浙江工业大学学报

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徐建明, 徐文龙, 毛杰

2020, 48(1): 1-6.

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针对无位置传感器内嵌式永磁同步电机(Interior permanent magnet synchronous motor, IPMSM)速度控制问题,研究了一种宽调速范围的估计转子位置和速度的混合控制策略。在电机静止情况下,通过基于脉振高频电压和定向脉冲电压矢量的两步注入法估计转子初始位置。电机启动后,低速段和中高速段分别采用基于龙伯格观测器(Luenberger observer, LBG)的脉振高频电压注入法和扩展电动势法(Extended electromotive force, eEMF)观测转子位置和速度。在切换区域,釆用加权方式实现两种估计方法的平滑过渡。最后通过IPMSM无位置传感器矢量控制实验系统验证了混合控制策略的有效性。

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四驱电动汽车驱动力分配阶梯式模型预测控制

何德峰, 侍宇洁

2020, 48(1): 7-12.

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考虑四轮驱动轮毂电动汽车驱动力分配优化控制问题,提出一种用于驱动力分配的阶梯式模型预测控制(MPC)算法。首先基于七自由度整车动力学模型,建立四轮驱动力分配系统状态空间模型。再考虑四轮驱动力分配过程汽车跟踪性能、能耗性能、直线行驶和稳定性要求,并结合过程约束条件定义有限时域最优控制问题。为降低最优控制问题的在线计算量,引入阶梯式控制策略,参数化预测时域内的控制输入变化量,压缩最优控制问题的优化变量的个数,建立适用于驱动力分配的快速模型预测控制算法。仿真结果验证笔者驱动力分配预测控制算法的有效性和优势。

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航天器自适应有限时间反步控制

何熊熊, 陈中天, 谢树宗, 陈强

2020, 48(1): 13-19.

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针对存在转动惯量不确定以及外部干扰的航天器姿态跟踪问题,提出基于反步法的自适应有限时间控制方法。建立四元数描述的系统模型,设计有限时间命令滤波器用以逼近虚拟控制律导数,从而避免反步法设计中的复杂性爆炸和奇异值问题。采用神经网络估计未知非线性函数,设计自适应有限时间控制器,保证系统跟踪误差有限时间收敛。仿真结果验证所提方法的有效性。

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时间透镜系统在流密码二次加密中的应用研究

郭淑琴, 邱藜

2020, 48(1): 20-24.

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时间透镜成像系统可以应用在密码学实时加密系统中。数字信号的加密一般使用数字信号处理器或者计算机软件程序进行处理,而这些传统的加密方式难以处理光信号。经过理论研究和MATLAB仿真可以得出结论:当四波混频时间透镜成像系统的放大倍数为-1时,时间透镜系统会将通过的光信号波形进行反演,这就和流密码加解密的过程相近,所以时间透镜成像系统可以应用在流密码实时加解密系统中。时间透镜成像系统在流密码一次加解密应用中的安全性不高,所以提出时间透镜在流密码二次加密系统中的应用研究,最后通过仿真验证了时间透镜对高速光信号的二次加解密过程。

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基于风格迁移和薄板样条的扩充汉字样本方法

潘今一, 王亚蒙, 王伟, 刘建烽, 邢予权

2020, 48(1): 25-29.

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汉字识别是模式识别的一个重要分支,在汉字智能处理和自动录入方面具有广泛的应用前景。随着深度学习技术的快速发展,汉字识别取得了突破性的进展。然而样本库的样本数量是制约汉字识别效果的一个关键因素,单通过扫描、拍照等传统手段获取样本,效率十分低下。针对印刷体汉字样本库缺乏的问题,采用基于块的图像风格迁移算法将汉字原图扩增为具有真实感光效果的汉字风格图,然后再经过薄板样条变形(Thin plate spline,简称TPS)将风格图变成最终的汉字样本图片。从风格迁移和TPS变形的效果图来看,该算法在一定程度上解决了样本库缺乏的问题。与其他文献中利用余弦整形变换或弹性变换的扩充样本库算法相比,使用薄板样条变形可以获取更加丰富的样本库,而基于风格迁移生成具有真实感光效果的汉字样本图片是一种比较新颖的扩充汉字样本库的思路。

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基于NB-IoT的三轴磁感车位传感器节点设计

应时彦, 林晓玮, 方炤

2020, 48(1): 30-39.

