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第48卷,第10期
刊出日期:2020年10月
  • 控制与信息工程
  • 王永骥, 安炳合, 刘磊, 王博 doi: 10.13245/j.hust.201001 P1-6 在线阅读 下载(815.43 KB)
    针对具有攻击时间约束的导弹末制导问题,设计了一种基于滑模方法与新型跟踪微分器的制导律.首先,给出了导弹-目标相对运动模型,在此基础上根据已飞行时间加剩余飞行时间等于期望攻击时间的思想选取滑模变量,滑模变量收敛后,可以满足攻击时间约束;然后,设计滑模制导律保证滑模变量的收敛性,并对制导律的奇异性进行了分析;为了获得视线角速率,提出了一种基于反双曲正弦函数的新型跟踪微分器;最后,在数值仿真中使用该制导律对导弹进行控制.仿真结果证明该制导律能够使制导过程满足攻击时间的要求.
  • 吴 韬, 杨 维, 王一芃 doi: 10.13245/j.hust.201002 P7-13 在线阅读 下载(958.67 KB)
    针对灾后煤矿井下物联网传感节点能量难以及时补充的情况,提出一种基于两阶段簇头选举的节能分簇路由协议.该协议在初始簇头选举阶段,通过引入节点能量因子筛选出能量水平高于网络平均能量的节点作为候补簇头节点;根据相邻节点连通情况引入连通因子,基于能量因子与连通因子设计了灾后重构网络的选举概率函数,通过选举概率函数的计算进行簇头选举,形成初始分簇结构.在网络运行阶段,构建簇内选举簇头机制,通过周期性比较各簇簇头节点剩余能量和阈值能量的大小来决定是否更换簇头.仿真结果表明:采用该协议降低了煤矿物联重构网络的整体能耗,显著延长了重构网络的稳定周期,提升了重构网络的稳定性.
  • 张永顺, 王智博, 刘 旭, 杨慧远 doi: 10.13245/j.hust.201003 P14-19 在线阅读 下载(961.17 KB)
    提出一种双半球胶囊机器人轴线方位的姿态检测方法.以空间万向旋转磁矢量误差模型所确定最小误差方位为双半球胶囊机器人的初始图像标定位置,对初始位置胶囊自转角信息进行校正.通过内嵌相机获得胶囊初始位置与调姿后的胃肠内壁图像,对这两幅图像进行特征点识别与匹配,并结合对极几何约束,最终获得胃肠道等宽裕环境内双半球胶囊机器人轴线方位.设计了模拟实验平台,在体外猪大肠内进行试验验证了该方法的可行性,并且在双半球胶囊实际工作状态下进行试验,确定了该方法在机器人姿态检测上的实用性.
  • 姚若河, 王立姣, 刘 爽, 许泽韬 doi: 10.13245/j.hust.201004 P20-25 在线阅读 下载(928.26 KB)
    针对电感电容压控振荡器(LC-VCO)中交叉耦合管非线性恶化相位噪声的问题,提出了基于交叉耦合管线性化技术的低相位噪声LC-VCO.该LC-VCO在经典差分LC-VCO拓扑结构基础上增加了自启动开关系统,并引入了基于负反馈的交叉耦合管线性化技术.自启动开关系统能保证该LC-VCO启动速度与经典差分LC-VCO相同.基于负反馈的交叉耦合管线性化技术降低了Groszkowski效应引起的区域相位噪声,增大了振荡器输出幅度,降低了区域相位噪声.工艺仿真结果表明:本文LC-VCO振荡频率为2 GHz,在10 kHz和1 MHz频率偏移处的相位噪声为-75.9 dBc/Hz和-121.5 dBc/Hz,比经典差分LC-VCO分别降低了6.0 dB和1.6 dB.
