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专题:计算爆炸力学
爆炸冲击波致颅脑冲击伤数值模拟研究
张文超, 王舒, 梁增友, 覃彬, 卢海涛, 陈新元, 卢文杰
2022, 42(9): 881-890.   doi: 10.15918/j.tbit1001-0645.2021.191
摘要(44) HTML(9) PDF(12)
摘要:
爆炸冲击波作用头部导致的颅脑冲击伤已成为战斗医学救治中的“标志性损伤”,而爆炸冲击波作用头部时与头部相互作用过程及致伤机理尚不明确. 为了找出爆炸冲击波与头部相互作用时空气压力场变化规律及颅脑动态响应特性,进行了爆炸冲击波作用头部数值模拟研究. 建立了具有典型人体头部结构的三维有限元模型,针对Nahum尸体头部撞击实验对头部有限元模型的有效性进行了验证;基于验证的头部有限元模型,对爆炸冲击波作用头部进行数值模拟,得出了冲击波与头部相互作用时空气压力场变化规律;对头部颅内压变化情况进行分析,得出了冲击波从正面作用头部后额叶、顶叶脑组织压力会出现高频的正负压周期性波动,且会出现较高的压力峰值,为易受损区域.
楔面角度扰动对斜爆轰结构的影响研究
刘曦, 李健
2022, 42(9): 891-899.   doi: 10.15918/j.tbit1001-0645.2021.204
摘要(24) HTML(7) PDF(8)
摘要:
为研究楔面角度扰动对斜爆轰波结构的影响,采用两步法反应模型建立了二维反应Euler方程组,在LevelSet函数中引入时间变量用于描述运动楔面边界,开展了楔面角度扰动对斜爆轰影响过程的数值模拟,仿真结果表明:楔面角度增加时,诱导区变短,突跃过渡斜爆轰演变成平滑过渡斜爆轰,斜爆轰波角度增加并向上游移动;楔面角度减小时,诱导区变长,平滑过渡斜爆轰演变成突跃过渡斜爆轰,斜爆轰波角度减小并向下游移动;演变过程包含复杂的波系变化.
强间断多介质流的高精度伪弧长方法
王晨涛, 马天宝, 李坤
2022, 42(9): 900-908.   doi: 10.15918/j.tbit1001-0645.2021.205
摘要(22) HTML(7) PDF(4)
摘要:
考虑到双曲守恒律方程随着时间的发展,产生的解会包含强间断. 伪弧长算法可以削弱方程的奇异性,因此结合伪弧长算法和高精度权基本无振荡格式发展了高阶伪弧长算法,有效提高计算求解的精度和分辨率.由于在变形的网格中直接构造高精度格式较为复杂,因此通过坐标变换将控制方程映射至正交均匀的弧长空间,然后在弧长空间中完成计算. 结合Level Set技术和虚拟流体法界面处理,将算法拓展到多介质流的计算中,针对网格移动以后Level Set距离函数的插值,提出了三阶非守恒插值格式.计算结果表明,高精度伪弧长算法具有较高的收敛阶,可以有效降低间断处的数值震荡,提高间断分辨率.
近自由面水下爆炸气泡与破损结构耦合作用机理研究
张之凡, 谢宇杰, 王成, 邓万超, 廖全蜜
2022, 42(9): 909-917.   doi: 10.15918/j.tbit1001-0645.2022.103
摘要(20) HTML(6) PDF(8)
摘要:
近自由面水下爆炸气泡的动态特性非常复杂,研究其与破损结构的耦合作用机理对于发挥武器的二次攻击毁伤能力具有重要的意义. 基于耦合欧拉-拉格朗日方法,建立了近自由面水下爆炸模型,讨论了(不)完整直角结构近自由面水下爆炸过程中气泡的动态特性,揭示了近自由面水下爆炸气泡与破损结构耦合作用机理. 首先建立近自由面水下爆炸模型,将气泡形态、最大半径、周期等仿真结果与实验数据对比,验证数值模型及计算方法的有效性. 探究了完整和破损结构的存在对近自由面水下爆炸气泡动态特性的影响,发现结构与自由面的共同作用使得气泡出现射流偏折、水冢一侧凹陷和气泡破碎等现象. 结果显示破口尺寸参数γ在0.070~0.085区间内,气泡在结构一侧将形成倾斜射流,破口尺寸的增大对射流的头部宽度、头部速度和倾斜角度呈现明显的正向影响.
圆柱形炸药空爆在近场空间的超压估算公式
刘军, 王政, 熊俊, 殷建伟
2022, 42(9): 918-927.   doi: 10.15918/j.tbit1001-0645.2022.113
摘要(21) HTML(6) PDF(7)
摘要:
圆柱形炸药空爆后在近场空间会形成强度不均匀的超压场,在相同等效衰减距离、不同空间角度上的近场超压可相差数倍甚至一个量级以上. 为了准确、快速地评估圆柱空爆近场超压强度及分布差异给近场不同区域毁伤效应和防护效果带来的影响,在圆柱空爆近场实验数据匮乏的情况下使用经过实验效验的模拟数据来补足样本空间,通过数据拟合的方式给出了圆柱装药空爆在较小等效衰减距离下的超压估算公式. 首先,通过与球形装药下的经验公式和圆柱装药下的实验结果对比,分别验证了模拟结果在球形和圆柱装药情况下均具有一定置信度;之后,以二次多项式的形式拟合得到了圆柱空爆近场超压估算公式,并给出了6种不同长径比圆柱空爆在不同空间位置上超压的实验结果与估算公式结果的对比. 结果表明,估算公式可在较小误差范围内给出炸药空爆在近场空间任意位置上的超压,其经实验校验具有一定置信度的适用范围是圆柱长径比为1/4~4、等效衰减距离为0.2~2.0 m/kg1/3.
