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弱铁磁性奥氏体不锈钢管内氧化皮检测技术 被引量：1
1
作者 刘峰 张帅 +2 位作者 张双楠 蔡桂喜 李建奎 《沈阳工业大学学报》 北大核心 2025年第1期73-82,共10页
【目的】为提高机组发电效率和加快发展绿色低碳经济,超(超)临界机组已经逐渐成为国内火力发电的主力机组。作为超(超)临界机组的关键部件,锅炉管大多采用奥氏体不锈钢管制作。锅炉管长期在高温高压和蒸汽的环境下服役,管道内壁因发生... 【目的】为提高机组发电效率和加快发展绿色低碳经济,超(超)临界机组已经逐渐成为国内火力发电的主力机组。作为超(超)临界机组的关键部件,锅炉管大多采用奥氏体不锈钢管制作。锅炉管长期在高温高压和蒸汽的环境下服役,管道内壁因发生氧化而产生氧化皮。机组的启停导致内壁的氧化皮易发生脱落并堆积在管内,当氧化皮的堆积量达到一定程度时会导致管道局部堵塞,从而引发爆管事故。然而,现场氧化皮的定量检测一般采用磁性无损检测方法,但冷加工和长期老化等原因使得锅炉管具有弱铁磁性,导致现有的氧化皮磁性定量检测方法的测量结果不准确。【方法】针对弱铁磁性奥氏体不锈钢管内氧化皮堵塞量检测的问题,通过扩大磁路的方式提出了一种新型磁性检测方法。采用有限元模拟将现有磁性检测方法与新型磁性检测方法的仿真结果作对比,分析了现有磁性检测方法无法应用于弱铁磁性锅炉管内氧化皮检测的原因。【结果】对于现有磁性检测方法,当锅炉管有弱铁磁性时,氧化皮堵塞面积比的绝对误差值范围为138%~474%;对于新型磁性检测方法,当锅炉管有弱铁磁性时,氧化皮堵塞面积比的绝对误差值范围为3.4%~6.7%,新型磁性检测方法绝对误差值远小于现有磁性检测方法,新型磁性检测方法受管磁性影响较小,可适用于弱铁磁性锅炉管内氧化皮的定量检测。利用新型磁性检测方法,通过不同壁厚标准试样内不同堵塞面积比氧化皮的检测实验,建立了检测信号值与不同壁厚标准试样内的不同氧化皮堵塞面积比之间的对应关系,验证了上述仿真结果的正确性;通过对装有不同堵塞面积比氧化皮的现场管进行实验,验证了标定公式的正确性,并计算了新型磁性检测方法的检测误差值。试样标定实验测得弱铁磁性试样内氧化皮堵塞面积比的最大绝对误差值范围为1.2%~5.6%,最大绝对误差值小于5.6%,现场管实验测得弱铁磁性试样内氧化皮堵塞面积比的最大绝对误差值范围为1.5%~6.4%,最大绝对误差值小于6.4%。【结论】新型磁性检测方法受管壁磁性影响较小,误差值满足实际工程需要,该技术可实现对弱铁磁性奥氏体不锈钢管内氧化皮堵塞量的无损检测与评定。 展开更多
关键词 弱铁磁性 奥氏体不锈钢管 氧化皮 仿真 磁路 磁性检测 有限元 无损检测
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基于梯度提升决策树算法的电力工程造价预测模型 被引量：3
2
作者 邵帅 赵祥 +2 位作者 敖慧凝 柳禾丰 王冬 《沈阳工业大学学报》 北大核心 2025年第3期302-308,共7页
[目的]电力工程造价预测在电网企业资源优化、财务稳定、风险管理、效率提升、项目决策、政策制定、市场秩序维护和投资者决策等方面具有重要意义。针对传统预测方法综合性能较差的问题,并考虑电力工程造价数据的小样本特性,提出了一种... [目的]电力工程造价预测在电网企业资源优化、财务稳定、风险管理、效率提升、项目决策、政策制定、市场秩序维护和投资者决策等方面具有重要意义。针对传统预测方法综合性能较差的问题,并考虑电力工程造价数据的小样本特性,提出了一种基于梯度提升决策树(gradient boosting decision tree,GBDT)的预测模型,通过优化训练过程中的残差,显著提升预测精度。[方法]从自然环境和技术因素出发,深入分析了电力工程造价的影响因子,筛选出11个影响电力工程造价的关键变量。通过数据清洗、特征编码和对数变换,构建适配GBDT模型的特征工程。采用Optuna框架进行超参数调优,并利用5折交叉验证法评估模型性能。模型优化以拟合优度作为评价指标,迭代寻找最优超参数,直至满足预测精度要求或达到最大迭代次数,最终建立结合Optuna框架的梯度提升决策树预测模型。以某地区变电工程造价数据为例,90%的数据样本作为训练集和验证集,10%的数据样本作为测试集,对比分析随机森林、神经网络、GBDT和结合Optuna的GBDT模型的预测效果,通过拟合优度与均方根误差进行性能评估。[结果]实验结果显示,结合Optuna的GBDT模型预测效果优于随机森林、神经网络及GBDT算法,预测值在真实值的±10元/kVA区间浮动。在验证集上,拟合优度为0.8923,均方根误差为8.01;在测试集上,拟合优度为0.8866,均方根误差为8.09。[结论]基于GBDT的电力工程造价预测模型能够精准预测电力工程造价,相较传统方法具有更高预测精度,尤其适用于电力工程造价类的小样本数据集。结合Optuna框架进行超参数调优,进一步提升了预测效果。未来研究将引入更多样本数据,并结合神经网络算法,探索更优的预测方案,助力电网企业实现高效运营与良性发展。 展开更多
关键词 电力工程 造价预测 梯度提升决策树 残差优化 对数变换 影响因子 特征工程 Optuna框架
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市政道路结构地下管线探测与力学特性数值模拟分析 被引量：2
3
作者 芮勇勤 袁健玮 +1 位作者 金生吉 许立 《沈阳工业大学学报》 北大核心 2025年第1期106-113,共8页
【目的】随着人口增长和城市化进程的加快,城区规模不断扩大,城市地下工程建设不可避免地与既有运行管线产生交互。地下管线具备给水、雨污水处理、化石能源运输、有线电视信号传输、电能输送等功能,担负着水、电、信息和能量的供给与传... 【目的】随着人口增长和城市化进程的加快,城区规模不断扩大,城市地下工程建设不可避免地与既有运行管线产生交互。地下管线具备给水、雨污水处理、化石能源运输、有线电视信号传输、电能输送等功能,担负着水、电、信息和能量的供给与传输,被称为城市的“神经”和“血管”,更是稳定城市运行的“生命线”。管线的渗漏、破裂甚至引发路面塌陷,不仅严重影响交通,还为城市排水系统埋下重大安全隐患。每年各地需投入大量人力物力用于地下管线的探测与维护。【方法】针对市政道路中地下管线分布、损伤及渗漏的普遍问题,基于探地雷达技术,提出了一种地下管线探测方案。通过探测不同种类管线的数据,结合原理分析、试验和数值模拟验证,研究管线渗漏引发路面沉陷的机理。【结果】该方案基于探地雷达的探测原理,通过图谱特征识别方法获取地下管线的分布、埋深、管径、材质、管线内部介质以及空洞等参数。结合伪彩色电平图、灰色电平图及波形堆积图等信号数据,建立有限元模型,并对管线渗漏特性进行综合分析,从而研究揭示了渗漏发展的趋势及其对道路结构的损伤机理。【结论】研究表明,道路损伤受多因素影响,包括路面车辆荷载、管道内部压力、管道埋深和直径等。通过探地雷达反射图像的逆向分析,结合路面的病害动力固结数值模拟,可评估管线运行状况及受力特征,从而优化管线布置点位和材质,强化管线上部结构设计,加强路基的防沉陷保护,避免工后路面沉降开裂。研究建议通过调整受力点位置、扩大受力面积和避免应力集中,预防路基结构与管线的破损。本文基于探测数据与数值模拟,对比不同种类管线的变形特性,总结管线渗漏的作用规律,为后续地下工程的定向开挖和城市道路灾害的排查提供指导。 展开更多
