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  • 2020年第47卷第12期文章目次
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    • 基于改进多目标布谷鸟搜索算法的 汽车装配线物料配送调度

      2020, 47(12):1-8.

      摘要 (268) HTML (0) PDF 740.13 K (284) 评论 (0) 收藏

      摘要:考虑将电动车辆用来进行基于点对点配送策略的汽车装配线的物料配送,提出了改进多目标布谷鸟搜索算法. 首先,对该物料配送调度问题进行描述,在统筹考虑电量限制和准时化配送要求的基础上建立了以车辆数量和最长搬运时间作为衡量指标的目标函数,并开发了直接反映配送车辆和配送次序的融合编码机制. 然后,设计任务分配规则构造初始解,并在基于混沌动态步长的搜索过程中加入高斯变异和精英选择策略来提高算法的全局搜索能力和解的质量. 此外,开发两种局部搜索算子以强化算法深度寻优能力. 最后,仿真实验结果验证了该调度算法的可行性和有效性.

    • 改善后轮独立驱动汽车过弯效率的转矩分配控制

      2020, 47(12):9-17.

      摘要 (837) HTML (0) PDF 1.76 M (294) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对分布驱动式电动汽车在转矩分配上较少研究转矩横向分配对驱动车轮滑转率的抑制作用及其对过弯性能的改善这一问题,利用其各轮转矩独立可控的性能优势,提出了一种基于轮胎纵向刚度估计和最佳滑转率识别的转矩定向分配控制方法,以降低驱动轴平均滑转率. 根据轮胎与路面的简化附着特性,理论上分析了转矩定向分配能够降低轴平均滑转率的原因. 采用递归最小二乘法(RLS)设计了轮胎纵向刚度估算器,并基于已估算的轮胎纵向刚度,以及在线识别的车轮的最佳滑转率制定了转矩定向分配控制策略. 仿真试验结果表明,提出的转矩定向分配控制策略可以有效地减小驱动轴的平均滑转率10%以上,而且还能够减小过弯时驾驶员的方向盘转角输入约14%,实现了提高过弯效率和改善转向机动性的双重目的.

    • 基于后悔理论和COPRAS的 概率语言FMEA风险评估方法

      2020, 47(12):18-28.

      摘要 (492) HTML (0) PDF 596.31 K (312) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对传统故障模式和影响分析(FMEA)方法存在容易造成专家风险评估信息的丢失、忽略专家有限理性行为和风险指标之间的相对重要性等问题,提出了一种基于后悔理论和复杂比例评估(COPRAS)方法的概率语言FMEA风险评估方法. 首先采用概率语言术语集(PLTS)描述专家风险评估信息的不确定性和模糊性;然后运用概率语言连乘层次分析法(PL-MAHP)和最大偏差法相结合的综合赋权法获得风险因子综合权重;其次考虑到风险评估过程中专家的心理特征行为,利用后悔理论和COPRAS方法确定故障模式风险优先序;最后通过砂轮架故障风险评估案例来验证该方法的适用性和有效性. 灵敏度和对比分析结果表明:相比于现有其他方法,该方法得到的故障模式风险排序结果更合理可靠.

    • 鞋涉水问题的多体动力学与 流-固耦合系统建模及仿真分析

      2020, 47(12):29-37.

      摘要 (622) HTML (0) PDF 3.09 M (290) 评论 (0) 收藏

      摘要:工程应用问题分析常涉及多体动力学与流-固耦合联合仿真,行人在湿路行走时的鞋涉水问题正是此类问题之典型,多系统联合仿真建模及完整的鞋“涉水-出水”过程模拟分析,对工程应用中类似复杂耦合问题的仿真分析具有良好的参考价值. 本文基于Adams/View建立人体下肢多体动力学模型以模拟行人步态,将之作为鞋运动的边界条件;而后建立鞋涉水过程的流-固耦合模型,采用耦合欧拉-拉格朗日方法(CEL)以可视化的方式分析鞋详细的“涉水-出水”过程,确定整个过程可分为排水、推水、水膜生成、水膜破裂和完全出水5个阶段. 最后,对运动鞋、平底鞋进行涉水仿真,对比各个阶段的体积分数云图、水域速度云图和系统动能变化,采用涉水时间和消耗能量大小为涉水性能评价指标,发现平底鞋的涉水性能弱于运动鞋.

    • 嵌入弹簧式气体箔片轴承动态特性实验研究

      2020, 47(12):38-45.