机械工程
基于改进SAE的提升机制动系统故障诊断
李娟莉, 闫方元, 苗栋, 刘怡梦
2022, 42(9): 928-934.   doi: 10.15918/j.tbit1001-0645.2021.210
摘要(15) HTML(9) PDF(5)
摘要:
为了减少传统故障诊断方法人工主观干预对诊断结果的影响,使用无监督学习方式提取提升机监测数据的故障特征,提出了一种基于稀疏自编码器的故障诊断方法. 首先分析了制动系统的故障机理,采集了提升机正常运行和故障模拟状态下的监测数据,生成了故障诊断数据集;然后建立了SAE故障诊断模型,并使用Dropout和Adam算法对其进行了优化;最后使用测试数据集对模型的性能进行了测试. 试验结果表明,提出的方法较好地避免了稀疏数据的训练误差,减少了过拟合现象,降低了稀疏数据局部最优点的影响,故障类型的平均分类精度达到94%,能有效地进行矿井提升机的故障诊断.
机枪遥控武器站锰铜基阻尼合金缓冲器非线性有限元分析及试验
朱锐, 毛保全, 赵俊严, 郭晋涛, 王之千, 陈春林
2022, 42(9): 935-946.   doi: 10.15918/j.tbit1001-0645.2021.216
摘要(22) HTML(8) PDF(3)
摘要:
机枪遥控武器站缓冲器存在能量吸收率低、二次冲击、刚度过大等现象,导致枪口振动加剧,影响射击精度. 针对上述问题,本文基于锰铜基阻尼合金开展新型缓冲器的设计研究. 对锰铜基阻尼合金广义分数阶Maxwell本构模型进行有限元实现,开展锰铜基阻尼合金悬臂梁振动特性实验验证子程序正确性. 采用遗传优化算法设计了8片对合组合和24片复合组合两种新型阻尼合金碟簧缓冲器,进行非线性瞬态有限元分析发现24片复合组合碟簧缓冲器效果较好,相对原矩形圆柱弹簧缓冲器的振动加速度有效值可降低66.42%. 最后通过缓冲器静压试验和落锤试验验证了仿真分析结果. 静压试验表明3 kN时24片复合碟簧静态能量吸收率可达37.1%,落锤试验表明其平均动态能量吸收率为63.64%,是原矩形圆柱弹簧缓冲器的1.51倍,最大位移为2.69 mm,相对原矩形圆柱弹簧缓冲器降低30%.
光学与电子
基于编码超表面的三维孔径编码成像研究
王婷, 尹翔宇, 马旭辉, 张润泽
2022, 42(9): 947-952.   doi: 10.15918/j.tbit1001-0645.2021.313
摘要(12) HTML(5) PDF(3)
摘要:
针对雷达系统在微波频段对静止目标成像分辨率低的问题,基于超材料和孔径编码成像体制设计了一套三维成像系统,同时提出了一种三维成像的优化算法. 系统将立体目标所在场景划分为4个成像平面上的成像网格,利用编码超表面在不同编码时辐射特性的不相关性构造测量矩阵,实现了在Ka波段对静止目标的高分辨成像. 仿真结果表明,此成像系统能够对2 m距离内的静止目标实现准确重构,方位向分辨率为20 cm,距离向分辨率为10 cm.
信息与控制
舰舰协同制导舰空导弹中末目标交班问题研究
赵永涛, 焦纲领, 王军生, 李亚飞
2022, 42(9): 953-960.   doi: 10.15918/j.tbit1001-0645.2021.212
摘要(27) HTML(8) PDF(12)
摘要:
针对舰舰协同制导舰空导弹超视距拦截目标时的中末目标交班问题,确定了中末制导目标成功交班需要满足的约束条件. 采用将弹目视线角矢量投影到相应旋转平面的方法,提出了一种适用于大预定指向角情况的导引头天线预定指向角解算模型. 应用方差分析方法,建立了导引头天线预定指向角的误差模型,并结合协同制导作战信息流程对误差源进行了分析. 应用概率论和排列组合方法,建立了单次目标和多次目标交班成功概率模型. 仿真结果验证了预定指向角解算误差模型和目标交班成功概率模型的正确性,以及在减小指向角误差和提高目标交班成功概率方面的有效性.
岸基多星多参数北斗GEO反射信号海面风速反演
王峰, 杨东凯, 李杰, 张波
2022, 42(9): 961-968.   doi: 10.15918/j.tbit1001-0645.2021.217
摘要(19) HTML(12) PDF(4)
摘要:
开展北斗GEO卫星B3I信号岸基近岸海域海面风速反演研究.在GNSS反射信号相干时间和归一化时延波形面积两个观测量的基础上,本文提出了主成分分析和线性无偏最小方差的多星多参数海面风速反演方法.为了验证北斗GEO卫星B3I信号反演海面风速以及所提方法的有效性,在山东东营青东五验潮站开展了外场试验.试验结果表明反射信号的相干时间能够提供比波形面积更好的反演性能;多星多参数的反演结果比单星单参数的更好;线性无偏最小方差能够提供精度为1.15 m/s的最佳反演结果.