关键词 市政道路结构 地下管线 地质雷达 探测 道路损伤 渗漏机理 力学特性 数值模拟
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500 kV超高压直流输电线路雷击故障自动识别方法 被引量：2
4
作者 邬蓉蓉 黄志都 +2 位作者 徐文平 唐捷 黄维 《沈阳工业大学学报》 北大核心 2025年第2期160-167,共8页
【目的】输电线路是电力系统的重要组成部分,其中大多数线路故障由雷击引起。雷击干扰识别是行波故障分析准确性的关键。为快速识别500 kV超高压直流输电线路中的雷击故障,保障电力系统的稳定运行,提出了一种基于自动化方法的雷击故障... 【目的】输电线路是电力系统的重要组成部分,其中大多数线路故障由雷击引起。雷击干扰识别是行波故障分析准确性的关键。为快速识别500 kV超高压直流输电线路中的雷击故障,保障电力系统的稳定运行,提出了一种基于自动化方法的雷击故障识别技术。【方法】利用字典学习算法对输电线路信号进行去噪,构建信号幅值波动最小误差目标函数,并通过热启动更新字典和牛顿迭代法优化字典矩阵,从而获得高纯度的雷击故障信号,有效降低噪声干扰,提高识别精度。采用小波时间熵技术提取去噪信号中的关键特征。通过小波变换生成小波系数,重构特定层的系数,并定义滑动时间窗以计算熵和信息量,从雷电流暂态信号中提取特征,为故障识别提供数据支持。收集不同雷击特征信号,采用集成学习算法训练特征,生成多个弱分类器,并通过权值融合为强分类器,用于分类每一个雷电流暂态信号样本,提高分类器的泛化能力,使其能够应对不同种类的雷击故障信号。利用麻雀算法优化分类器,通过随机初始化种群、适应度计算、筛选麻雀、更新麻雀发现者与加入者、变异更新等步骤获得分类器的最优参数,并将其应用于优化后的分类器中,实现500 kV超高压直流输电线路雷击故障的自动化识别。麻雀算法作为启发式优化方法,具备自适应性与全局搜索能力,可快速在复杂搜索空间中找到最优参数,提高优化效率与识别速度。【结果】实验结果表明,去噪后信号信噪比(SNR)高于40 dB,识别均方误差(MSE)低于1.5,识别效率超过90%,平均识别时间约为2.5 s,能够准确、高效地识别500 kV超高压直流输电线路中的雷击故障。【结论】本文方法为500 kV超高压直流输电线路雷击故障的自动化识别提供了一种新技术,显著提升了识别精度和效率,为电力系统的安全稳定运行提供了有力支持。此外,该方法可推广应用于其他输电线路故障的识别,具有广泛的应用价值。 展开更多
关键词 500 kV超高压 直流输电线路 雷击故障 字典学习算法 小波时间熵 麻雀优化算法
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基于多Agent模型的网络协同探测系统
5
作者 刘妍蕾 李勇 +2 位作者 韩俊飞 王鹏 王蓓 《沈阳工业大学学报》 北大核心 2025年第2期265-272,共8页
【目的】在网络技术迅猛发展的背景下,传统网络探测技术因效率和准确性不高,难以适应复杂的网络管理需求。尤其在电力通信网中,网络流量、结构和负载的统计与管理变得复杂,导致网络安全事件发生时,网络管理技术人员难以迅速提出有效的... 【目的】在网络技术迅猛发展的背景下,传统网络探测技术因效率和准确性不高,难以适应复杂的网络管理需求。尤其在电力通信网中,网络流量、结构和负载的统计与管理变得复杂,导致网络安全事件发生时,网络管理技术人员难以迅速提出有效的补救方案,影响互联网服务质量和社会秩序。因此,提出了基于多Agent模型的网络协同探测系统,旨在提高网络探测的效率和准确性。【方法】通过综合使用主动和被动探测的网络拓扑算法,并集成多种Agent和动态决策机制,显著提升了网络探测的效率和准确性。主动式探测技术利用Traceroute算法发现网络中的活动设备和开放端口,而被动式探测技术根据SNMP等协议收集网络流量中的详细信息,两者结合获得更完整的网络资产视图。设计了融合主动式与被动式网络探测技术的模块部署与技术架构,并建立了分布式探测系统组织结构。【结果】仿真实验与分析结果表明,在相同测试环境和流程下,与单一的被动式和主动式网络探测系统相比,网络协同探测系统在耗时较少的情况下,具有更强的通信性能和更短的探测时间。【结论】网络协同探测系统在仿真实验中展现出优越的通信性能和探测效率,能够在短时间内探知到更多的主机,且数据流量更大,覆盖范围更广,进一步验证了该系统的可行性和有效性。实际测试中,在包含多种操作系统的复杂网络环境下,基于多Agent模型的网络协同探测系统探知到的主机数量最多,且能够明确主机操作系统的组成。该系统不仅提高了网络探测的效率和准确性,而且对实时性要求较高的应用场景具有重要意义,有助于提升网络管理的响应速度和处理能力,对网络安全和优化具有重要的理论和实践价值。对于能够满足广泛工程需求的网络协同探测系统而言,其理论机理及探测时间仍然存在一定的优化和提升空间,这也是网络探测研究领域的核心问题。 展开更多
关键词 网络探测 多AGENT模型 拓扑信息 决策算法 简单网络管理协议 地址解析协议 通信机制
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基于ABAQUS的起落架足垫着陆接触力分析
6
作者 孙自强 徐伟 +1 位作者 闫明 金映丽 《沈阳工业大学学报》 北大核心 2025年第4期517-523,共7页
【目的】随着无人飞行器对飞行安全要求的不断提升,起落架系统的动力学特性研究已成为无人机设计领域的重要课题。聚焦六杆式起落架橡胶足垫的着陆接触力学行为,针对其非线性力学特性建模难题展开系统性研究。通过构建精确的动态接触模... 【目的】随着无人飞行器对飞行安全要求的不断提升,起落架系统的动力学特性研究已成为无人机设计领域的重要课题。聚焦六杆式起落架橡胶足垫的着陆接触力学行为,针对其非线性力学特性建模难题展开系统性研究。通过构建精确的动态接触模型,揭示橡胶缓冲件在冲击载荷下的力学响应机制,为起落架足端缓冲装置的结构优化提供理论支撑。【方法】基于连续接触力法理论框架,构建了橡胶材料的非线性接触力学模型。该模型耦合Hertz接触理论与Mooney-Rivlin应变能函数,通过非理想弹性碰撞关系表征橡胶材料的超弹性特性及其接触面动态耦合效应。在ABAQUS平台中,采用Mooney-Rivlin超弹性本构模型建立了有限元模型,并结合隐式动力学求解器对着陆碰撞过程进行了数值模拟。