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第50卷,第5期
刊出日期:2022年05月
  • 能源与机械工程
  • 作者 黄志锋, 杨水华, 程勇
    doi 10.13245/j.hust.220501 页码 1-7 在线阅读 全文下载(2.01 MB)
    针对一维散射性非灰介质和反射性边界的辐射系统,将被介质散射或壁面反射的能量分布份额(DRESOR)法和统计窄谱带模型(SNB)气体辐射模型相结合,计算分析了不同温度分布、气体浓度分布、颗粒粒径、颗粒数密度等不同介质条件和不同反射特性边界条件下的光谱辐射强度结果.通过与逐线法(LBL)结果对比表明:对含散射性颗粒或反射性边界的辐射系统,在具有明显发射的波段光谱辐射强度误差均小于5%,且在强发射波段误差进一步减小,验证了所提出计算方法的精度.本计算方法弥补了SNB模型不能应用于计算含散射性介质或反射性边界辐射传递过程的局限,为基于图像分析的气相介质燃烧检测技术提供了支撑.
  • 作者 林明嫱, 牟健, 池春云, 洪国同
    doi 10.13245/j.hust.220502 页码 8-12 在线阅读 全文下载(1.49 MB)
    为研究和解决自由活塞斯特林发电机活塞偏移所引起的磨损问题,首先通过有限元软件模拟得到了偏移引起磁性侧向力变化的规律,发现动子所受的径向力随着偏移距离和偏移角度的增长线性增加,其斜率分别为1 997 N/mm和1 535 N/(°),且受力的方向与偏移的方向相同.然后针对动力活塞设计了用以支撑的气体轴承结构,并搭建了一套基于静动摩擦力理论的测试发电机活塞气体轴承性能的实验台,开展了不同气体轴承孔径、孔数、腔内压力和轴承载荷对实际轴承耗气量和承载力的影响规律研究,结果表明:活塞偏移越大,活塞所受的摩擦力越大,相应所需的浮起压力也越大;同时轴承承载力和耗气量都与气体轴承孔径、孔数及腔内压力呈正相关,实际应用中须要综合考虑实际轴承载荷和效率损失来选择合适的匹配值.
  • 作者 孙泽宇, 汪若尘, 夏长高, 孟子涵
    doi 10.13245/j.hust.220503 页码 13-18 在线阅读 全文下载(2.7 MB)
    为预测温差发电系统在农用运输车实际行驶工况下的瞬态输出响应,建立一种瞬态计算流体动力学(CFD)-热电耦合数值模型,求解得到温差发电系统在燃油经济性测试工况(HWFET)下的流热电多物理场瞬态仿真结果,同时搭建试验台架进行了测试研究.结果表明:温差发电系统的流热电多物理场分布受尾气温度和流量动态变化的综合影响均随工况时间发生动态变化,热惯性的存在会导致温差发电片的输出响应与尾气输入之间产生延迟;系统在HWFET工况下的平均输出功率和热电效率分别可达到26.808 W和2.966%;系统输出电压的模型结果与试验结果之间的平均误差仅为6.43%,验证了瞬态CFD-热电耦合模型的准确性.
  • 作者 王真, 尹雪琴, 赵志高, 沈敏
    doi 10.13245/j.hust.220504 页码 19-25 在线阅读 全文下载(2.42 MB)
    为拓宽五模微结构可实现的等效物性参数范围,提出采用两种基材对超表面分段设计的方法.在五模超表面理论推导的基础上,以Norris提出的微结构为基本构型,采用均匀化理论计算微结构的等效模量矩阵,对微结构几何参数进行优化设计,获得了具有铝和钛合金两段基材的反射式声学超表面.结合能带分析和定向反射仿真实验,分析了微结构声学特性及其对超表面波控性能的影响,仿真结果表明:具有两种基材的超表面能够实现较宽的模量和密度分布,从而保证所需声速梯度,仿真结果验证了方法的可行性和有效性.本方法为五模超材料设计提供了一种新途径,对于大空间或大角度的声波调控具有重要的工程应用价值.
