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当期目录

    2018年 第48卷 第2期 刊出日期:2018-04-20
      
    基于模板匹配的改进型目标识别算法
    丁筱玲,赵强,李贻斌,马昕
    2018, 48(2):  1-7.  doi:10.6040/j.issn.1672-3961.0.2016.377
    摘要 ( 1221 )   PDF (8318KB) ( 381 )   收藏
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    针对图像处理过程中采用局部特征提取与特征匹配的目标识别算法对纹理不丰富物体识别精度差、在同一次学习过程中不能多视角识别同一个物体的缺点,提出采用基于模板匹配的改进型目标识别算法,提高对纹理不丰富物体的识别速度及准确率。利用梯度作为特征量完成模板匹配,结合DOT算法去除次要的梯度特征,只采用幅值大的主导梯度方向作为特征量进行模板匹配,融入仿射投影变换算法、将模板特征二进制化来提高在线同时识别多个不同物体、多视角识别同一个三维物体的速度及准确率。试验证明,该目标识别算法对复杂背景中纹理较少的物体,发生微小变形、微小平移和光照变换的物体识别效果鲁棒性强。
    机器学习与数据挖掘
    基于GEL的机场噪声等值线并行生成算法
    冯霞,黄熙祥
    2018, 48(2):  8-13.  doi:10.6040/j.issn.1672-3961.0.2017.311
    摘要 ( 1179 )   PDF (797KB) ( 329 )   收藏
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    针对机场噪声等值线实时动态展现过程中存在的计算量大、绘制效率低等问题,提出一种基于网格边标记(grid edge labeling, GEL)的等值线并行生成算法。该并行生成算法采用局部到全局的等值线生成策略,以行为单位将网格任务划分,利用GEL算法确定单个网格内等值线的走向,对网格遍历一次即可生成全部噪声等值线。试验结果表明:当网格为400×400个,噪声为15层时,达到17帧/s的绘制效果,本研究算法较其他算法可更好的满足噪声动态可视化的需求。
    基于层叠的部件轨迹片段模型的视频人体姿态估计
    史青宣,王谦,田学东
    2018, 48(2):  14-21.  doi:10.6040/j.issn.1672-3961.0.2017.431
    摘要 ( 1152 )   PDF (4969KB) ( 336 )   收藏
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    为解决单目视频中的人体姿态估计问题,从人体的部件模型出发,以人体部件轨迹片段为实体构建时空概率图模型,通过逐步缩减轨迹片段在时域上的覆盖度,形成多级层叠模型,采用迭代的时域和空域交替解析的策略,从完整轨迹的推理开始,逐级过滤状态空间,直至获取人体各部件在每帧图像中的最优状态。为提供高质量的状态候选,引入全局运动信息,将单帧图像中人体姿态检测结果传播到整个视频形成轨迹,构成原始状态空间。在3个数据集上的对比试验表明,该方法较其他视频人体姿态估计方法达到了更高的估计精度。
    机器学习与数据挖掘
    带几何约束的彩色图像选择性分割
    王雪琴,李树荣,于妤,王家岩
    2018, 48(2):  22-29.  doi:10.6040/j.issn.1672-3961.0.2017.067
    摘要 ( 1152 )   PDF (4963KB) ( 264 )   收藏
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    为了解决彩色图像分割任务中有选择性的定位感兴趣区域的具体需求,基于Lavdie-Chen的灰度图像单水平集选择性分割方法,提出带几何约束的彩色图像选择性分割方法。该试验方法将彩色图像作为一个整体,求其梯度及边缘检测函数,借助边缘检测函数、目标物体约束点确定的距离函数以及形成的多边形内外面积,共同决定曲线演化进程中的方向与速度。区域信息的加入克服了边缘函数依赖单一图像梯度的缺点;正则化优化算法的引入克服了凹陷处分割效果不理想的缺点;加法分裂算子算法可以快速求解模型的Euler-Lagrange方程。试验结果表明,本研究提出的彩色图像选择性分割方法具有有效性强和正确性高的特点。
