山东大学学报 (工学版)

大刚度环境下力反馈主手自适应算法研究

丑武胜王朔

2010, 40(1): 1-5.

摘要 ( 550 )

PDF (754KB) ( 2419 )

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针对机器人力反馈主手在大刚度环境下的稳定性和透明性下降问题,提出了一种力觉渲染与反馈的自适应算法。通过改进虚拟墙壁模型引入力的空间梯度,根据力信号随主手末端位置的变化率来自适应选取不同的控制策略,对大刚度环境下的阻抗显示力反馈主手的力觉输出进行渲染。仿真试验表明,该算法可在消除振荡、保障系统稳定的基础上,恢复输出刚度,提高系统的操作透明性。

基于Wilson-Cowan神经振荡器的四足机器人步态规划研究

李彬李贻斌阮久宏宋洪军

2010, 40(1): 6-9.

摘要 ( 787 )

PDF (729KB) ( 1657 )

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中枢模式发生器(central pattern generator, CPG)是一种重要的机器人节律运动控制方法。在Wilson-Cowan神经振荡器基础上,提出了一种新的CPG控制器,用于四足机器人的节律运动控制,每个Wilson-Cowan神经振荡器分别对应机器人的一个步行腿,对机器人的腿进行协调运动控制。通过调整振荡器之间的步态连接权矩阵,可以实现机器人不同的节律运动和各种运动模式间的转换。计算机仿真表明:本文提出的CPG控制方法能够稳定的生成不同步态的机器人运动轨迹,输出结果能够较好地符合各种步态的相位要求。

有人驾驶AWID-AWIS车辆动力学控制研究

阮久宏, 李贻斌, 杨福广, 荣学文

2010, 40(1): 10-14.

摘要 ( 661 )

PDF (1173KB) ( 1511 )

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全轮独立驱动-独立转向车辆(all-wheel-independent-drive ＆ steering vehicle,AWID-AWIS)的全部车轮均可独立驱动／制动、独立转向,具有驱动冗余,其运动控制一般采用分层控制方法实现。针对有人驾驶AWID-AWIS车辆中的整车动力学控制问题,以驾驶员意图和参考模型产生控制目标，使用扩张状态观测器(expanded state observation, ESO)实时估计系统的“内扰”和“外扰”,设计车辆动力学自抗扰控制器(active disturbance rejectioncontrol, ADRC);对不同驾驶意图下的车辆运动进行控制仿真,讨论系统控制能力对驾驶意图的约束问题,指出消解驾驶意图与控制能力冲突的必要性和工作方向。 

视觉机器人货物轮廓提取与定位

丛奎荣韩杰常发亮

2010, 40(1): 15-18.

摘要 ( 699 )

PDF (779KB) ( 1267 )

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提出一种视觉机器人货物拣选中的货物轮廓提取与定位方法.在图像预处理的基础上,采用Sobel算子提取货物与货箱边缘图像I₁［i,j］,通过图像投影取得货物支持区及其边缘图像I₂［i,j］,对货物支持区利用Canny算子提取边缘图像I₃［i,j］,利用I₃［i,j］对I₂［i,j］进行边缘连接,最后边缘跟踪提取货物轮廓实现货物定位,控制机械手运动并实现货物抓取.实验结果表明该方法实用有效.

一类不确定非线性系统输出反馈扰动抑制

尚芳刘允刚张承慧

2010, 40(1): 19-27.

摘要 ( 614 )

PDF (620KB) ( 1545 )

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研究了一类带有不确定控制系数和依赖于不可测状态增长非线性系统的输出反馈扰动抑制问题。主要由于控制系数的不确定性, 使得该控制问题不能用现有方法来解决。为了实现系统的扰动抑制目标, 首先引入了高增益K-滤波器, 进而构造了基于K-滤波器的状态观测器，然后利用反推技术设计了线性输出反馈控制器。通过选择恰当的设计参数, 实现了L₂-增益意义下的扰动抑制。

工业过程虚拟对象软件平台的设计与开发

汤健翟廉飞柴天佑岳恒

2010, 40(1): 28-32.