  • 作者 郑伟, 孙见君, 马晨波, 牛韬
    doi 10.13245/j.hust.220505 页码 26-32 在线阅读 全文下载(2.23 MB)
    设计了一种可以在无须人为更换零部件的情况下实现对直径为43.18~50.8 cm轮毂进行可靠装夹的汽车轮毂柔性夹具.对所设计的夹具结构在工作过程中的受力情况进行了分析,确定了夹具最大径向位移与刀具切削要素之间的函数关系,建立了夹具径向动态夹持刚度理论模型.采用有限元数值模拟的方法对夹具的径向夹持刚度特性进行了分析.结果表明:夹紧力的大小对轮毂夹具径向动态夹持刚度没有影响,轮毂夹具的径向动态夹持刚度不仅取决于弧形夹爪的刚度大小,而且与轮毂毛坯的几何尺寸有关.本夹具中的六弧形夹爪设计对夹具的径向夹持刚度可以起到较好的积极作用,能够有效提高夹具结构的稳定性.
  • 计算机与控制工程
  • 作者 徐小良, 戴乾杰, 方启明
    doi 10.13245/j.hust.220506 页码 33-38 在线阅读 全文下载(960.58 KB)
    针对现有上下位关系识别方法未能充分挖掘利用词对共现句中上下位关系语义的问题,提出一种基于依存语义注意力的词对上下位关系识别方法.利用词对共现句最短依存路径的路径向量训练Softmax分类器进行上下位关系识别,引入依存语义注意力机制,构建最短依存路径的注意力权重向量和路径评价函数,更细粒度挖掘和表示不同词和不同路径对上下位关系语义的不同贡献,从而更充分利用精细语义特征实现更准确的上下位关系识别.结果表明:相比HypeNet和NPM等代表性方法,本方法在中文和英文实验数据集上的识别准确率分别可提高2.0%和1.3%,且识别性能更稳定.
  • 作者 曹来成, 吴琪瑞, 吴蓉, 郭显
    doi 10.13245/j.hust.220507 页码 39-45 在线阅读 全文下载(1.07 MB)
    针对基于分布式云端数据外包机器学习隐私泄露及存在合谋攻击的安全威胁,提出一种高效而抗合谋攻击的分布式机器学习隐私保护(EPDMLCA)方案.首先,基于部分同态Hash-ElGamal方案构建了数据提供者(DP)同态加密算法,用于数据隐私保护的外包传输及存储.在允许公开验证数据完整性的条件下,进行数据的动态性更新;然后,采用拉普拉斯分布机制建立了云服务器(CS)差分隐私算法,云服务器将加密的数据转换为噪声数据,避免了数据训练时敌手和数据分析师之间的合谋攻击;最后,利用分布式机群架构将大量计算任务分布式地部署到多台多类型机器上同时进行训练,在保证训练精度的基础上提高了计算效率.分析结果表明:该方案具有隐私性和抗合谋攻击性,同时有着完备性和较低的计算时间开销.
  • 作者 赵冬梅, 李志坚
    doi 10.13245/j.hust.220508 页码 46-52 在线阅读 全文下载(1.06 MB)
    针对当下网络安全态势预测准确率低的问题,将Transformer用于网络安全态势预测.首先,引入门控循环单元(GRU)来降低样本特征的维度,维度的下降有利于减少训练Transformer的代价和缓解Transformer过拟合问题;然后,将降维后的特征输入Transformer层,通过编码器提取具有时序关系的特征;最后,使用全局平均池化处理提取的特征,以减少全连接层的参数量,减缓过拟合问题.在两个网络安全数据集上的实验表明:该方法可以降低训练时间,并且在准确率、精确率和F1值三个指标上的综合表现优于其他方法.
  • 作者 陈华龙, 文元桥, 黄亚敏, 肖长诗
    doi 10.13245/j.hust.220510 页码 53-58 在线阅读 全文下载(1.27 MB)
    基于内河通航环境特征,以远程控制船舶为研究对象,针对船岸协同环境下的智能船舶远程控制系统的高效计算需求,提出内河远程控制船舶的云-岸-船协同架构和协同计算模型.对远程控制系统进行层级和功能域的划分,确立了以船端、岸端边缘控制器为核心的边缘计算组,作为系统协同计算的基本单元.通过信息关联矩阵将船端、岸端和云端信息进行关联,实现云-岸-船间的高效协同计算.仿真结果表明:与传统远程控制船舶直连式架构相比,该协同计算模型的网络信息传输路径降低46%,平均时延降低43%,能有效降低远程控制端计算负载,平衡系统计算资源,实现内河远程控制船舶的云-岸-船高效信息协同处理.