面向多目标参数整定的协同深度强化学习方法
罗森林, 魏继勋, 刘晓双, 潘丽敏
2022, 42(9): 969-975.   doi: 10.15918/j.tbit1001-0645.2021.218
摘要(21) HTML(10) PDF(4)
摘要:
多目标控制参数联合优化整定是自动化系统保持高效、稳定运行的关键问题,强化学习常用于建立自动化调参智能体,代替人工完成参数整定. 针对现有方法使用固定权重将多个优化目标线性组合为单目标,训练具有固定调参知识的单智能体模型,导致实际目标关系受环境影响与先验不符时,智能体无法感知并做出适应性决策调整,限制参数整定效果的问题,提出一种面向多目标参数整定的协同深度强化学习方法. 该方法利用离线仿真学习目标整定知识建立多个Double-DQN智能体,在线建立整定效果反馈,感知目标实际关系并调整智能体协同策略,实现有效的多目标参数整定. 列车自动驾驶参数整定实验结果表明,方法对停车误差、舒适度两个目标整定效果良好,能自适应不同车轨性能且可持续优化,实用价值大.
基于光源估计的多摄系统白平衡一致性转换方法
黄浩, 廖宁放, 赵长明, 李玉梅
2022, 42(9): 976-982.   doi: 10.15918/j.tbit1001-0645.2021.291
摘要(17) HTML(8) PDF(6)
摘要:
针对多摄成像系统中多个相机模组因硬件差异引起的白平衡不一致问题,提出基于光源估计的白平衡一致性转换方法,使用决策点转换方法、查找表方法、分类决策点转换方法将原始相机的白平衡决策点转换给参考相机,并使用色度比例差异、白点色差和全色块色差三个指标,在多种光源下对算法进行评价. 结果表明提出的查找表和分类决策点转换方法可有效提升多摄相机模组的白平衡一致性,满足移动设备影像系统使用需求,并可指导多摄成像系统的模组硬件设计和选型.
基于自动检测与动态补偿的DC-DC转换器抗单粒子加固设计方法
郭仲杰, 刘楠, 卢沪, 刘申, 曹喜涛
2022, 42(9): 983-990.   doi: 10.15918/j.tbit1001-0645.2022.051
摘要(17) HTML(4) PDF(3)
摘要:
以Boost型转换器为例进行了DC-DC转换器对单粒子瞬态的敏感性分析,研究了单粒子瞬态对环路响应的影响. 基于对环路敏感节点的分析,采用电路与系统级的片上自动检测方法及时获取单粒子能量,进而转化为动态补偿的参数,实现了对不同单粒子能量下的瞬态特性改善. 基于商用0.18 μm BCD工艺,完成了一款高可靠Boost型转换器电路设计、版图设计与物理验证. 实验结果显示,输入电压为2.9~4.5 V,输出电压为5.9~7.9 V,负载能力为55 mA,系统在单粒子瞬态效应的作用下,输出电压的最大波动不超过1 mV,抑制能力达到86.07%以上,能够抵抗LET=100 MeV·cm2/mg的单粒子轰击.
网络预出版栏目展示本刊经同行评议确定正式录用的文章,这些文章目前处在编校过程,尚未确定卷期及页码,但可以根据DOI进行引用。
面向机械臂的永磁同步电机RBF网络磁场矢量控制系统
唐晓刚, 杨广雨, 郇浩, 余昊元, 李可盈
当前状态:  doi: 10.15918/j.tbit1001-0645.2021.267
摘要(23) HTML(17) PDF(10)
摘要:
机械臂的伺服系统面临着高精度和快速响应的冲突、动态扰动下稳定性不足等问题。以永磁同步电机为研究对象,通过RBF网络磁场矢量控制系统改进控制器结构,改善了PI控制器的积分迟滞作用,提高了系统响应速度;使用监督学习改善了神经网络在控制系统中的不稳定问题;使用在线学习的思路提高了控制系统在环境变化时的适应能力。实验结果表明,RBF网络磁场矢量控制系统具有良好的稳态性能,能够有效提高永磁同步电机响应速度和抗干扰能力。
基于改进BTM模型的医疗服务质量因素识别
高慧颖, 公孟秋, 于思佳
当前状态:  doi: 10.15918/j.tbit1001-0645.2021.350
摘要(9) HTML(7) PDF(0)
摘要:
针对在线医疗评论文本长度短、语义稀疏的特点,提出一种基于词共现分析的在线医疗评论主题挖掘模型。应用于短文本的BTM主题模型在词对的选择过程中缺少对词语语义相关性的考虑,通过引入词共现分析计算语义相关性,设定阈值筛选参与训练的词对,进行医疗评论主题挖掘,基于主题一致性TC值和JS散度对比改进的COA-BTM主题模型与传统的BTM主题模型和LDA主题模型在医疗评论主题挖掘中的效果。实验结果表明改进的COA-BTM模型在主题一致性和主题质量上均具有更好的效果,证明了其在在线医疗评论挖掘领域的有效性。基于改进算法在医疗评论主题挖掘中的应用和SERVQUAL模型,更全面地识别了医疗服务质量影响因素。
负载敏感泵流量控制精度及变量机构节流损耗特性
汪浒江, 王振宇, 王涛, 唐守生, 方文华, 刘晓超, 杨啟福
当前状态:  doi: 10.15918/j.tbit1001-0645.2022.033
摘要(26) HTML(4) PDF(6)
摘要:
为了提升负载敏感泵控系统流量控制特性,建立了负载敏感泵控系统动态数学模型及动态仿真模型,并对模型的正确性开展了台架试验验证. 以动态模型为依据,着重分析了变量机构关键配合参数对负载敏感泵控系统流量控制精度及变量机构能耗特性的影响规律. 研究发现,适当的负载敏感阀及压力切断阀径向配合间隙和负载敏感阀口负遮盖量,不仅有利于提高负载敏感泵控系统的流量控制精度,而且能将变量机构节流损耗控制在较低水平. 过大的间隙和负遮盖量设计,不仅会导致变量机构节流损耗大幅增加,而且会导致负载敏感泵控系统的流量控制精度大幅降低.
