器性能的下降。为此,提出了一种基于数据驱动的范数最优迭代学习控制方法。以系统的输入输出为依据,建立系统估计模型的代价函数,对代价函数进行偏微分处理,得到一种基于数据驱动的非参数模型辨识方法,最后将此模型辨识方法和NOILC相结合。实验结果表明:针对时变系统,此控制方法的跟踪误差为NOILC(Norm optimal iterative learning control, NOILC)的57.1%,并且相比NOILC提前5次收敛。因此,提出的方法能有效改善时变系统的跟踪性能。

    2024年02期 v.39;No.192 1-4+16页 [查看摘要][在线阅读][下载 482K]
  • 移动机器人2D激光SLAM算法仿真与实现

    马志艳;邵长松;

    随着无人驾驶技术的迅速发展,同步定位与建图技术因其精度高、稳定性好的优点备受人们关注。基于激光雷达传感器,选择主流的Gmapping和Cartographer算法,搭建实验环境,对两种算法进行对比仿真与实验建图,并对两种算法的建图效果进行深度的分析。基于滤波器的Gmapping算法计算量小,依赖于里程计信息,适用于小尺度、低特征环境中;基于图优化的Cartographer算法累计误差低,精度高,适用于精度和稳定性要求较高的场合。

    2024年02期 v.39;No.192 5-9页 [查看摘要][在线阅读][下载 475K]
  • 基于冲突划分的位图多版本增量创建算法

    熊才权;陈伟杰;吴歆韵;

    根据位图操作间的冲突关系对待执行操作在位图版本中的冲突像素区域进行冲突划分,将属于相同冲突的像素区域独立成一个冲突像素集。使用多版本方法解决冲突,即对于每一个冲突像素集,将位图版本增量复制后,分别在冲突像素集中所包含的像素区域执行冲突操作的操作效果得到增量创建的位图版本,以达到一致性维护的目的。最后对方法的正确性和有效性进行了证明。在自定义的数据集上进行实验,结果表明,所提出的CDBMVIC算法产生的位图版本数量和冗余位图版本数量都比BTMVIC算法少。

    2024年02期 v.39;No.192 10-16页 [查看摘要][在线阅读][下载 484K]
  • 求解最小支配集问题的禁忌遗传混合算法

    吴歆韵;彭瑞;熊才权;

    将最小支配集问题转换为一系列判定问题——k支配集问题,并提出一种禁忌遗传混合算法对k-DS问题进行求解。此算法将禁忌搜索算法和遗传算法两种启发式算法结合起来,互补不足。高效的邻域结构保证了算法的运行效率,禁忌策略防止算法过早陷入局部最优陷阱,遗传算法框架进一步增强了算法的疏散性。经过与现有求解最小支配集算法的结果进行分析比较,禁忌遗传混合算法的结果较其它算法更优。

    2024年02期 v.39;No.192 17-22页 [查看摘要][在线阅读][下载 239K]
  • 工艺参数对镁/钢搅拌摩擦搭接焊组织与性能的影响

    赵一帆;胡心彬;沈小琨;

    对2.5 mm厚的AZ31B镁合金和2 mm厚的DP600高强钢平板进行搅拌摩擦搭接焊连接实验。通过金相显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、射线衍射仪(XRD)、拉伸实验和硬度测试,研究工艺参数对镁/钢搭接接头显微组织、连接机理和力学性能影响。结果表明:镁/钢接头连接机制为机械结合,且随着焊接进给速度增大,接头拉伸性能降低;随着旋转速度增大,接头拉伸性能先增强再降低。在进给速度80 mm/min,旋转速度900 r/min时达到最大剪切破坏载荷为295.8 N/mm。界面处晶粒细化显著,硬度明显高于母材。

    2024年02期 v.39;No.192 23-28+33页 [查看摘要][在线阅读][下载 1057K]
  • 插齿机主运动机构的动平衡优化策略

    丁国龙;曾立竹;叶梦传;王维;