      摘要 (256) HTML (0) PDF 1.11 M (275) 评论 (0) 收藏

      摘要:对嵌入弹簧式气体箔片轴承(NSFBs)的动态特性进行实验研究. 首先,设计搭建了NSFBs动态特性测试平台,分别对NSFBs进行转子静止和旋转(24.00 kr/min)状态下的冲击实验,从冲击实验结果中识别出轴承的动态刚度和等效黏性阻尼系数,并研究了轴承动态系数随弹簧个数的变化规律. 在测试过程中,为保证冲击载荷下不同弹簧数实验轴承的名义间隙相同,将轴承组装后进行静态推拉实验以测量实验轴承的名义间隙,然后根据测试的实际轴承间隙计算敲击实验中转子的直径. 实验结果表明:无论转子旋转还是静止,轴承的直接刚度系数、等效黏性阻尼系数和损耗因子都随着弹簧数量的增加而增加,并且,转子旋转状态下的直接刚度和等效黏性阻尼系数小于转子静止状态下的结果.

    • 履带车辆干片式制动器圆锥滚子加压机构研究

      2020, 47(12):46-52.

      摘要 (236) HTML (0) PDF 1.78 M (329) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了提高履带车辆干片式制动器服役性能,提出了一种新型圆锥滚子加压机构,并对其结构性能进行研究. 将滚子母线延长线与加压机构轴线相交保证圆锥滚子与制动器的纯滚动条件. 提出圆弧全凸型和圆弧修正型等结构改善圆锥滚子力学特性. 采用显式有限元方法建立圆锥滚子的数值仿真模型,基于罚函数接触算法对典型制动条件下的球形弹子、圆锥滚子及其改进型进行了结构分析. 结果表明新型圆锥滚子将球形弹子的点接触转换为线接触,圆弧全凸型和圆弧修正型能够消除直线型圆锥滚子的边缘效应问题,圆弧全凸型圆锥滚子不仅能显著降低最大有效应力,并且应力沿着轴线方向分布非常均匀,显著改善了转动盘和弹子的受力状态.

    • 基于平均模板法的锆管坡口异物视觉检测研究

      2020, 47(12):53-60.

      摘要 (274) HTML (0) PDF 1.98 M (295) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对人工检测锆管内外壁坡口异物存在的效率低、准确度差等问题,设计了一种基于平均模板法的锆管坡口异物视觉检测方法. 该方法采用复合光源对锆管内外壁坡口圆锥面进行成像,并对所获图像进行插值展开,基于阈值设定进行列像素灰度值的相似性比较与替换,进而设计出坡口无异物状态的平均模板,通过模板与实拍检测图像的差分定位疑似异物,最后根据实际判据规则进行异物识别. 实验测试及企业应用表明,该方法能有效检测出锆管坡口处的小尺寸异物,准确度可达99.6%,检测效率为1.84 s/根,相应装备在企业运行良好.

    • 基于最小集合覆盖求解方法的测试向量集约简

      2020, 47(12):61-68.

      摘要 (602) HTML (0) PDF 349.49 K (271) 评论 (0) 收藏

      摘要:TetraMAX ATPG作为业界性能较优的自动测试向量生成工具,能够使用较短时间产生高故障覆盖率的测试向量集.本文通过对TetraMAX ATPG产生的初始测试向量集进行建模,提出了基于最小集合覆盖求解方法的最小完备测试集生成方法,利用这一算法可以在保证测试向量集故障覆盖率不变的基础上有效地缩减测试集规模,从而降低电路测试成本.实验结果表明该方法对于固定故障类型和静态电路故障类型均具有良好的约简效果.

    • 基于人体姿态动态特征的跌倒行为识别方法

      2020, 47(12):69-76.

      摘要 (281) HTML (0) PDF 1.81 M (356) 评论 (0) 收藏

      摘要:意外跌倒严重威胁老年人健康安全,准确识别跌倒事件并及时予以报警可以有效降低跌倒者所受伤害. 本文提出了一种新的跌倒识别方法,基于OpenPose深度卷积网络自图像提取的人体姿态关键点获取人体倾斜姿态动态特征,使用基于线性核的支持向量机完成跌倒行为二分类,并以基于人体下降姿态动态特征的阈值判断排除混淆性较大的非跌倒行为,保证算法召回率. 本方法在人体动作数据集上测试取得了97.33%的准确率与94.80%的精确率,与现有基于图像的跌倒识别方法相比具有更优的性能,常见的单目RGB摄像机的特性使得本方法在普及性上优于需要Kinect相机的现有跌倒识别方法.