多模态交互的车内即时通信应用可用性评价
马钧, 潘维涛, 徐雯霞
当前状态:  doi: 10.15918/j.tbit1001-0645.2022.002
摘要(13) HTML(20) PDF(0)
摘要:
针对多模态交互的车内即时通信应用,构建可用性评价模型,并基于评价结果提出优化建议. 基于人机界面和可用性等领域的研究,确定了明确易操作、高效实用和安全的可用性原则,依次定义共15项评价指标,并创新性地搭建了实车模拟驾驶平台对3款汽车进行了可用性评价测试. 结合层次分析法和CRITIC法,综合考虑主观意见和客观数据表现,动态地确定了各指标的权重,并应用模糊综合评价法建立了评价模型. 在实车测试中发现了触屏交互引起的视觉和操作分心对安全性方面构成威胁,语音交互的任务完成时间直接影响用户的人机信任进而影响驾驶绩效等问题,并提出了优化建议. 基于该实车模拟驾驶平台和评价模型,还可针对更多样的交互模态、交互任务和车机应用进行可用性测试与评价,并指导其体验设计.
截顶辅助型超聚能射流成形理论及正交优化
葛超, 曲卓君, 王晋, 周晟, 胡蝶, 余庆波
当前状态:  doi: 10.15918/j.tbit1001-0645.2021.248
摘要(17) HTML(7) PDF(2)
摘要:
针对截顶辅助型超聚能装药结构设计及应用问题,建立了截顶辅助型超聚能射流成形微元法理论模型;综合考虑药型罩、炸药、壳体、炸高等因素关键参数,建立了超聚能射流成形特性主控参量量纲一分析模型;通过正交优化方法,揭示了辅助药型罩厚度、辅助药型罩边缘凸出长度、截顶药型罩壁厚、锥角以及炸高对超聚能射流有效射流长度和头部速度的影响规律,获得了5个关键因素影响的主次关系.
变杆长X形结构隔振系统动力学特性研究
朱冬梅, 刘伟, 刘海平, 鲁光阳
当前状态:  doi: 10.15918/j.tbit1001-0645.2021.345
摘要(15) HTML(9) PDF(1)
摘要:
针对传统三参数隔振器谐振段与高频段的隔振效果不能同时保证的问题,提出了一种将几何非线性特征变杆长X形结构隔振器的模型. 该模型采用谐波平衡法建立动态响应解析模型,并且将解析解与时域数值解和多体动力学软件Adams得到的仿真数据进行对比,证明解析解正确. 在此基础上,分析了变杆长X形结构隔振系统的等效刚度系数、等效阻尼系数、力传递率和多频稳态激励条件下传递到基础的动态力以及关键设计参数对隔振系统传递特性的影响. 结果表明变杆长X形结构隔振系统等效刚度和等效阻尼呈单调递增变化;变杆长X形结构隔振系统谐振峰值显著减小且频率未发生变化,对应时域力响应也呈现出相同的变化特征.
基于有限测点的铝合金板残余应力场重构研究
刘广彦, 熊土林, 王璐, 文磊
当前状态:  doi: 10.15918/j.tbit1001-0645.2021.361
摘要(32) HTML(20) PDF(2)
摘要:
应力函数法可基于有限测点的实测结果重构出构件的全场残余应力,但其应力函数往往难以确定,且不易通过同一应力函数同时重构出多个残余应力分量的分布. 针对上述不足,发展了一种利用通用应力函数同时重构多个残余应力分量场的方法. 该方法构造双元傅里叶函数作为艾瑞应力函数,使用判定系数确定模型阶数,并根据实测散点值优化确定应力函数中的未知参数. 最后利用模拟三点弯实验的残余应力场验证了该方法的准确性,并将其应用于真实铝合金板的残余应力场重构. 结果表明,该方法能同时重构多个应力分量,且重构残余应力场具有较高的精度.