    基坑支护桩永久存在对地下室外墙土压力分布的影响
    李连祥,刘兵,成晓阳
    2018, 48(2):  30-38.  doi:10.6040/j.issn.1672-3961.0.2016.371
    摘要 ( 1306 )   PDF (2412KB) ( 347 )   收藏
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    为研究地下室外墙土压力分布状态与基坑支护桩的关系,探究支护结构和地下主体结构在永久工况下的相互作用机理,借助Plaxis-3D有限元软件对采用桩锚支护的某基坑工程进行全工况的有限元模拟,发现支护桩的存在对地下室外墙土压力分布有明显的影响:土压力沿深度方向先增大后减小,呈弧线形分布;地下室外墙最大内力明显减小,挡土能力显著增强。通过对多个工程的模拟结果进行拟合得到地下室外侧土压力分布曲线,对该曲线简化后进行地下室外墙内力的计算分析。计算结果证实,按简化曲线计算所得地下室外墙内力与模拟值较为吻合,即该简化曲线在济南市工程地质条件下具有较好的适用性,可为支护桩存在条件下的地下室外墙设计提供参照。
    机器学习与数据挖掘
    水泥基土石坝防渗注浆材料试验
    刘健,胡南琦,徐宝军,岳秀丽,齐泊良,仲奇
    2018, 48(2):  39-45.  doi:10.6040/j.issn.1672-3961.0.2017.066
    摘要 ( 1253 )   PDF (6334KB) ( 327 )   收藏
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    为解决水利工程中普遍使用的注浆材料流动性差、结石率低等问题,以水泥为基本材料,掺加粉煤灰及膨润土,将减水剂、膨胀剂作为外加剂,对不同配比的材料进行浆液流动性及结石体物理性能等试验分析,综合各试验结果得出适用的材料配比。试验结果表明:掺加膨润土可以增加浆液稳定性,提高结石率,但同时会降低浆液流动性;掺加适量粉煤灰可以增加浆液流动性,提高浆液可注性;随着膨润土和粉煤灰掺量增加,浆液结石体的强度会有明显下降;膨润土和粉煤灰的掺量应适宜。研究成果对水利工程注浆材料研发具有较大的指导意义。
    厂拌热再生过程中旧矿料颗粒的迁移行为
    郭德栋,张圣涛,李晋,张龙,张习斌
    2018, 48(2):  46-52.  doi:10.6040/j.issn.1672-3961.0.2016.488
    摘要 ( 1175 )   PDF (4825KB) ( 314 )   收藏
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    为提高热再生混合料的均匀性与生产质量,设计一种以回收沥青路面材料(reclaimded asphalt pavement, RAP)模拟制备、利用磁铁分离新旧矿料及迁移程度测试为关键步骤的室内试验,并通过该试验分析了RAP掺量、拌和时间及沥青用量对不同规格旧矿料颗粒迁移程度的影响。试验结果表明:热再生沥青混合料中旧矿料颗粒不能全部脱离原矿料,其迁移程度约为55%~75%;RAP掺量对迁移程度影响不大,随着拌和时间和沥青用量的增加,迁移程度不断增大;适当延长拌和时间,掺加新沥青或再生剂以及增加沥青用量可以促进旧矿料有效迁移,提高热再生沥青混合料的均匀性。
    浅埋软岩段隧道进洞施工变形特征与失稳分析
    宋贵杰
    2018, 48(2):  53-60.  doi:10.6040/j.issn.1672-3961.0.2017.058
    摘要 ( 1196 )   PDF (13046KB) ( 170 )   收藏
