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目錄信息
第48卷,第10期
刊出日期:2020年10月
  • 控制與信息工程
  • 作者 王永驥, 安炳合, 劉磊, 王博
    doi 10.13245/j.hust.201001 頁碼 1-6 全文下載(815.43 KB)
    針對具有攻擊時間約束的導彈末制導問題,設計了一種基于滑模方法與新型跟蹤微分器的制導律.首先,給出了導彈-目標相對運動模型,在此基礎上根據已飛行時間加剩余飛行時間等于期望攻擊時間的思想選取滑模變量,滑模變量收斂后,可以滿足攻擊時間約束;然后,設計滑模制導律保證滑模變量的收斂性,并對制導律的奇異性進行了分析;為了獲得視線角速率,提出了一種基于反雙曲正弦函數的新型跟蹤微分器;最后,在數值仿真中使用該制導律對導彈進行控制.仿真結果證明該制導律能夠使制導過程滿足攻擊時間的要求.
  • 作者 吳 韜, 楊 維, 王一芃
    doi 10.13245/j.hust.201002 頁碼 7-13 全文下載(958.67 KB)
    針對災后煤礦井下物聯網傳感節點能量難以及時補充的情況,提出一種基于兩階段簇頭選舉的節能分簇路由協議.該協議在初始簇頭選舉階段,通過引入節點能量因子篩選出能量水平高于網絡平均能量的節點作為候補簇頭節點;根據相鄰節點連通情況引入連通因子,基于能量因子與連通因子設計了災后重構網絡的選舉概率函數,通過選舉概率函數的計算進行簇頭選舉,形成初始分簇結構.在網絡運行階段,構建簇內選舉簇頭機制,通過周期性比較各簇簇頭節點剩余能量和閾值能量的大小來決定是否更換簇頭.仿真結果表明:采用該協議降低了煤礦物聯重構網絡的整體能耗,顯著延長了重構網絡的穩定周期,提升了重構網絡的穩定性.
  • 作者 張永順, 王智博, 劉 旭, 楊慧遠
    doi 10.13245/j.hust.201003 頁碼 14-19 全文下載(961.17 KB)
    提出一種雙半球膠囊機器人軸線方位的姿態檢測方法.以空間萬向旋轉磁矢量誤差模型所確定最小誤差方位為雙半球膠囊機器人的初始圖像標定位置,對初始位置膠囊自轉角信息進行校正.通過內嵌相機獲得膠囊初始位置與調姿后的胃腸內壁圖像,對這兩幅圖像進行特征點識別與匹配,并結合對極幾何約束,最終獲得胃腸道等寬裕環境內雙半球膠囊機器人軸線方位.設計了模擬實驗平臺,在體外豬大腸內進行試驗驗證了該方法的可行性,并且在雙半球膠囊實際工作狀態下進行試驗,確定了該方法在機器人姿態檢測上的實用性.
  • 作者 姚若河, 王立姣, 劉 爽, 許澤韜
    doi 10.13245/j.hust.201004 頁碼 20-25 全文下載(928.26 KB)
    針對電感電容壓控振蕩器(LC-VCO)中交叉耦合管非線性惡化相位噪聲的問題,提出了基于交叉耦合管線性化技術的低相位噪聲LC-VCO.該LC-VCO在經典差分LC-VCO拓撲結構基礎上增加了自啟動開關系統,并引入了基于負反饋的交叉耦合管線性化技術.自啟動開關系統能保證該LC-VCO啟動速度與經典差分LC-VCO相同.基于負反饋的交叉耦合管線性化技術降低了Groszkowski效應引起的區域相位噪聲,增大了振蕩器輸出幅度,降低了區域相位噪聲.工藝仿真結果表明:本文LC-VCO振蕩頻率為2 GHz,在10 kHz和1 MHz頻率偏移處的相位噪聲為-75.9 dBc/Hz和-121.5 dBc/Hz,比經典差分LC-VCO分別降低了6.0 dB和1.6 dB.