联合多视角互投影融合的三维目标检测方法
赵亚男, 王显才, 高利, 刘语佳, 戴钰
当前状态:  doi: 10.15918/j.tbit1001-0645.2021.332
摘要(14) HTML(14) PDF(9)
摘要:
针对当前智能车辆目标检测时缺乏多传感器目标区域特征融合问题,提出了一种基于多模态信息融合的三维目标检测方法. 利用图像视图、激光雷达点云鸟瞰图作为输入,通过改进AVOD深度学习网络算法,对目标检测进行优化;加入多视角联合损失函数,防止网络图像分支退化. 提出图像与激光雷达点云双视角互投影融合方法,强化数据空间关联,进行特征融合. 实验结果表明,改进后的AVOD-MPF网络在保留AVOD网络对车辆目标检测优势的同时,提高了对小尺度目标的检测精度,实现了特征级和决策级融合的三维目标检测.
基于PSO-BP神经网络湿式摩擦元件损伤预测模型
李乐, 舒越超, 吴健鹏, 陈漫, 王立勇
当前状态:  doi: 10.15918/j.tbit1001-0645.2021.347
摘要(17) HTML(5) PDF(7)
摘要:
为求解湿式离合器的多影响因素损伤关系,应用多源数据融合方法,构建一种基于PSO-BP神经网络的湿式摩擦元件损伤预测模型. 将转速和接合油压作为模型的输入参数,将提取到的摩擦片周向温度梯度、Fe和Cu元素浓度变化率、摩擦片表面粗糙度变化率作为模型输出参数, 建立了有限元仿真模型,搭建了湿式离合器摩擦磨损综合试验台,采用控制变量法研究了油压、转速对摩擦元件损伤特征参数的影响. 结果表明,输入工况与4类损伤特征参数呈非线性关系,预测值与实测值随工况变化趋势一致,损伤特征参数较油压的变化更为敏感. 对比同类模型与试验数据,预测模型具有较高的预测精度,能够有效地对湿式离合器多工况损伤进行预测.
电磁直驱静液作动器多学科建模与优化
谭草, 李波, 于鹏, 陆佳瑜, 刘永腾, 孙兆岳
当前状态:  doi: 10.15918/j.tbit1001-0645.2021.266
摘要(17) HTML(9) PDF(0)
摘要:
针对汽车电动化与智能化对线控系统执行元件日益严苛的需求,提出了一种高功率密度动圈式直线执行器直接驱动液压泵活塞,进而实现作动筒容积伺服控制的电磁直驱静液作动器,有效缩短了动力传递路径. 建立了作动器电磁-机械-液压-控制耦合的多学科仿真模型,设计了直驱活塞运动的滑模-自抗扰控制算法,分析了单向阀阀芯球座直径、阀芯球体直径、弹簧刚度和弹簧预压力等结构参数对作动器性能的影响规律;以作动器动态响应时间为优化目标,通过遗传算法优化了单向阀的结构参数. 仿真与实验结果验证了电磁直驱静液作动器多学科建模及优化的有效性,在直驱活塞运动幅值±5 mm、频率20 Hz典型工况下,作动器20 mm行程的响应时间小于0.2 s.
柴-燃混合循环系统发展综述及航空适用分析
丁水汀, 宋越, 杜发荣, 朱锟, 赵帅, 周煜
当前状态:  doi: 10.15918/j.tbit1001-0645.2022.006
摘要(12) HTML(7) PDF(0)
摘要:
在充分调研国内外混合循环动力系统发展现状的基础上,总结各种动力系统的性能优劣势,分析制约其发展的瓶颈技术难题. 基于我国小型航空动力系统的研究现状和发展所面临的严峻挑战,提出适用于航空领域的混合循环动力系统发展要求:高功重比、高工作可靠性、低结构复杂度、高热效率和低油耗. 借鉴混合循环动力系统在其他领域发展现有的研究成果和应用经验,总结混合循环动力系统在航空领域发展所面临的结构设计及布局、理论及试验研究、控制方法及策略等技术难点,给出对应的建议解决方案. 为混合循环动力系统在航空领域的应用提供技术建议,为我国发展高性能高水平的小型航空动力系统提供新的发展方向.
药型罩结构参数对JPC水下作用效应影响研究
陈兴, 卢永刚, 程祥珍
当前状态:  doi: 10.15918/j.tbit1001-0645.2021.346
摘要(17) HTML(19) PDF(2)
摘要:
针对药型罩结构参数对杆式射流水下作用效应的影响问题,基于LS-DYNA有限元软件和试验,研究了药型罩壁厚T、圆弧半径R、罩锥角α对杆式射流水中成型和侵彻效应的影响. 结果表明,壁厚影响杆流的入水初速,圆弧半径和罩锥角分别影响杆流的轴向拉伸和径向收缩能力,影响杆流形态和质量分布;增加药形罩壁厚、减小圆弧半径和罩锥角均能增强杆流的水下作用效应;获得了杆流水下作用效应较佳的药型罩结构参数,其中T为0.036 Dk~0.055 DkR为0.30 Dk~0.45 Dkα为120°~130°. 试验结果表明水层厚度对杆流动能具有很强的衰减作用,水层厚度为60 cm时,杆流能对靶板形成平均直径为0.54 Dk的穿孔.