同时,构建了带力传感器的落震实验台,获取实测数据用于模型验证。该方法结合理论建模、软件仿真与实验验证,有效克服了传统经验公式的局限性。【结果】研究系统分析了多物理参数对接触力学特性的影响。当着陆高度在50~200 mm变化时,接触力峰值成正比增长,增幅达1.78 kN。当负载质量在5~20 kg变化时,接触力峰值与其呈近似线性关系,增幅达1.02 kN。此外,足垫厚度的增加对冲击力的减小作用有限,而足垫形状优化可有效改善接触抖动现象。对比研究表明,相较于传统圆柱形足垫,圆锥形足垫受力更均匀,能有效减少接触抖动。实验验证表明,在着陆高度为100 mm的工况下,仿真模拟与实测数据的接触力峰值误差约为6%,关键参数的相位偏移控制在3 ms以内,充分证明了模型的有效性。【结论】研究表明,接触力与着陆高度、足垫厚度呈近似正比例关系,但足垫厚度影响较小;优化足垫形状可显著降低接触抖动,其中圆锥形足垫具有最佳缓冲性能。本研究的理论创新体现在以下方面:融合连续接触力法与超弹性本构模型,建立适用于橡胶缓冲件的动态接触预测方法,突破了传统方法难以处理非线性耦合效应的技术瓶颈;系统分析多物理因素对足端接触力的影响,实现了缓冲结构性能的量化评价,为足端参数优化提供了可靠的理论依据。 展开更多
关键词 橡胶足垫 着陆碰撞 连续接触力法 弹性接触 力学模型 有限元软件 接触力分析 吸能缓冲
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基于小波去噪与同态滤波的带钢缺陷图像增强
7
作者 李恒 崔莹 +1 位作者 赵磊 刘辉 《沈阳工业大学学报》 北大核心 2025年第3期369-376,共8页
【目的】钢铁工业作为我国经济发展的支柱产业之一,在整个制造业中具有无可取代的地位。热轧带钢具有包容覆盖能力强、便于加工、节省材料等优点,是生产其他钢产品的主要原材料,提高带钢产品的表面质量是提高钢铁产品质量的重要环节。... 【目的】钢铁工业作为我国经济发展的支柱产业之一,在整个制造业中具有无可取代的地位。热轧带钢具有包容覆盖能力强、便于加工、节省材料等优点,是生产其他钢产品的主要原材料,提高带钢产品的表面质量是提高钢铁产品质量的重要环节。由于受到生产、加工、拍摄等多种因素的影响,原始带钢表面缺陷图像亮度不均匀、缺陷区域与非缺陷区域对比度较低,导致缺陷信息不够清晰、不便于检测。针对上述问题提出了一种基于小波去噪与改进同态滤波相结合的带钢表面缺陷图像增强算法。【方法】算法采用二级小波变换将原始图像分解为低频分量和高频分量。低频分量包含原图的主要信息,对低频分量进行增强处理以提升图像的整体效果。分别采用改进的同态滤波算法以及限制对比度自适应直方图均衡化(contrast limited adaptive histogram equalization,CLAHE)算法对低频分量进行增强,在均衡图像亮度的同时提高了整体对比度,并将上述两种算法处理后的低频图像基于适当的权重进行图像融合,得到增强后的低频分量。而高频分量包含图像的细节信息以及噪声,对高频分量使用了改进的阈值函数提升去噪效果,并较好地保留了边缘细节。将处理后的低频分量和高频分量通过小波重构得到最终的增强图像。【结果】通过主观视觉评价和客观评价指标对算法处理结果进行多组对比分析,与其他算法结果相比,经本文算法增强后的各类带钢表面缺陷图像亮度均明显提升,且整体亮度保持均衡,同时提高了对比度,图像的纹理细节和缺陷信息也更加明显。采用通用指标均方误差(mean square error,MSE)、峰值信噪比(peak signal to noise ratio,PSNR)和图像信息熵(image entropy,IE)对算法进行评估,综合分析各参数可知,本文算法对提高对比度、降低噪声效果较为显著,同时保留了更多的细节信息,失真度较小。【结论】实验结果表明,本文算法有效改善了带钢表面缺陷图像亮度不均匀的问题,在提高了整体对比度的同时提升了去噪效果,使缺陷信息和边缘细节得到显著增强,并且适用于多种类型的带钢表面缺陷检测。 展开更多
关键词 小波变换 同态滤波 阈值去噪 图像增强 带钢 表面缺陷 对比度自适应直方图均衡化 小波重构
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杠杆-复桥式3D压电微定位平台设计与分析
8
作者 金俊杰 王硕 +3 位作者 孙凤 郝岩松 徐方超 张晓友 《沈阳工业大学学报》 北大核心 2025年第2期214-222,共9页
【目的】针对目前微定位平台体积大、小行程的问题,提出了一种基于杠杆-复桥式的新型位移放大机构,设计了可实现大行程运动的三自由度压电微定位平台。【方法】首先,提出压电微定位平台的结构并分析其工作原理:压电驱动器产生初始位移,... 【目的】针对目前微定位平台体积大、小行程的问题,提出了一种基于杠杆-复桥式的新型位移放大机构,设计了可实现大行程运动的三自由度压电微定位平台。【方法】首先,提出压电微定位平台的结构并分析其工作原理:压电驱动器产生初始位移,该位移先被复桥结构放大,再通过杠杆机构进行二次放大,将最终放大的位移输出到动平台。其次,设计并优化杠杆位移放大机构和复桥位移放大机构,根据静力学、材料力学和弹性力学理论建立杠杆位移放大机构和复桥位移放大机构的刚度模型和位移放大比数学模型。根据理论模型对杠杆位移放大器和复桥位移放大器的尺寸进行优化,优化后的总体放大倍数为20.6。再次,对柔性铰链进行结构优化,针对4种典型的切口形状进行有限元仿真研究,在分析4种柔性铰链输出位移与输入力的关系后确定采用直梁型柔性铰链。对整体压电驱动微定位平台进行有限元仿真,分析压电陶瓷制动器变形放大后的位移输出性能和绕x轴、y轴的转动输出性能。最后,对所设计的压电驱动微定位平台进行输出测试,并对位移放大器的z轴方向位移输出性能和绕x轴、y轴的转动输出性能进行实验验证。【结果】有限元仿真结果显示,压电驱动微定位平台的动平台在z轴方向的输出位移最大约为740μm,仿真放大倍数为15,绕x轴、y轴的最大输出转动角度分别为0.83°和0.86°。压电驱动微定位平台的输出测试结果显示升压曲线与降压曲线不重合,具有迟滞现象,z方向的最大输出位移为706μm,当电压为30 V时,迟滞位移最大为65μm。绕x轴方向最大输出角度为0.8°,绕y轴方向最大输出角度为0.79°。当电压为30 V时,绕x轴方向迟滞角度最大为0.062°;当加载电压为45 V时,绕y轴方向迟滞角度最大为0.047°。与仿真结果对比,沿z轴方向移动以及绕x轴和y轴方向旋转的最大误差分别为34μm、0.03°和0.07°,其对应的最大相对误差分别为4.6%、3.6%和8.1%。【结论】基于杠杆-复桥式新型位移放大机构的压电微定位平台能有效解决压电陶瓷输出位移小的问题,实现了大行程运动。 展开更多
关键词 微定位平台 小行程 三自由度 柔性铰链 杠杆机构 复桥机构 有限元 最大误差
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TiZrTa_(x)NbMo难熔高熵合金组织及其力学性能