  • 作者 张跃明, 薛奇, 纪姝婷
    doi 10.13245/j.hust.220511 页码 59-65 在线阅读 全文下载(3.14 MB)
    为避免全局路径规划中出现的路径不连续和不平滑,提出了基于三次准均匀B样条曲线的路径平滑算法.基于德布尔三角递推方法,设计了区间模式下的扇形输出算法(FA).通过与传统递推算法对比,FA算法可提高38%的运行效率.在FA算法的基础上,结合曲线曲率与角度构成的映射关系,系统研究了角度变化对分布系数的影响.提出角度变化下的控制点增加方式,建立了移动机器人运动学模型,以路径最大曲率约束条件优化初始控制折线路径.研究结果表明:在满足准均匀B样条曲线的性质下,平滑路径可实现C2连续.以轮式移动机器人为对象进行仿真和实验,验证了所提出算法的有效性.
  • 电气与电子信息工程
  • 作者 吴延好, 许金, 李想, 王君珺
    doi 10.13245/j.hust.220512 页码 66-72 在线阅读 全文下载(1.14 MB)
    以直线式碳刷/供电轨交流滑触供电装置为研究对象,建立了刷轨电接触的电传导电路模型,设计了等效的高速旋转式交流刷轨电接触试验系统.对刷轨电接触特性进行了试验和理论分析,总结了电流幅值、电流频率、滑动速度和电弧长度对刷轨接触电阻和接触电抗的影响规律.结果表明:刷轨交流电接触系统整体呈阻感负载特性,接触电容的作用明显小于体电感的作用;刷轨接触电阻关于电流幅值负相关、关于滑动速度正相关,接触电抗关于电流幅值正相关,但基本不受滑动速度的影响;在刷轨电接触发生起弧现象后,其接触电阻随电弧长度的增加而大幅增大,而接触电抗呈缓慢下降趋势;接触电阻随电流频率的增加而增加,由于电流频率较低,电流频率对刷轨体电阻的影响明显高于对接触收缩电阻的影响.
  • 作者 司威, 刘慧芳, 傅文进, 周铭
    doi 10.13245/j.hust.220513 页码 73-77 在线阅读 全文下载(930.38 KB)
    分析了主动配电网源-荷特性,考虑可再生能源和储能系统接入对主动配电网的不确定影响,建立可再生能源和储能系统的基础模型.通过线性对偶理论和拉格朗日变换方法,将含不确定变量的约束条件转化为仅含确定变量的约束条件,进而获得可再生能源波动条件下的多目标鲁棒优化调度方案,并通过实际案例验证模型的有效性.结果表明:鲁棒优化调度成本随可再生能源不确定系数增加而变大,规划储能有利于缓解配电网的波动,增强系统的稳定性和灵活性.
  • 作者 杨建超, 陆星宇, 谭珂, 顾红
    doi 10.13245/j.hust.220514 页码 78-83 在线阅读 全文下载(1.7 MB)
    针对稀疏孔径逆合成孔径雷达(ISAR)成像问题,提出一种结合小波变换与非局部总变差(NLTV)的稀疏孔径ISAR正则化成像框架,给出了成像模型并推导了模型的优化求解方法.该方法通过对目标图像进行小波分解,并分别对低频分量和高频分量进行NLTV和l0范数正则化约束,在确保成像结果稀疏性的基础上更好保护图像的结构和轮廓特征.仿真和实测数据分析结果表明:所提方法在ISAR孔径数据缺失严重的情况下仍具有良好的成像性能.
  • 作者 宋贤林, 李昱黎, 魏剑霜, 赖叶平
    doi 10.13245/j.hust.220310 页码 84-88 在线阅读 全文下载(1.59 MB)
    利用有限元模拟软件COMSOL Multiphysics设计了乳腺癌光热成像可视化模型,该模型研究了光在乳腺癌患者乳房中的传播和热传递情况.首先构建了乳房的简化模型并进行网格划分,随后对COMSOL中系数形式偏微分方程和生物传热模块进行耦合.将系数形式偏微分方程简化近似为亥姆霍兹方程,对光在乳房及肿瘤中的传播进行可视化模拟,生物传热模块对光能量吸收导致的温度变化进行可视化.仿真结果表明:肿瘤处剩余光能量约为周围乳房组织剩余光能量的1.524%.肿瘤吸收的更多光能量导致其温度显著高于周围乳房组织的温度,温度差约为0.06 K.肿瘤中心的温度低于肿瘤边缘的温度,同时肿瘤靠近光源一侧的温度高于远离光源一侧的温度.该研究有助于理解光在人体乳房和乳腺肿瘤中的传播及相互作用,对乳腺癌的光热治疗有一定指导意义.