基于充电数据的多阶段锂离子电池健康状态估计
魏中宝, 阮浩凯, 何洪文
当前状态:  doi: 10.15918/j.tbit1001-0645.2021.336
摘要(9) HTML(6) PDF(0)
摘要:
锂离子电池的健康状态估计是锂离子电池寿命评估和健康管理的基础. 文中针对实际应用场景中充电数据的缺失,提出一种实用的多阶段电池的健康状态估计方法. 研究中根据电压大小,将充电过程划分为3个阶段,分别提出了具有针对性的电池的健康状态估计方法. 特别是对于恒流电压过渡阶段,在恒流数据和电压数据都严重缺失地情况下,利用卷积神经网络的数据挖掘能力,直接建立了电压电流数据与电池的健康状态的关系,在锂离子电池的长期老化实验数据研究基础上对所提出的方法进行了验证. 结果表明,该方法具有估计精度高、应对严重数据缺失的能力强、对电池不一致性鲁棒性强等优点.
基于YOLOv5s-T和RGB-D相机的螺栓检测与定位系统
王向周, 杨敏巍, 郑戍华, 梅云鹏
当前状态:  doi: 10.15918/j.tbit1001-0645.2021.339
摘要(42) HTML(8) PDF(4)
摘要:
机器人替代人工紧固角钢塔螺栓是解决高空作业安全问题的途径之一. 针对角钢塔螺栓紧固机器人的作业需求,提出了一种基于神经网络和RGB-D相机的角钢塔主材螺栓检测与定位系统,将轻量化的YOLOv5s-T网络应用于英特尔®实感™深度摄像头D435i采集的图像,实现了角钢塔主材螺栓的实时检测、三维定位及重新排序等功能. 经实验验证,YOLOv5s-T在基本不降低均值平均精度(mean average precision,mAP)的情况下,推理速度提高约31%;用RGB-D相机测得的三维坐标计算相邻螺栓间距,平均误差小于1 mm. 对主材螺栓排序算法进行验证,RGB-D相机正对螺栓组模板时,模板的正确排序率不低于95%,可快速引导6自由度机械臂末端到达螺栓紧固点.
PMSM电流鲁棒性增量预测控制
张硕, 孙永禄, 赵明威, 周莹
当前状态:  doi: 10.15918/j.tbit1001-0645.2021.296
摘要(23) HTML(11) PDF(2)
摘要:
为解决传统的永磁同步电机无差拍电流预测控制严重依赖电机参数,导致当电机参数发生变化时,控制性能严重下降,出现电流跟随不上,谐波含量增大等问题,文中提出一种基于龙伯格观测器的增量模型的无差拍电流预测控制方法,解决了传统无差拍电流预测控制中无法抵抗参数扰动问题. 首先在原有无差拍电流预测控制模型的基础上推导出增量模型,消除电流预测控制中磁链变化的影响;其次为了消除电感变化对电流预测控制效果的影响,引入龙伯格观测器,建立带有龙伯格观测器的增量模型;最后通过simulink仿真和实验验证了所提出方法的有效性.
爆炸成型弹丸垂直穿透钢板靶后破片飞散特性
邢柏阳, 赵建霞, 陈亮, 胡爱虔, 朱福林, 刘建禄, 郭锐, 侯云辉
当前状态:  doi: 10.15918/j.tbit1001-0645.2021.304
摘要(20) HTML(18) PDF(8)
摘要:
为了能够利用爆炸成型弹丸打击目标前的初始条件对目标内部的破片分布进行量化预测,从而可以对目标打击策略进行优化升级,因此采用了经过实验数据验证的数值仿真方法,对某爆炸成型弹丸垂直穿透钢板所形成的靶后破片进行了研究,分析了靶后破片的数量与所处飞散角度的关系,建立了上述关系与着靶速度(1700~1900 m/s)、靶板厚度(30 ~ 70 mm)、破片来源(爆炸成型弹丸或靶板)的联系. 结果表明:可以通过初始条件可靠地量化预测破片分布,并且靶板及爆炸成型弹丸产生的靶后破片相对累计数量随飞散角的增加而呈Weibull累积分布函数式增加.
基于局部-全局双分支网络的密集人群计数方法
邸慧军, 宋凌霄, 余晓, 王蔚然
当前状态:  doi: 10.15918/j.tbit1001-0645.2021.311
摘要(18) HTML(10) PDF(2)
摘要:
基于卷积神经网络的人群计数方法促使人群计数精度取得了显著提高. 然而,密集人群中的人头尺度变化与复杂环境干扰仍是影响网络计数精度的主要因素. 本文提出了一种基于局部-全局双分支网络对密集人群计数. 局部分支主要由尺度感知特征提取模块实现,以建模密集人群中人头的尺度变化. 全局分支主要由位置感知注意力模块实现,以增强网络对人群与背景之间的判别力. 提取到的局部特征与全局特征会送入特征融合分支处理,回归人群密度图. 本文方法在3个常用的人群计数数据集与一个遥感目标计数数据集上进行了实验. 定量与定性结果表明了本文方法的有效性.
