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2020, 41(5):381-389. DOI: 10.7535/hbkd.2020yx05001
摘要:为了解决单机调度问题,提高设备的可靠性和稳定性,根据连续故障检测和离散故障检测的特点,以最小化拖期成本和维护成本为目标,建立了考虑分段线性恶化和维护不可用时间的单机调度模型,基于系统可靠性理论研究考虑机器可靠性的单机调度问题,采用决策条件统一化处理方法对维护策略进行对比,通过单因素和双因素调参分析确定相关参数变化对生产调度优化的影响。结果表明:模型求解时间与单位时间拖期成本的减少呈近似指数级增长,单位拖期成本越大,求解速度越快;单位时间拖期成本的变化不会引起维护成本的大幅度改变,成本函数不存在柔性周期维护中的跳跃节点,不能“自适应”调节;预防性维护时间与故障小修比值对离散检测下的维护决策有较大影响。采用决策条件统一化处理方法,可减少计算时间和检测成本,较好地解决了离散故障检测中易出现的过度维护或维护不足等问题,有助于降低运营成本,提高经济效益。
2020, 41(5):390-398. DOI: 10.7535/hbkd.2020yx05002
摘要:针对某越野特种运载平台大幅度侧倾及俯仰运动下机动性提升问题,提出了一种基于双轴陀螺原理的自平衡任务舱系统结构设计方案以及基于该结构的控制方法。首先,采用Creo软件完成自平衡任务舱系统的结构建模,结合路面模型及行驶系统在ADAMS/View中搭建运动模型,将任务舱三维模型分解映射为体现侧倾和俯仰动力学的2个平面,形成侧倾和俯仰动力学数学模型,设计实时修正任务舱姿态的自平衡控制策略;其次,综合考虑不同类型路面对任务舱姿态的影响,设计基于载荷转移率的控制阈值算法,明确自平衡控制算法的工作区间;最后,在MATLAB/Simulink环境中搭建Simulink-ADAMS自平衡控制联合仿真模型,进行多种工况的虚拟试验来验证控制系统的有效性。结果表明,自平衡控制系统能够有效、实时地修正任务舱的侧倾角和俯仰角,降低越野特种运载平台侧倾及俯仰运动对于驾驶人员的影响程度。采用自平衡任务舱系统,突破了悬架的系统性能限制,提高了越野特种运载平台对恶劣越野路面的适应能力,为自平衡控制算法的仿真验证提供了模型基础。
2020, 41(5):399-407. DOI: 10.7535/hbkd.2020yx05003
摘要:针对燃气发电锅炉主汽压控制系统存在非线性、模型参数不确定等问题,提出了一种改进的隐式广义预测控制策略。首先,使用遗忘因子递推最小二乘法进行模型参数辨识,建立主汽压的离散数学模型;其次,在常规广义预测控制理论基础上建立主汽压的隐式广义预测控制系统,简化控制算法,通过在目标函数中增加PI结构,提高系统的鲁棒性。仿真结果表明,相比串级PID和常规隐式广义预测控制,所提控制策略在模型适配时调节时间最多减少20 s,模型失配时超调量最多减少5.08%,调节时间最多降低36 s,系统鲁棒性和抗干扰能力增强;工程应用表明,使用所提策略后主汽压控制偏差在±0.2 MPa之间,控制精度显著提高。改进的隐式广义预测控制较好地满足了工业生产中对主汽压的控制要求,具有较高的研究和应用价值。
2020, 41(5):408-415. DOI: 10.7535/hbkd.2020yx05004