9
作者 董福宇 郭子鹤 +2 位作者 张悦 申向阳 袁晓光 《沈阳工业大学学报》 北大核心 2025年第4期524-529,共6页
【目的】难熔高熵合金作为一种新型的高温材料,因其优异的高温性能而具有广泛的应用前景。然而,较差的室温塑性成为了限制其发展的主要因素。在众多的难熔高熵合金成分体系中,TiZrTaNbMo因具有较好的生物相容性而引起了学者们的广泛关注... 【目的】难熔高熵合金作为一种新型的高温材料,因其优异的高温性能而具有广泛的应用前景。然而,较差的室温塑性成为了限制其发展的主要因素。在众多的难熔高熵合金成分体系中,TiZrTaNbMo因具有较好的生物相容性而引起了学者们的广泛关注,但是该合金的室温塑性较差,其未来发展受到了限制。Ta作为组元中熔点最高的元素,截止到目前关于该元素对合金体系的微观组织与力学性能的影响机制尚不明确。【方法】本文探明了Ta元素含量的降低对TiZrTaNbMo难熔高熵合金组织及性能的影响规律。Ta元素摩尔比取值为0.8、0.9与1.0,其余元素摩尔比不变。采用非自耗高真空电弧炉熔炼制备了TiZrTa_(x) NbMo(x=0.8,0.9,1.0)难熔高熵合金,并对合金基体进行了1000℃/6 h的退火处理,之后随炉冷却。利用X射线衍射仪(XRD)确定合金的相结构,使用扫描电子显微镜(SEM)以及附带的能谱仪(EDS)表征了合金的微观组织形貌及元素分布,并使用显微硬度计检测了合金的维氏硬度。【结果】TiZrTa_(x) NbMo难熔高熵合金由主要BCC 1相和次要BCC 2相组成,呈现典型的枝晶结构。Ta元素含量的增加使得枝晶间区域变小,其中Ta、Nb与Mo元素富集于枝干部分,Ti与Zr元素富集于枝晶间区域,Ta元素含量的减少降低了Nb与Mo元素在枝干部分的偏析。在力学性能上,提升Ta元素含量使得合金硬度从433 HV提高至501 HV。Ta元素含量变化不会导致合金晶体结构发生变化,仍为双相BCC结构;Ta元素含量下降会导致金属树枝晶体组织的晶间区域变大;减少Ta元素含量有助于降低元素偏析,尤其对熔点较低的Ti和Zr元素影响较大。【结论】优化了摩尔比难熔高熵合金的原有设计,对其成分进行了优化。元素含量的调整对合金的微观组织与力学性能均有一定的改善,研究结果将有助于推动TiZrTaNbMo难熔高熵合金体系的进一步应用。 展开更多
关键词 难熔高熵合金 晶体结构 热力学 相形成 微观组织 硬度 固溶强化 二元合金
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基于准原位AZ31镁合金双轴动态压缩变形行为
10
作者 周乐 何振宇 +2 位作者 闫瑞华 王志 毛萍莉 《沈阳工业大学学报》 北大核心 2025年第1期45-52,共8页
【目的】镁合金具有质量轻、比强度和比刚度高且易回收的优点。汽车、飞行器前端及汽车侧面、尾部的镁合金零部件由于受到较高应变速率的冲击载荷作用,导致其在极短时间内失效,对设备的安全性能造成威胁,产生不可预料的后果。因此,对基... 【目的】镁合金具有质量轻、比强度和比刚度高且易回收的优点。汽车、飞行器前端及汽车侧面、尾部的镁合金零部件由于受到较高应变速率的冲击载荷作用,导致其在极短时间内失效,对设备的安全性能造成威胁,产生不可预料的后果。因此,对基于准原位镁合金在高应变速率动态压缩下的变形行为及其变形机理进行研究具有重要意义。【方法】为了分析AZ31镁合金受到动态冲击载荷作用时的动态力学性能,以挤压态AZ31镁合金为研究对象,基于准原位方法,利用分离式霍普金森压杆(SHPB)装置研究了挤压剪切态AZ31镁合金在双轴动态压缩条件下的变形行为,利用电子背散射衍射技术(EBSD)及透射电子显微镜(TEM)对试样变形前后的微观组织进行表征。【结果】双轴动态压缩实验结果表明:AZ31镁合金在塑性变形过程中,沿着挤压径向压缩,大量拉伸孪晶被激活;当反向加载后,发生了退孪生现象并伴随少量拉伸孪晶被激活。深入分析不同的退孪生行为,发现SF值较高是发生退孪生行为的主要原因。采用滑移迹线法确定被激活的滑移系统并与退孪生行为相结合,用于判断滑移对退孪生的促进作用。当垂直于晶体c轴方向压缩时,拉伸孪晶容易被激活且孪晶与母晶粒夹角为86.3°,孪晶c轴接近平行于压缩方向;当改变压缩方向时,压缩方向垂直于孪晶c轴方向,即改变加载方向后,孪晶会发生退孪生行为。随着累积应变的积累,LAGBs峰值会持续升高。整个变形过程伴随滑移存在,说明LAGBs的产生是由滑移造成的,且滑移对塑性变形起到至关重要的作用。AZ31镁合金在塑性变形过程中,先被激活的孪晶随着压缩方向的改变发生退孪生现象;改变加载方向,变形过程均有滑移被激活,孪生与退孪生过程均伴随滑移的发生;AZ31镁合金在不同方向的动态压缩变形行为主要由滑移及孪生的共同作用导致。【结论】本文对AZ31镁合金微观组织的变形行为进行研究,为其广泛应用提供理论基础。 展开更多
关键词 AZ31镁合金 分离式霍普金森压杆 滑移 孪生 退孪生 施密特因子(SF) 晶界取向差 孪晶变体
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Al/Ni-WC复合涂层高温抗氧化性能与扩散分析
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作者 李德元 孙继博 +2 位作者 李光全 张楠楠 祝成 《沈阳工业大学学报》 北大核心 2025年第2期197-204,共8页
【目的】碳钢因其较差的抗氧化性能,在高温工况下的使用受到了严格限制。Ni-Al金属间化合物由于具有较高的熔点和较好的高温抗氧化性能,在实际工业领域应用众多。针对含有Ni-Al金属间化合物的涂层,研究其高温抗氧化涂层的进一步应用,提... 【目的】碳钢因其较差的抗氧化性能,在高温工况下的使用受到了严格限制。Ni-Al金属间化合物由于具有较高的熔点和较好的高温抗氧化性能,在实际工业领域应用众多。针对含有Ni-Al金属间化合物的涂层,研究其高温抗氧化涂层的进一步应用,提高碳钢的高温使用寿命,拟在碳钢表面制备Ni-Al反应改性涂层。【方法】采用超音速火焰喷涂在碳钢基体上制备Ni-WC涂层,随后在其上利用电弧喷涂制备Al涂层,在800℃不同时间扩散处理下使得涂层内的Ni-Al发生反应,以得到金属间化合物并增强其高温抗氧化性能。通过记录氧化增重曲线测试涂层的高温抗氧化性能。【结果】在高温氧化过程中Al/Ni-WC复合涂层在Al/Ni界面处原位生成了富铝的Ni-Al金属间化合物。Al/Ni-WC涂层经800℃扩散处理过程中,首先形成富Al的NiAl 3,且其表面Al原子与大气中的氧原子反应形成了Al_(2)O_(3)。随着反应时间的延长,在Al/Ni界面形成的NiAl 3相转变为抗高温氧化能力更优异的Ni_(2)Al_(3)相,两种Ni-Al金属间化合物本身具有高熔点和高温抗氧化性能,且在Al/Ni-WC复合涂层表面形成的Al_(2)O_(3)减缓了氧原子的扩散过程。