    • 基于AM-LSTM模型的共享单车时空需求预测

      2020, 47(12):77-85.

      摘要 (493) HTML (0) PDF 1.61 M (434) 评论 (0) 收藏

      摘要:为准确预测城市不同区域的共享单车需求量,解决区域间供需不平衡问题,在对上海市共享单车数据进行时空特征可视化分析的基础上,研究共享单车的出行分布规律. 针对时间出行分布的非严格周期性,提出了一种引入注意力机制的长短时记忆网络预测模型AM-LSTM. 利用Spearman相关性分析法分析特征影响因素,提取模型特征值. 分别构建不同输入序列的预测模型,与传统时序预测模型进行对比分析. 结果表明,采用30 min时间间隔的输入序列具有较高的预测精度,AM-LSTM模型能够较好地预测共享单车的出行需求量,预测精度优于单一的LSTM模型. 最后对预测曲线进行相关度分析,验证了AM-LSTM模型的预测性能,可以为城市共享单车的调度及分配提供有效信息.

    • 基于机器视觉的机械表走时精度测量

      2020, 47(12):86-94.

      摘要 (264) HTML (0) PDF 2.40 M (338) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对机械表读时需要耗费大量人力物力的现象,提出了一种基于机器视觉的自动化机械表精度测量方法. 首先设计了一个用于图片采集的硬件系统,然后在采集到的图片上,利用改进后的mask-rcnn网络,对指针和各区域进行了提取,其次利用canny算子对表盘进行边缘提取,确定各连通域的质心,根据各质心到12点位与6点位之间连线中点的距离关系,筛选出刻度质心,用刻度质心拟合表盘内圆,确定表盘中心的位置. 然后将中心与12点位中心的连线作为测量的基准线,再利用RANSAC最小二乘距离法对各指针的中心线进行提取. 通过计算基准线与中心线之间的角度关系,进而达到用机器读取时间的目的,同时针对机械表的读数识别,提出了误差校正原则,大大提高了机械表精度测量的效率.

    • 蜂窝系统导频的一种小尺度复用方法

      2020, 47(12):95-107.

      摘要 (442) HTML (0) PDF 1.88 M (337) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着5G商用时代的来临,移动通信的用户和业务量持续呈现迅猛增长的态势,导频资源的发掘量却相对极其有限. 针对大多数场景中导频稀缺、利用率亟待提高的需求,以传统的大尺度复用为基础提出一种小尺度复用方法,将小区划分为若干环区;同时打破同一小区内复用因子一致的限制,依照不同环区的覆盖为用户分配不同的复用因子. 为降低干扰的负面影响,小区边缘用户比小区中心用户拥有更低的复用因子,而小区中心用户的高程度复用则有效地节省了导频资源. 小尺度的导频分配机制虽然比大尺度复杂,但它能更科学地平衡不同用户的通信质量和系统的导频消耗,也能根据用户量更细致地调整导频复用的程度. 仿真结果表明,小尺度复用充分利用了各复用因子的特性,随用户的增减进行自适应的环区调整和复用因子重配,有效改善了导频复用的效果. 仿真中体现的部分系统配置或外在因素对通信指标的影响,为小尺度复用提供了实际应用方面的参考.

    • 基于k/n(G)模型的MMC系统可靠性建模与分析

      2020, 47(12):108-116.

      摘要 (225) HTML (0) PDF 1.12 M (249) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对模块化多电平换流器(modular multilevel converter, MMC)的可靠性分析通常忽略控制模块与子模块间的相关性,首先基于子模块拓扑分析,建立单个子模块与控制模块的可靠性模型;然后考虑MMC同一桥臂各子模块以及控制模块使用寿命之间的相互影响,依据Copula理论多变量联合概率分布函数构造方法,选取符合特殊应用场景下的Copula函数;其次考虑所有模块间相关性前提并结合k/n(G)模型建立MMC可靠性分析模型;最后以上海南汇柔性直流输电示范工程为例分析了运行年数、相关程度、必备子模块数量及冗余子模块数量不同情况下MMC可靠性的变化规律. 结果表明,该模型能较好地满足MMC可靠性评估要求,可为MMC拓扑设计和冗余配置提供必要的信息.