摘要:为提高绳驱动连续体机器人运动的平滑性和稳定性,在关节空间和笛卡尔空间研究了基于样条函数和粒子群算法的轨迹规划问题。首先,采用双参数局部指数积公式建立连续体机器人的运动学模型;其次,根据牛顿-拉夫森迭代方法进行逆运动学求解;最后,基于自适应惯性权重的粒子群时间最优化算法结合五次B样条函数,分别实现了连续体机器人在关节空间和笛卡尔空间的轨迹规划。仿真结果表明:在相同的条件下,两种方法均可得到连续体机器人末端的连续轨迹,速度均小于10 mm/s,加速度均小于20 mm/s2;基于关节空间规划出的关节位移、速度、加速度曲线更为平滑,关节空间规划用时9.219 3 s,笛卡尔空间规划用时10.604 6 s。基于粒子群优化算法的绳驱动连续体机器人轨迹规划研究,提高了连续体机器人的运动性能,可为绳驱动连续体机器人的位姿规划提供参考。
2020, 41(5):416-423. DOI: 10.7535/hbkd.2020yx05005
摘要:为了提高数据竞争检测过程的准确性,提出了一种基于上下文敏感分析的数据竞争检测方法。使用控制流分析构建上下文敏感的调用图,采用逃逸分析查找出可能发生数据竞争的线程逃逸对象,进行上下文敏感的别名分析以减少误报和漏报,通过发生序关系判断消除由于忽略线程交互而导致的误报。依据该方法,在WALA软件分析框架实现了一个数据竞争检测工具ConRacer,并将该工具与现有的检测工具SRD和RVPredict进行了比较。结果表明,与SRD和RVPredict相比,ConRacer的检测准确度最高,不仅可以有效地检测数据竞争,而且可以降低检测过程中的误报和漏报。通过结合上下文敏感分析技术与传统的静态检测技术,ConRacer提高了检测过程的准确性,对发现并发错误和优化软件性能有一定的参考价值。
2020, 41(5):424-432. DOI: 10.7535/hbkd.2020yx05006
摘要:为了解决多模态数据中数据样本不平衡的问题,利用资源丰富的文本模态知识对资源贫乏的声学模态建模,构建一种利用辅助模态间相似度监督训练的情绪识别神经网络。首先,使用以双向门控单元为核心的神经网络结构,分别学习文本与音频模态的初始特征向量;其次,使用SoftMax函数进行情绪识别预测,同时使用一个全连接层生成2个模态对应的目标特征向量;最后,利用该目标特征向量计算彼此之间的相似度辅助监督训练,提升情绪识别的性能。结果表明,该神经网络可以在IEMOCAP数据集上进行情绪4分类,实现了82.6%的加权准确率和81.3%的不加权准确率。研究结果为人工智能多模态领域的情绪识别以及辅助建模提供了参考依据。
2020, 41(5):433-441. DOI: 10.7535/hbkd.2020yx05007
摘要:为提高菌体产量,以益生菌枯草芽孢杆菌Asr作为发酵菌株,采用正交试验法和响应面法,对枯草芽孢杆菌Asr的发酵工艺进行了优化研究。结果表明,影响菌体产量最主要的3个因素为酵母浸粉、MgSO4和CaCl2;最佳发酵培养基配方为蔗糖20 g/L,蛋白胨10 g/L,酵母浸粉8.65 g/L,K2HPO4 3.0 g/L,MgSO4 0.27 g/L,CaCl2 0.53 g/L;最佳培养条件为温度37 ℃、初始pH值7.0、接种量10%、搅拌转速250 r/min;应用优化配方及工艺,枯草芽孢杆菌Asr的最高产量达到7.30×108 cfu/mL,菌体产量较优化前提高了3.95倍。研究结果可为后续菌体发酵罐的扩大培养提供技术支撑,对其他枯草芽孢杆菌发酵培养基的优化研究提供借鉴。
2020, 41(5):442-454. DOI: 10.7535/hbkd.2020yx05008
