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  • 2016年第43卷第2期文章目次
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    • 基于纵向滑移率均衡的车道偏离辅助控制研究

      2016, 43(2):1-7.

      摘要 (868) HTML (0) PDF 1.76 M (928) 评论 (0) 收藏

      摘要:提出了一种无压力闭环的差动制动实现车道偏离辅助的控制方法.根据车辆和驾驶员参考模型确定纠正车道偏离所需的目标横摆角速度.采用滑模算法设计横摆角速度跟踪控制器,确定附加横摆力矩.基于纵向滑移率均衡设计车轮制动压力调节策略,限制车轮最大滑移率,以提高车辆横向稳定性.设计模糊控制器对压力建立过程进行伺服控制.在Carsim/Labview-RT联合仿真平台上对提出的方法进行硬件在环仿真试验,试验结果表明,所提出方法能有效避免车辆偏离车道,鲁棒性强,且车辆横向稳定性好.

    • 3岁儿童C4-C5颈椎有限元建模方法研究

      2016, 43(2):8-14.

      摘要 (727) HTML (0) PDF 1.33 M (756) 评论 (0) 收藏

      摘要:使用缩放和非线性拟合的方法,获得了3岁儿童颈部材料参数;提出了一套儿童颈部韧带的力学特性缩放方法;开发了具有精确几何及解剖学结构的3岁儿童C4-C5颈椎段有限元模型,并在准静态、动态拉伸载荷下进行了验证.结果显示,准静态拉伸刚度为211.8 N/mm,动态拉伸最终失效力为759.9 N,最终失效位移为5.083 mm,均与实验值吻合良好;动态拉伸力-位移曲线与实验曲线吻合较好.验证结果表明,本模型能够较准确地反映3岁儿童C4-C5颈椎段的准静态和动态拉伸力学特性,具有较高的生物逼真度.

    • 基于Lyapunov的客车稳定域估计

      2016, 43(2):15-21.

      摘要 (692) HTML (0) PDF 1.60 M (942) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对平面稳定域在评价车辆稳定性方面的不足,提出了客车空间稳定域的一种估计方法.建立了包含Pacejka轮胎魔术公式的客车三自由度非线性动力学模型,通过仿真和实车试验对比验证了所建模型的有效性.基于客车非线性动力学模型,构建了系统Jacobian矩阵,应用霍尔维茨(Hurwitz)判据分析了车辆系统稳定性随前轮转角变化情况以及车辆的临界状态.在构建客车系统二次型能量函数的基础上,利用Lyapunov法和车辆系统稳定特性确定了客车空间稳定域.客车在满载条件下的蛇形试验结果表明:应用上述方法确定的客车行驶稳定域能够较好地表征车辆系统稳定性,可为客车操纵稳定性评价和控制提供有益参考.

    • 电动车辆组合式离合器换挡过程优化控制

      2016, 43(2):22-27.

      摘要 (741) HTML (0) PDF 1.14 M (903) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对装配组合式离合器的两挡行星变速器电动车辆的换挡问题,建立了换挡过程动力学模型,选取冲击度和滑摩功作为综合控制目标,考虑换挡过程驱动电机转矩和变速器输出端阻力矩的变化,建立组合式离合器摩擦转矩线性二次型最优控制模型,得到油压最优控制轨迹.选取电机不同油门开度和路面坡道工况,仿真分析了两挡行星变速箱降挡的控制过程.结果表明,所得到的最优轨迹可以有效提高车辆的换挡品质,且换挡品质对电机转矩的变化较变速器输出端阻力矩的变化更为敏感.

    • 分布式电驱动汽车AFS与电液复合制动集成控制

      2016, 43(2):28-35.

      摘要 (802) HTML (0) PDF 2.30 M (645) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对分布式电驱动汽车,以实现车辆主动安全性同时兼顾制动能量回收为目标,提出一种主动前轮转向(AFS)与电液复合制动集成的控制策略.AFS控制器采用滑模变结构控制,滑移率控制器采用滑模极值搜索算法,基于分层结构(上层为期望制动力矩计算模块,中层为考虑执行器带宽的动态控制分配模块,下层为电机与液压复合执行器),并考虑位置与速率约束.转向制动时,考虑车辆纵向动力学对侧向动力学的影响,引入前轮转角对滑移率控制律进行了修正.在MATLAB/Simulink中建立七自由度整车模型,对控制算法进行了验证.结果表明:分离路面直线制动时,所提出的控制策略可以同时保证制动能量回收和制动方向稳定性;转弯制动时,可以更好地跟踪理想横摆角速度,提高了车辆的侧向稳定性.