  • 陶志勇, 李 艳 doi: 10.13245/j.hust.201005 P26-30 在线阅读 下载(911.99 KB)
    提出一种用于极化码的NBP(神经置信度传播)译码算法的低复杂度替代方案.首先,利用有效的聚类技术,减少权重参数的数量;然后,通过在时间上共享权重,进一步消除大量权重参数中存在的不必要冗余;最后,从均匀量化和非均匀量化两方面对浮点权重参数进行量化,进一步减少权重参数的存储需求.仿真结果和复杂度分析表明:通过在时间和空间上应用有效的权重共享策略,将权重参数量化为4位定点形式,可以减少至少80%的网络权重,并且降低了权重参数的内存消耗,大幅度压缩了NBP译码器,同时保持良好的译码性能;在高信噪比区域,对权重参数进行A律非均匀量化时译码器的译码性能较浮点权重参数译码器最高约有0.2 dB的提升.
  • 机械与材料工程
  • 李世其, 陈 栋, 王峻峰 doi: 10.13245/j.hust.201006 P31-37 在线阅读 下载(1.21 MB)
    研究了并联机构实现舱段自动对接的方法.首先,利用基于多位姿特征点测量的四元数位姿拟合方法得到各局部坐标系与测量坐标系的相对位姿关系,利用位姿传递转化方法将移动舱段与固定舱段的位姿偏差等价转换为并联机构动平台的初始位姿与目标位姿的位姿偏差;然后,建立动平台的多目标调姿轨迹优化模型,利用改进的免疫克隆选择算法及模糊综合评价法得到各目标函数取值为平均最优时的B样条轨迹参数,规划出动平台实现舱段对接的调姿轨迹及各电动缸物理参数轨迹;最后,进行舱段对接试验.试验结果为两舱段端面对正、销孔对齐,充分证明了该方法对指导并联机构实现舱段对接具有较高的有效性及实用性.
  • 丛 明, 马鸿江, 刘 冬, 张佳琦 doi: 10.13245/j.hust.201007 P38-43 在线阅读 下载(1.32 MB)
    针对患者髋关节运动康复治疗过程中,辅助力不能随人体下肢参数实时调整的问题,提出了基于摩擦力补偿和模糊阻抗控制的人机交互控制方法.基于髋关节生物学基础进行仿生机构设计,并且为避免人体下肢阻抗参数对柔性髋关节输出的影响,进行人机系统动力学建模.基于扩展卡尔曼滤波进行电机内部摩擦力补偿,减小摩擦力对电机输出位置的影响.用辨识算法估计人体下肢阻抗参数,并基于模糊阻抗控制构建闭环人机交互控制器,实时调整接触力,实现步态轨迹训练.实验验证了康复外骨骼柔性髋关节设计的合理性和人机交互控制器方法的有效性.
  • 张家旭, 周时莹, 赵 健, 施正堂 doi: 10.13245/j.hust.201008 P44-49 在线阅读 下载(1009.66 KB)
    针对自动驾驶技术对强鲁棒性、高精度的车轮滑移率跟踪控制需求,提出一种基于非线性干扰观测器的车轮滑移率跟踪控制方法.首先,基于1/4车辆动力学模型建立车轮滑移率跟踪模型,并采用幂函数和线性函数相结合的方式设计非线性干扰观测器,估计和补偿车轮滑移率跟踪模型的复合干扰;然后,以抗饱和补偿系统和双曲正切函数为基础,设计车轮滑移率跟踪抗饱和控制律,抑制输入饱和效应对闭环系统稳定性的影响,以及避免闭环系统产生抖振;最后,基于车辆动力学仿真软件建立模型在环仿真系统来验证所提方法.仿真结果表明:该方法可以对任意目标车轮滑移率进行高精度的跟踪控制,满足自动驾驶技术对强鲁棒性、高精度的车轮滑移率跟踪控制的需求.
  • 赵 萍, 宋皖兵, 顾晨晨, 侯其涛 doi: 10.13245/j.hust.201009 P50-56 在线阅读 下载(1.26 MB)
    提出一种基于遗传-拟牛顿(GA-BFGS)混合算法的Watt-Ⅰ型六杆机构优化算法,并针对多自由度下肢康复机器人结构复杂、控制困难、造价昂贵等问题,设计了两种单自由度Watt-I型六杆下肢康复机构.首先,由目标步态轨迹和Watt-I型六杆机构运动学模型构造两种目标函数;然后,结合遗传算法全局搜索性和拟牛顿算法局部细致寻优的特点,使用GA-BFGS混合算法对目标函数进行迭代寻优,得到优化后的机构尺寸;最后,分别将两种下肢康复机构应用于下肢康复机器人,并对其进行了结构设计.结果表明:两种下肢康复机构都能较好地复现目标步态轨迹,一种侧重于复现其时序,另一种侧重于复现其形状,这验证了该算法对于Watt-I型六杆机构轨迹综合问题的有效性.