    • 一种基于TOPSIS法的光伏用户群内 用户重要性评估方法

      2020, 47(12):117-123.

      摘要 (328) HTML (0) PDF 591.31 K (229) 评论 (0) 收藏

      摘要:同一个配电网区域会存在着多个光伏用户,组建光伏用户群是管理它们的有效方法之一. 为了进一步促进光伏用户群的稳定与发展,需要对群内用户进行重要性评估. 本文针对实行内部电价的光伏用户群,分析运营商的收益本质,基于合作博弈论提出计算群内用户对运营商收益贡献值的方法. 从用户、运营商和电网的3个方面,定义用户的重要性评估指标,再基于多准则决策中的逼近理想解排序(TOPSIS)法对光伏用户群内的用户进行重要性评估与排序. 仿真算例验证了该综合评估方法的有效性.

    • 锂电池异常状态监测的FEKF方法研究

      2020, 47(12):124-130.

      摘要 (293) HTML (0) PDF 892.33 K (328) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了保障锂离子电池的使用安全,提出了基于带渐消因子的扩展卡尔曼滤波 (Fading Extended Kalman Filter,FEKF)的电池状态在线监测方法. 建立锂电池一阶等效电路模型,利用递推最小二乘法进行锂电池状态参数在线辨识,建立状态方程;引入最优渐消因子,构造FEKF,得到端电压残差;使用端电压残差序列构造χ2分布的诊断函数,计算误检率与状态参数异常阈值. 实验结果显示利用FEKF生成的残差能更早对异常状态进行告警,证明FEKF能够显著提高χ2检验对锂电池内部缓变型异常状态判断的准确率.

    • E-cadherin 启动子的荧光示踪体系的建立及验证

      2020, 47(12):131-136.

      摘要 (240) HTML (0) PDF 1.04 M (259) 评论 (0) 收藏

      摘要:为实现对肺癌 A549 细胞的EMT 示踪,构建了 E-cadherin 基因启动子的慢病毒质粒,并与包装质粒pVSVG、Δ8.91 共转染 HEK293T 细胞,包装成有活性的慢病毒,收取病毒感染 A549 细胞,利用流式细胞仪和 Western blot 检测感染成功. 进一步用 TGF-β 诱导感染成功的 A549 细胞,通过在荧光显微镜下观察荧光变化、荧光定量 PCR 和 Western blot 检测GFP 和E-cadherin 的变化,发现在 TGF-β 诱导 48 h 后,A549 细胞形态由鹅卵石样变成长梭形. 并且荧光显微镜观察到相比较于未诱导的细胞,诱导后的A549 细胞绿色荧光明显变暗,同时 GFP 和 E-cadherin 的 RNA 水平和蛋白质表达水平均降低. 以 E-cadherin 基因启动子为基础建立了A549 细胞的EMT 荧光示踪体系,为进一步研究肺癌的 EMT 过程提供了材料.

    • 山苍子油对斜纹夜蛾细胞增殖和凋亡的影响

      2020, 47(12):137-143.

      摘要 (300) HTML (0) PDF 1.04 M (242) 评论 (0) 收藏

      摘要:研究山苍子油对离体培养的斜纹夜蛾(Spodoptera litura,SL)细胞的增殖和凋亡的影响,并初步确定山苍子油主要成分柠檬醛对细胞具有毒杀活性,诱导细胞凋亡. 分别采用CCK、MTT法和流式细胞法研究不同浓度的山苍子油抑制SL细胞的活性,利用流式细胞法验证不同浓度的柠檬醛对SL细胞凋亡的影响. 研究结果表明,山苍子油具有抑制SL细胞的增殖的作用,且随着山苍子油浓度的增大和处理时间的延长,SL细胞的存活率降低,当山苍子油浓度增大至0.015%时,SL细胞的存活率显著降低(P<0.01);当处理时间达到72 h后,SL细胞的存活率同样呈现显著降低. 柠檬醛作为山苍子油的主要活性成分,对SL细胞亦具有明显的抑制增殖的作用,且成剂量正相关,当柠檬醛浓度大于0.015%时,SL细胞的存活率显著降低(P<0.01). 山苍子油和柠檬醛均具有明显的促进SL细胞凋亡的作用,并呈剂量依赖关系,初步确定了柠檬醛是山苍子油促进SL细胞凋亡的主要活性成分,为山苍子油基新型植物源农药的开发与利用提供依据.

湖南大学学报(自然科学版)编辑部

年第卷第

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