    在插齿过程中插齿机由于主运动机构动不平衡产生了不平衡惯性力,从而引起机床振动和噪声。为此,通过对插齿机主运动机构进行平衡分析,计算曲柄旋转一周的曲柄销与连杆的总不平衡量,采用积分求解和均值求解两种优化计算方法,以均方差作为评价指标制定优化策略。插齿机YKW51160主运动机构的平衡量优化实例计算表明,积分优化法与均值优化法计算的平衡块的不平衡量相近,相差不超过0.2 kg·m,积分优化后的不平衡量均方差为0.614,波动更小,减振效果更好。

    2024年02期 v.39;No.192 29-33页 [查看摘要][在线阅读][下载 445K]
  • 基于最佳观感效果的电子后视镜图像处理方法

    曾雨晴;王珺珲;姚思威;王正家;

    传统玻璃后视镜风阻风噪大,无法接入智能驾驶系统,所以电子后视镜取代传统后视镜已成为趋势。但电子后视镜使用鱼眼摄像机,所显示图像畸变大,无法像玻璃后视镜一样在近距离放大驾驶员所关注的视野,远距离缩小物体以此显示更多视野。通过对玻璃视镜放大系数和驾驶员视野角和物距的分析,得出适用于电子后视镜图像放大系数变换的方法,根据此方法对电子后视镜图像进行处理,以此达到显示最佳观感。实验结果证明,变换后的电子后视镜图像各处放大系数与玻璃视镜相差为9.52%,优于市面上仅经过鱼眼矫正的图像显示效果,在司机主观观感上能很好地提供“近距离放大外部环境,远距离更大视野”的功能,提高了驾驶安全性。

    2024年02期 v.39;No.192 34-37页 [查看摘要][在线阅读][下载 357K]
  • 医用防护服粉碎装置设计

    曹璞钰;

    为提升粉碎装置对医用防护服混合物的粉碎性能,需对粉碎装置进行优化设计。采用模块化设计与粉碎过程分析的方法,对医用防护服粉碎装置的动刀安装角度与刀架安装布局进行改进设计,使用ADAMS对优化前后的粉碎装置进行仿真模拟。结果表明:将粉碎动刀的安装角度由水平安装提升至与水平方向呈60.8°的夹角后,粉碎装置对医用防护服的剪切力提升了34%;动刀刀架以间隔15°的方式进行布局,刀架工作时所受到的应力由3960 N下降至660 N;对医用防护服混合物剪切时,优化后的单辊式粉碎机刀架布局角速度波动范围由625~820°/s降低至700~800°/s,角加速度无明显波动,振动明显降低。

    2024年02期 v.39;No.192 38-42+52页 [查看摘要][在线阅读][下载 598K]
  • 薄壁卷圆管自定心夹具结构优化设计

    戴彬;钱应平;薛杭;车沈炀;

    为满足不同直径、长度、厚度规格的圆筒类工件焊接过程中的装夹需要并减轻其夹具的质量。通过自定心夹具的结构设计及受力分析,建立夹具结构的有限元模型,并使用有限元分析获得夹具的静态特性。在此基础上利用尺寸优化的设计方法,对其进行了以减轻质量为目标的优化设计,最终完成了对V型夹具的轻量化设计。将优化后的V型夹具与优化前进行比较,结果显示:在夹具最大变形量小于0.5 mm且最大应力值小于156MPa的情况下,单个V型块的质量由初始设计时的33.854 kg减小到了14.954 kg,减轻了55.83%。通过尺寸优化设计,减轻了夹具质量,提高了夹具的工作性能,该研究结果可对圆管直缝焊接设备的夹具相关研究提供参考。

    2024年02期 v.39;No.192 43-48页 [查看摘要][在线阅读][下载 772K]
  • 带三角形槽和弧形肋微通道散热器的数值模拟研究

    王从乐;朱进容;李慧;代冬晴;吕清花;