  • 作者 陶志勇, 李 艷
    doi 10.13245/j.hust.201005 頁碼 26-30 全文下載(911.99 KB)
    提出一種用于極化碼的NBP(神經置信度傳播)譯碼算法的低復雜度替代方案.首先,利用有效的聚類技術,減少權重參數的數量;然后,通過在時間上共享權重,進一步消除大量權重參數中存在的不必要冗余;最后,從均勻量化和非均勻量化兩方面對浮點權重參數進行量化,進一步減少權重參數的存儲需求.仿真結果和復雜度分析表明:通過在時間和空間上應用有效的權重共享策略,將權重參數量化為4位定點形式,可以減少至少80%的網絡權重,并且降低了權重參數的內存消耗,大幅度壓縮了NBP譯碼器,同時保持良好的譯碼性能;在高信噪比區域,對權重參數進行A律非均勻量化時譯碼器的譯碼性能較浮點權重參數譯碼器最高約有0.2 dB的提升.
  • 機械與材料工程
  • 作者 李世其, 陳 棟, 王峻峰
    doi 10.13245/j.hust.201006 頁碼 31-37 全文下載(1.21 MB)
    研究了并聯機構實現艙段自動對接的方法.首先,利用基于多位姿特征點測量的四元數位姿擬合方法得到各局部坐標系與測量坐標系的相對位姿關系,利用位姿傳遞轉化方法將移動艙段與固定艙段的位姿偏差等價轉換為并聯機構動平臺的初始位姿與目標位姿的位姿偏差;然后,建立動平臺的多目標調姿軌跡優化模型,利用改進的免疫克隆選擇算法及模糊綜合評價法得到各目標函數取值為平均最優時的B樣條軌跡參數,規劃出動平臺實現艙段對接的調姿軌跡及各電動缸物理參數軌跡;最后,進行艙段對接試驗.試驗結果為兩艙段端面對正、銷孔對齊,充分證明了該方法對指導并聯機構實現艙段對接具有較高的有效性及實用性.
  • 作者 叢 明, 馬鴻江, 劉 冬, 張佳琦
    doi 10.13245/j.hust.201007 頁碼 38-43 全文下載(1.32 MB)
    針對患者髖關節運動康復治療過程中,輔助力不能隨人體下肢參數實時調整的問題,提出了基于摩擦力補償和模糊阻抗控制的人機交互控制方法.基于髖關節生物學基礎進行仿生機構設計,并且為避免人體下肢阻抗參數對柔性髖關節輸出的影響,進行人機系統動力學建模.基于擴展卡爾曼濾波進行電機內部摩擦力補償,減小摩擦力對電機輸出位置的影響.用辨識算法估計人體下肢阻抗參數,并基于模糊阻抗控制構建閉環人機交互控制器,實時調整接觸力,實現步態軌跡訓練.實驗驗證了康復外骨骼柔性髖關節設計的合理性和人機交互控制器方法的有效性.
  • 作者 張家旭, 周時瑩, 趙 健, 施正堂
    doi 10.13245/j.hust.201008 頁碼 44-49 全文下載(1009.66 KB)
    針對自動駕駛技術對強魯棒性、高精度的車輪滑移率跟蹤控制需求,提出一種基于非線性干擾觀測器的車輪滑移率跟蹤控制方法.首先,基于1/4車輛動力學模型建立車輪滑移率跟蹤模型,并采用冪函數和線性函數相結合的方式設計非線性干擾觀測器,估計和補償車輪滑移率跟蹤模型的復合干擾;然后,以抗飽和補償系統和雙曲正切函數為基礎,設計車輪滑移率跟蹤抗飽和控制律,抑制輸入飽和效應對閉環系統穩定性的影響,以及避免閉環系統產生抖振;最后,基于車輛動力學仿真軟件建立模型在環仿真系統來驗證所提方法.仿真結果表明:該方法可以對任意目標車輪滑移率進行高精度的跟蹤控制,滿足自動駕駛技術對強魯棒性、高精度的車輪滑移率跟蹤控制的需求.
  • 作者 趙 萍, 宋皖兵, 顧晨晨, 侯其濤
    doi 10.13245/j.hust.201009 頁碼 50-56 全文下載(1.26 MB)
    提出一種基于遺傳-擬牛頓(GA-BFGS)混合算法的Watt-Ⅰ型六桿機構優化算法,并針對多自由度下肢康復機器人結構復雜、控制困難、造價昂貴等問題,設計了兩種單自由度Watt-I型六桿下肢康復機構.首先,由目標步態軌跡和Watt-I型六桿機構運動學模型構造兩種目標函數;然后,結合遺傳算法全局搜索性和擬牛頓算法局部細致尋優的特點,使用GA-BFGS混合算法對目標函數進行迭代尋優,得到優化后的機構尺寸;最后,分別將兩種下肢康復機構應用于下肢康復機器人,并對其進行了結構設計.結果表明:兩種下肢康復機構都能較好地復現目標步態軌跡,一種側重于復現其時序,另一種側重于復現其形狀,這驗證了該算法對于Watt-I型六桿機構軌跡綜合問題的有效性.