摘要 ( 612 )

PDF (949KB) ( 1751 )

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针对复杂工业过程的对象难以在实验室建立及其仿真系统不能方便快捷开发的现状,提出采用组态软件及仿真软件混合编程开发工业过程虚拟对象软件平台。该平台采用前台界面层、中间通讯层、后台模型层3层结构,以多种可控数据交换方式实现前台界面与后台模型的无缝链接,制定二次开发规则,以平台程序为基础,可实现针对某一工业过程对象仿真软件的快速开发。最后以钢球磨煤机制粉系统的虚拟对象验证了平台的有效性。

基于马尔科夫过程的导弹贮存可靠性模型的研究

耿飞刘雨时

2010, 40(1): 33-36.

摘要 ( 612 )

PDF (320KB) ( 1613 )

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建立了一种新的导弹贮存可靠性模型,并考虑贮存环境对导弹可靠性的影响,利用马尔科夫过程求得导弹的瞬时可靠度、可用度。该模型为导弹贮存期的检测维修管理工作提供了有益的参考。

基于后向散射理论的陶瓷泥浆陶土含量检测

马立修谭博学

2010, 40(1): 37-41.

摘要 ( 602 )

PDF (408KB) ( 1408 )

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依据Mie散射理论,分析散射粒子与散射光强的关系,在入射波长、入射光强、探测距离、粒径尺寸参量、折射率,后向散射角已知时,后向散射光强就与粒子数浓度成正比。在实验中,把激光信号通过双D型光纤传感器中的一支光纤射入陶瓷泥浆,另一支光纤接收陶瓷泥浆颗粒对激光信号的后向散射光线。记录、分析这组电压值和陶瓷泥浆质量分数的关系后知道:含陶土量为0％～40％之间的数据曲线是非线性的,在陶土含量为40％～60％之间的数据曲线是线性的。分别检测质量分数为40％、60％的陶瓷泥浆样本,激光后向散射光线经过信号处理得到电压值,获得一个直线方程。分别检测质量分数为40％～60％之间的多个陶瓷泥浆样本,得到一组与陶瓷泥浆样本质量分数相对应的电压数值,从而证明了直线方程的正确性,也进一步证明后向散射光强与粒子数质量分数成正比这一结论的正确性。

考虑返回补偿的闭环供应链随机库存补充策略

周艳聪李勇建孙晓晨

2010, 40(1): 42-47.

摘要 ( 643 )

PDF (395KB) ( 1485 )

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针对同时拥有制造和再制造的企业,研究了返回补偿的回收策略对库存管理的影响,给出了具有两条补充渠道(正向渠道和再制造逆向渠道)库存系统。首先,在返回补偿价格影响产品返回概率的条件下,建立了单产品多周期随机库存模型；然后,在系统收益期望值最大的目标下,得到了正向渠道库存补充的最优策略结构；最后,对最优决策进行了参数分析。

基于ALE法的磨料水射流加工数值模拟

王建明宫文军高娜

2010, 40(1): 48-52.

摘要 ( 718 )

PDF (1537KB) ( 1373 )

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采用ALE(arbitrary lagrange-euler)算法建立了磨料水射流加工的仿真模型,模拟了从射流进入喷嘴到去除材料的加工全过程。工件采用Lagrange网格,磨料和水采用ALE网格,通过ALE和Lagrange网格的耦合算法实现射流对工件的侵蚀作用。通过给定ALE网格运动来定义射流的横移速度,从而减少了网格定义域。提出磨料的本构模型,通过定义初始ALE单元内两种材料的体积百分比实现磨料与水的均匀混合。仿真结果给出了一些加工参数对切割深度的影响规律,通过与实验数据的比较,验证了仿真模型和结果的正确性。

近α钛合金砂带磨削的磨粒磨损研究

霍文国徐九华傅玉灿

2010, 40(1): 53-58.

摘要 ( 651 )

PDF (1723KB) ( 1746 )

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针对锆刚玉磨料砂带和近α钛合金工件材料的特点, 通过三维体式显微镜对锆刚玉磨料砂带干式磨削近α钛合金时的磨粒磨损面积、磨粒高度、磨损量和金属去除量进行了研究;同时采用扫描电子显微镜和能量分散光谱扫描对磨粒磨损形态进行研究;并分析不同磨粒磨损阶段对磨削工件表面的影响。研究表明:磨粒磨损形态有脱落,磨耗和破碎,主要以磨耗磨损为主;砂带线速度v_s、进给速度v_w和磨削深度a_p增大均使砂带磨粒磨损加剧。在低切削速度、低进给量、低切削深度下锆刚玉磨料砂带加工钛合金时的切削加工性最好,因此锆刚玉磨料砂带适用于钛合金的干式磨削加工。

笔式加工轨迹的B样条曲线逼近

李万军赵东标牛敏

2010, 40(1): 59-62.