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    为研究隧道开挖过程中浅埋软岩段塌方变形特征,对隧道地质情况进行有效辨识,结合隧道施工过程围岩监测数据,并依据地质雷达探测结果建立三维数值模型并进行数值分析。研究结果表明:在隧道开挖阶段,拱底与拱顶位置均出现明显塑性区,伴随掌子面逐渐靠近围岩破碎区域,塑性区范围逐渐扩大并向拱顶右上方及围岩内部转移,破碎区域应力水平较低且位移显著增大,围岩完整性大大降低;不良地质构造是隧道发生塌方大变形的主要原因,降雨和地表水的入渗劣化围岩力学性质加速了隧道灾害的发生。对于隧道五级围岩浅埋段施工,应加强监控量测分析并及时做出预警,对关键部位开展超前地质预报工作。研究结果可以指导隧道塌方灾害的防治,对于实现隧道信息化施工具有借鉴意义。
    哈尔滨地铁粉质黏土力学性质与超前支护方式
    李崴,王者超,李术才,丁万涛,王琦,宗智,刘克奇
    2018, 48(2):  61-71.  doi:10.6040/j.issn.1672-3961.0.2017.563
    摘要 ( 1205 )   PDF (6790KB) ( 303 )   收藏
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    依托哈尔滨地铁项目,进行不同含水率情况下的粉质黏土的力学性质和超前支护方式选择研究。通过对哈尔滨地铁土样进行室内性质试验,包括含水率试验、土三轴试验等,确定哈尔滨地铁土样为粉质黏土及得到了不同含水率试样的力学性质,并通过液性指数对哈尔滨地铁隧道围岩进行亚级级别划分;介绍哈尔滨地铁现场监测的情况,包括现场位移与应力监测,并将监测数据与数值模拟结果进行对比,确定了数值模拟的正确性;进行不同地层参数与不同超前支护情况下的数值模拟,通过对比不同情况下的位移、应力、应力路径以及塑性区大小,得到不同等级围岩情况下的隧道超前支护方式的选择。本研究对于哈尔滨地铁隧道超前支护方式的选择具有一定的指导意义。
    基于双核处理器的主动磁悬浮轴承容错控制架构
    程鑫,刘晗,王博,梁典,陈强
    2018, 48(2):  72-80.  doi:10.6040/j.issn.1672-3961.0.2017.610
    摘要 ( 1236 )   PDF (1505KB) ( 347 )   收藏
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    为了满足针对多自由度磁悬浮支承系统的故障诊断与实时控制需求,提出一种基于异构的双核处理器ARM+DSP架构。硬件配置上以数字信号处理器(digital signal processing, DSP)作为从处理器执行多个环路的故障监测;而高级精简指令集处理器(advanced RISC Machines, ARM)作为主控制器执行转子位置控制算法,并根据从控制器的故障重构控制器而实现容错;软件结构上提出基于双核处理器的信息交互、任务分配与执行的设计方法,设计了双向中断来协调控制与监控代码间的执行时序。试验得到系统故障诊断与实时容错控制仅需1.8 ms,能够满足系统需求。试验结果证明了本研究所提出架构的有效性。
    磁极数对径向磁轴承承载力的影响
    陈瑞,李红伟,田靖
    2018, 48(2):  81-85.  doi:10.6040/j.issn.1672-3961.0.2017.607
    摘要 ( 1300 )   PDF (4803KB) ( 231 )   收藏
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    针对径向磁轴承,以实际工程经验为基础给出气隙、磁极、转子、定子、磁极面积、线圈等的设计原则,并设计不同转子直径和不同磁极数的径向磁轴承结构。利用有限元分析软件对设计的径向磁轴承进行电磁场仿真分析,得到磁场分布和电磁力。根据仿真结果研究不同转子直径下,磁极数对轴承承载力的影响。仿真结果表明,当转子直径不超过150 mm时,径向磁轴承的承载力随着磁极数的增加显著减小。当转子直径达到150 mm后,磁极数对径向磁轴承的承载力并无明显的影响。
    V-Gap度量磁悬浮推力轴承系统H控制器设计
    崔恒斌,周瑾,董继勇,金超武
    2018, 48(2):  86-93.  doi:10.6040/j.issn.1672-3961.0.2017.591
