摘要:目的 针对超声波室内定位系统在非视距定位中精度较低的问题,为减少非视距环境误差与时钟同步等硬 件误差,从定位系统整体出发提出一种非视距环境下基于对射式测距的超声波定位系统。 方法 利用差分修正 Chan-Taylor 算法结合 Chan 算法与 Taylor 级数展开算法的优势,通过 Chan-Taylor 算法估计空间中已知坐标点并 记录其误差信息,以实际坐标为参考点,运用相邻范围内参考点对未知点差分加权,修正该点经 Chan-Taylor 算法 的初始估计坐标,得到最终位置。 为简化定位系统复杂度,提高视距环境定位精度,提出改进差分修正 Chan - Taylor 算法,减少初始参考点密度,将符合参考点最小间隔条件的待测点经差分修正后的估计坐标记为新参考点, 优化原参考点体系误差信息分布情况。 结果 算法仿真实验结果表明:在非视距环境下,差分修正 Chan-Taylor 算 法在不同参考点分布区域的平均误差与 Chan 算法和 Chan-Taylor 算法相比减小 6. 43%到 37. 46%;改进差分修正 Chan-Taylor 算法在视距定位中平均定位误差减少至少 11. 15%,均方根误差值 FRMSE 降低 22. 59%。 搭建超声波室 内定位系统以验证改进差分修正算法的定位精度,实验结果表明:定位误差范围在 3 ~ 7. 5 cm,其中 90%的误差值 小于 6 cm,与 Chan-Taylor 算法相比提高 28. 23%。 结论 该超声波室内定位系统在非视距定位中精度有明显提高, 在视距定位中提升较小。 可通过提高 Chan-Taylor 算法精度和改进参考点加权函数以优化定位算法;通过优化超 声波接收端信号识别方法,增大发射端信号范围以在硬件方面进一步提升该系统定位精度。

摘要:目的 针对目前车削 Inconel 718 镍基高温合金主要面临的可加工性差和刀具磨损两个问题,提出表面微织 构技术进行刀具设计与制备。 方法 首先建立微织构刀具的理论刀-屑接触长度模型,其次,利用理论刀-屑接触长 度模型,建立表面织构刀具切削力的理论模型以及切削热的理论模型;最后,根据理论刀-屑接触长度的变化规律, 对微织构刀具的切削力、切削温度进行理论分析,并最终建立有限元仿真模型。 结果 通过有限元仿真结果表明微 织构刀具比硬质合金刀具的车削性能要好。 结论 与硬质合金刀具的切削力对比,微织构刀具的三向切削力均偏 小;且轴向力、径向力在一定范围内波动,主切削力呈增长趋势。 与硬质合金刀具的切削温度对比,微织构刀具可 以降低切削过程中切削热,且圆形微织构刀具是 3 种微织构刀具中切削温度最低的;与硬质合金刀具对比,表面微 织构可以降低刀具表面磨损问题,减少刀具与切屑的挤压作用和摩擦作用,且不同形状的表面织构产生的磨损深 度不同。

摘要::目的 针对工程实践中超声切刀尺寸难以解析计算且有特定结构尺寸要求的超声切刀难以设计等问题,建 立了装夹式组合超声切刀结构优化及振动特性的高效设计、分析方法。 方法 依托某工程实践超声切刀设计要求, 以结构尺寸参数化的阶梯形变幅杆和固定渐变刀刃体装夹设计成组合式超声切刀,通过对变幅杆单一结构尺寸因 素对组合超声切刀有限元模态固有纵振频率、输出形变大小等振动特性的影响分析,合理选取结构尺寸取值范围, 构建了四因素两水平的全因子仿真实验,进行了多结构因素交互影响分析,建立了显著因素的谐振频率回归方程, 并基于此以简谐共振频率为目标,优化设计了 28 kHz 装夹式超声切刀。 结果 通过有限元模态分析、谐响应分析验 证了优化设计的超声切刀在固有纵振、谐振频率与目标设计的一致性,且仿真输出振幅满足超声切割振幅要求,仿 真最大等效应力远小于材料的安全许用屈服强度;通过数控加工、阻抗测试验证了实验测试频率与设计、仿真频率 的一致性,且阻抗值满足设计要求;将超声切刀安装至切割系统中进行加工实验,通过与普通刀具、激光等工艺加 工手段进行对比,设计切刀输出频率与振幅稳定,切割质量好,效率高。 结论 研究结果表明:采用的超声切刀结构 设计、仿真、分析等方法对有特定尺寸要求的复杂切刀设计、优化及工程应用具有很好的指导意义。