摘要 ( 732 )

PDF (946KB) ( 1469 )

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提出一种新的节点矢量计算方法,应用于最小二乘法B样条曲线的逼近计算,通过实例验证，此算法生成的逼近曲线精度高,曲线更具有光顺性,能够很好抑制逼近曲线的扭摆现象,能够满足逼近精度要求。利用此算法对笔式加工轨迹进行B样条逼近,生成C²连续且光顺的刀位路径,大大缩短数控加工代码量,提高加工效率和加工精度。

NURBS曲线实时插补中S型加减速算法的研究

王海涛赵东标高素美

2010, 40(1): 63-67.

摘要 ( 801 )

PDF (607KB) ( 2473 )

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针对在高速高精度加工过程中非均匀B样条曲线(non-uniform rational B-spline, NURBS)的实时插补时,机床加减速容易出现冲击或者振荡现象,提出了S型加减速(S-shape ADC／DEC)前瞻方法。建立了曲线的S型加减速离散采样模型,提出了S型曲线加减速前瞻算法,通过此算法可以根据实际插补轨迹的几何特性,能够自适应地确定加减速点。仿真结果表明该算法可以在保证加工精度的同时有效消除加减速过程中对机床的冲击,提高加工精度。

基于层次分析法的数控机床性能模糊综合评判

刘世豪叶文华唐敦兵陈蔚芳章婷

2010, 40(1): 68-72.

摘要 ( 613 )

PDF (356KB) ( 1836 )

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为了全面评价数控机床的各项性能指标,建立了研究数控机床综合性能的评价指标体系,采用层次分析法中的1～9标度法确定了数控机床各项性能指标的权重系数。以某型数控机床为研究对象,运用模糊综合评判法对其各项性能指标进行评价研究,结果表明该机床的综合性能较好。分析认为可通过改进重复定位精度、脉冲当量、主轴转速这三项性能指标来进一步提高该数控机床的综合性能。

基于面接触特性的装配方向的自动识别和提取

杨奇彪杨志宏刘长安付涛

2010, 40(1): 73-77.

摘要 ( 620 )

PDF (701KB) ( 1184 )

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因装配序列规划可以根据零件的装配方向及其方向上的干涉情况运用优化算法自动生成,然而零件的装配方向不易自动得到。基于B-rep面模型及零件间的面接触特性,提出了一种自动识别和提取零件装配方向的新方法,通过实例验证了该方法的有效性。

“箱中箱”结构立滑板的有限元分析及其优化设计

肖利利陈蔚芳叶文华杨琪刘世豪

2010, 40(1): 78-83.

摘要 ( 770 )

PDF (789KB) ( 2402 )

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为了提高机床“箱中箱”结构立滑板的动静态特性，增强机床整机的刚性,在CAD／CAE集成仿真设计平台下,对立滑板分别进行静力学和模态分析,结果表明Y、X向的静刚度有待提高,凸振和摆动较为明显。对此,设计4种改进的立滑板,提出基于模糊变换的动静态性能综合评价法,并从中优选出最佳的改进方案。对改进后的立滑板进行动态优化设计,得到最优的立滑板结构。研究表明：对立滑板进行结构改型和尺寸优化设计能有效地提高动静态性能。

含圆坑缺陷尿塔衬里开裂原因分析

吴俊飞林美祝卫国张艳飞

2010, 40(1): 84-86.

摘要 ( 733 )

PDF (337KB) ( 1094 )

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以在衬里背侧检漏孔下方存在一圆坑缺陷的尿塔为研究对象,进行有限元分析和应力腐蚀门槛值计算。结果表明：衬里背侧圆坑引起的应力集中为应力腐蚀的发生提供外部条件,在检漏蒸汽中氯离子的联合作用下最终造成圆坑处的应力腐蚀开裂。

聚硅酸铁的碱解实验及混凝效能研究

付英高宝玉

2010, 40(1): 87-92.