    采用数值模拟方法研究了具有周期性排列的三角形槽和弧形肋的新型微通道散热器(MC-ATC)在雷诺数为147-736范围内的流动传热特性。通过与矩形微通道散热器(MC-RC)对比,分析了三角形槽和弧形肋对速度分布和温度分布的影响,并定义了综合性能因子来评价微通道散热器的性能。研究结果表明,三角形槽和弧形肋对改善流体流动和强化传热有重要影响。相比于MC-RC,MC-ATC整体温度显著降低,温度分布更加均匀;通道侧壁附近低流速区明显减小,整体流速显著提高。当雷诺数在736时,MC-ATC的综合性能因子达到1.75。

    2024年02期 v.39;No.192 49-52页 [查看摘要][在线阅读][下载 420K]
  • 两辊柔性卷圆技术工艺参数分析

    车沈炀;周细枝;薛杭;戴彬;

    两辊柔性卷圆技术是一种先进弯曲成形技术,随着现代工业的发展,两辊柔性卷圆技术得到了广泛的关注。基于两辊柔性卷圆工艺原理,研究压入量、刚性辊直径、柔性辊直径、板材材料属性、卷圆速度这些参数变化对板材成形直径的影响。利用Abaqus软件建立两辊卷圆有限元模型,对两辊柔性卷圆技术进行单因素试验研究,并设计制造了一台试验样机,通过试验验证有限元模拟的可靠性。结果表明:压入量越大,成形直径越小;刚性辊直径越大,极限成形直径越大;柔性辊越大,达到极限成形直径所需的压入量越小;板材材料屈服强度越大,成形直径越大;杨氏模量越大,极限成形直径越小;卷圆速度越快,成形直径越大。研究结果为实际生产提供可靠指导。

    2024年02期 v.39;No.192 53-56+69页 [查看摘要][在线阅读][下载 472K]
  • 考虑履带机器人转向特性的全局路径规划

    魏琼;郭川;张道德;李奕;刘伟恒;

    针对传统A星路径规划算法忽略车辆转向过程,导致规划路径行程时间较长的问题,提出了考虑履带车转向特性的改进A星算法。首先,扩大A星算法的搜索邻域,提高转向角的灵活度。其次,分析考虑履带车的转向特性,将转向时间加入到代价函数中,建立以时间最短为目标的代价函数,缩短履带车的行程时间。最后,构建删除冗余节点和新增优化节点的规则,改善路径的平滑性使规划的路径进一步优化。通过Matlab仿真和实车实验进行研究,研究结果表明:改进算法在路径长度、转向次数和行驶时间方面都有了减少,规划的路径要优于传统A星算法和对比文献算法。改进A星算法能有效提高所规划路径的质量,提升履带机器人的自主巡航能力和智能化水平。

    2024年02期 v.39;No.192 57-62页 [查看摘要][在线阅读][下载 668K]
  • 肥料装车机凸轮连杆式码包机构的优化设计

    徐志强;邓援超;

    针对目前袋装肥料装车机中存在码包过程丢包倾斜、溜包等问题,提出了一种凸轮连杆组合式码包机构。首先建立运动数学模型,对其进行了运动学特性分析,并根据码包机构的运动数学模型建立相应的ADAMS参数化模型,通过改变优化模型中设计变量的参数,得到设计变量对码包机构工作效果的影响规律,最后利用MATLAB中的遗传算法对码包机构设计变量进行优化设计,求解得出一组最优尺寸参数。通过对比优化前后码包机构的仿真曲线以及制作样机试验,验证优化后的码包机构作业时同步性和平稳性均达到设计要求。

    2024年02期 v.39;No.192 63-69页 [查看摘要][在线阅读][下载 711K]
  • 油茶果园施肥一体机的设计与试验

    卢周成;王焱清;郑拓;

    针对丘陵山区油茶果园现有小型开沟施肥机具存在作业功能单一、运动不灵活、动力不足、耕作深度不稳定不合格等问题,开发研究出适合油茶果园挖穴施肥覆土的施肥一体机。介绍整机的参数和工作原理,对挖穴钻头进行设计,分析挖穴过程中杠杆式进给时机具运动状况,设计合理的机架和手扶架尺寸以便于人工操作;选择结构简单、排肥稳定的外槽轮式排肥并设计排肥器尺寸以满足农艺要求;设计可调高低和角度以更好贴合地面的覆土板,增加覆土率和覆土后的平整性。实验结果表明,施肥一体机整机作业性能良好,机具运动灵活、转弯性能良好,操作简单、劳动强度低;平均挖穴深度均值为203.1 mm,挖穴深度变异系数3.2%,外槽轮式排肥器排肥量理论与试验相对误差为1.7%,整体性能满足油茶果园追肥农艺要求。