Al/Ni-WC复合涂层试件的扩散层厚度随着扩散处理时间的延长呈现类似线性增长趋势。经800℃扩散处理后,Al/Ni-WC涂层中NiAl 3层的增厚速率较快,且在加热10 h后原位反应生成了更厚的Ni_(2)Al_(3)层。经800℃扩散处理20 h后,经过原位反应得到了比NiAl 3层稍厚一些的Ni_(2)Al_(3)层。由于Ni_(2)Al_(3)层熔点更高且更稳定,因而经过800℃扩散处理后的Al/Ni-WC涂层具有更好的高温抗氧化能力。经900℃/50 h扩散处理后的Al/Ni-WC涂层经循环氧化后存在陶瓷相Al_(2)O_(3)、WC和NiAl相,在陶瓷相和NiAl相的共同作用下呈现较好的高温抗氧化性能。测得不同扩散时间下Al/Ni-WC涂层的扩散层厚度,得到了Ni和Al之间的扩散关系式,其扩散反应动力指数为0.79045,复合涂层对碳钢基体的保护作用明显提高。【结论】在氧化过程中形成的Ni-Al金属间化合物、Al_(2)O_(3)膜与涂层中原有WC相的共同作用下碳钢基体的高温抗氧化性能得到了明显提升。通过氧化增重实验可知,在Ni层中增加陶瓷相以后,金属-陶瓷复合涂层的高温抗氧化能力明显优于碳钢基体,因而对碳钢基体的保护效果更好。 展开更多
关键词 电弧喷涂 超音速火焰喷涂 碳钢 原位生成 Al/Ni-WC复合涂层 Al/Ni界面 高温抗氧化性能 Ni-Al金属间化合物
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具备红外感知的低光场景目标检测
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作者 张志佳 那惺奇 +2 位作者 肖宇航 房建 赵怀慈 《沈阳工业大学学报》 北大核心 2025年第4期417-424,共8页
【目的】随着人工智能领域的快速发展,基于可见光图像的目标检测技术日益成熟,并在自动驾驶、安防监控、智能交通等领域得到了广泛应用。然而,在低光场景(如黑夜或昏暗灯光环境)下,基于可见光图像的目标检测算法性能显著下降。主要原因... 【目的】随着人工智能领域的快速发展,基于可见光图像的目标检测技术日益成熟,并在自动驾驶、安防监控、智能交通等领域得到了广泛应用。然而,在低光场景(如黑夜或昏暗灯光环境)下,基于可见光图像的目标检测算法性能显著下降。主要原因在于可见光图像在低光条件下信息丢失严重,导致目标特征难以提取。为解决这一问题,提出了基于可见光图像和红外图像的多模态目标检测技术,该技术能够有效改善低光场景下的目标检测性能。然而,多模态检测技术的成本较高,需要对不同模态的图像进行精确配准,计算量较大,从而增加了实现难度和处理负担。基于此,提出了一种具备红外感知的目标检测网络(InSCnet),旨在通过一个可见光相机来预测红外热辐射特征,在不增加模态的情况下提升网络在低光场景下的目标检测能力。【方法】InSCnet以可见光图像为输入,通过红外预测分支(IPB)生成红外图像来预测热辐射特征,从而增强网络对低光场景的感知能力。为了有效融合多尺度视觉和热辐射特征,设计了互补融合滤波(COFF)模块。COFF通过互补融合这两种特征,增强特征间的互补性,避免了网络对单一模态特征的过度依赖。此外,采用混合特征金字塔(HyFP)模块,通过特征金字塔和注意力机制,进一步提升多尺度全局与局部特征的融合与提取能力,确保网络在不同程度的低光条件下均能保持较高的检测准确率。【结果】实验结果表明,InSCnet在LLVIP行人检测数据集上表现优异。具体而言,S mAP50达到了0.830,S mAP50-95达到了0.426。同时在DroneVehicle数据集上进行了实验,S mAP50达到了0.702,证明了InSCnet具备多类别低光检测能力。【结论】InSCnet通过引入红外热辐射特征和特征融合机制,提升了低光场景下的目标检测性能;在低光场景下能够有效检测可见光图像中难以识别的目标,为低光场景下的目标检测提供了一种有效的解决方案。未来的研究可以进一步探索如何优化网络结构。 展开更多
关键词 目标检测 低光场景 红外预测 特征融合 特征金字塔 全局特征 局部特征 人工智能
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基于改进细菌觅食算法的两阶段选址-路径规划
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作者 刘巍巍 姜珊 +1 位作者 祁朔 王迎春 《沈阳工业大学学报》 北大核心 2025年第2期238-249,共12页
【目的】诸如名贵药材、有机水果等高值农产品往往具有高品质把控和高保鲜要求,通常需要经过初加工才能进入市场流通,故初加工中心的选址对平衡生产端分散的农村采购物流和配送点密集的城市配送物流起到重要的协调作用。鉴于高值农产品... 【目的】诸如名贵药材、有机水果等高值农产品往往具有高品质把控和高保鲜要求,通常需要经过初加工才能进入市场流通,故初加工中心的选址对平衡生产端分散的农村采购物流和配送点密集的城市配送物流起到重要的协调作用。鉴于高值农产品存在的农村采购物流与城市配送物流协调性差、运输成本占比过大的共性特征,如何在保证客户满意度的同时降本增效是高值农产品选址-路径规划中亟待解决的关键问题。【方法】提出了以总成本最小、客户满意度值最大为目标的两阶段物流选址-路径优化模型。第1阶段聚焦烘干中心选址,考虑建设成本、运输便利性、服务辐射范围等构建选址模型,优选出与中草药产区及用户地理位置相匹配的初加工中心;第2阶段基于筛选的初加工中心位置规划物流运输路径,以车辆容量、速度、时间窗为约束,综合运输、惩罚、货损成本与客户满意度构建多目标路径规划模型。为求解上述模型,将粒子群算法、差分进化理念及种群进化因子融入细菌觅食算法中,提出了混合多目标优化的MOBFO-NMOPSO算法,所设计算法通过引入基于小生境的多目标粒子群算法以提高求解精度;通过在复制操作中引入差分进化思想以保留种群的多样性;通过将种群进化因子引入迁徙操作以提高算法收敛速度。为验证模型及算法的有效性,首先将所提出的MOBFO-NMOPSO算法与NSGA-II、MOPSO、NMOPSO、GWOEDA、GA等算法对比,验证了算法在求解性能及求解速度上的优势。其次以S企业中草药供应链的实际数据为支撑,综合考虑烘干中心建设成本、车辆运输成本、时间惩罚成本及货损成本,全面求解两阶段选址-路径规划问题。【结果】仿真结果表明,优化后的企业运输成本降低了10.26%,客户满意度提升了44.84%,验证了模型在求解高值农产品物流规划问题上的有效性。从服务中草药产区数量、物流成本和客户满意度3个维度考量,分别设计了S企业中草药供应链在考虑不同极端解和折中解的实际物流路径方案,以供企业选择。【结论】研究构建的两阶段选址-路径优化模型及改进的MOBFO-NMOPSO算法,通过降低供应链总成本切实增强其竞争力,通过提高客户满意度稳固供需合作关系,并通过构建两阶段物流规划体系有力推动高值农产品供应链的协调稳健发展,提升其高值农产品运作效率。 展开更多
