浙江工业大学学报

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余世明，舒晓翔，陈伟轩，徐广琪

2022, 50(1): 1-8.

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针对自主车辆的主动避障问题,提出一种基于模型预测控制的车辆轨迹规划与跟踪控制方法。为了评估道路结构及不同障碍物对自主车辆的影响,分析不同障碍物的特性并引入风险评估函数。首先,将风险评估函数加入模型预测控制的优化目标函数中,同时考虑车辆动力学特性、车辆物理约束、燃油经济性及舒适性要求;其次,定义自主车辆紧急避障最小转向点,分析车辆进行紧急避障时的行车特性并设计碰撞损失最小控制器;最后,根据行车风险场设计控制器切换机制,实现主动避障控制。所提出的方法在高保真CarSim车辆模型上进行了仿真。

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智能车辆转向姿态鲁棒滚动时域估计

何德峰，俞芳慧，徐晨辉

2022, 50(1): 9-17.

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考虑具有不确定噪声的智能车辆转向系统,提出一种转向姿态鲁棒滚动时域估计算法。首先,结合滚动时域估计原理和博弈论相关知识,设计了具有处理约束与不确定噪声能力的鲁棒估计器;其次,应用块概念设计鲁棒滚动时域估计算法的扰动块结构,压缩滚动时域估计问题中扰动的优化变量个数,从而减少估计器的在线计算量,并应用李雅普诺夫稳定性定理证明了估计误差系统的渐近稳定性;最后,以四阶智能车辆转向系统为对象,仿真验证了所提算法的有效性

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基于力位混合控制的机器人充电枪装配寻孔算法

徐建明;马益普;胡松达

2022, 50(1): 18-25.

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针对电动汽车充电枪装配问题,提出一种基于速度环的力位混合控制快速寻孔算法。在位置控制空间,考虑到双目视觉系统初始定位不精准,设计了一种基于梯形速度规划的阿基米德螺线轨迹配合向心力引导的寻孔算法。在控制器响应确定的情况下,通过速度规划保证了充电枪与充电枪座之间的接触力恒定和运动稳定性;通过引入充电枪座对充电枪指向装配方向的反作用力即向心力,大幅度提升了寻孔算法的效率。实验结果验证了笔者算法的正确性、有效性。

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实时多聚焦显微图像融合算法

郑河荣，韩良伟，徐文迪，王文华

2022, 50(1): 26-33.

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针对显微镜下全聚焦图像融合,提出了一种快速多聚焦图像融合算法。首先,该算法通过改进拉普拉斯能量和去估计源图像的聚焦程度,生成一张初始的掩膜图像;其次,使用区域增长算法对掩膜图像进行聚类,生成掩膜图像,并对源图像进行拉普拉斯金字塔分解;最后,通过掩膜图像及拉普拉斯金字塔的各层图像进行图像融合。在多种显微镜下测试多种工业样品,实验表明:该算法具有较强的鲁棒性,融合时可以很好地保留细节,保持空间连续性,获得较好的视觉和客观度量结果。在计算中多处采用了积分图像的思想,计算性能大大提高,可满足实时融合的应用场景。

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一种高精度的儿童成年身高预测方法

毛科技，华子雯，张拓，陈立建，赵小敏，李博

2022, 50(1): 34-43.

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精确的儿童成年身高预测对于制定儿童青少年的发展计划、运动员的选材具有重要的参考意义。目前的儿童成年身高预测方法存在方法过时、预测精度不高等问题。针对这些问题,通过分析中国儿童青少年学生体质和生长发育健康工程在浙江省中小学采集的数据,在BP神经网络的基础上提出一种高精度的儿童成年身高预测方法。针对BP神经网络易陷入局部解的缺陷,提出一种基于位置策略的蚁狮算法并对其进行优化。该算法改进了蚂蚁的游走方式,增强了全局搜索能力。通过10个基准函数的对比实验,证明了位置策略的可行性和有效性。实验结果表明:优化后的BP神经网络模型真实值和预测值的差值在±2 cm以内时,男生成年身高预测精确度达到了86.67%,女生达到了85.32%,相较于其他模型而言,该模型对儿童青少年成年身高预测的结果具有更高的精度。

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氯虫苯甲酰胺衍生物的合成及杀虫活性

杜晓华，方佳琪，楼佳明

2022, 50(1): 44-49.