    2024年02期 v.39;No.192 70-75页 [查看摘要][在线阅读][下载 407K]
  • 逆变器模型分析及死区补偿控制策略研究

    曹颖强;赵云;

    研究并设计一种交流伺服系统内电压源型逆变器死区补偿控制策略,根据电机驱动系统逆变器结构模型,考虑逆变器内开关器件及输出特性,以抑制死区效应,改善逆变器输出电流为目标,分析得出电压源型逆变器死区补偿控制算法。该方法根据电机电磁响应远超前机械响应的特性,考虑死区时间影响,建立电机dq轴下电压动态方程,并构建定子感应电动势变化量与dq轴电流变化的关系,从而计算得出死区扰动补偿电压,并实现在线死区补偿,仿真结果表明,所提方法可有效降低电机相电流谐波畸变率,改善电流波形正弦度,抑制电磁转矩脉动,从而提升系统电流控制性能。

    2024年02期 v.39;No.192 76-81+92页 [查看摘要][在线阅读][下载 747K]
  • 定频变占空比控制的倍压型宽增益LLC谐振变换器

    潘健;郭泓展;宋豪杰;石迪;张恢鉴;

    传统LLC谐振变换器在宽电压范围应用时开关频率工作范围过宽,且电压调节性能较差。针对上述问题设计了一种定频变占空比的脉宽调制策略,该策略基于倍压结构的全桥LLC谐振变换器,通过改变原边侧开关网络工作在全桥和半桥的占空比,调节谐振槽输入电压;同时,控制副边侧双向开关,可改变整流网络工作在全桥和倍压两种整流模式的占比,最终实现4倍电压增益的调节范围。与变频控制相比,该策略下变换器负载和励磁电感对增益的影响较小,可选用较大的励磁电感来减小循环电流。变换器原边侧开关管实现ZVS导通,整流二极管实现ZCS关断。最后,仿真与实验验证了该调制策略下变换器的可行性。

    2024年02期 v.39;No.192 82-86页 [查看摘要][在线阅读][下载 692K]
  • 基于单相LCL并网逆变器的复合双环控制

    汪和锋;蔡华锋;

    针对能馈型电子负载后级的LCL并网逆变环节,双环控制的电压外环采用幂函数作为输入端量化因子限幅的改进模糊PI控制器,电流内环采用无源控制策略,以提高系统的并网性能。仿真结果表明,该法减少了系统中间母线电压的超调量和波动幅度,降低了并网电流的谐波失真率,提高了系统的整体性能。

    2024年02期 v.39;No.192 87-92页 [查看摘要][在线阅读][下载 579K]
  • 基于金纳米复合物的对碱性橙21可视化快速分析检测

    田甜;张毅;严恒;谢卫红;

    以苯乙烯和4-乙烯基吡啶为单体,采用乳液聚合法一步合成了聚苯乙烯-聚4-乙烯基吡啶核壳型微球。将其与金纳米粒子结合后形成具有过氧化物酶活性的聚苯乙烯-聚4-乙烯基吡啶/金(PS-co-P4VP/Au)复合纳米材料。该微球粒径均一,形貌良好,在有过氧化氢(H_2O_2)存在的情况下,能催化3,3′,5,5′-四甲基联苯胺(TMB)生成蓝色产物。该材料在pH=9时对碱性橙21具有良好的吸附性能,且吸附会降低其过氧化物酶活性,降低值与色素浓度呈线性关系。据此建立了一种快速检测碱性橙21的方法,最佳检测条件为:pH=9,TMB浓度1.4 mmol/L,H_2O_2浓度140 mmol/L,材料浓度2.5 mg/mL。该条件下碱性橙21的检出限为0.6μg/mL,在配制酒和水果糖中的回收率为92.2%~102.8%。