摘要 ( 515 )

PDF (348KB) ( 1315 )

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采用共聚法制备不同Si／Fe比的聚硅酸铁(PSF)混凝剂(PSF 0.5、PSF 3分别指Si／Fe摩尔比为0.5、3),并对PSF进行碱解实验以及PSF对松花江水、哈尔滨市南岗区生活污水的混凝实验。结果表明,通过碱解实验可以得到有关混凝剂内部形态变化以及各原料反应过程的一些辅助信息。碱解实验可以进一步较准确验证PSF的反应机制:共聚初期,低Si／Fe比生成以Si-O-Fe-O-Fe-O-Si键络合的物种,随共聚时间的增加可能导致易断裂的Fe-O-Fe键断裂;而高Si／Fe比在共聚初期,铁和聚硅酸还没有络合或络合很少,随共聚时间的增加,主要生成以Si-O-Fe-O-Si-O-Si键络合的物种。Fe-O-Fe键稳定性比Si-O-Fe或Si-O-Si键差。综合浊度、UV₂₅₄和COD的去除效果,PSF 0.5、PSF 3对松花江水的最佳投药量分别为8.5mg／L、10.5mg／L,对哈尔滨市南岗区生活污水的最佳投药量分别为70mg／L、100mg／L。PSF 3的除浊再稳投药量低于PSF 0.5,而PSF 0.5去除UV₂₅₄、COD的再稳投药量却低于PSF 3。

煤气化高浓度含酚废水萃取/反萃取脱酚技术研究

任小花崔兆杰

2010, 40(1): 93-97.

摘要 ( 679 )

PDF (349KB) ( 2052 )

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为实现煤气化高浓度含酚废水的资源化利用，通过研究不同萃取剂浓度、温度、pH值和萃取比（萃取剂与含酚废水的体积比）对萃取脱酚效率的影响，建立了磷酸三丁酯（TBP）煤油溶液做萃取剂的萃取体系；通过研究NaOH溶液浓度和反萃取比（反萃取剂与含酚废水的体积比）对反萃取回收酚类效果的影响，建立了NaOH反萃取回收酚类的方法体系，并对萃取剂的重复使用进行了实验。结果表明，萃取脱酚率大于97.0%，反萃取脱酚率达93.4%，总的回收酚率达90.0%，且废水经过萃取反萃取脱酚后出水质量浓度由2259.8mg·L^-1降到75mg·L^-1以下。实验表明30% TBP煤油溶液是一种可以长期循环使用的工业萃取剂；30% TBP煤油溶液和NaOH反萃取体系可以成功的回收煤气化高浓度含酚废水中的酚，从而有效的减轻废水后续处理的负担。

混凝法处理胜利油田聚合物驱采出水效果研究

张永强高宝玉卢磊曹百川

2010, 40(1): 98-102.

摘要 ( 618 )

PDF (345KB) ( 1640 )

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采用化学混凝法处理胜利油田聚合物驱采出水，并在比较不同单一混凝剂的除油、除浊效果基础上,进行了混凝剂的优化复配。结果表明:传统铝盐和传统铁盐混凝剂的除油、除浊效果明显优于无机高分子混凝剂和有机高分子絮凝剂。氯化铁和氯化铝按投加量质量比为1∶3比例复配时,不但能提高絮体的沉降速度,减少污泥量,而且能达到较高的除油、除浊效果。复配铁铝混凝剂与阴离子聚丙烯酰胺(APAM)三元复配时,除油、除浊效果主要决定于无机复配铁铝混凝剂的投加量;投加0.5mg／L的APAM便能使絮体进一步发生桥联作用,提高沉降性和减少污泥体积。 

PFC与EPI-DMA复配絮凝处理模拟染料废水的性能研究

陈婷高宝玉岳钦艳

2010, 40(1): 103-107.