    摘要 ( 1260 )   PDF (3249KB) ( 317 )   收藏
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    磁悬浮压缩机变叶尖间隙喘振控制策略的实现,需要推力轴承系统控制转子精确跟踪轴向位置以及应对轴向载荷多变的问题。为保证磁悬浮推力轴承系统鲁棒控制器能够满足一定的位置跟踪和抗干扰性能,对磁悬浮推力轴承系统建模,将V-Gap度量与广义稳定裕度评价结合设计H控制器。介绍了V-Gap度量和广义稳定裕度,对推力轴承系统建模利用V-Gap度量定量分析系统参数不确定性对被控对象的影响程度;在混合灵敏度H控制基础上,提出以广义稳定裕度为稳定性要求的控制器设计方法,并试验验证该方法合理性。研究结果表明:设计后控制器具有更好的鲁棒性及位置跟踪性能。
    过盈配合对磁悬浮转子动力学特性的影响
    李朋,吴华春,崔瑞芳,熊振宇
    2018, 48(2):  94-99.  doi:10.6040/j.issn.1672-3961.0.2017.615
    摘要 ( 1338 )   PDF (1341KB) ( 337 )   收藏
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    针对传统磁悬浮转子动力学模型简单、模态分析误差较大的问题,提出考虑转子间接触效应的建模方法。采用接触有限元法建立磁悬浮转子过盈配合的有限元模型,通过理论计算和静力仿真分析相结合的方式,优化接触刚度因子(normal stiffness factor, FKN)和修正摩擦系数,得到过盈量与摩擦系数间的对应关系,为同类转子的模态精确分析提供参考。针对磁悬浮转子是否考虑接触效应进行对比分析,结果表明考虑接触效应能够有效提高模型的精度,求解更准确。
    机器学习与数据挖掘
    电热水器与变频空调负荷群的联合调度控制
    梁志远,龚庆武,陈元峰
    2018, 48(2):  100-106.  doi:10.6040/j.issn.1672-3961.0.2017.237
    摘要 ( 1233 )   PDF (2620KB) ( 275 )   收藏
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    针对能源互联网中的需求侧响应要求,为使家庭负荷响应电力系统功率波动,提出一种基于电热水器与变频空调负荷群的联合调度控制策略。分析电热水器与变频空调作为备用的优势,并建立其响应聚合模型;结合负荷特点,在考虑变频空调负荷群多样性的基础上提出先调电热水器再调变频空调的联合控制策略;结合负荷调度曲线,设定调度死区,对所提调度控制策略进行仿真,验证了所提控制策略在功率调度中应用的有效性,并说明增加负荷数量可以显著提高负荷响应功率调节能力。
    一种轴向电磁轴承的结构优化与有限元分析
    田靖,李红伟,陈瑞,于文涛
    2018, 48(2):  107-113.  doi:10.6040/j.issn.1672-3961.0.2017.609
    摘要 ( 1285 )   PDF (6460KB) ( 204 )   收藏
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    给定转子推力盘直径和转子芯轴直径,设计一种传统结构的轴向电磁轴承。保持定子内孔与转轴之间的径向漏磁气隙不变,采用有限元软件仿真定子线槽结构参数对轴向电磁轴承的磁场分布及承载力的影响,并从磁路理论角度对结果进行误差分析。在承载力最大的线槽结构参数下,只改变芯轴直径,仿真分析径向漏磁气隙对轴向电磁轴承的磁场分布及承载力的影响。研究结果表明:随着定子线槽轴向长度与径向长度比(长宽比)的增加,承载力先增大后减小;当长宽比为5~10时,漏磁不是最小,但承载力较大且基本不受长宽比变化的影响,最大电磁力为理论电磁力的88.7%;随着径向漏磁气隙与轴向气隙比(气隙比)的增加,承载力增加,但增量越来越小,当气隙比为13.3时,仿真电磁力达到理论电磁力的97.0%,当气隙比大于13.3后,承载力随气隙比的增加非常有限。
    状态观测器对磁悬浮平台速度与加速度的估算