摘要:为了科学测度、准确评价站域街道的空间品质并实现有效优化,选取成都市73个地铁站域,以街道网络、POI(point of interest)、街景图片等多源大数据为支撑,运用机器学习、sDNA分析(spatial design network analysis)等技术,构建了以便捷性、功能性与舒适性为核心的评价体系,进行站域街道空间品质的大规模定量评价,并针对不同等级的站点提出了导控策略。结果表明,在城市整体层面,68.03%的站域街道评分低于中等水平,街道功能性与舒适性普遍较好,便捷性较差;在站域层面,街道空间品质呈现出南高北低、西高东低、内高外低的分布特征。研究使人本尺度的分析精度、站点尺度的分析深度和城市尺度的分析广度得以兼顾,有助于创建高效的城市管理动态反馈机制。
2020, 41(5):455-461. DOI: 10.7535/hbkd.2020yx05009
摘要:为研究B+F双相X80管线钢各向异性对安全服役的影响,采用金相扫描电镜观察、慢应变拉伸法和电化学极化法,在模拟海水环境中,与轧制方向呈0°,45°,90° 3种不同角度试样的B+F双相X80管线钢的慢应变拉伸和极化行为进行了分析。结果表明:双相X80管线钢组织由多边形铁素体和板条状贝氏体组成,铁素体和贝氏体含量近似为1∶1;在模拟海水环境慢拉伸条件下,B+F双相X80管线钢与轧制方向呈不同角度试样的屈服强度随取样角度的增大明显降低,说明海水对B+F双相X80管线钢具有明显的应力腐蚀作用;与轧制方向呈0°试样的X80管线钢的慢应变拉伸应力与应变曲线呈圆顶状,屈服强度和抗拉强度均最高,屈强比为0.81,均匀伸长率为13.4%,可以满足使用要求;与轧制方向呈90°试样的双相X80管线钢的自腐蚀电位最负,自腐蚀电流最大,耐海水腐蚀性能最差;与轧制方向呈45°试样的双相X80管线钢的自腐蚀电位最正,耐蚀性最优。研究B+F双相X80管线钢在模拟海水中的慢应变拉伸各向异性,可提高其安全服役性,对大变形管线钢的实际生产具有一定的借鉴价值。
2020, 41(5):462-467. DOI: 10.7535/hbkd.2020yx05010
摘要:为了解决ZL205A合金铸件产生偏析缺陷等问题,进一步明确振动对偏析组织及硬度的影响规律,采用电磁式振动台作为振动源,探究了振动频率、振幅、振动时间对合金偏析组织占比及硬度的影响情况。结果表明,振动频率在25~55 Hz内变化时,随着振动频率的增加,偏析组织占比呈现先减小、后增加的趋势,硬度呈现先增大、后减小的趋势;振幅由1 mm增加到4 mm的过程中,偏析组织占比逐渐减少并趋于稳定,硬度呈现先减小、后增大的趋势;振动时间由30 s增加至75 s时,偏析组织占比呈现增加趋势并最终趋于稳定,硬度呈现先减小、后增大的趋势。振动频率对合金偏析组织和硬度的影响最为显著,振动时间和振幅的影响次之,此外,偏析组织的析出也会影响合金硬度。研究结果为明确ZL205A合金在振动条件下凝固组织的变化规律、提高铸件质量提供了理论参考。
2020, 41(5):468-476. DOI: 10.7535/hbkd.2020yx050011
摘要:为了深度处理制药废水,达到工业用水水质标准,对纳滤、反渗透深度处理综合性制药废水的膜通量变化进行了研究。在连续式与循环式处理模式下,研究了膜操作条件、膜通量和水回收率等因素,根据膜通量变化,确定了适合膜分离工业化应用的处理和清洗方案。结果表明:纳滤膜日常清洗中物理清洗时间为7 min、强化清洗酸洗—碱洗时间各为90 min,平均膜通量连续式为16.1 L/(m2·h)、循环式为7.7 L/(m2·h),水回收率约为73%;反渗透膜日常清洗中物理清洗时间12 min、强化清洗酸洗—碱洗时间各90 min,平均膜通量连续式为12.8 L/(m2·h)、循环式为7.2 L/(m2·h),水回收率约为74%。研究制药废水深度处理中膜通量的变化,可对制定适合膜分离工业化应用的废水处理和清洗方案提供借鉴和参考。