摘要 ( 685 )

PDF (352KB) ( 1553 )

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将不同碱化度(B)的聚合氯化铁(PFC)和不同特性黏度(η)的聚环氧氯丙烷胺(EPI-DMA)按照不同的PFC的质量(以Fe计)与EPI-DMA的干重比(P)复配,用于絮凝处理模拟分散黄和活性艳红染料废水。考查了复配絮凝剂的投加方式、P值、η值和B值对脱色效果的影响,探讨了絮凝机理。实验结果表明,在本实验选用的投加方式中,处理分散黄染料废水时,先投加PFC后投加EPIDMA脱色效果最好；而处理活性艳红染料废水时,先投加EPI-DMA后投加PFC脱色效果最好。复配絮凝剂在高η值(4200mPa·s)、低P值(0.5)和B值(0.3)时脱色效果最佳。

长链烷基酰胺基咪唑啉合成进程的在线红外研究

张雷于萍李峰

2010, 40(1): 108-114.

摘要 ( 858 )

PDF (1342KB) ( 1058 )

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利用咪唑啉含有两个氮原子的五元杂环化合物特殊结构,在其合成过程中对官能团“枝接”其他功能基团,使之成为具有特殊功能的化学品,是目前国际上合成功能高分子材料研究的热点。采用硬脂酸和二乙烯三胺反应得到咪唑啉化合物,利用在线红外分析反应进程,得到一系列在线连续官能团吸收峰红外光谱图和官能团吸光度随反应时间的变化谱图。研究结果表明合成反应初期是一个物理化学反应过程;在反应过程中目标产物存在一个最低点区域,在特征官能团上“枝接”其他官能团时,应有效地避免该反应时间区域。

铌铁酸锶-钛酸铅铁电固溶体的合成与性能研究

李乐庆方必军

2010, 40(1): 115-120.

摘要 ( 681 )

PDF (1821KB) ( 1231 )

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通过铌铁矿预合成法制备了(1-x)Sr(Fe_1／2Nb1_／2)O_3-xPbTiO₃(SFN-PT)铁电陶瓷。XRD测量表明,合成的SFN-PT陶瓷为纯钙钛矿结构。随着PbTiO₃(PT)摩尔分数的增加,SFN-PT陶瓷的晶体结构从三方相向四方相转变,其介电响应也从弥散的宽峰变得比较尖锐,并伴随着介电常数峰值温度(T_m)的升高。少量的MnO₂或Li₂CO₃掺杂能有效地降低SFN-PT陶瓷的介电损耗。SFN-PT陶瓷呈现典型的P-E电滞回线,但是剩余极化强度较小,少量的MnO₂或Li₂CO₃掺杂能明显地降低矫顽场、增大剩余极化强度。SFN-PT陶瓷的压电应变常量较小,随着组分的不同,d₃₃值在10～22pC／N之间变化。

阵列侧向测井正演响应的特性分析

顿月芹闵越袁建生

2010, 40(1): 121-125.

摘要 ( 721 )

PDF (1933KB) ( 1246 )

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在介绍阵列侧向电极系工作原理及点源模拟柱状电极快速正演算法的基础上,基于不同模型的正演计算,分析总结其响应特性。随井径和目的层电阻率ρ_t的增大,最浅探测模式的响应ρ_a0与泥浆电阻率ρ_m之间的非线性减弱;不同井径下随侵入半径的变化,低侵模型各模式(由浅探测至深探测)的响应有递增关系,而高侵模型的响应出现乱序;对有围岩有侵入模型,层界面附近的响应有时存在震荡现象。这些特性可用于阵列侧向测井响应的解释和反演研究,同时也为测井工程师分析测井响应提供了理论基础。

锅炉氮氧化物排放量检测中PLS的应用改进

董增寿刘明君

2010, 40(1): 126-128.

摘要 ( 707 )

PDF (348KB) ( 1274 )

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通过确定与氮氧化物生成量密切相关的锅炉运行参数,利用改进的偏最小二乘法(partial least squares, PLS)计算模型对锅炉煤燃烧过程中氮氧化物排放量进行预测。PLS的改进是在随机矩阵法均化校准模型基础上,结合影响氮氧化物排放量的各个因素以及排放量中氮含量的单变量输出,对PLS模型改进。利用PLS改进的计算模型对氮氧化物排放量进行预测,并同实测值进行对比,结果表明:该方法对预测氮氧化物排放量的准确度和计算速度较常规的PLS均有较大提高。该方法为实现数据采集程序计算一体化提供了一种手段。

一种基于双极型OTA的窄带滤波器设计

罗敏王晨旭李浩

2010, 40(1): 129-132.