    代时雨,刘淑琴
    2018, 48(2):  114-120.  doi:10.6040/j.issn.1672-3961.0.2017.608
    摘要 ( 1323 )   PDF (1460KB) ( 181 )   收藏
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    为了解决磁悬浮平台悬挂铁块运行时会出现铁块单摆振荡的问题,提出在磁悬浮平台控制系统中构筑状态观测器对磁悬浮平台垂直方向上的速度与加速度进行估计,从而获得系统发生振荡时其阻尼系数的方法。状态观测器以线圈端电压和传感器反馈的悬浮间隙信号为输入,磁悬浮平台垂直方向上的速度与加速度为状态变量,并在保持原系统的鲁棒性不变的情况下对加入观测器的系统进行极点配置。结果表明:加入状态观测器后系统的鲁棒性仍保持良好,并且状态观测器精确地估计磁悬浮平台垂直方向上速度与加速度,能够有效地获取振荡时的阻尼系数的实时信息。
    基于UKF和AH法的磁悬浮人工心脏泵用锂电池SOC估计复合算法
    董满,刘淑琴
    2018, 48(2):  121-127.  doi:10.6040/j.issn.1672-3961.0.2017.606
    摘要 ( 1166 )   PDF (2760KB) ( 174 )   收藏
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    针对锂电池的非线性特性,提出电池状态模型在不同循环次数、不同温度下的具体改进方法;提出安时积分法和无迹卡尔曼滤波算法结合的锂电池荷电状态(state of charge, SOC)复合估计算法,分析新算法的收敛速度、估计精度以及算法复杂度。试验表明,这种复合算法复杂度低,精度高,能快速实现锂电池SOC的准确估计,估算误差为4.036 2%,适合实时在线计算。
    一种无机复合絮凝剂的制备及其对染料废水的处理
    孙树青,孙丰凯,梁爽,徐晓丽
    2018, 48(2):  128-133.  doi:10.6040/j.issn.1672-3961.0.2018.002
    摘要 ( 1175 )   PDF (1020KB) ( 183 )   收藏
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    以FeCl3·6H2O,ZnSO4·7H2O,MgCl2·6H2O和Na2SiO3·9H2O为主要原料,制备了聚合硅酸铁锌镁絮凝剂,通过对刚果红染料废水进行脱色实验,得出了制备过程中铁锌镁硅的最佳物质的量比,初始pH和絮凝剂用量对脱色率及污泥体积的影响。实验结果表明,制备聚合硅酸锌铁镁过程中,铁锌镁硅的最佳物质的量比为1∶4∶1∶2。聚合硅酸铁锌镁在pH为9.0~13.0变化过程中脱色率均在90%以上,特别是pH为10.0和11.0时脱色率达到了99%。一定pH条件下,聚合硅酸铁锌镁对刚果红溶液的脱色效果随着用量先增大再降低。实验过程中产生的污泥体积随着pH和絮凝剂用量的增大而增大,特别是当pH从11.0变化到12.0时,污泥体积增加了近3倍。相对于传统镁盐絮凝剂,聚合硅酸铁锌镁在处理染料废水时具有pH适用范围更宽且产生污泥体积更小的优势。
    pH对Aβ42小纤维的结构影响
    赵伟,艾洪奇
    2018, 48(2):  134-138.  doi:10.6040/j.issn.1672-3961.0.2018.018
    摘要 ( 1058 )   PDF (1124KB) ( 142 )   收藏
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    为了从原子层面上理解pH对Aβ42小纤维结构的影响,采用分子动力学模拟方法,通过分析二级结构,每条链的β-sheet含量以及扭转角,研究pH 4.0~7.5范围内Aβ42三聚体和五聚体的结构以及性质变化。研究结果表明,在pH 4.0~7.5范围内,pH对三聚体和五聚体的二级结构没有明显的影响,但是对小纤维每条链的β-sheet的含量有影响;扭转角以及小纤维的生长都是由纤维的奇数端引发,回应了关于纤维生长机制的意见分歧。