  • 作者 魏明銳, 黃 碩, 劉毅輝
    doi 10.13245/j.hust.201010 頁碼 57-62 全文下載(1.26 MB)
    分別以液相沉淀法、水熱法制備Co3O4和β-MnO2,并用超聲法制備復合材料Co3O4/β-MnO2/C,將其作為燃料電池陰極催化劑,在三電極體系下研究其催化氧還原反應(ORR)的性能.制備過程中形成了Co3O4納米顆粒和β-MnO2納米棒,在Co3O4/β-MnO2/C中,Co3O4附著在β-MnO2上.采用循環伏安測試(CV)和線性掃描伏安測試(LSV)研究了所制備復合材料的電化學性能,結果表明:由于Co3O4與β-MnO2的協同效應,因此Co3O4/β-MnO2/C在堿性體系中具有良好的催化活性,起始電位達0.88 V、半波電位為0.77 V,極限電流密度為52.4 A·m-2,催化過程以4電子反應為主.
  • 船舶與海洋工程
  • 作者 李瑞彪, 何 琳, 卜文俊
    doi 10.13245/j.hust.201011 頁碼 63-68 全文下載(1.14 MB)
    針對現有船舶工況數據輸入不能滿足工況傳遞路徑分析(OTPA)輻射噪聲評估方法線性系統條件,從而導致部分頻段輻射噪聲評估誤差較大的問題,提出基于聚類優化的船舶輻射噪聲評估方法.該方法通過改進的雙向二維主成分分析(2DD-PCA)法提取工況聚類特征,并利用K-means進行工況聚類,以聚類后的工況作為OTPA輸入并評估輻射噪聲.試驗結果表明:基于聚類優化的船舶輻射噪聲評估方法評估輻射噪聲,1/3倍頻程評估誤差最大為2.1 dB,絕大部分頻帶小于1 dB,較OTPA方法下降約6.8 dB,驗證了該方法的有效性.
  • 作者 馮大奎, 余嘉威, 張志國, 王先洲
    doi 10.13245/j.hust.201012 頁碼 69-74 全文下載(1.68 MB)
    根據船舶操縱大范圍運動的特點,基于自主研發的HUST-Ship黏性流無因次化CFD(計算流體力學)求解器,以移動計算域和全結構化重疊網格技術為支撐,提出一種船舶操縱性數值試驗水池參數化建模方法和網格生成技術.該數值水池以水線長為特征長度,以主尺度為輸入,在船體及自由面附近根據大量計算驗證的經驗積累自動給出網格分布規律,建立無因次操縱性水池.該技術有效地提高了建模和網格生成的效率,減輕了網格生成的工作量及網格分布帶來的數值計算的不確定性.以標模5415和KCS(KRISO集裝箱船)為對象,進行了回轉與Z形仿真,仿真與試驗結果的對比表明參數化船舶操縱性數值試驗水池預報結果滿足數值預報的精度要求.
  • 作者 倪寶玉, 葉昱圖, 胡文進, 薛彥卓
    doi 10.13245/j.hust.201013 頁碼 75-80 全文下載(1.02 MB)
    基于斜滑理論、水波理論和耐波性理論,提出了可以快速預報小塊浮冰在波浪作用下三自由度運動響應的計算方法;基于STAR-CCM+軟件,采用VOF造波功能,建立三維Stokes波浪水槽,研究單塊浮冰與Stokes波浪相互作用.計算結果與試驗結果基本符合,驗證了本文計算結果的有效性.基于此,研究了不同參數下浮冰運動響應幅值算子,包含波長、波高和冰厚等,并獲得不同參數的影響規律.結果表明:正方形薄冰三個自由度的響應幅值算子曲線均隨著相對波長的增加而逐漸趨近于1,而立方體浮冰的垂蕩運動響應幅值算子曲線在相對波長接近8~9時發生了共振現象;浮冰的縱向漂移速度明顯受到波高影響,與波高呈平方關系.