  • 魏明锐, 黄 硕, 刘毅辉 doi: 10.13245/j.hust.201010 P57-62 在线阅读 下载(1.26 MB)
    分别以液相沉淀法、水热法制备Co3O4和β-MnO2,并用超声法制备复合材料Co3O4/β-MnO2/C,将其作为燃料电池阴极催化剂,在三电极体系下研究其催化氧还原反应(ORR)的性能.制备过程中形成了Co3O4纳米颗粒和β-MnO2纳米棒,在Co3O4/β-MnO2/C中,Co3O4附着在β-MnO2上.采用循环伏安测试(CV)和线性扫描伏安测试(LSV)研究了所制备复合材料的电化学性能,结果表明:由于Co3O4与β-MnO2的协同效应,因此Co3O4/β-MnO2/C在碱性体系中具有良好的催化活性,起始电位达0.88 V、半波电位为0.77 V,极限电流密度为52.4 A·m-2,催化过程以4电子反应为主.
  • 船舶与海洋工程
  • 李瑞彪, 何 琳, 卜文俊 doi: 10.13245/j.hust.201011 P63-68 在线阅读 下载(1.14 MB)
    针对现有船舶工况数据输入不能满足工况传递路径分析(OTPA)辐射噪声评估方法线性系统条件,从而导致部分频段辐射噪声评估误差较大的问题,提出基于聚类优化的船舶辐射噪声评估方法.该方法通过改进的双向二维主成分分析(2DD-PCA)法提取工况聚类特征,并利用K-means进行工况聚类,以聚类后的工况作为OTPA输入并评估辐射噪声.试验结果表明:基于聚类优化的船舶辐射噪声评估方法评估辐射噪声,1/3倍频程评估误差最大为2.1 dB,绝大部分频带小于1 dB,较OTPA方法下降约6.8 dB,验证了该方法的有效性.
  • 冯大奎, 余嘉威, 张志国, 王先洲 doi: 10.13245/j.hust.201012 P69-74 在线阅读 下载(1.68 MB)
    根据船舶操纵大范围运动的特点,基于自主研发的HUST-Ship黏性流无因次化CFD(计算流体力学)求解器,以移动计算域和全结构化重叠网格技术为支撑,提出一种船舶操纵性数值试验水池参数化建模方法和网格生成技术.该数值水池以水线长为特征长度,以主尺度为输入,在船体及自由面附近根据大量计算验证的经验积累自动给出网格分布规律,建立无因次操纵性水池.该技术有效地提高了建模和网格生成的效率,减轻了网格生成的工作量及网格分布带来的数值计算的不确定性.以标模5415和KCS(KRISO集装箱船)为对象,进行了回转与Z形仿真,仿真与试验结果的对比表明参数化船舶操纵性数值试验水池预报结果满足数值预报的精度要求.
  • 倪宝玉, 叶昱图, 胡文进, 薛彦卓 doi: 10.13245/j.hust.201013 P75-80 在线阅读 下载(1.02 MB)
    基于斜滑理论、水波理论和耐波性理论,提出了可以快速预报小块浮冰在波浪作用下三自由度运动响应的计算方法;基于STAR-CCM+软件,采用VOF造波功能,建立三维Stokes波浪水槽,研究单块浮冰与Stokes波浪相互作用.计算结果与试验结果基本符合,验证了本文计算结果的有效性.基于此,研究了不同参数下浮冰运动响应幅值算子,包含波长、波高和冰厚等,并获得不同参数的影响规律.结果表明:正方形薄冰三个自由度的响应幅值算子曲线均随着相对波长的增加而逐渐趋近于1,而立方体浮冰的垂荡运动响应幅值算子曲线在相对波长接近8~9时发生了共振现象;浮冰的纵向漂移速度明显受到波高影响,与波高呈平方关系.