    • Stewart六自由度并联平台动力学模型振动分析

      2016, 43(2):36-42.

      摘要 (752) HTML (0) PDF 1.41 M (838) 评论 (0) 收藏

      摘要:为提高Stewart六自由度并联减振平台控制精度,采用力学分析、旋转矩阵等方法构建了减振平台的速度特性和加速度特性等动力学分析模型和Adams虚拟样机模型,并对该平台在瞬态激励下上端载物平台的位移输出情况、速度情况和加速度情况以及固有特性进行了振动仿真分析.结果表明:1)上端平台的响应较小,最大的位移出现在0.7 s左右且能够很快地保持稳定;2)Stewart六自由度并联平台的一阶固有频率较小,低频特性较好,且在大范围的频率段范围内响应稳定.

    • 自适应最稀疏时频分析方法的分解能力研究

      2016, 43(2):43-47.

      摘要 (1033) HTML (0) PDF 1.57 M (888) 评论 (0) 收藏

      摘要:自适应最稀疏时频分析(adaptive and sparsest time-frequency analysis,ASTFA)方法将信号分解转化为最优化问题,在优化的过程中实现信号的自适应分解.为了研究ASTFA的分解能力,在定义分解能力评价指标(Evaluation Index of Decomposition Capacity,EIDC)的基础上,以双谐波分量合成信号模型来研究幅值比、频率比、初始相位差对ASTFA的影响.同时,将ASTFA方法与经验模态分解(Empirical Mode Decomposition, EMD)、局部特征尺度分解(Local Characteristic-scale Decomposition, LCD)进行对比分析.研究结果表明,ASTFA方法的分解能力基本不受幅值比的影响,可分解的极限频率比较大,不受初始相位差的影响,该方法的分解能力具有明显的优越性.

    • 多平台产品快速设计方法及应用技术研究

      2016, 43(2):48-55.

      摘要 (705) HTML (0) PDF 1.90 M (943) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对复杂机械产品快速设计过程中流程无驱动、数据无载体等问题,提出了基于一致性产品信息模型和全设计流程理论的多平台产品快速设计新方法.基于骨架模型的Top-Down参数化建模原理,详细阐述包括规范计算、分析优化、参数化模型驱动及设计数据存储在内的多平台软件无缝集成技术以及数据模型规划方法.构建了产品快速设计平台软件架构.最后运用该方法构建了塔式起重机快速优化设计平台,完成了某塔机设计实例.实例表明,该塔机的研发周期大幅缩短,轻量化效果明显,验证了本文提出的多平台产品快速设计方法和技术的先进性和实用性.

    • 公切线式双圆弧齿廓谐波齿轮传动设计

      2016, 43(2):56-63.

      摘要 (1744) HTML (0) PDF 2.08 M (3351) 评论 (0) 收藏

      摘要:谐波传动轮齿齿廓对装置啮合性能具有显著影响.为提高谐波传动的啮合性能,采用公切线式双圆弧齿廓作为柔轮齿廓,基于改进运动学理论计算双圆弧齿廓谐波传动共轭区域、共轭齿廓,并采用最小二乘拟合方法对理论共轭齿廓进行圆弧拟合;利用MATLAB对谐波传动侧隙、重合度、装配变形、运动轨迹等进行仿真分析.研究结果表明:所设计的双圆弧谐波传动轮齿啮合连续、啮合点不断改变,且存在“双共轭”现象,理论啮合弧长为109.3 mm,重合度达到69.03,啮合性能显著优于传统渐开线齿廓谐波传动,并且优选径向变形量系数是消除谐波传动啮合干涉的重要方式之一.

    • LNG发动机低速工况下瞬态燃烧过程试验研究

      2016, 43(2):64-69.