    2024年02期 v.39;No.192 93-97+110页 [查看摘要][在线阅读][下载 510K]
  • 某高校地源热泵系统性能评价及碳排放研究

    李博洋;叶长宏;

    依托某高校实验基地项目开展地源热泵系统性能评价研究。以经济效益、技术性能和环境性能为评价指标,从寿命周期成本、能效比和标准煤炭量等方面与风冷和燃气锅炉系统进行对比分析,得到地源热泵系统更具优势。采用生命周期法将地源热泵系统生命周期划分为生产、运输安装、运行和维护回收4个阶段,建立了地源热泵系统生命周期各阶段碳排放计算模型,结果表明,在地源热泵系统运行使用阶段二氧化碳排放量最大,占比96.85%。根据计算结果调整推进以煤为主的电力结构,提高水力供电系统的比重,降低地源热泵系统运行阶段二氧化碳的排放。研究成果从地源热泵系统性能和二氧化碳排放两个角度为发展低碳经济和促进可持续发展提供参考。

    2024年02期 v.39;No.192 98-103页 [查看摘要][在线阅读][下载 539K]
  • 装配式钢筋桁架简支梁力学性能有限元分析

    徐琪;彭林立;蔡洁;高博;

    提供一种新型装配式钢筋桁架梁的设计,采用蛇形腹筋代替传统箍筋,利用有限元软件ABAQUS对四个模型的受力性能进行分析。研究蛇形腹筋与底部纵筋形成的不同角度,以及梁在两种荷载形式下的力学性能。对比分析了传统钢筋混凝土简支梁与新型钢筋桁架简支梁的承载力、挠度、裂缝发展和经济效益。结果表明,相较于传统钢筋混凝土梁,新型装配式钢筋桁架梁的抗弯和抗剪承载力均有所提高,钢筋用量大幅度减小。在保证结构安全性和可靠性的前提下,新型装配式钢筋桁架梁结构充分发挥钢筋混凝土结构的优势,节约建设成本,将经济效益最大化。研究结果可对结构专业设计人员提供参考。

    2024年02期 v.39;No.192 104-110页 [查看摘要][在线阅读][下载 1158K]
  • 不同加载路径下大理岩的强度特征研究

    侯家文;田浩源;程宏梁;

    选取锦屏大理岩为研究对象,进行恒定围压下的三轴压缩试验、逐步增加围压的三轴压缩试验以及卸围压的三轴压缩试验,研究大理岩岩样在不同加载路径下的强度演化特征。研究结果表明:在恒定围压下的三轴压缩试验中,环向应力级别每提升5 MPa,试件的强度增大约30%;相对于恒定围压下的三轴压缩试验,逐步增加围压的三轴压缩试验黏聚力增加,内摩擦角降低,而卸围压的三轴压缩试验与之相反;在不同的加载路径中,卸围压的三轴压缩试验最易破坏,而逐步增加围压的三轴压缩试验由于经历太多塑性变形,并不能很好地提升试件的强度。

    2024年02期 v.39;No.192 111-115页 [查看摘要][在线阅读][下载 442K]
  • 基于BP神经网络的深部巷道围岩力学参数反分析

    李坤铎;

    基于BP神经网络算法原理,借助matlabR2021b神经网络工具箱建立深部巷道围岩力学参数位移反分析模型,利用正交试验和Flac~(3D)数值模拟软件建立神经网络的学习训练样本,对深部巷道的四个围岩力学参数粘聚力C、内摩擦角φ、泊松比ν、弹性模量E进行反演计算。结果表明:将参数反演结果代入Flac~(3D)有限元数值模拟软件,计算出的巷道拱顶沉降和两帮收敛值与实际监测值相比非常接近,相对误差小、精度高。通过这种方法获取的围岩力学参数是有价值的,可以较为精确地获取深部巷道的围岩力学参数,从而为深部巷道的稳定性分析及巷道支护设计提供科学依据。

    2024年02期 v.39;No.192 116-120页 [查看摘要][在线阅读][下载 330K]
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