摘要 ( 754 )

PDF (783KB) ( 2066 )

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采用上华(CSMC)0.6μm BiCMOS工艺设计了一个应用于红外接收芯片中的中心频率和带宽正交可调的集成窄带滤波器。该滤波器主要由双极型器件搭建的跨导运算放大器(OTA)组成,通过将OTA接成回转器模拟电感来替换LC梯形滤波器中的电感,实现了有源网络模拟无源LC梯形结构。经过HSPICE仿真验证,该滤波器的中心频率为38.02kHz,带宽为3.92kHz,且中心频率和带宽能够正交调节，具有很好的性能,满足了红外接收芯片的需要。

冲击噪声背景下的动态DOA跟踪

赵大勇刁鸣杨丽丽陈超

2010, 40(1): 133-138.

摘要 ( 669 )

PDF (1855KB) ( 1545 )

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针对冲击噪声背景下的动态DOA估计问题,提出了一种锁定跟踪思想及其实现公式,并对粒子群算法进行改进,研究了基于最大似然算法的动态DOA估计方法。该方法在避免分数低阶矩矩阵重复分解的同时,有效降低了多维搜索的计算量,并且具有良好的跟踪性能。仿真实验结果表明该方法的有效性。

粒子入射双δ势垒时空间分数阶薛定谔方程的解

林爱华蒋晓芸苗风明

2010, 40(1): 139-143.

摘要 ( 1080 )

PDF (228KB) ( 2387 )

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给出粒子入射双δ势垒时空间分数阶薛定谔方程满足的跃变条件并给出了解,求出了在此解下相应的透射系数和反射系数,讨论了粒子发生共振透射的条件,进而

讨论了整数阶和分数阶薛定谔方程的关系。最后,文章给出了在动量表象中含有双δ势垒的空间分数阶薛定谔方程的解。

改进灰自助法及其在可靠性评定中的应用

曹欣孙新利李振

2010, 40(1): 144-148.

摘要 ( 687 )

PDF (909KB) ( 2130 )

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极小子样情况下的抽样仿真一直是可靠性仿真评估的热点和难点,目前没有较好的解决办法。运用灰自助法的思想,改进灰自助法的抽样方法克服自助法在极小子样下的重复抽样问题,运用GM(1,1)二次数据拟合模型克服Bootstrap方法在极小子样下仿真结果不可信问题。将改进的灰自助法运用到极小子样可靠性评估中,多个算例表明该方法仿真评估精度较高,并具有较高的可信度和较强的适用性。

乙醇汽油和普通汽油对发动机催化器性能的影响

张克松胡京南刘云岗鲍晓峰

2010, 40(1): 149-153.

摘要 ( 706 )

PDF (1479KB) ( 1441 )

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通过测量发动机在燃用乙醇汽油和普通汽油时催化器前后的排放和转化效率,对比研究两种燃料对催化器性能的影响。实验使用5种市售乙醇汽油和6种普通汽油,在催化器前端和后端测量CO、HC、NOx排放。研究发现,市售乙醇汽油的CO排放高于普通汽油,HC排放与普通汽油基本相同,NOx排放低于普通汽油。在怠速工况,燃用乙醇汽油时催化器对CO和HC的转化率高于普通汽油,对NOx的转化率稍低于普通汽油。中等转速时,乙醇汽油的CO转化率在中等负荷时较低,其他工况高于普通汽油,HC、NOx的转化率基本相同。

1000kV特高压交流输电线路工频磁场分析

牛林赵建国李可军

2010, 40(1): 154-158.

摘要 ( 658 )

PDF (1003KB) ( 1994 )

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通过建立特高压交流输电线路空间工频磁场的时域数学预测模型,有效简化了复域模型求解的繁琐过程。利用所建立的预测模型分析了我国特高压交流输电线路产生的工频磁场的横向分布规律,以便在出现最大磁场感应强度的地方做好屏蔽工作。从控制工频磁场的角度出发,定量研究了线路负荷电流大小、导线对地高度、单回路时的导线布置形式和双回路时的相序布置方式等主要因素的影响程度,为工程设计人员提供更为直观的参考和借鉴。

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