  • 土木与水利工程
  • 作者 董致宏, 席迅, 郭奇峰, 冯志楼
    doi 10.13245/j.hust.220516 页码 89-94 在线阅读 全文下载(1.21 MB)
    为研究节理发育带岩石的强度特性在不同开采深度下的变化规律,并对裂隙巷道围岩进行强度预测,以云南某矿区内从800~1 500 m不同深度的灰质白云岩为研究对象,从节理发育程度、岩体弹性模量变化及岩石含水率三个受深度变化影响且影响岩石强度特性的因素展开分析,通过数值正交模拟探究不同影响因素与节理发育带岩石抗压强度之间的响应函数,进而建立节理发育带岩石强度与岩体埋深之间的响应关系.发现对于该地区裂隙巷道围岩的单轴抗压强度,影响最显著的因素为节理间距.最后利用实测实验结果对响应关系进行验证,研究结果表明:所得到的采深-强度响应面函数与实测值响应性较好,适用于计算该区域内不同埋深的岩石的单轴抗压强度,且随着岩石埋深的加深,其强度值越靠近该深度下岩石单轴抗压强度值分布的均值,可以将该响应模型用于深部裂隙巷道围岩强度预测.
  • 作者 张健, 杨森, 俞晓东, 陈胜
    doi 10.13245/j.hust.220517 页码 95-101 在线阅读 全文下载(1.92 MB)
    为研究长引水式高水头电站在小开度甩负荷工况下水锤更大的问题,将长引水隧洞的摩阻引入传统的水锤解析法,推导了考虑长引水隧洞摩阻的新水锤系列解析公式、临界开度的计算公式及基于小开度水锤极值的关闭规律限值公式,并选取两个长引水式高水头电站的算例进行理论计算与数值模拟的对比验证.结果表明:新水锤系列解析公式与数值模拟的计算结果基本一致,临界开度τ0a与τ0b可作为不同初始开度水锤类型的判别依据;水锤极值出现在临界开度为τ0a的甩负荷工况,该工况在第一相内的流量变化最大,水锤升压最高;关闭规律的限值公式可直接确定满足压力控制标准的最小关闭时间,指导关闭规律的优化选取.
  • 专栏:智能优化与调度
  • 作者 王峰, 王喆, 廖梵抒, 张虎
    doi 10.13245/j.hust.220518 页码 102-107 在线阅读 全文下载(1.11 MB)
    针对约束区域均匀试验设计中的带有约束或不规则区域问题,提出一种基于启发式信息进行自适应邻域搜索的约束区域均匀试验设计方法,即邻域搜索均匀设计(NSUD).在NSUD中,每个个体基于当前种群分布信息调控各自的邻域搜索方向及搜索步长,有效提升种群整体的均匀性.针对强约束及等式约束等复杂约束问题,当进行邻域搜索时采用差分算法搜索可行解的方向,以保证可行解的生成.采用8个测试问题进行实验分析,并与其他基于启发式的试验设计算法进行比较,实验结果表明:所提出的方法在解集质量和收敛速度上都能取得更好的结果.
  • 作者 胡成玉, 张克, 全诗诗, 刘洪铭
    doi 10.13245/j.hust.220519 页码 108-114 在线阅读 全文下载(2.49 MB)
    针对近年来大型公共设施,特别是城镇供水系统覆盖广且长期处于开放运行状态,容易受到意外甚至恶意破坏的问题,通过分析供水系统的传感器数据提出一种基于哑铃形深度自编码器(DDAE)算法.通过半监督学习,DDAE对输入数据的压缩的、有意义的特征进行学习,从而达到降维或数据生成的目的,对正常样本进行训练可以实现供水系统物理攻击检测.通过仿真实验并基于检测时间和分类精度的综合性能评价指标,验证了所提出模型与算法的有效性,结果表明:所提出的DDAE对网络物理攻击具有良好的检测能力.