摘要:目的 为了提高砂带磨抛镍基合金 Inconel 718 的表面精度,避免砂带上磨屑堆积等问题,针对砂带表面磨粒 的顶端结构以及排列方式进行了分析,通过三维动力学仿真方法,研究磨抛过程中磨削力和磨屑的变化情况。 方法 开展三种尖端类型磨粒和排列间距、倾角对 Inconel 718 的磨削机理研究,先分析尖端为点型、线型、面型的磨粒磨 削过程,对比不同尖端类型磨粒的切屑形态与磨削力的大小,根据挑选出的点型尖端磨粒建立正四面体磨粒,利用 该类型磨粒建立有序与无序的金刚石多磨粒模型,通过有限元软件分析磨粒水平和竖直方向上的间隙大小以及磨 粒排布线倾角变化对磨削力和工件表面质量的影响。 结果 发现点型尖端磨粒产生的切屑呈碎屑状,更容易在多磨 粒间排出,不易堵塞砂带,且在磨削过程中所受的磨削力更小;分析发现有序排列的磨粒类型具有很大的优势,能 够提高工件表面精度,在工件表面产生大小均匀的沟槽,同时降低砂带受到的磨抛力小;发现磨削力大小会随着排 布线倾角的增加呈现先增大后减小趋势。 通过与实验对比,发现磨屑的形状会随着水平方向间隙的增大而变化, 呈现出由块状至带状到细长条状的变化规律,细长条状的磨屑更易从间隙中排出,从而达到降低磨抛力的效果。 结论 采用点型尖端磨粒和合适的磨粒排布规律能够有效提高磨抛后的工件表面精度和促进磨屑的排出,为砂带 的制造生产提供新的思路。

摘要:目的 压电材料由于其优越的力电性能在 MEMS / NEMS 得到广泛应用。 针对目前对压电纳米结构力电响应 计算忽视了微/ 纳米尺度下压电材料的挠曲电效应以及剪切效应问题,提出了囊括挠曲电效应和压电效应的功能 梯度压电(Functionally Graded Piezoelectric,FGP)纳米梁数学模型。 纳米梁由压电层和功能梯度层组成,其中功能 梯度层材料遵循幂律指数分布。 方法 首先,基于 Reddy 三阶剪切变形理论、非局部应变梯度理论(NGST)和哈密顿 原理,并考虑了 Von Kármán 几何非线性,获得了梯度梁的非线性力电耦合控制方程及相应的边界条件;然后结合 Runge-Kutta 方法和 Galerkin 方法得到了简支梁的线性和非线性固有频率以及均方根(RMS)输出电压。 结果 提出 的模型与已有文献结果对比十分吻合。 此外,数值结果表明挠曲电常数、压电常数、应变梯度尺度参数、非局部参 数、幂律指数和几何尺寸对非线性固有频率和均方根电压有影响。 结论 相较于 Euler 梁理论和 Timoshenko 梁理 论,采用 Reddy 三阶剪切变形理论得到的梯度梁在相同质量下具有更高的 RMS 电压,同时会降低非线性固有 频率。

摘要:目的 三单元直流侧电压比为 1 ∶ 1 ∶ 2 型的混合级联 H 桥逆变器,在采用传统调制策略下,虽能够输出较好的 电能质量,但逆变器低压单元在全调制度下会存在输出功率不均衡的问题,基于此,提出一种新型调制策略。 方法 基 于传统的混合频率调制策略,首先对低压单元第二层载波进行重构,并利用重构后的载波特性为低压单元提供逻辑信 号;其次通过对两个低压单元的脉冲信号进行逻辑运算控制,以获得低压单元功率开关器件的实际驱动信号,实现对 低压单元脉冲信号的重新分配;为减少逆变器高压模块的开关损耗,对高压单元采用阶梯波调制方法。 结果 仿真结 果表明:新型混合调制策略可以解决逆变器在全调制度下低压单元输出功率不均衡的问题,并且通过实验验证了新型 调制策略可使低压单元输出功率达到近似 1 ∶ 1 的效果;仿真分析表明:采用新型调制策略的逆变器总谐波畸变率 (Total Harmonic Distortion,THD)值有所降低。 结论 新型调制策略能够减少载波数目,均衡开关损耗,并且在保留传统 混合频率调制优势的基础上,降低逆变器的 THD 含量,提高逆变器的电能输出质量,同时在两个载波周期内解决了低 压单元全调制下输出功率不均衡的问题。