基于带符号位的浮点数运算的多位宽3D RRAM设计
王兴华, 王天, 王乾, 李潇然
当前状态:  doi: 10.15918/j.tbit1001-0645.2021.358
摘要(49) HTML(10) PDF(1)
摘要:
本文介绍了卷积神经网络(convolutional neutral network,CNN)系统中具有多位存储的三维阻变式存储器(three-dimensional resistive random-access memory,3D RRAM)的带符号位的浮点数运算. 与其他类型存储器相比,3D RRAM可以在存储器内部进行运算,且具有更高的读取速率和更低的能耗,为解决冯诺依曼架构的瓶颈问题提供新方案. 单个RRAM单元的最大和最小电阻分别达到10 GΩ和10 MΩ,可在多级电阻状态下稳定,以存储多比特位宽的数据. 测试结果表明,带符号位的浮点数的卷积运算系统的精度可以达到99.8%,测试中3D RRAM模型的峰值读取速度为0.529 MHz.
ESPRIT算法广义逆矩阵求解的快速FPGA实现
王卫江, 张拓锋, 蒋荣堃, 李泽英, 王晓华, 谭志昕, 薛丞博
当前状态:  doi: 10.15918/j.tbit1001-0645.2021.320
摘要(42) HTML(13) PDF(8)
摘要:
在基于旋转不变子空间的信号参数估计(estimating signal parameter via rotational invariance techniques,ESPRIT)算法中涉及到求解信号子空间矩阵的逆矩阵,针对常用方法计算复杂度高,实时性差等问题,提出使用广义逆公式对信号子空间矩阵进行求解的方法. 在FPGA平台上设计并实现了由复数矩阵乘法、矩阵LU分解、下三角矩阵求逆等子模块构成的广义逆矩阵求解系统. 利用该系统求解广义逆矩阵所用的时间约为2.18 ms,与在MATLAB上对同样矩阵进行广义逆求解的平均用时15.7 ms减少了7.2倍. 使用该系统的结果在MATLAB上完成后续仿真,对ESPRIT算法最终所得角度进行误差分析,最终所得角度的平均估计误差约为0.04°. 结果表明,该系统能在保证结果精确度的同时有效减少运算时间.
基于改进对比源反演算法的脑卒中微波检测成像技术研究
刘珩, 王若璇
当前状态:  doi: 10.15918/j.tbit1001-0645.2021.306
摘要(26) HTML(8) PDF(3)
摘要:
为解决脑部检测的实时性与准确性问题,进一步提高脑部检测成像的速度与精度,提出一种改进的对比源反演算法——基于快速共轭梯度迭代的对比源反演法(FCG-CSI),用于出血性脑卒中的微波检测成像。利用COMSOL与MATLAB软件搭建脑卒中微波检测仿真系统,对脑部模型进行微波成像。仿真结果表明采用FCG-CSI算法能够有效且快速对脑部血块进行成像,且成像的位置误差仅为0.54 cm。
低硬度聚脲/钢板复合结构抗高速破片侵彻机理试验
毛柳伟, 万昌召, 陈长海, 程远胜
当前状态:  doi: 10.15918/j.tbit1001-0645.2021.219
摘要(27) HTML(6) PDF(2)
摘要:
针对低硬度聚脲/钢板复合结构的抗破片高速侵彻机理问题,通过弹道试验,分析了复合结构靶板的侵彻破坏模式和抗弹性能,并与相同面密度的纯钢板进行了比较. 从应力波的角度进一步探讨了复合结构靶板的抗弹机理,以及前聚脲层对后钢板层的影响机制. 结果表明,破片高速侵彻下,前聚脲层主要呈现剪切冲塞的破坏模式;而后钢板层的侵彻破坏模式则由无前聚脲层时的剪切冲塞,逐渐转变为花瓣开裂. 相同面密度情形下,虽然复合结构靶板的整体抗弹性能不如纯钢板,但由于前聚脲层的影响,后钢板层的抗弹效率会得到大幅提升;随前聚脲层/后钢板层面密度比值增大,复合结构靶板整体抗弹性能不是一直降低,而是先降低后提高,且后钢板层是主要耗能构件.
用于HRRP多类目标识别的D距离分类器
姚璐, 韩磊, 杨磊, 柴晓飞
当前状态:  doi: 10.15918/j.tbit1001-0645.2021.318
摘要(12) HTML(9) PDF(1)
摘要:
在雷达自动目标识别(radar automatic target recognition ,RATR)领域,为了保证基于高分辨距离像(high-resolution range profile,HRRP)的目标识别算法在进行小样本多类目标识别时仍然具有优异的识别性能,需要提出一种同时具备优异泛化性能与低运算复杂度的识别算法。利用比值计算两个向量之间的比值距离,并将比值距离应用于距离分类器中,称之为D距离分类器。然后利用八类地面目标实测数据将D距离分类器与其他一些RATR统计模型进行比较,分别分析其在小样本与多类目标时的识别精度。最终结果验证出D距离分类器在训练样本有限且多类目标识别时仍然具有优异的泛化性能与很低的运算复杂度。
多智能体系统事件触发一致性研究综述
张栋, 马苏慧, 吕石, 王孟阳, 唐硕
当前状态:  doi: 10.15918/j.tbit1001-0645.2021.222
摘要(33) HTML(23) PDF(8)
摘要:
事件触发一致性控制是解决多智能体系统(multi-agent systems,MASs)一致性通信资源消耗问题的有效手段. 本文简述了MASs事件触发一致性的基本框架,综述了MASs事件触发一致性问题所涉及的事件触发机制及设计策略、事件触发一致性的影响因素、Zeno行为和事件触发一致性应用4个方面的国内外研究进展,对未来研究方向进行了展望.