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为了开发新的杀虫化合物,以氯虫苯甲酰胺为先导,通过引入氨基酸片段合成了12个新化合物,通过~1H NMR,¹³C NMR和HRMS等手段进行结构表征。室内杀虫活性初步测试结果表明:在500 mg/L测试质量浓度下,多数目标化合物对黏虫(Oriental armyworm)有着较高的杀虫活性,其中化合物b在20,4 mg/L质量浓度下对黏虫分别有90%和80%的杀虫活性,化合物f在20,4 mg/L质量浓度下对黏虫分别有80%和70%的杀虫活性。

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复方芪苓颗粒“一测多药”薄层鉴别方法研究

颜继忠，陈忆，应旭辉，姜慧洁，黄薇，张慧，刘雳

2022, 50(1): 50-54.

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为了制定更加科学的复方芪苓颗粒质量标准，建立了一种复方芪苓颗粒中“一测多药”的快速薄层鉴别方法。采用薄层色谱法对复方芪苓颗粒中丹参、土茯苓和秦艽３味药进行“一测多药”定性鉴别，采用硅胶ＧＦ２５４薄层板，以Ｖ（石油醚）∶Ｖ（乙酸乙酯）∶Ｖ（甲醇）∶Ｖ（无水甲酸）＝２∶７∶ １∶０．５为展开剂进行展开，取出晾干后置于２５４ｎｍ紫外光灯下进行检视。结果显示：“一测多药”鉴别方法操作简便，结果可靠，专属性、耐用性和重复性好。所建立的方法可有效用于复方芪苓颗粒的质量控制，且可快速完成鉴别，提高了检测效率，减少了试剂的消耗，极大地降低了检测成本。

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响应面法优化冷冻结晶纯化壬醛酸甲酯工艺

姬登祥，刘学军，计建炳

2022, 50(1): 55-60.

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以壬醛酸甲酯粗品为原料,采用无水乙醇为溶剂冷冻结晶提纯壬醛酸甲酯,通过单因素实验考察结晶温度、结晶时间以及溶剂与原料质量比对壬醛酸甲酯质量分数的影响。在单因素实验基础上,采用Box-Behnken响应面法优化纯化工艺参数。结果表明:结晶温度和结晶时间对壬醛酸甲酯质量分数的影响极为显著;经响应面分析优化得到壬醛酸甲酯纯化的最佳工艺条件为结晶温度9.03℃,结晶时间1.88 h,溶剂与原料质量比2.94,壬醛酸甲酯的预测质量分数为34.73%;在此优化条件下壬醛酸甲酯的平均质量分数为34.41%。优化模型能较好地预测壬醛酸甲酯质量分数,为壬醛酸甲酯的生产提供参考。

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^１３１Ｉ标记的ＮａＧｄＦ_４：Ｅｕ^３＋纳米颗粒用于自发光／ＳＰＥＣＴ／ＭＲＩ三模态成像

余靓，熊福城，侯振宇，苏新辉，车声雷

2022, 50(1): 61-68.

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稀土下转换纳米颗粒(DCNPs)通常需要紫外光激发,受穿透深度的限制,难以在体内应用。为了克服上述不足,开发了一种¹³¹Ⅰ标记的NaGdF₄:Eu³⁺纳米颗粒(¹³¹Ⅰ-GENPs)作为三模态成像试剂,用于多模态诊断。在该试剂中,¹³¹Ⅰ不但可以作为激发NaGdF₄:Eu³⁺纳米颗粒(GENPs)的内部光源,通过切伦科夫能量共振转移(CRET)激发自发光成像,而且还具有单光子发射计算机断层扫描(SPECT)成像的作用。此外,Gd³⁺的存在使其具备磁共振(MR)成像的能力,通过三模态成像相互印证提高了诊断灵敏度。开发的¹³¹Ⅰ-GENPs可能成为有效的自发光、SPECT和MR三模态成像诊断试剂。

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模具虚拟拆装实训平台开发及其在教学中的应用

金杰，张金洲，黄岗，单岩

2022, 50(1): 69-75.

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通过分析现阶段模具课程传统实践教学过程中存在的不足,开发了模具虚拟拆装实训工场教学平台。该平台功能全面,通过虚拟模具的模拟仿真拆卸组装与交互式操作为学生提供了良好的模具装配学习环境,实现在模具专业课程中模具拆卸与装配实训环节的教学,有效打破了传统模具课程教学中模具实体教具存在的局限,并且激发了学生对模具装配的学习兴趣,方便实践教学;此外,还可通过平台模具运动仿真动画演示模具工作原理与装配过程,学生能够对其相关理论知识有更深的理解。

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考虑混合不确定性的复合层合板基频优化设计

鲁聪达，陈国海，鄢杭泽

2022, 50(1): 76-81.