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针对当前国内停车难的问题,结合停车场信息共享、无人化管理的发展趋势,研究并设计一种基于NB-IoT新型通信技术和三轴磁力检测技术的泊车位传感器节点。根据车辆在传感器上方引起的磁场波动分析判断车位状态,利用NB-IoT通信技术实现车位信息的无线传输,阐述传感器节点的主程序流程和车位检测流程。实际测试结果表明:该传感节点器能够准确检测车位状态并实时发送到NB-IoT平台,具有实用价值。

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多时间尺度需求侧响应模型及其电价定价策略

周丹, 戴慧雯, 陆海清, 楼伯良, 黄弘扬

2020, 48(1): 40-46.

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新电改通过在售电侧引入竞争机制,使得电价能够反映成本与供求关系,对需求侧响应的实施带来积极影响,但其电价如何制定是电力市场各方较为关注的核心问题。在传统利用电力价格弹性矩阵建立的短期需求侧响应模型基础上,综合考虑短期和中长期需求特性,提出了多时间尺度需求侧响应模型。并以最大限度地减小总负荷中峰谷负荷差异为优化目标,利用粒子群算法,提出了需求侧响应电价定价策略。利用MATLAB对IEEE-30节点配电网进行了仿真分析,结果验证了所提出的需求侧响应模型和定价策略的可行性和有效性,为新电改后需求侧响应机制的推广应用提供了理论参考。

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基于小波的呼吸机管路积液自动检测算法研究

潘清, 马树, 张华青, 徐志江

2020, 48(1): 47-54.

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呼吸机是医院重症监护室中最重要的生命支持设备,使用过程中易发生管路积液、积痰等问题,医护人员难以及时发现该问题,因而会造成呼吸机难以对病人进行正常机械通气。针对该问题,设计了基于小波分析的呼吸机管路积液自动检测算法。该算法通过对呼吸机的气道压力波形进行小波分解和重构,提取管路积液情况下呼吸机压力波形特征,自动提示医护人员发生积液的情况。基于临床模拟数据集和实测病人数据集对上述算法进行了测试。测试结果表明:基于小波变换的呼吸机管路内积液波形判断最高能达到97.2%的准确率。

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基于BBS-LDA的论坛主题挖掘

田贤忠, 姚明超, 顾思义

2020, 48(1): 55-62.

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概率生成模型LDA(Latent Dirichlet allocation)是对文本进行主题挖掘的重要手段,在近几年有着广泛的应用。对于论坛文本,因为其本身具有一些结构特性,单纯使用LDA并不能够最大限度地利用文本信息挖掘主题,水帖、大量的短回复以及同一版块帖子的背景词也极大地影响了其主题挖掘的效果。针对论坛文本的特点,提出了基于改进LDA的BBS-LDA模型,并使用Collapsed gibbs sampling对模型进行推导。由于该模型利用了论坛的用户信息,故在挖掘主题的同时能够识别论坛的水贴和背景词。在天涯论坛语料上进行的实验表明,BBS-LDA可以有效地对论坛进行主题挖掘。

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电磁场能量传输特性实验装置研究

卢忠, 胡睿, 赵英鹏, 徐卓锴

2020, 48(1): 63-67.

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基于磁耦合谐振式无线电能传输仪研制出一套电磁场能量传输特性实验装置,用于研究不同介质中(空气、有机玻璃及不同盐度的海水)电磁场能量传输效率与频率、距离之间的关系。实验结果表明:在空气介质中,当负载为3 Ω时,最大传输效率对应的频率由谐振频率92 kHz偏移至88 kHz;传输效率随距离的增加而减小。当传输距离为10 cm、驱动为3 Ω负载时,5 mm厚有机玻璃中的传输效率较空气中提升了1.39%;不同盐度海水中,当盐度为35‰时,传输效率出现一个极大值。因此,利用此实验装置有助于无线电能传输效率的研究及电磁场传输相关领域的研究。

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求解车辆路径问题的量子差分进化算法

赵燕伟, 蒋海青, 张景玲

2020, 48(1): 68-72.