      摘要 (1011) HTML (0) PDF 1.53 M (899) 评论 (0) 收藏

      摘要:对一台增压、液化天然气(LNG)发动机低速工况下的瞬态过程进行连续检测,将实测的瞬态缸压曲线进行二次处理,得出表征缸内燃烧过程的特征参数,在此基础上剖析了诸多瞬态燃烧特征参数的内在联系以及对LNG发动机性能的影响.结果表明,50%燃烧点位置随循环数变动范围约为5 oCA,其波动主要是由燃烧始点的变化引起的,50%燃烧点和燃烧始点的峰值(或谷值)相互对应;50%燃烧点的峰值对应着最高压力升高率和最高爆发压力的谷值,反之则相反.10%~90%燃烧持续期的变化范围为30~45 oCA,它随循环数上升是导致LNG发动机IMEP和NMEP下降的主要原因之一.燃烧特征参数的波动,主要归咎于燃烧始点的不稳定.实现对燃烧始点的精准控制,是保证LNG发动机在低速高增压瞬态过程具有较好工作稳定性的前提.

    • 基于Morris法分析的液压参数对互联悬架的影响

      2016, 43(2):70-76.

      摘要 (766) HTML (0) PDF 1.16 M (800) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对液压参数对液压互联悬架输出响应影响强度大小的问题,在Matlab中建立了液压互联悬架半车侧倾耦合频域模型,根据系统的传递函数和路面输入得到了垂直和侧倾输出加速度谱密度并将其与传统悬架进行对比,分析对比结果.采用Morris灵敏度分析方法计算得到各液压参数的灵敏度值并进行灵敏度排序.结果表明,由于在侧倾振动中液压油频繁地流进和流出蓄能器,蓄能器参数及与蓄能器连接的阻尼阀压力损失系数对侧倾振动模态有较大影响;与作动器上下腔连接的阻尼阀压力损失系数对垂直振动模态有较大影响,所得结果为进一步的悬架优化中设计变量的选取提供了理论依据.

    • 基于结构水下冲击响应识别结构模态参数

      2016, 43(2):77-84.

      摘要 (725) HTML (0) PDF 1.68 M (909) 评论 (0) 收藏

      摘要:在冲击载荷作用下,基于水下结构的动力学方程,结合Hilbert-Huang变换(HHT)推导出冲击作用下结构响应与模态参数的关系,并识别了水下结构的频率和模态阻尼比.HHT方法适合处理冲击等非平稳响应,设计的带通滤波器能自动选取截止频率,可以准确地得到各阶模态响应.且只需要结构适当一点的冲击响应,就可得到结构的固有频率和模态阻尼比.最后,以一水下矩形钢板为例,经数值计算在典型的爆炸冲击载荷作用下结构的振动响应,通过本方法得到了结构的固有频率和模态阻尼比,再以水下圆柱壳结构为例,同样得到了结构的固有频率和模态阻尼比,验证了本方法在冲击作用下识别水下结构模态参数的可行性.

    • 新型多输入升压变换器的交错控制研究

      2016, 43(2):85-91.

      摘要 (666) HTML (0) PDF 2.04 M (878) 评论 (0) 收藏

      摘要:在基于开关电容网络的多输入升压变换器中,由于其开关管必须同时导通、同时关断,因此很难实现对各输入源的独立控制.基于此,对开关电容网络的结构进行改变,并采用交错控制策略进行研究.首先对基于交错控制的双输入升压变换器的工作原理及性能进行了分析,然后通过拓扑推演得到了n路输入的高升压变换器.最后,进行了仿真和实验研究,实验结果表明:该变换器不仅具有较大的电压增益,而且允许所有开关管不同时导通、不同时关断,并且占空比不完全一致,实现了各输入源的独立控制,在新能源利用方面具有一定的优势.

    • 基于电流反馈模糊控制算法的光伏模拟器研究

      2016, 43(2):92-100.