  • 谭润泽, 李晓彬, 乐京霞 doi: 10.13245/j.hust.201014 P81-85 在线阅读 下载(1021.18 KB)
    针对薄板焊接结构的使用受到诸多限制的问题,通过三维激光扫描技术获取薄板焊接结构的整体焊接变形数据,采用高阶多项式分段函数的拟合方法优化焊接变形,提高模拟焊接变形的准确性.基于等效结构应力法,计算计及焊接变形的结构焊趾和焊根位置处的疲劳结构应力,验证了结构应力法网格不敏感性,获取了考虑焊接变形下沿焊缝的等效结构应力分布规律,并与焊缝处的热点应力进行对比,结果表明:结构应力法计算的焊缝处最大结构应力为319.98 MPa,其疲劳危险点位于焊缝方向318 mm处,相较于热点应力法,结构应力法计算的应力水平更高且疲劳危险点的位置更接近实际焊缝的初始裂纹位置.
  • 耿 敬, 覃天意, 李明伟, 赵玄烈 doi: 10.13245/j.hust.201015 P86-91 在线阅读 下载(843.69 KB)
    为了进一步节约梳式防波堤成本,提出防波堤结构智能优化方法.首先,针对遗传算法在优化过程中的优势,依托中间平台,提出一种改进自适应遗传算法;然后,利用ANSYS软件的二次开发接口实现了ANSYS与中间平台的数据交互,对重复种群个体进行压缩,对筛选后种群进行原位拓展,设计多约束条件的算法实现流程;最后,提出了基于改进自适应遗传算法与ANSYS的结构智能优化方法,并应用该方法、基本遗传算法与ANSYS自带优化算法分别对梳式防波堤结构进行优化设计.通过对比优化结果,证明了该方法的可行性和优越性.
  • 周 波, 刘 辉, 王 杰, 韩晓双 doi: 10.13245/j.hust.201016 P92-98 在线阅读 下载(1.54 MB)
    为研究不同旋转方向对恒定转速球体倾斜入水过程中空泡动力学和运动特性的影响,基于雷诺时均方法的SSTk-ω(剪切应力传输模型)涡粘性模型,以及动态流体相互作用叠加旋转运动和重叠网格技术对低弗劳德数条件下球体入水过程进行了三维数值模拟研究,并利用入水试验系统和高速摄像技术验证了数值仿真结果的可靠性.计算结果表明:马格努斯效应使球体两侧产生压力差和横向力,使空泡发展方向和尺寸、闭合时间点、空腔及射流的姿态随旋转轴而变化;球体绕不同轴旋转倾斜入水时的运动受力特性差异显著.
  • 张 康, 曹海斌, 郝 恒 doi: 10.13245/j.hust.201017 P99-103 在线阅读 下载(608.32 KB)
    为评估深海载人平台排水系统的可靠性,建立该可修复系统的马尔可夫分析模型,并对其进行可靠性分析.首先,分析排水系统的任务可靠性框图并提出假设,建立马尔可夫随机过程状态转移模型;然后,运用马尔可夫过程原理推导出排水系统的瞬态、稳态可用度和平均故障时间等可靠性指标计算公式;最后,利用统计数据计算得到排水系统的稳态可用度值为0.992 9,平均故障时间为5 631 h.分析系统组成单元的故障率对可靠性指标的影响,结果表明:水泵失效率变化对系统可靠性的影响最大,电动阀失效率变化的影响次之,通海阀失效率变化的影响最小.
  • 赵庆新, 张 奕, 丁忠军, 刘保华 doi: 10.13245/j.hust.201018 P104-108 在线阅读 下载(1000.65 KB)
    针对蛟龙号载人潜水器在近年来的应用过程中浮力材料损伤,严重影响潜水器和下潜人员安全的问题,开展了高压环境试验探究浮力材料损伤机理.通过实际应用过程中浮力材料开裂位置和开裂方向的不同,将损伤分为剪切型损伤和拉压型损伤,并采用模型试验方法分析拉压型损伤的损伤机理.试验结果表明:浮力材料在高压环境下收缩进而引起在连接孔处应力集中是拉压型损伤的损伤原因,并且该应力随压力、连接孔距离和浮力材料宽度及厚度的增大而增大,而浮力材料长度变化对应力大小无明显影响.