关键词 选址路径 双目标模型 两阶段物流 细菌觅食算法 粒子群算法 差分进化 种群进化 车辆运输
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基于标准模型的SCD文件虚回路校核方法
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作者 曹海欧 沈蛟骁 +1 位作者 张玥 陈鹏 《沈阳工业大学学报》 北大核心 2025年第1期21-28,共8页
【目的】随着智能变电站的快速发展,其在电力系统中的地位日益重要。智能变电站具有网络化信息共享等特性,SCD文件作为运行关键数据来源,直接关系到站内继电保护动作的准确性,然而当前SCD虚回路校核面临诸多困境。人工校核在面对大量虚... 【目的】随着智能变电站的快速发展,其在电力系统中的地位日益重要。智能变电站具有网络化信息共享等特性,SCD文件作为运行关键数据来源,直接关系到站内继电保护动作的准确性,然而当前SCD虚回路校核面临诸多困境。人工校核在面对大量虚回路信息时,工作量大、效率低下且容易出现漏查等情况,故对人员专业水平要求颇高。基于固定规则的校核技术,因智能站虚回路受电压等级、主接线形式、间隔类型、装置类型、保护功能需求等众多复杂因素影响,致使校核规则极为繁杂,其可靠性与可维护性难以保证。在此背景下,本研究致力于提升智能变电站虚回路自动校核技术的适应性和准确性,涉及智能变电站二次系统整体架构及运行保障等相关范围,对确保变电站安全稳定运行具有重要意义。【方法】采用基于标准模型方法深入剖析影响SCD虚回路校核的因素,通过构建标准模型来适配差异。专业人员依据电压等级、接线方式及装置类型等构建并维护ICD标准虚端子模型库,其标识具备唯一性。同时,建立ICD厂家虚端子与标准虚端子的映射模型,明确映射文件表达方式及数据结构,记录两者精确对应关系。综合考虑多种影响因素构建标准虚回路模型,并由专业人员负责维护发布,为校核提供准确依据。在具体校核过程中,通过解析SCD文件生成装置间互操作关系对象标识,运用数学模型集合的逻辑运算差集,将解析的虚回路数据与标准虚回路模型进行对比,精准计算正确、多余与缺失回路的情况。【结果】所提方法通过标准模型及配套流程可有效解决SCD虚回路校核难题,在一定程度上提高了校核准确性,可有效应对多种差异。【结论】与传统方法相比,提出的基于标准模型的校核模式优势明显,可为智能变电站运维管理政策制定提供有力技术支撑,助力规范行业建设与运维标准制定。在学术交流价值方面,可为智能变电站二次系统研究开拓新路径,为后续虚回路校核研究在模型构建、数据处理等方面提供借鉴。 展开更多
关键词 智能变电站 SCD文件 虚回路校核 标准模型 虚端子 映射模型 编码标识 二次回路
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强流脉冲电子束改性石墨/硬质合金自润滑涂层性能
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作者 张悦 郑钰 +2 位作者 何星池 陈飞 董福宇 《沈阳工业大学学报》 北大核心 2025年第1期53-60,共8页
【目的】硬质合金是一种以微米级难熔金属化合物(WC、TaC、TiC、NbC)粉末为硬质相,以过渡族金属(Co、Fe、Ni)粉末为烧结黏结相,经高温烧结制备而成的合金。硬质合金因具有高硬度、高强度、耐磨耐腐蚀性和良好高温性能,被广泛应用于刀具... 【目的】硬质合金是一种以微米级难熔金属化合物(WC、TaC、TiC、NbC)粉末为硬质相,以过渡族金属(Co、Fe、Ni)粉末为烧结黏结相,经高温烧结制备而成的合金。硬质合金因具有高硬度、高强度、耐磨耐腐蚀性和良好高温性能,被广泛应用于刀具材料等工业领域,被称为“工业牙齿”。随着我国战略性新兴产业的发展,航空航天、海洋工程、数控机床、轨道交通、核工程、新能源、先进医疗装备、环保节能装备等高端制造产业对高性能高稳定性刀具材料的需求越来越大。采用涂层镀膜等表面处理方法将固体润滑剂涂覆在刀具表面,或将固体润滑剂作为添加剂加入刀具材料基体,利用固体润滑剂高温稳定的优点,在服役刀具表面形成连续的固态润滑层,有利于刀具性能的进一步提升。【方法】以WC-Co硬质合金粉末(粒径15~45μm)为耐磨组元,以石墨粉末(粒径80~200μm)为固体润滑剂,通过球磨法制备球形复合粉末,采用等离子喷涂工艺将复合粉末沉积为石墨/WC-Co涂层,采用强流脉冲电子束(能量密度27 keV、脉冲间隔15 s)进行辐照处理,辐照次数为1、10、20和30。对处理后涂层的显微组织和力学性能进行观察。【结果】采用强流脉冲电子束处理后,重熔涂层表面致密平整,改性层厚度可达294μm,表面硬度最高可达800 HV,平均摩擦系数最低可降至0.10。显微结构分析表明,强流脉冲电子束辐照后涂层表面生成纳米尺寸的WC相、Co_(3)W_(9)C_(4)相和类金刚石结构,使涂层表面显微硬度大幅提高;电子束使涂层表面大块石墨溶解后重新析出,生成椭球状石墨,同时石墨在电子束作用下分离成石墨烯片层,均匀覆盖在涂层表面,有效降低了涂层表面的摩擦系数;部分石墨转变为金刚石结构,有效提升了涂层的表面硬度。【结论】采用热喷涂沉积和强流脉冲电子束改性的两步技术,制备了表面均匀、致密细小的WC-Co合金,诱导了球状石墨、石墨烯和金刚石共同组成复合碳结构,有效提高了涂层的硬度并降低表面的摩擦系数。所制备的纳米复合自润滑涂层为高端装备制造刀具行业提供了一种新材料。 展开更多
关键词 强流脉冲电子束 石墨/硬质合金涂层 石墨烯 金刚石 耐磨性能 显微组织 相组成 摩擦磨损性能
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钾离子电池正极材料KVPO_(4)F的制备及电化学性能表征
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作者 孙会兰 刘佳鑫 +2 位作者 李昭进 袁飞 王波 《沈阳工业大学学报》 北大核心 2025年第5期643-648,共6页