      摘要 (902) HTML (0) PDF 3.32 M (680) 评论 (0) 收藏

      摘要:设计与研究了一种基于BUCK直流变换器和电流反馈模糊控制算法的光伏电池阵列模拟器.该模拟器实时采集BUCK变换器输出电压并代入光伏电池工程数学模型,计算出电池电流作为模糊控制器的输入参考电流.该参考电流与BUCK变换器输出电流的差值及差值变化量作为模糊控制器的2个输入.模糊控制器通过模糊算法计算BUCK功率开关的导通占空比,使BUCK变换器的输出电压和电流准确对应于光伏电池V-I特性曲线的期望工作点,实现光伏特性模拟.模糊控制器使用三角形模糊隶属度函数,输入与输出变量的论域规范为\[-3,3\],模糊规则49条.Matlab/Simulink仿真模型与试验系统的实验结果表明,模糊控制模拟器不仅能准确模拟光伏电池的静态输出特性,还能快速跟踪工作点变化或外部环境变化的光伏电池特性,超调量小于3.5%,稳态误差小于3.6%,纹波系数小于3%,跟踪时间约为0.3 s,能够为光伏发电系统的研究与开发提供优良的光伏阵列实验设备.

    • 基于云计算的智能电网负荷预测平台架构研究

      2016, 43(2):101-108.

      摘要 (942) HTML (0) PDF 2.12 M (1016) 评论 (0) 收藏

      摘要:提出一种基于云计算的智能电网负荷预测平台架构.深入地阐述了云计算关键技术、负荷预测云架构、云平台负荷预测服务等.采用Hadoop 云计算技术,对负荷预测的资源调度和计算进行虚拟云计算仿真,验证了以电力私有云为基础建立的负荷预测机制更优良.同时在云平台负荷预测服务中引入多维多级协调优化机制,对原始预测结果进行修正与协调优化,显著地提升了基于云计算的智能电网负荷预测水平.由此搭建的平台架构将为智能电网负荷预测提供广阔的思路与有力的技术支持.

    • 10 GHz低相噪扩频时钟发生器的设计与实现

      2016, 43(2):109-114.

      摘要 (1112) HTML (0) PDF 1.85 M (834) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于55 nm CMOS工艺设计并制造了一款小数分频锁相环低相噪10 GHz扩频时钟发生器(SSCG).该SSCG采用带有开关电容阵列的压控振荡器实现宽频和低增益,利用3阶MASHΔΣ调制技术对电路噪声整形降低带内噪声,使用三角波调制改变分频系数使扩频时钟达到5 000×10-6.测试结果表明:时钟发生器的中心工作频率为10 GHz,扩频模式下峰值降落达到16.46 dB;在1 MHz频偏处的相位噪声为-106.93 dBc/Hz.芯片面积为0.7 mm×0.7 mm,采用1.2 V的电源供电,核心电路功耗为17.4 mW.

    • 一种片上低触发电压高耐压NMOS ESD防护结构设计

      2016, 43(2):115-118.

      摘要 (1115) HTML (0) PDF 1.48 M (863) 评论 (0) 收藏

      摘要:设计了一种触发电压低于10 V,HBM耐压超过4 kV的低触发、高耐压NMOS ESD防护结构.通过带钳位的栅耦合RC网络来适当抬升ESD泄放管栅压与衬底电压.在提高泄放能力与降低触发电压的同时,依然保持了较高的二次击穿电流It,从而增强了MOS防护结构在深亚微米CMOS电路中的ESD防护能力.该结构最终在CSMC HJ018工艺流片,并通过TLP测试平台测得触发电压低于10 V,二次击穿电流3.5 A,达到设计要求.

    • 微电流条件下的开关电流镜失配补偿及其在CAB中的应用

      2016, 43(2):119-123.

      摘要 (660) HTML (0) PDF 1.47 M (800) 评论 (0) 收藏

      摘要:提出了一个高精确、可工作在非常微弱电流的开关电流镜电路,采用一种可以自动调整镜像MOS管栅源电压的方法进行失配补偿,可实现因物理参数失配造成输出误差的补偿.根据可重构模拟单元CAB的设计需要,提出了双相位多输出电流镜及其失配补偿电路,讨论了工作时序与可编程开关的一体化设计.所提出的设计对于20%的失配只产生小于1%的误差,电流范围1 nA~1 μA.该电路可以使用CMOS单晶工艺实现.给出的仿真结果验证了理论设计.

    • 一种改进的喷泉多选择序列峰均比降低算法

      2016, 43(2):124-129.