摘要:目的 在天然气工业化应用中,液化天然气的高效气化是关键影响因素,为了在国家能源改革的大背景下, 尽可能提升现有气化设备的运行效能,采用 ANSYS Fluent 软件对一种采用乙二醇作为中间载热介质的天然气气 化炉内非稳态耦合热流场进行数值模拟。 方法 通过深入研究天然气气化炉传热传质机理,在总结前人研究仅考虑 对流换热情况不足的情况下,将辐射换热加以考虑,构建出大空间非稳态自然对流及介质参与性辐射耦合传热模 型,通过天然气加热、传热流动试验装置,对边界条件进行实验校准,验证数值分析模型的正确性。 结果 中间载热 介质为乙二醇的气化炉运行时长达到 2. 0 h 后,传热量趋于稳定,内部热流场不再发生明显扰动,表明气化炉进入 稳定运行阶段,此时炉内整体加热效率仅为 87. 35%,其中介质参与性辐射占总传热量的 27. 01%,气化炉底部形 了范围较小的低温带,表明该工况下其内部运行存在难以消除的流动死角。 结论 在本文设置的工况下 成 ,大筒体天 然气气化炉内部流场分布情况不佳,气化炉的加热效率和启动时间有待进一步优化,炉内主要换热形式仍是自然 对流,但不可忽略介质参与性辐射对总传热的贡献。

摘要:目的 针对具有外界干扰不确定性的柔性关节机械手实际轨迹跟踪稳定性问题,提出一种自适应动态面控 制与神经网络相结合的方法。 方法 对于非线性系统中的函数以及未知参数,根据径向基函数(RBF)神经网 点对其进行逼近,并对来自外界对系统的干扰项,通过设计阻尼项将其补偿,再根据动态面的相 络的特 关知识对该非线性 系统中的控制器进行设计且实现关节轨迹跟踪控制。 结果 仿真结果表明:在非线性系统中,该方法能够克服干扰 不确定性项,实现机械手连杆转角 q 较好的跟踪效果,误差缩在 5%以内,具有较强的跟踪稳定性,且随着时间的进 行,跟踪误差愈发减小且趋向于 0,对于参数的估计以及逼近都达到了理想的阈值。 结论 该方法保证了闭环非线 性系统半全局稳定,又可利用参数调节的方式达到跟踪误差任意小,且设计的控制器不但保证了机械手的位置跟 踪稳定性,而且很好地解决了跟踪抖动问题。

摘要:目的 针对工业环境下水下图像受到水中悬浮物影响,从而导致图像的清晰度过低以及对比度过高等问题, 提出一种基于图像熵线性加权的水下图像增强算法。 方法 该算法基于图像熵理论对白平衡算法、直方图均衡算法 和暗通道先验算法进行线性加权,继而通过实验环境确定调节系数输出高质量图像。 在深度为 1 m、1. 5 m 和 2 m 的不同水下环境拍摄图像,对获得的水下图像使用上述三种算法和该算法作对比处理,处理结果通过 PSNR 和 UIQM 作为评价指标进行评判。 结果 实验结果表明:使用 PSNR 指标评判该算法,相较于其他三种算法,水深 1 m 的水下图像质量提高了 22. 81%,水深 1. 5 m 的水下图像质量提高了 46. 67%,水深 2 m 的水下图像质量提高了 38. 94%,图像质量综合平均提高了 36. 14%;使用 UIQM 指标评判该算法,相较于其他三种算法,水深 1 m 的图像质 量提高了 1. 02%,水深 1. 5 m 的水下图像质量提高了 0. 73%,水深 2 m 的水下图像质量提高了 1. 82%,图像质量综 合平均提高了 1. 19%。 结论 由此可以证明该算法相对于其他传统算法对图像清晰度有着显著提升,并且能够适应 不同深度的水下环境,为工业环境下水下图像增强提供了一种新的解决思路。

摘要:目的 针对目前跨模态行人重识别研究中对行人细腻区域关注不足以及网络易受噪声影响的问题,提出一 种多分支融合变分细化蒸馏学习方法。 方法 首先,网络通过多分支聚合不同粒度的全局特征,督促深层网络学习 两种模态的全局信息和细节信息,丰富行人的特征描述符;然后,结合变分细化蒸馏策略,对特征信息进行再压缩, 保留与任务相关的深层信息,同时丢弃无用的干扰物;最后,将网络捕获的不同特征用多种损失函数联合监督,以 提高网络对行人表征的敏感度。 结果 所提方法在 SYSU-MM01 数据集的全搜索模式下,R-1 和 66. 93%和 mAP 分别达到 65. 25%;在 RegDB 数据集的可见光到红外设置下,R-1 和 mAP 分别达到 78. 26%、77. 83%。 结论 通过 消融实验、对比实验和可视化实验,充分验证了所提方法的有效性。