基于反双曲正切函数的变步长LMS算法
火元莲, 安娅琦, 巩琪, 连培君
当前状态:  doi: 10.15918/j.tbit1001-0645.2021.257
摘要(21) HTML(25) PDF(5)
摘要:
针对定步长的LMS算法无法同时满足低稳态误差和快收敛速度这个需求,本文提出了一种基于反双曲正切函数的变步长LMS算法. 该算法基于反双曲正切函数构建步长与误差信号之间的非线性函数关系式,以此来替代LMS算法中的定步长,实现了对步长因子的动态调整. 文中详细讨论了新的变步长函数中参数αβγ对于算法性能的影响,并和其他几种较新的变步长算法进行了性能比较. 仿真结果表明,所提算法很好地兼顾了收敛速度、稳态误差和跟踪性能,在系统辨识、正弦信号去噪和自适应线性预测方面表现出了优异的性能.
基于状态转移算法的极限学习机
邹伟东, 李钰祥, 夏元清
当前状态:  doi: 10.15918/j.tbit1001-0645.2021.302
摘要(28) HTML(14) PDF(1)
摘要:
目前极限学习机在训练模型时存在占用计算资源多和模型精度低等问题. 为了解决上述问题,提出了一种基于状态转移算法的极限学习机,可提升算法计算效率和模型精度. 利用状态转移算法的全局搜索特性求解线性方程组,得到极限学习机的输出权重矩阵,进而完成建模. 在分类和回归数据集上与极限学习机和其他主流算法进行对比,所提方法可以利用较少的隐藏层节点得到高精度的模型,同时具有更好的学习准确率. 这种高性能的建模方式弥补了极限学习机的不足.
弹体斜侵彻多层间隔混凝土薄靶姿态偏转机理研究
成丽蓉, 汪德武, 贺元吉, 赵宏伟, 杨杰, 邓斌
当前状态:  doi: 10.15918/j.tbit1001-0645.2021.299
摘要(15) HTML(15) PDF(0)
摘要:
针对弹体斜侵彻多层间隔混凝土薄靶姿态容易偏转问题,建立了弹靶有限元数值仿真模型以及相结合的弹体姿态偏转理论分析方法,研究了弹体外形参数对侵彻单层薄靶姿态偏转角速率变化以及多层间隔薄靶弹道容易发散的物理规律. 研究结果表明,采用钝头大长径比弹体外形侵彻多层间隔薄靶弹道更稳定,弹体扩尾结构对弹道发散有明显抑制作用;在弹体姿态偏转性能缩比考核时,需对靶板厚度、层间距均进行等尺度缩比,实现缩比弹体在运动中所受阻力、力矩等物理量的等效.
近刚性圆柱水下爆炸气泡动力学特性研究
黎一锴, 席儒
当前状态:  doi: 10.15918/j.tbit1001-0645.2021.254
摘要(26) HTML(22) PDF(5)
摘要:
针对刚性圆柱附近水下爆炸气泡的动力学特性进行了研究. 基于Navier-Stokes方程结合流体体积法捕捉气液两相界面,建立了数值模型;采用电容器放电产生水下爆炸气泡并用高速摄像机记录了气泡的脉动,并将实验结果与数值模拟结果对比验证了数值模型有效性. 通过数值模拟得到了气泡与刚性圆柱相互作用的流场细节信息. 结果表明:气泡在刚性圆柱附近脉动使得刚性圆柱表面流体介质存在速度梯度,速度较大的流体液层冲击气泡形成不同的气泡形状. 定义了一个量纲一的距离参数来表征气泡与刚性圆柱之间的相对距离,研究了距离参数对射流冲击压力、最大射流速度及气泡型心运动的影响. 随着距离参数的增大,射流冲击压力逐渐减小,气泡内部最大射流速度先增大后减小;气泡型心的偏移随距离参数的增加而减小.
高超声速圆锥边界层转捩反转数值研究
雷娟棉, 曹家伟
当前状态:  doi: 10.15918/j.tbit1001-0645.2021.224
摘要(40) HTML(27) PDF(15)
摘要:
为研究高超声速边界层转捩中存在的转捩反转现象,基于雷诺平均的N-S方程,采用γ转捩模型对高超声速圆锥体绕流进行数值模拟,得到了圆锥边界层转捩位置随攻角、头部钝度的变化规律,分析了圆锥边界层转捩反转现象的流动机理.结果表明:当圆锥头部钝度增大到一定值时,圆锥边界层转捩位置随攻角增大呈现迎风面提前、背风面推迟的反转现象;圆锥边界层转捩出现攻角反转现象时,迎风面摩阻系数明显大于背风面摩阻系数且转捩前后摩阻变化更大,此时应重点关注迎风面的热防护;在零攻角条件下,随着圆锥头部钝度从很小值逐渐增大,圆锥边界层转捩位置呈现出“N”型反转现象;圆锥头部钝度增大到一定值时出现的边界层转捩反转现象的可能原因是随钝度增大头部激波后熵层高度显著增大引起的.

1956年创刊, 月刊

ISSN 1001-0645

主管单位:中华人民共和国工业和信息化部

主办单位: 北京理工大学

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