  • 作者 譚潤澤, 李曉彬, 樂京霞
    doi 10.13245/j.hust.201014 頁碼 81-85 全文下載(1021.18 KB)
    針對薄板焊接結構的使用受到諸多限制的問題,通過三維激光掃描技術獲取薄板焊接結構的整體焊接變形數據,采用高階多項式分段函數的擬合方法優化焊接變形,提高模擬焊接變形的準確性.基于等效結構應力法,計算計及焊接變形的結構焊趾和焊根位置處的疲勞結構應力,驗證了結構應力法網格不敏感性,獲取了考慮焊接變形下沿焊縫的等效結構應力分布規律,并與焊縫處的熱點應力進行對比,結果表明:結構應力法計算的焊縫處最大結構應力為319.98 MPa,其疲勞危險點位于焊縫方向318 mm處,相較于熱點應力法,結構應力法計算的應力水平更高且疲勞危險點的位置更接近實際焊縫的初始裂紋位置.
  • 作者 耿 敬, 覃天意, 李明偉, 趙玄烈
    doi 10.13245/j.hust.201015 頁碼 86-91 全文下載(843.69 KB)
    為了進一步節約梳式防波堤成本,提出防波堤結構智能優化方法.首先,針對遺傳算法在優化過程中的優勢,依托中間平臺,提出一種改進自適應遺傳算法;然后,利用ANSYS軟件的二次開發接口實現了ANSYS與中間平臺的數據交互,對重復種群個體進行壓縮,對篩選后種群進行原位拓展,設計多約束條件的算法實現流程;最后,提出了基于改進自適應遺傳算法與ANSYS的結構智能優化方法,并應用該方法、基本遺傳算法與ANSYS自帶優化算法分別對梳式防波堤結構進行優化設計.通過對比優化結果,證明了該方法的可行性和優越性.
  • 作者 周 波, 劉 輝, 王 杰, 韓曉雙
    doi 10.13245/j.hust.201016 頁碼 92-98 全文下載(1.54 MB)
    為研究不同旋轉方向對恒定轉速球體傾斜入水過程中空泡動力學和運動特性的影響,基于雷諾時均方法的SSTk-ω(剪切應力傳輸模型)渦粘性模型,以及動態流體相互作用疊加旋轉運動和重疊網格技術對低弗勞德數條件下球體入水過程進行了三維數值模擬研究,并利用入水試驗系統和高速攝像技術驗證了數值仿真結果的可靠性.計算結果表明:馬格努斯效應使球體兩側產生壓力差和橫向力,使空泡發展方向和尺寸、閉合時間點、空腔及射流的姿態隨旋轉軸而變化;球體繞不同軸旋轉傾斜入水時的運動受力特性差異顯著.
  • 作者 張 康, 曹海斌, 郝 恒
    doi 10.13245/j.hust.201017 頁碼 99-103 全文下載(608.32 KB)
    為評估深海載人平臺排水系統的可靠性,建立該可修復系統的馬爾可夫分析模型,并對其進行可靠性分析.首先,分析排水系統的任務可靠性框圖并提出假設,建立馬爾可夫隨機過程狀態轉移模型;然后,運用馬爾可夫過程原理推導出排水系統的瞬態、穩態可用度和平均故障時間等可靠性指標計算公式;最后,利用統計數據計算得到排水系統的穩態可用度值為0.992 9,平均故障時間為5 631 h.分析系統組成單元的故障率對可靠性指標的影響,結果表明:水泵失效率變化對系統可靠性的影響最大,電動閥失效率變化的影響次之,通海閥失效率變化的影響最?。?/div>
  • 作者 趙慶新, 張 奕, 丁忠軍, 劉保華
    doi 10.13245/j.hust.201018 頁碼 104-108 全文下載(1000.65 KB)
    針對蛟龍號載人潛水器在近年來的應用過程中浮力材料損傷,嚴重影響潛水器和下潛人員安全的問題,開展了高壓環境試驗探究浮力材料損傷機理.通過實際應用過程中浮力材料開裂位置和開裂方向的不同,將損傷分為剪切型損傷和拉壓型損傷,并采用模型試驗方法分析拉壓型損傷的損傷機理.試驗結果表明:浮力材料在高壓環境下收縮進而引起在連接孔處應力集中是拉壓型損傷的損傷原因,并且該應力隨壓力、連接孔距離和浮力材料寬度及厚度的增大而增大,而浮力材料長度變化對應力大小無明顯影響.