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复合材料层合板中存在大量使用概率或者区间不确定性描述的结构与材料参数,这些不确定性的非线性叠加效应会使得复合材料层合板的基频也存在不确定性,成为影响复合结构性能的关键因素之一。因此,提出考虑混合不确定性的复合材料层合板基频优化设计方法,实现基频最大的层合板厚度和铺层顺序的同步优化。首先,建立了考虑概率与区间不确定性的层合板基频不确定性计算模型;其次,进行以层合板重量最小为目标、固有频率为约束的层合板厚度优化设计;最后,进行以固有频率最大为优化目标的层合板铺层顺序设计。实例验证结果表明:通过两级优化构建的复合材料层合板的重量和固有频率都有显著改善。

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基于空化效应的微泡浮选油水分离方法

方济中，安宇，肖清明，邹洪森，韩利，吴杨，张庆霞，潘洁，马锐，钱勇，曾晰

2022, 50(1): 82-89.

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针对变电站含油废水的水处理问题,提出了一种使用旋流-静态微泡浮选柱内置旋流器用于油水分离的方法,并且分析了旋流器内部油滴的聚结过程;在油水分离初步完成后,利用水力空化效应进一步降解与净化分离后的废水。对传统的空化发生装置文丘里管作出改进,并且通过Fluent仿真研究不同内部流道尺寸对空化效应的影响,通过亚甲基蓝溶液与羟基的反应验证了最佳内部流道尺寸为1 mm,在此尺寸下空化效果最好。在溶液初始质量浓度为100 mg/L、温度为35℃、入口压力为0.3 MPa的条件下进行水力空化实验,流道尺寸为1 mm时油的去除率达到37%,去除率较高。

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基于可拓理论的梁板式码头耐久性评价

张豪，钱超

2022, 50(1): 90-94.

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针对水运工程的结构耐久性评价,基于可拓理论,并结合熵权法建立了码头的结构耐久性评价模型。将评价模型应用于某梁板式码头中,评价结果表明:此码头的耐久性等级为二级,由计算得到的特征向量值可具体定量为1.78级,在此码头近期的质检报告中其耐久性评价等级也为二级,与笔者所建立评价模型得出的结果相符。该评价模型可以将原本模糊的耐久性等级评价问题定量化,具有一定的应用前景,对结构的耐久性评价具有参考意义。

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基于超声理论的桥梁焊接残余应力检测

项柳福

2022, 50(1): 95-101.

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首先,依据超声法检测技术在其应用原理上的进一步拓展,建立钢结构桥梁残余应力的超声检测系统,并对其关键性能指标进行检测试验;其次,利用超声法,盲孔法和X射线法对钢构件进行残余应力检测,通过对比表明3种方法的应力检测值趋势完全一致;最后,通过对某大桥的对接焊缝进行残余应力检测。结果表明超声检测系统可以较为准确地反映钢结构桥梁的残余应力。

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现场浇筑白鹤滩大坝混凝土强度性能试验研究

高小峰，徐涛，胡昱，刘春风，乔雨，周欣竹

2022, 50(1): 102-110.

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依托白鹤滩大坝工程,分春、夏、秋、冬4次现场浇筑成型低热水泥混凝土试件,开展不同季节、不同龄期全级配和湿筛混凝土强度性能试验研究。基于本研究和相关文献试验结果,对白鹤滩大坝低热水泥全级配和湿筛混凝土强度性能的时变特性,换算比,不同工程中热、低热水泥全级配和湿筛混凝土强度性能的换算比展开分析。结果表明:不同季节白鹤滩大坝全级配与湿筛混凝土均达到设计强度;白鹤滩全级配和湿筛混凝土的强度比服从正态分布;不同工程中热、低热水泥全级配和湿筛混凝土强度比的统计规律与低热水泥混凝土基本一致,可认为换算比与水泥种类无关。对于同类工程,建议选用强度比的平均值或95%保证率的比作为换算关系。

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软土相邻基坑支护结构受力影响特征及机理研究

胡敏云，寿树德，袁静，张勇，章圣众

2022, 50(1): 111-118.

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通过对软土中相邻基坑在交叉施工条件下相邻区域围护结构监测数据的分析,明确了围护结构受邻近基坑开挖施工影响受力变形的发展特点。结合全工况有限元模拟,考察了交叉施工对相邻支护结构的影响机理,并对支护结构上土压力受交叉施工影响进行了分析。研究得出如下结论:受邻近隧道基坑开挖卸载影响,相邻基坑间有限土体位移场有向较深侧基坑"倾倒"的趋势,从而引起主体基坑相邻侧的挡土结构侧向位移、支撑轴力和墙后土压力减小;有限土体土压力与挡墙位移之间的变化关系与经典土压力理论不一致,值得作进一步理论分析。

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