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基于量子差分进化算法在解决组合优化问题时表现出的计算效率及优化性能方面的优势,提出应用量子差分进化算法求解车辆路径问题,将量子比特解码为表示顾客顺序的实数量子染色体,设计了基于量子比特概率幅的差分交叉和变异算子以保持种群多样性,构建了动态量子旋转门进行变领域搜索,提出应用贪婪准则进行量子更新选择,将设计的算法应用于典型车辆路径问题,求解结果表明算法具有较好的鲁棒性,与标准CVRP算例的对比结果表明笔者算法是求解中、小型规模算例的一个有效算法。

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珊瑚菌子实体多糖结构鉴定与抗氧化活性

何荣军, 金巧艳, 刘高丹, 易千红, 孙培龙

2020, 48(1): 73-79.

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从珊瑚菌子实体中分离纯化得到多糖组分RFPF2A,并研究其化学结构特征和抗氧化活性。采用DEAE sepharose fast flow离子柱、Sephacryl G-25和S-400 High-resolution凝胶柱层析进行分离纯化,经红外光谱、高效液相色谱、气相色谱-质谱联用和核磁共振等谱图分析确定多糖的结构组成,并测定RFPF2A的羟基自由基清除能力、超氧阴离子清除能力、亚铁离子金属螯合能力和总还原力。结果表明:RFPF2A分子质量为9.87×10² kDa,由β-(1,6)-D-吡喃葡萄糖、α-(1,2,6)-D-吡喃半乳糖和β-(1,4)-D-吡喃甘露糖组合而成,摩尔比为n(葡萄糖):n(半乳糖):n(甘露糖)＝1:0.15:0.26。当多糖质量浓度为5 mg/mL时,羟基自由基的清除能力达60%,超氧阴离子清除能力达74.47%,亚铁离子金属螯合能力达61.82%,还原力吸光值达1.506。因此,RFPF2A多糖具有显著的抗氧化活性,并表现出一定的质量浓度依赖性。

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固定化脂肪酶催化红花油乙醇醇解反应的研究

竺少铭, 王升帆, 吴鹏, 张石自, 郑建永, 汪钊

2020, 48(1): 80-84.

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红花油中含有大量的亚油酸,是制备亚油酸乙酯的一种良好原料。通过考察固定化脂肪酶催化红花油乙醇醇解反应从而优化酶的催化条件。实验结果表明:实验室自制固定化脂肪酶有较好的催化活性。通过单因素实验和正交试验,考察了反应溶剂、醇油添加比和温度等因素对固定化脂肪酶催化红花油乙醇醇解反应的影响,确定了酶催化反应最优工艺条件,在石油醚溶剂反应体系中(红花油和乙醇体积比4:1)反应18 h,醇解转化率达到98.8%。经气质联用分析,酶催化产物中亚油酸乙酯相对质量分数为68.5%。

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石蜡@TiO₂/CNTs复合相变材料制备及其热物性

马晓春, 刘延君, 刘函, 李灵智

2020, 48(1): 85-89.

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采用界面聚合法合成石蜡@TiO₂/CNTs复合相变材料,通过扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶红外光谱(FT-IR)和X射线衍射(XRD)分析了复合材料的微观形貌、化学组成和晶体结构;采用差示扫描量热仪(DSC)、热重分析仪(TGA)及导热系数仪分析了复合材料的相变性能、热稳定性和热导率。结果表明:石蜡@TiO₂/CNTs复合材料由具有核-壳结构的石蜡@TiO₂微胶囊与碳纳米管(CNTs)复合而成,碳纳米管通过氢键吸附在微胶囊的表面;复合材料的熔点及凝固点比纯石蜡高,碳纳米管质量分数为1%的复合材料的相变潜热为59.57 J/g,且随着碳纳米管质量分数的增大而减小,复合材料在170 ℃以下具有良好的热稳定性,热导率显著提高。

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螺纹桩竖向承载特性研究

王国才, 赵志明, 奚灵智, 庄迎春

2020, 48(1): 90-96.

