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2024, 45(6). DOI: 10.7535/hbkd.2024yx06000
摘要:
2024, 45(6):573-581. DOI: 10.7535/hbkd.2024yx06001
摘要:为解决传统蓄热器蓄热时相变材料(PCM)区域存在蓄热效率低、熔化不均匀等问题,以加装了8根纵向翅片的三套管相变蓄热器为基本结构,保证翅片在蓄热器内所占体积不变,纵向翅片以“Y”字进行分形,利用FLUENT软件模拟研究Y形翅片长度、分支角度对三套管相变蓄热器蓄热性能的影响。结果表明:三套管相变蓄热器添加分形翅片后,与添加了普通纵向直翅片的结构相比,增大了换热面积,有利于自然对流的发展,有效缩短了PCM完全熔化所需时间;综合分析可得,Y形翅片根部与分支分别占总长度的25%与75%、分支角度为60°时为最佳Y形翅片结构,PCM完全熔化速率明显提高,整体蓄热性能得到提升。与普通直翅片蓄热器相比,提出的Y形翅片相变材料受热更加均匀,蓄热速率更快,其数值模拟结果可为相变蓄热器的结构优化设计提供一定的参考依据。
2024, 45(6):582-589. DOI: 10.7535/hbkd.2024yx06002
摘要:为了探究不同流场结构对阴离子交换膜电解槽(anion exchange membrane water electrolyzer,AEMWE)性能的影响及其机理,基于计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)方法对双极板的平行流场、单蛇形流场、双蛇形流场3种流场结构形式下AEMWE进行数值分析,确定在流速分布、压力分布、温度分布以及氢气浓度和极化性能等方面综合性能最佳的双极板流场结构。结果表明,与在平行流场以及单蛇形流场结构下相比,在双蛇形流场结构下AEMWE的进出口压降为2 400 Pa更为适中、电流密度更大、平均氢气浓度为1.031 8 mol/m3以及温度分布均匀系数为0.003 8。双蛇形流场结构下AEMWE的传质传热以及能耗控制更佳、整体性能最好,为后续优化流场结构设计和制造AEMWE提供了参考。
2024, 45(6):590-596. DOI: 10.7535/hbkd.2024yx06003
摘要:针对无铁心轴向磁通永磁电机因绕组电感较小而导致的定子电流波动大、峰值可控性差的问题,通过推导直流侧母线电压与定子电流波动峰值之间的数学关系,提出了一种变母线电压控制策略,即减小逆变桥侧直流母线电压和实际工况下反电动势的差值。根据实际转速和电磁转矩确定母线电压的最小值,同时结合最大电流纹波允许值和反电动势来设定母线电压的最大值;在此基础上,运用最优电压算法得到逆变器直流侧母线电压的最佳值。仿真和实验结果表明,所提最优电压算法和变母线电压控制策略能够显著改善电流波形,有效降低定子电流的波动和峰值,为无铁心轴向磁通永磁电机的性能优化提供了参考。
2024, 45(6):597-608. DOI: 10.7535/hbkd.2024yx06004
摘要:为解决当前室内环境受多种时变参数影响不确定性较大,且现有控制设备无法根据室内环境对工作功率进行自适应调节造成的能源浪费问题,采用在深度确定性策略梯度(deep deterministic policy gradient,DDPG)中融入优先经验重放(prioritized experience replay,PER)的方法,合理优化控制设备功率,对室内空气质量(indoor air quality,IAQ)和热舒适度进行控制。结果表明:DDPG-PER算法能够在冬夏两季不同室外空气质量条件下,结合多时变参数,将室内环境控制在要求范围之内;与定风量控制系统相比,能源成本降低了13.30%,用户全年可节约2 000元左右电费。研究结果对中国“碳中和”策略和绿色低碳建筑行业的发展具有一定的参考价值。
2024, 45(6):609-617. DOI: 10.7535/hbkd.2024yx06005
摘要:针对垂直轴风力机风能利用率略低于水平轴风力机的问题,提出一种基于塞内加尔(Senegal)型风机的新型风力机。首先,利用贝塞尔曲线函数对转子叶片的弧度进行优化,并利用SOLIDWORKS软件进行建模,得出4种不同弧度曲线的叶片;其次,利用计算流体动力学(CFD)模型分别对不同叶尖速比(TSR)下的风能利用率、力矩系数等参数,以及风力机的压力分布图和速度分布图等图表进行对比分析,同时对比其尾流特性;最后,搭建实验平台验证仿真模拟实验的合理性。结果表明,优化叶型有效提高了改良Senegal阻力型垂直轴风力机的风能利用率,A4型叶片具有较高的风能利用率,达到26.31%,相较于A1型风力机提高了约36%。所设计的新型风力机结构具有优越的发电性能,可为垂直轴风力发电机领域的方案设计提供参考。
2024, 45(6):618-626. DOI: 10.7535/hbkd.2024yx06006
摘要:针对开放意图检测任务中对特征分布处理不足有可能导致所得特征分布不够紧凑的问题,提出一种融合BERT、距离损失、决策边界的开放意图检测方法。首先,通过BERT模型捕获文本间的上下文特征;然后,通过距离损失令样本特征学习更为紧密;最后,进行决策边界学习,实现开放意图检测任务。结果表明,所提方法在公开数据集StackOverflow上具有较好的表现,在2种不同的已知意图比例设置下表现均为最好,准确率达到88.28%和84.43%,F1值达到87.51%和87.40%。研究结果补充了针对边界检测的特征表示再处理方法,可为解决开放意图检测问题提供参考。