  • 作者 杜曉佳, 朱顯明, 丁 凡, 廖章奇
    doi 10.13245/j.hust.201019 頁碼 109-113 全文下載(1.15 MB)
    為降低目標雷達隱身優化計算消耗,將Kriging代理模型與自適應遺傳算法(AGA)相結合,構建基于代理模型的雷達波隱身優化快速計算方法.以典型艦船封閉式桅桿為雷達隱身優化對象,以評估角域內雷達散射截面積(RCS)均值為優化目標,在相同初始條件下,分別用AGA和AGA-Kriging方法進行100次重復優化計算.結果表明:AGA-Kriging對電磁散射特性計算次數降低56.81%,并保持良好準確性和穩定性;與初始方案相比,優化后艦船桅桿雷達散射截面積均值降低61%,證明了該方法的良好適用性
  • 土木與環境工程
  • 作者 徐望清, 鄭俊杰, 崔明娟, 宋 楊
    doi 10.13245/j.hust.201020 頁碼 114-118 全文下載(822.9 KB)
    針對微生物固化試驗中常用的低速多次反復灌漿存在能耗及營養液浪費,且不能保證實現固化的均勻性等問題,引入一種脲酶抑制劑參與微生物固化的反應過程,并提出相應的灌漿方案.隨后將不同質量分數的抑制劑引入砂柱試驗作對比研究,結合無側限抗壓強度和固化生成物含量的結果分析,得出了抑制劑合適的質量分數,并在掃描電鏡下進一步觀察了生成物的微觀結構.結果表明:適量的脲酶抑制劑引入微生物固化過程中對反應結果有促進作用;其促進作用的效果在低質量分數區間會逐步上升,當脲酶抑制劑質量分數為0.1%時,作用效果相對較好,而當質量分數繼續增大至0.5%以上時會抑制固化反應的正常進行.
  • 作者 方 蓉, 張文學, 譚豫卿
    doi 10.13245/j.hust.201021 頁碼 119-126 全文下載(2.06 MB)
    針對連續梁橋一般只設置一個固定墩,在強震區固定墩的抗震能力難以滿足需求這一問題,提出基于兩階段設計的自復位墩底隔震結構(SPSIS-TD).利用振動臺試驗來驗證自復位墩底隔震結構的隔震效果,并通過對比試驗和有限元結果來驗證有限元模型的正確性.結果表明:自復位墩底隔震結構可有效降低固定墩的地震響應;SPSIS-TD體系在第一階段的地震響應同常規塑性鉸結構體系大致相同,在第二階段,SPSIS-TD體系不僅能有效降低固定墩的地震響應,還能減小震后殘余變形,具有較好的自復位能力;當兩側封板發生破壞后,固定墩發生擺動,梁端位移增大.
  • 作者 韓 瑩, 黃俊愷, 劉宏遠, 吳 召
    doi 10.13245/j.hust.201022 頁碼 127-133 全文下載(1.09 MB)
    為了研究層狀雙金屬氫氧化物綠銹(GRSO4)對3-氯硝基苯(3-CNB)的去除效果及機制,考察了初始pH值和水中天然離子對GRSO4還原3-氯硝基苯的影響,并研究了GRSO4還原3-氯硝基苯的產物和去除路徑.結果表明:GRSO4還原3-氯硝基苯的反應均符合擬一級反應動力學;GRSO4對3-氯硝基苯的去除效率隨初始pH值的增加而上升;Na+,K+,Ca2+等均對GRSO4還原3-氯硝基苯起到促進作用,并且在有CO32-存在情況下的去除速率明顯提高;3-氯硝基苯通過還原反應最終生成3-氯苯胺(3-CAN).通過X射線衍射儀(XRD)和掃描電子顯微鏡(SEM)表征,以及和二價鐵離子(Fe2+)的還原效果比較,證明了GRSO4自身結構中的二價鐵起到主要還原作用.

主管:教育部

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主編:李元元

刊號:ISSN 1671-4512

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