  • 杜晓佳, 朱显明, 丁 凡, 廖章奇 doi: 10.13245/j.hust.201019 P109-113 在线阅读 下载(1.15 MB)
    为降低目标雷达隐身优化计算消耗,将Kriging代理模型与自适应遗传算法(AGA)相结合,构建基于代理模型的雷达波隐身优化快速计算方法.以典型舰船封闭式桅杆为雷达隐身优化对象,以评估角域内雷达散射截面积(RCS)均值为优化目标,在相同初始条件下,分别用AGA和AGA-Kriging方法进行100次重复优化计算.结果表明:AGA-Kriging对电磁散射特性计算次数降低56.81%,并保持良好准确性和稳定性;与初始方案相比,优化后舰船桅杆雷达散射截面积均值降低61%,证明了该方法的良好适用性
  • 土木与环境工程
  • 徐望清, 郑俊杰, 崔明娟, 宋 杨 doi: 10.13245/j.hust.201020 P114-118 在线阅读 下载(822.9 KB)
    针对微生物固化试验中常用的低速多次反复灌浆存在能耗及营养液浪费,且不能保证实现固化的均匀性等问题,引入一种脲酶抑制剂参与微生物固化的反应过程,并提出相应的灌浆方案.随后将不同质量分数的抑制剂引入砂柱试验作对比研究,结合无侧限抗压强度和固化生成物含量的结果分析,得出了抑制剂合适的质量分数,并在扫描电镜下进一步观察了生成物的微观结构.结果表明:适量的脲酶抑制剂引入微生物固化过程中对反应结果有促进作用;其促进作用的效果在低质量分数区间会逐步上升,当脲酶抑制剂质量分数为0.1%时,作用效果相对较好,而当质量分数继续增大至0.5%以上时会抑制固化反应的正常进行.
  • 方 蓉, 张文学, 谭豫卿 doi: 10.13245/j.hust.201021 P119-126 在线阅读 下载(2.06 MB)
    针对连续梁桥一般只设置一个固定墩,在强震区固定墩的抗震能力难以满足需求这一问题,提出基于两阶段设计的自复位墩底隔震结构(SPSIS-TD).利用振动台试验来验证自复位墩底隔震结构的隔震效果,并通过对比试验和有限元结果来验证有限元模型的正确性.结果表明:自复位墩底隔震结构可有效降低固定墩的地震响应;SPSIS-TD体系在第一阶段的地震响应同常规塑性铰结构体系大致相同,在第二阶段,SPSIS-TD体系不仅能有效降低固定墩的地震响应,还能减小震后残余变形,具有较好的自复位能力;当两侧封板发生破坏后,固定墩发生摆动,梁端位移增大.
  • 韩 莹, 黄俊恺, 刘宏远, 吴 召 doi: 10.13245/j.hust.201022 P127-133 在线阅读 下载(1.09 MB)
    为了研究层状双金属氢氧化物绿锈(GRSO4)对3-氯硝基苯(3-CNB)的去除效果及机制,考察了初始pH值和水中天然离子对GRSO4还原3-氯硝基苯的影响,并研究了GRSO4还原3-氯硝基苯的产物和去除路径.结果表明:GRSO4还原3-氯硝基苯的反应均符合拟一级反应动力学;GRSO4对3-氯硝基苯的去除效率随初始pH值的增加而上升;Na+,K+,Ca2+等均对GRSO4还原3-氯硝基苯起到促进作用,并且在有CO32-存在情况下的去除速率明显提高;3-氯硝基苯通过还原反应最终生成3-氯苯胺(3-CAN).通过X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)表征,以及和二价铁离子(Fe2+)的还原效果比较,证明了GRSO4自身结构中的二价铁起到主要还原作用.
6 2024
主 管:教育部
主 办:华中科技大学
主 编:李元元
刊 号:ISSN 1671-4512
    CN 42-1658/N
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