      摘要 (794) HTML (0) PDF 1.56 M (1014) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对非连续正交频分复用(NC_OFDM)系统具有边带功率(Sidelobe power)大及峰均比(PAPR)高等问题,提出一种基于喷泉编码(Fountain code)的改进算法,同时考虑认知无线电环境下NC_OFDM系统旁瓣干扰及峰均联合优化.采用喷泉多选择序列算法, 通过喷泉编码及序列映射的思想, 降低边带功率及系统PAPR.仿真表明,喷泉编码改进算法能有效减少NC_OFDM系统中感知用户对于授权用户(licensed user)的干扰,通过喷泉编码设定目标PAPR将NC_OFDM系统PAPR控制在合理范围内,从而有效解决NC_OFDM信号放大失真问题,提升系统整体误比特率性能.

    • 一种基于IFDR改进的测试激励数据压缩方法

      2016, 43(2):130-134.

      摘要 (771) HTML (0) PDF 591.78 K (779) 评论 (0) 收藏

      摘要:通过改进IFDR码,提出一种基于游程相等编码的改进FDR(ERFDR)方法.首先,该方法不仅能同时对原测试集的0游程和1游程进行编码,而且,当相邻游程相等时还可以用较短的码字来代替,从而进一步提高了压缩率.其次,还提出针对该压缩方法的测试集无关位填充算法,增强提出方法的压缩效果.实验结果表明,与FDR,EFDR,IFDR和ERLC相比较,本文提出的方法获得了更高的压缩率,降低了测试费用.

    • 中文短文本语法语义相似度算法

      2016, 43(2):135-140.

      摘要 (2412) HTML (0) PDF 762.94 K (5412) 评论 (0) 收藏

      摘要:通过分析中文短文本的特征,提出了一种基于语法语义的短文本相似度算法.该算法结合中文语句语义的相似性以及语句语法的相似性,即计算具有相同句法结构的短文本的相似度以及考虑语句词组顺序对相似度的贡献,对中文短文本相似度进行计算.实验表明,本文提出的算法在中文短文本相似度计算结果上更加接近人们的主观判断并且拥有比较好的精确率与召回率.

    • 头颈部肿瘤PET图像分割随机游走方法

      2016, 43(2):141-149.

      摘要 (707) HTML (0) PDF 3.40 M (684) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对肿瘤放疗生物靶区高精度勾画难题,根据头颈部肿瘤PET(positron emission computed tomography)影像特点,提出了肿瘤PET图像分割随机游走方法.首先,根据PET SUV(standardized uptake value)影像,采用三维自适应区域生长和数学形态学膨胀方法确定随机游走方法的种子点,将包含肿瘤的感兴趣区域分为核心肿瘤区域(标记为前景种子点)、正常组织区域(标记为背景种子点)和待定区域.然后,利用头颈部肿瘤和周围正常组织PET图像具有不同的对比度纹理特征,将PET SUV及其对比度纹理值作为随机游走方法中边的权值计算依据.实验结果表明,该法不仅比传统随机游走方法平均提速9.34倍,而且,以临床医生手工勾画的大体肿瘤区作为参考标准,相似度平均提高32.5%(P<0.05).本文方法能够有效地自动勾画头颈部肿瘤放疗生物靶区.

    • 一种新的认知无线电宽带盲频谱感知方法

      2016, 43(2):150-156.

      摘要 (850) HTML (0) PDF 1.45 M (882) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于信息论准则的宽带频谱感知方法由于很好地克服了噪声不确定性问题而获得了广泛研究.但该类算法的推导需要假定接收数据向量在统计上独立同分布、背景噪声须为高斯白噪声,且其实现复杂度较高.针对这些不足,本文提出一种基于秩准则的宽带盲频谱感知算法.该算法将接收信号的取样协方差矩阵分解成秩为q的“理想”矩阵和“扰动”矩阵之和,利用秩准则函数寻求q值的最优解,然后根据该最优值确定被占用信道的个数及位置.新方法无需依赖噪声功率、信道及主用户信号的统计特征参与感知判决过程,具有广泛的适用性;同时相对于基于信息论准则的宽带频谱感知方法,新方法具有感知判决量表达式简单、计算复杂度低的优点,同时新方法在色噪声场景下表现出优良的感知性能.仿真结果表明了新方法的有效性.

湖南大学学报(自然科学版)编辑部

年第卷第

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