  • 作者 郭一楠, 黄遥, 巩敦卫, 夏煌煌
    doi 10.13245/j.hust.220520 页码 115-122 在线阅读 全文下载(2.71 MB)
    针对现有的巷道断面轨迹规划方法优化目标单一且忽略巷道煤岩分布特征的问题,综合考虑最佳成形质量和最低截割能耗,以巷道断面煤岩分布和掘进设备特性作为约束,构建截割轨迹多目标规划模型,提出一种改进的多目标蚁群算法,以实现模型求解.在算法中,为了避免随机初始化成形轨迹而导致的搜索效率低且轨迹不可行程度高等问题,抽取轨迹自身先验知识,设计初始信息素不均匀分配策略;提出一种基于目标重要性系数的自适应调节策略,防止搜索陷入局部最优和搜索停滞.基于实际巷道断面的夹矸分布的复杂性,设置了四种巷道断面仿真环境,对所提策略中参数的重要性及策略自身的有效性进行验证,结果表明:与其他四种算法相比,所提算法具有较好的收敛性和分布性,在巷道断面成形轨迹规划问题中可以获得较优的解.
  • 作者 郭鹏, 汪世杰, 周士祺, 史海超
    doi 10.13245/j.hust.220521 页码 123-129 在线阅读 全文下载(2.59 MB)
    针对现行自动导引车(AGV)系统研究中过分依赖匀速运动和忽略通信时长等模型理想化假设条件及转弯惩罚和拥堵惩罚因子等仿真修正参数的缺点,提出一种面向真实场景的自适应集群调度策略.首先分析了AGV集群系统的地理特征并得到运动约束,然后对于现行的A*算法进行改进,实现加速计算.针对遗传算法适应性有待改善的问题,在融合A*算法的基础上提出了基于动态适应度函数的改进遗传算法,所提出的方法不再须要针对新的环境修改遗传算法结构,只须将约束添加至A*算法工作的地图中.给出了双向A*算法下的多AGV调度的实验结果,分析表明:本研究的双向A*算法在路径求解速度上有明显的优势,且能够适应不同数量的障碍,为AGV集群调度方法在真实作业场景中的开发应用提供了参考.
  • 作者 张剑, 袁铭辉, 陈浩杰, 胡明珠
    doi 10.13245/j.hust.220522 页码 130-137 在线阅读 全文下载(2.34 MB)
    针对复杂结构件焊接生产同时具有工艺树输入和需要不同资源等特点,在现有综合调度基础上考虑焊接相关平台和设备约束,建立以最小化最大完工时间为目标的焊接综合调度数学模型,并提出一种改进烟花算法进行求解.首先提出了一种编码方式以适应工艺树输入;然后改进了烟花的爆炸及高斯变异算子等搜索方式,使整个迭代过程不会产生非法解,以避免修复操作引起的时间成本问题;最后设计了一种混合烟花爆炸框架,以迭代次数为控制参数自适应选择烟花生成方式,从而增加算法的搜索能力.通过不同规模下的综合调度算例和焊接综合调度工程实例双重验证,结果表明:与传统算法相比,本算法的求解精度平均提升17%,能更有效获得最优解.
  • 作者 赵付青, 杜松霖, 曹洁, 唐建新
    doi 10.13245/j.hust.220523 页码 138-142 在线阅读 全文下载(755.27 KB)
    针对以装配完成时间为优化目标的分布式装配阻塞流水车间调度问题(DABFSP),提出一种协同帝王蝶优化(CMBO)算法.在算法的初始化阶段,CMBO有效利用分布式装配阻塞流水车间调度问题的特征,采用构造式的方法产生可行调度序列,并作为算法的初始解;在迭代过程中,CMBO利用两种协同的离散化算子更新种群;在局部搜索阶段,CMBO利用最优解的邻域信息进一步提升解的精度与质量.在以不同工件数、机器数、工厂数和产品数为组合的900个问题实例中,测试和比较了CMBO算法及其他先进对比算法的性能.实验结果及统计学分析表明:CMBO算法在求解分布式装配阻塞流水车间调度问题时优于其他两种对比算法.
  • 作者 杨宁, 刘海林
    doi 10.13245/j.hust.220524 页码 143-148 在线阅读 全文下载(688.11 KB)
    提出一种基于迁移学习的双层优化算法(BLOA-TF)来求解双层单目标优化问题(BLSOPs),该算法融合了机器学习领域的迁移学习思想.首先,通过聚类算法挑选出有代表的个体进行下层优化,将获得的下层优化信息使用归档集记录;然后,将归档集记录的下层优化信息迁移给其他相近未经下层优化的个体,以此加速整个优化过程,并有效减少计算开销;最后,将所提出的算法与通常基于嵌套的双层优化算法在12个标准测试问题上进行比较,实验结果证明了所提算法用于处理双层单目标优化问题的有效性.

主管:教育部

主办:华中科技大学

主编:李元元

刊号:ISSN 1671-4512

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