2024, 45(6):627-635. DOI: 10.7535/hbkd.2024yx06007
摘要:针对基于深度学习的重构检测方法中开发人员没有一致性地记录重构操作,导致提交的信息不可靠以及语言单一性问题,提出了一种新的跨语言重构检测方法RefCode。首先,采用重构收集工具从不同编程语言中收集提交信息、代码变更信息和重构类型,通过代码变更信息生成编辑序列,将所有数据组合为数据集;其次,将CodeBERT预训练模型与BiLSTM-attention模型相结合,在数据集上进行训练和测试;最后,从6个方面对模型进行评估,以验证方法的有效性。结果表明,RefCode相较于只采用提交信息作为LSTM模型输入的重构检测方法,在精确度和召回率方面均实现了约50个百分点的显著提升。研究结果实现了跨语言重构检测,并有效弥补了提交信息不可靠的缺陷,可为其他编程语言和重构类型的检测提供参考。
2024, 45(6):636-642. DOI: 10.7535/hbkd.2024yx06008
摘要:为了解决当前软件重构领域深度学习模型预测性能研究的不足,提出了一种基于深度学习的软件重构预测评估方法,以评估深度学习模型的重构预测性能。首先,采用静态分析工具从303个Java项目中收集重构和非重构标签实例,针对提取类、提取子类、提取超类、提取接口、移动类、重命名类以及移动和重命名类7种重构操作构建了7个由源代码度量组成的数据集;其次,搭建卷积神经网络模型、长短期记忆网络模型、门控循环单元模型、多层感知机、自编码器在数据集上进行训练和测试;最后,根据每个模型的准确率、查准率、查全率和F1值对模型进行评估。结果表明,5种深度学习模型预测重构的准确率、查准率、查全率和F1值的平均值均在93%以上,预测提取子类的准确率最高,卷积神经网络模型预测重构的平均准确率高于其他模型。卷积神经网络模型在软件重构预测评估方面效果较好,为未来使用深度学习模型辅助完成重构推荐任务提供了参考。
2024, 45(6):643-643. DOI: 10.7535/hbkd.2024yx060080
摘要:
2024, 45(6):644-652. DOI: 10.7535/hbkd.2024yx06009
摘要:视触融合传感技术是一种受人类视触觉协同调控人体动作行为启发,结合视觉相机图像信息和触觉传感器对物体和环境感知信息的集成式传感器仿生技术。随着计算机视觉、神经网络和触觉感知技术的发展,在智能机器人控制和工作过程中引入视触融合传感技术逐渐成为研究热点。以不同触觉传感模式划分总结了基于反射层光线漫反射、基于标记点/物追踪检测、基于光波导和基于仿生学的视触觉传感器基本原理和发展现状,同时总结了视触融合传感器在物体识别检测、物体滑移以及抓取稳定性检测和机器人抓取领域的应用现状,并针对视触融合技术提出以下展望:1)多模态感知技术的发展;2)人机交互方式的创新;3)智能机器人控制精度的提升;4)电子消费产品的带动。
2024, 45(6):653-661. DOI: 10.7535/hbkd.2024yx06010
摘要:针对建筑机器人在施工现场需规划出一条安全且无障碍路径的问题,提出一种改进的A*算法。首先,通过改进评价函数中的启发函数,引入障碍物比率K;然后,优化A*算法搜索点选取策略,在传统算法所使用的8邻域节点搜索的基础上,扩展为24邻域搜索,并进行部分舍弃,同时对障碍物进行膨胀处理,留有足够安全距离,以避免运动过程中发生碰撞;最后,针对路径中的拐点,采用贝塞尔曲线对路径进行平滑处理,提高路线的连续性。结果表明,改进后的A*算法在搜索节点数量、路径长度以及规划效率上均高于传统A*算法,且路径更加平滑。该算法有效提高了路径的搜索效率,增强了建筑机器人全局路线的可行性,可为建筑机器人路径规划提供参考。
2024, 45(6):662-668. DOI: 10.7535/hbkd.2024yx06011
摘要:针对装配式建筑预制构件瓷砖自动铺贴的需求,设计了一种基于并联机构的瓷砖抓取、振实一体式的机器人新构型。首先,设计了由3个分支组成的铺贴机器人,其每个分支中包含2个不同类型的作动器,分别对应机器人的抓取工作模式和振动工作模式;其次,结合机构的布置特点,分析了机构的自由度特性,推导了其位置正、反解;再次,针对广义坐标,采用等效运动旋量表描述闭环四杆机构的运动特性,将振动工作模式下的铺贴机器人瞬时等效为3-RRC并联机构;最后,基于旋量代数推导了机器人等效机构的运动学一、二阶影响系数,并给出了相应的数值算例。结果表明,铺贴机器人有较大的工作空间,结合不同频率和幅值的振动输出,能够实现瓷砖抓取、振实一体化。所提出的瓷砖铺贴机器人具有一定可行性,为瓷砖自动铺贴的进一步研究与应用提供了参考。
2024, 45(6):669-682. DOI: 10.7535/hbkd.2024yx06012
摘要:针对目前现有单应性估计方法存在的精度不高、对大基线场景与运动模糊场景适应性不强的问题,构建了一种带有注意力机制的大基线场景端到端单应性估计方法,采用无监督学习的方式进行单应性估计。首先,引入SE通道注意力模块,构建带有注意力机制的单应性回归网络层,获得网络对于图像各通道间关联性的学习;其次,构建基于掩膜与感知损失度量的二元无监督损失方式,提高网络感知域范围以及网络对于大基线场景的适应性;最后,构建Homo-COCO合成数据集,采用数据增强使得网络模型对于光照变化与运动模糊具有一定的鲁棒性,获得更强的真实场景泛化能力。经过充分的对比及消融实验表明,该方法在精度指标与场景适应性方面优于现有方法,具有良好的准确性与适应性。本方法可以有效估计图像单应性,为图像拼接、图像校正等计算机视觉后续任务提供准确参数估计。