摘要:目的 低光工况或拍摄技巧影响都可能获得低光照图像,为解决此类图像对比度低、噪声大、颜色失真等问 题,提出一种卷积神经网络增强模型 RetKIND,包括分解网络、亮度调整网络和降噪网络。 方法 它借助残差模块 (RB)和跳跃连接,有效抑制分解网络在分解时产生的噪声;融合 U-Net 架构、空洞卷积和 EBAM 高效注意力机制 构建降噪网络,利用空洞卷积扩大感受野,提取更多图像信息,提高 EBAM 在通道和空间上提取反射图的细节、纹 理、颜色等特征的能力,实现图像去噪;由 UC(亮度调整网络中的自定义模块)和普通卷积组成亮度调整网络,旨在 减少光照图细节缺失,提高光照分量对比度。 融合去噪后的反射分量和增强后的光照分量,得到正常光照图像。 结果 仿真结果表明:在 LOL 数据集上,相较 R2RNet,FPSNR 和 FSSIM 值分别上升了 6. 2%和 4. 2%;相较 URetinexNet,FPSNR 和 FSSIM 值分别上升了 5. 9%和 1. 2%;相较 DEANet,FPSNR 和 FSSIM 值分别上升了 2. 9%和 1. 1%。 结论 Ret -KIND 模型既能提升图像亮度,又能降低图像的噪声,有助于推动低光图像增强模型应用到目标检测领域。

摘要:近年来,随着人们对云计算业务需求持续增长,数据中心能耗日益增加,由此不仅增加了运营成本,巨大的 碳排放对生态环境也产生严重的影响,数据中心节能已成为当前亟须解决的重要难题。 对云数据中心的虚拟机放 置(Virtual Machine Placement, VMP)进行优化能有效地提高资源利用率,同时,VMP 也是减少数据中心能耗的重 要技术之一;针对数据中心的能耗感知 VMP 问题,提出一种基于分组遗传算法的节能算法 EEGGA (Energy - Efficient Grouping Genetic Algorithm),算法将节能 VMP 问题视为装箱问题(Bin Packing Problem,BPP),并应用基于 分组编码的遗传算法对其进行求解,通过减少活动物理主机的数量(装箱数量)以实现降低数据中心能耗的目标; 在算法迭代过程的交叉和变异等阶段,设计了多种启发优化策略提升子代染色体的适应度,从而提高算法的节能 性能和加快迭代收敛的速度;通过仿真实验,在收敛速度和求解性能等方面将提出的算法与传统的节能遗传算法 进行对比,实验结果表明:提出的算法能够有效地减少数据中心的能耗,在节能性能和求解收敛速度方面均优于其 他算法。

摘要:目的 估计获取拍摄物体到相机之间距离的深度信息是单目视觉 SLAM 中获取深度信息的方法,针对无监督 单目深度估计算法出现精度不足以及误差较大的问题,提出基于多尺度特征融合的混合注意力机制的连续帧深度 估计网络。 方法 通过深度估计和位姿估计的两种编码器解码器结构分别得到深度信息和 6 自由度的位姿信息,深 度信息和位姿信息进行图像重建与原图损失计算输出深度信息,深度估计解码器编码器结构构成 U 型网络,位姿 估计网络和深度估计网络使用同一个编码器,通过位姿估计解码器输出位姿信息;在编码器中使用混合注意力机 制 CBAM 网络结合 ResNet 网络提取四个不同尺度的特征图,为了提升估计的深度信息轮廓细节在提取的每个不 同尺度的特征中再进行分配可学习权重系数提取局部和全局特征再和原始特征进行融合。 结果 在 KITTI 数据集 上进行训练同时进行误差以及精度评估,最后还进行了测试,与经典的 monodepth2 单目方法相比误差评估指标相 对误差、均方根误差和对数均方根误差分别降低 0. 034、0. 129 和 0. 002,自制测试图片证明了网络的泛化性。 结论 使用混合注意力机制结合的 ResNet 网络提取多尺度特征,同时在提取的特征上进行多尺度特征融合提升了深度 估计效果,改善了轮廓细节。

摘要:目的 建立科学有效的雾霾影响因素分析方法,解决成渝地区区域性中轻度大气污染问题。 方法 获取成渝 地区双城经济圈 2014—2022 年空气质量逐时监测数据,结合数据的嵌套结构特征,构建年度时间-站点-地区三水 平层次贝叶斯发展模型,并进行经典 OLS、IGLS 估计,经验贝叶斯和完全贝叶斯的对比分析,论证了完全贝叶斯方 法的优势。 结果 PM2. 5 浓度受大气污染物、气象、人口、经济、产业结构、农业生产综合因素影响,PM2. 5 浓度变化速 率受到 CO、SO2 和城镇化率的影响。 结论 利用层次模型建模分析具有嵌套多层次结构的雾霾监测数据,更科学合 理,再借助贝叶斯统计具有利用先验信息和学习机理的优势,更有助于提高模型参数估计和预测精度。