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螺纹桩是近年来研制出来的一种新型桩型,具有优良的承压和抗拔能力,其经济效益显著,但是针对其承载特性方面的研究很不成熟,研究成果较少。为研究螺纹桩的承载特性,采用非线性有限元软件Abaqus对螺纹桩竖向承载特性及影响因素进行研究。结果表明:相对于等截面圆桩,螺纹桩能够大幅度提高桩的承载力,并显著降低桩身沉降;距径比S/D对螺纹桩竖向承载能力影响很大,螺纹桩极限承载力随S/D先增大后减小,并在S/D处于0.5～2.0的区间内达到最大值;螺纹宽度B对螺纹桩极限承载力有一定影响,螺纹桩极限承载力与螺纹宽度B基本呈线性正相关关系;螺纹内外厚度比H_out/H_in对螺纹桩极限承载力几乎没有影响;桩周土体性质对螺纹桩极限承载力影响较大,而桩端土体性质对螺纹桩极限承载力影响较小。

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高温后高强度钢的力学性能试验

袁伟斌, 李茹梦

2020, 48(1): 97-102.

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通过试验研究了高强度G450钢高温冷却后的力学性能。将高强度G450钢试件分别加热升温至200, 300, 400, 500, 600, 700, 800 ℃,使用泡沫冷却方式使其冷却至室温,再进行力学拉伸试验,获得了高强度G450钢高温冷却后的应力—应变曲线、弹性模量、屈服强度及极限强度。试验结果表明:钢材经不同温度冷却后会有不同的表观特征,高温冷却后钢材的弹性模量、屈服强度及极限强度随温度的升高先小幅增大后逐渐减小。基于试验结果和对比分析,提出了力学参数简化方程来预测高温冷却后高强度G450的力学性能,该力学参数预测方程与实测结果基本吻合。

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软土地基堆载预压处理失效及二次处理分析

薛双运, 俞演名, 夏军红, 宁顺理, 章伟康, 史吏

2020, 48(1): 103-111.

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结合某市政道路软土地基处理工程实例,分析原堆载预压地基处理方案中地表沉降发展缓慢、沉降量偏小的原因,进而提出补打砂井的二次地基处理措施。结合Plaxis有限元分析软件,采用平面应变等效分析方法,对补打砂井的间距和深度设计参数进行了二维数值模拟,对比了不同砂井间距和深度组合下的沉降发展和超孔隙水压力消散情况。研究结果表明:补打砂井能明显加快软土地基固结沉降;砂井深度和间距变化对沉降的发展和孔压消散均有明显的影响;相比于减小砂井间距,增大砂井深度对下层淤泥质粉质黏土层的孔压消散效果更好;同时给出了本工程砂井深度和间距的建议值,可为今后类似工程提供一定参考。

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高墩大跨矮塔斜拉桥结构体系及静力性能研究

张新军, 杨强

2020, 48(1): 112-118.

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为研究高墩大跨矮塔斜拉桥的结构静力性能及其合理结构体系,以一座主跨265 m的高墩大跨矮塔斜拉桥洪溪大桥为工程背景,参照国内外矮塔斜拉桥的设计参数,通过改变主梁高度、边主跨比、塔根无索区长度、跨中和边跨端部无索区长度、桥塔高度、桥塔刚度、桥塔结构形式、斜拉索布置形式和桥墩刚度等结构设计参数,分析各个设计参数对高墩大跨矮塔斜拉桥的主梁内力和位移、塔的内力和位移以及斜拉索索力等结构静力性能的影响,并探讨各自的合理取值范围,为高墩大跨矮塔斜拉桥设计提供参考。

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