【目的】近年来锂离子电池发展遇到能量密度提升缓慢、成本居高不下与温度适应范围窄等瓶颈,而具有低成本和高能量密度的钾离子电池成为下一代大规模电化学储能体系的理想选择。氟代磷酸盐(KVPO_(4)F)因具有坚固三维框架结构和高工作电... 【目的】近年来锂离子电池发展遇到能量密度提升缓慢、成本居高不下与温度适应范围窄等瓶颈,而具有低成本和高能量密度的钾离子电池成为下一代大规模电化学储能体系的理想选择。氟代磷酸盐(KVPO_(4)F)因具有坚固三维框架结构和高工作电压等优势,成为钾离子电池的首选正极材料。然而,较大尺寸的钾离子在充放电过程中反复嵌入/脱出会造成KVPO_(4)F发生结构粉化,导致容量快速衰减且循环稳定性较差,由配位多面体共价键合成的结构限制了电子转移模式,极大地阻碍了KVPO_(4)F正极材料的动力学性能,导致其倍率行为较差且实际容量较低。为了提高KVPO_(4)F正极材料的容量、倍率与循环稳定性,通常采用元素掺杂、碳包覆、形貌工程等策略对其进行改性研究,以改善其储钾性能,但由于晶格间距、晶面暴露与V^(3+)含量之间的不平衡性,KVPO_(4)F正极材料的容量、倍率和循环稳定性很难同步提升。KVPO_(4)F正极材料的合成通常包括两个连续的热处理步骤,包括VPO_(4)前驱体的制备以及将VPO_(4)与KF混合后进行二次煅烧生成KVPO_(4)F。因此,VPO_(4)的晶体结构势必会影响KVPO_(4)F的颗粒尺寸、晶面取向,从而影响KVPO_(4)F的储钾稳定性。【方法】采用溶胶凝胶—高温退火法制备了系列VPO_(4)材料,研究了不同VPO_(4)材料对终产物KVPO_(4)F晶格与电化学性能的影响。【结果】不同温度下制备的VPO_(4)会显著影响KVPO_(4)F的晶格暴露强度、晶格间距和V^(3+)含量,且随着温度从700℃升高到800℃,KVPO_(4)F的晶格暴露强度、晶格间距和V^(3+)含量均先增后减。当采用经750℃退火处理的VPO_(4)作为前驱体时,制备的KVPO_(4)F具有最强晶面暴露程度、最大晶格间距与最高V^(3+)含量,确保其在充放电过程中具有优异的结构稳定性、离子迁移能力与离子存储数量。电化学性能测试结果表明,在0.2 C(1 C=131 mA/g)下经过30次循环后,KVPO_(4)F的比容量为57.3 mAh/g,远高于相同条件下的对照样品。此外,在0.2、0.5、1和2 C下KVPO_(4)F的可逆比容量分别为62.1、53.8、44.6和30.6 mAh/g。【结论】基于VPO_(4)调控确定了前驱体VPO_(4)对终产物KVPO_(4)F微观结构的影响规律,揭示了电化学性能改善的内在机制,为获得高容量KVPO_(4)F正极材料奠下良好基础。 展开更多
关键词 KVPO_(4)F材料 晶体结构 影响机制 构效关系 制备工艺 循环稳定性 可逆比容量 钾离子电池
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Fe_(2)O_(3)/BiOBr复合光芬顿催化剂的制备及其RhB有机污染物处理机理
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作者 尤俊华 王芷薇 +1 位作者 李晶晶 李宣皓 《沈阳工业大学学报》 北大核心 2025年第5期635-642,共8页
【目的】在世界工业化飞速发展的背景下,染料污水的肆意排放对生态环境与人类生活造成了严重威胁,因此,寻求一种高效、清洁、经济的污水处理方法已成为目前的研究热点之一。近年来,光芬顿催化技术在有机染料污水处理方面具有巨大优势。B... 【目的】在世界工业化飞速发展的背景下,染料污水的肆意排放对生态环境与人类生活造成了严重威胁,因此,寻求一种高效、清洁、经济的污水处理方法已成为目前的研究热点之一。近年来,光芬顿催化技术在有机染料污水处理方面具有巨大优势。BiOBr是一种可见光响应性好、光稳定性强且具有层状结构的光催化剂,但其存在光生电子—空穴对易复合的问题。Fe_(2)O_(3)、Fe_(3)O_(4)、FeOOH和纳米零价铁等单金属铁在芬顿催化活性方面具有优异性能,且其在光引入后的光芬顿催化活性优势也得到了认可。【方法】将BiOBr与芬顿催化活性良好的铁基氧化物耦合或对其进行改性将有效提高有机污水的处理效率。为进一步提高光芬顿催化技术处理水中有机污染物的效率,采用沉淀法结合煅烧法制备了具有Z型异质结的Fe_(2)O_(3)/BiOBr复合光芬顿催化剂。利用XRD、SEM和TEM对复合催化剂进行表征,同时以罗丹明B(RhB)为有机污染物模型,研究了复合催化剂的光芬顿催化活性及其作用机制。【结果】Fe_(2)O_(3)/BiOBr复合光芬顿催化剂均具有比单体催化剂更优异的光芬顿催化活性,其中1.2%Fe_(2)O_(3)/BiOBr具有最高光芬顿催化活性(99.59%,60 min),分别约为纯Fe_(2)O_(3)和BiOBr的24.8倍和3.6倍。电化学测试及自由基捕获实验结果表明,Fe_(2)O_(3)/BiOBr复合催化剂中的电子由BiOBr导带流向Fe_(2)O_(3)价带,实现了光生电子—空穴对的高效分离并促进了Fe^(2+)的再生,从而提高了复合催化剂的光芬顿催化效率。【结论】1.2%Fe_(2)O_(3)/BiOBr复合催化剂在5次循环催化降解实验中均可实现对有机污染物的完全降解且催化降解效率并未下降,证明了此复合催化剂具有良好催化活性和催化稳定性,因而有望作为光芬顿催化剂应用于绿色、经济、高效的工业化污水处理过程中。 展开更多
关键词 光芬顿催化 复合催化剂 溴氧化铋 三氧化二铁 RhB降解 异质结 界面效应 降解机理
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基于特征选择的配电网工程造价预测模型
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作者 徐宁 李维嘉 +2 位作者 周波 刘云 李洁 《沈阳工业大学学报》 北大核心 2025年第5期558-565,共8页
【目的】配电网工程造价受规模容量、设备材料成本、地理条件等多维度因素影响,传统统计方法难以有效处理高维非线性数据,而现有机器学习方法虽引入特征降维技术,但仍存在一定局限性,主成分分析(PCA)虽能降低维度却牺牲了预测精度,而灰... 【目的】配电网工程造价受规模容量、设备材料成本、地理条件等多维度因素影响,传统统计方法难以有效处理高维非线性数据,而现有机器学习方法虽引入特征降维技术,但仍存在一定局限性,主成分分析(PCA)虽能降低维度却牺牲了预测精度,而灰色关联分析(GRA)忽略了特征间的交互作用。因此,亟须构建一种既能保留关键特征信息、又能兼顾特征间复杂关系的预测方法。通过融合递归特征消除(RFE)法与随机森林(RF)算法构建RFE-RF预测模型,旨在解决特征冗余与非线性建模难题。【方法】采用“特征选择-模型构建-实验验证”技术路线,选用RFE法进行特征选择,通过迭代训练模型逐步剔除对预测贡献最小的特征并保留最优特征子集。采用RF算法进行模型构建,基于集成学习思路构建多棵决策树,通过平均化输出结果有效抑制过拟合,提升模型鲁棒性。RF对噪声数据不敏感且能量化特征重要性,可为RFE提供可靠的特征排序依据,从而可将RFE嵌入RF训练流程形成闭环优化过程。【结果】选用某电网公司190个配电网工程项目数据,数据涵盖电压等级、线路长度、设备价格等21个初始特征,对分类型特征进行数值化映射并保留原始分布特征。通过五折交叉验证与均方根误差优化,确定包括线路长度、电缆综合价格、电压等级等关键因素的12个最佳特征子集。与传统线性回归(LR)算法、随机森林算法、基于互信息的随机森林(MI-RF)算法相比,RFE-RF算法在测试集上的预测平均绝对误差为8.6579,预测平均绝对百分误差为6.97%,显著优于其他算法。RFE-RF算法在测试集的平均绝对误差仅比训练集增加约4.5%,其过拟合风险低于其他算法,表明可以通过特征选择有效提升算法稳定性。【结论】特征选择成为提升配电网造价预测精度的关键,RFE法能够通过动态迭代来剔除冗余特征,显著降低数据维度与噪声干扰。RFE-RF模型兼具高精度与强解释性,其平均绝对误差相比传统模型大为降低,且能够清晰量化不同特征对造价的影响权重。将RFE与RF结合应用于配电网造价预测,能够解决特征交互与冗余筛选难题,可为复杂工程系统的数据建模提供新范式。RFE-RF模型可为电网企业提供精准造价预测工具,辅助投资决策与成本控制,推动配电网工程建设的智能化与精细化,并可通过揭示特征选择对机器学习模型泛化能力的影响机制,为高维非线性数据的特征优化提供实践参考。 展开更多
关键词 配电网工程 造价预测 特征维度 非线性 数据冗余 特征选择 递归特征消除 机器学习
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基于MPC的仿生尺蠖机器人运动控制
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作者 杜巧玲 薛成泽 郑伟 《沈阳工业大学学报》 北大核心 2025年第1期124-129,共6页
【目的】随着科技的日新月异,人们的生活环境也在发生着巨大的变化。工业化的聚集以及人口密度的增加促使建筑不断向上增高或向下延伸,出现了很多人们不方便到达或是无法到达的地方,但这些地方机器人却可以到达。目前机器人最热门的研... 【目的】随着科技的日新月异,人们的生活环境也在发生着巨大的变化。工业化的聚集以及人口密度的增加促使建筑不断向上增高或向下延伸,出现了很多人们不方便到达或是无法到达的地方,但这些地方机器人却可以到达。目前机器人最热门的研究方向之一是非常规结构机器人,通过精简自身的冗余结构以及体积,增加对应的功能结构,使机器人可以在不适宜人们工作的地方代替人们进行相应的工作。【方法】研制了一款适合攀爬的仿尺蠖机器人。针对优化尺蠖机器人在运动过程中的步态问题,提出了基于模型预测控制(MPC)的仿生吸盘式尺蠖机器人运动控制方法。根据章鱼的吸盘结构设计了仿章鱼负压式吸盘以及吸盘控制模型,利用气压传感器反馈的数据实现闭环控制;基于MPC仿生吸盘控制器提出了基于模型预测仿生吸盘控制的仿尺蠖机器人运动步态。【结果】机器人仿真实验和测试结果表明,基于MPC仿生吸盘控制器(MPC-BSC)在吸盘气压优化上相较PID控制有明显优势,MPC-BSC仿尺蠖机器人可以在水平和竖直的瓷砖平面完成“Ω”型运动步态。本文的主要研究结果如下:设计了仿章鱼负压式吸盘,并提出了吸盘控制模型。在负压控制下,可以调整吸盘的吸附压力以满足躯干结构运动对吸附力的需求。提出了基于MPC的仿生吸盘控制算法,该算法通过调节真空泵流速进而实现对吸盘吸附力的调节。设计了仿生吸盘式尺蠖机器人,其躯干结构安装了4个纵向伺服电机和2个横向伺服电机,可以实现“Ω”型运动步态和转向步态。提出了MPC-BSC的运动步态规划,实现“Ω”型运动步态和转向步态。实验测试了仿生吸盘的性能,验证边缘结构对仿生吸盘吸附力的作用。【结论】通过仿真实验测试了基于MPC的仿生吸盘控制算法的可行性,实验验证了仿尺蠖机器人可以在不同倾角、不同材质的平面上实现“Ω”型步态和转向步态。本文研制的仿生吸盘结构为机器人的吸附功能拓展了应用场景,降低了吸附功能的复杂性;提出的“Ω”型运动步态对异形机器人的运动具有很好的参考价值,使其能够在复杂地形下进行简单高效的运动。 展开更多
关键词 仿生吸盘 仿生尺蠖 机器人 运动规划 机械设计 电机控制 嵌入式系统 姿态控制
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基于虚拟弹簧的hp自适应伪谱法在无人机编队航迹规划中的应用
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作者 李翔 罗望春 +2 位作者 石志彬 张兴华 刘洪驿 《沈阳工业大学学报》 北大核心 2025年第5期575-583,共9页
【目的】随着无人机在电力巡检、应急救援等复杂场景中应用需求的不断提升,单架无人机在任务执行时的局限性日益突出。多无人机编队能够有效提升巡检效率、扩大作业覆盖范围,但在实际应用过程中,编队队形保持、航迹协同优化及对复杂环... 【目的】随着无人机在电力巡检、应急救援等复杂场景中应用需求的不断提升,单架无人机在任务执行时的局限性日益突出。多无人机编队能够有效提升巡检效率、扩大作业覆盖范围,但在实际应用过程中,编队队形保持、航迹协同优化及对复杂环境的适应能力仍面临诸多挑战。针对无人机集群在平面大机动飞行过程中的队形保持与路径优化难题,提出了一种结合虚拟弹簧力和hp自适应伪谱法的最优控制方法,旨在提升无人机编队协同飞行的稳定性、灵活性及抗干扰能力,为电力巡检等无人机高要求场景提供技术支撑。【方法】建立多无人机系统的动力学模型,并将虚拟弹簧机制引入编队控制体系,实现机间柔性约束和弹性自调节。通过将虚拟弹簧法与传统领航跟随法结合,设计了一种可兼顾队形刚性支撑与自适应调整能力的编队策略。在此基础上,采用hp自适应伪谱法对无人机编队的最优控制问题进行求解。该方法通过在Legendre-Gauss节点上离散状态量与控制量,构造全局插值多项式,将无人机编队路径优化问题转化为非线性规划问题,并结合动力学、能耗、速度等约束条件进行高精度数值求解。仿真实验中,设定了典型的四机菱形编队场景,全面考察了算法在不同地形、风扰和任务需求下的适应性。【结果】仿真结果显示,基于虚拟弹簧的hp自适应伪谱法能够有效实现无人机编队的平滑转弯和速度控制。在编队90°大机动转弯过程中,无人机不仅能够满足航迹偏转、速度变化等多重约束,还能保持良好的编队队形。与传统领航跟随法和人工势场法相比,本文方法在位置误差、队形保持、抗风扰能力等方面均表现出显著优势。在10 m/s强风干扰情形下,本文方法队形稳定性可达70%以上,显著优于其他对比算法。三维地形仿真和实际飞行测试进一步验证了算法的适应性和鲁棒性,方法在丘陵、山区、峡谷等多种地形下,依然能够维持较低的队形变形率和较小的航迹跟踪误差,能耗控制合理,具备较强的工程实用性。【结论】本文创新性地将虚拟弹簧弹性约束机制与hp自适应伪谱法深度融合,提出一种适用于复杂环境下多无人机编队航迹规划的最优控制技术。该方法不仅突破了传统编队的刚性约束,实现了队形的柔性保持和自适应调整,还显著提升了编队航迹优化的精度与效率。研究结果为无人机集群在电力巡检、应急救援等高难度任务中的协同编队飞行提供高效、可靠的技术路径。后续研究可进一步拓展该方法在多编队协同、复杂障碍环境下的应用潜力,推动无人机编队的智能化、实用化发展。 展开更多
关键词 无人机 集群编队 航迹规划 虚拟势场 领航跟随法 最优控制方法 伪谱法 协同控制
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