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工程科学学报
北京科技大学
工程科学学报

北京科技大学

徐金梧

月刊

2095-9389

xuebaozr@ustb.edu.cn

010-62332875

100083

北京海淀区学院路30号

工程科学学报/Journal Chinese Journal of EngineeringCSCD北大核心CSTPCDEI
查看更多>>本刊是由教育部主管、北京科技大学主办的学术类科技期刊。国内外公开发行，主要刊载矿业与环境工程、冶金工程、材料科学与工程、机械工程等与冶金工业相关的学科领域的最新研究成果，为中文核心期刊（冶金工业类）及中国科技论文统计源期刊。目前，已经被EI、CA、MA、《剑桥科学文摘社网站》、俄罗斯《文摘杂志》、德国《数学文摘》等国内外著名检索刊物或数据库列为收录源期刊，先后荣获首届国家期刊奖、中国期刊方阵“双高期刊”、第二、三届国家期刊奖百种重点期刊等多项大奖。
正式出版
收录年代

    基于PSO与AFSA的GNSS整周模糊度种群融合优化算法

    郭迎庆詹洋张琰王译那...
    2246-2256页
    查看更多>>摘要：载波相位测量是实现全球导航卫星系统(Global navigation satellite system,GNSS)快速高精度定位的重要途径,而准确解算整周模糊度是其中的关键步骤之一.粒子群算法(Particle swarm optimization,PSO)收敛速度快但易陷入局部最优,人工鱼群算法(Artificial fish swarm algorithm,AFSA)全局优化性能好但收敛速度慢,因此融合两种算法的优点,提出一种GNSS整周模糊度种群融合优化算法(PSOAF).首先,通过载波相位双差方程求解整周模糊度的浮点解和对应的协方差矩阵.然后,采用反整数Cholesky算法对模糊度浮点解作降相关处理.其次,针对整数最小二乘估计的不足通过优化适应度函数来提高算法的收敛性和搜索性能.最后,通过PSOAF算法对整周模糊度进行解算.通过经典算例和试验研究表明:PSOAF算法可以更快地收敛于最优解,搜索效率也更为出色,解算的基线精度可以控制在 10 mm以内,在短基线的实际情况下具有较高的应用价值.

    全球导航卫星系统(GNSS)整周模糊度粒子群算法人工鱼群算法融合算法

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    一种三电平NPC整流-逆变调速系统的无权重系数模型预测控制策略

    田亚卓张勇军肖雄刘辰伟...
    2257-2268页
    查看更多>>摘要：针对异步电机三电平中点钳位(Neutral point clamped,NPC)整流-逆变驱动系统的高性能高效控制,搭建了三电平整流-逆变系统的预测与损耗模型,构建了包含中点电压平衡与损耗优化的代价函数,提出了一种基于序列并行结构的无权重系数模型预测控制.策略在传统的序列模型预测控制中引入了直流母线中点电压和变换器开关频率控制,构建了包含多个控制目标的统一代价函数.根据整流-逆变系统在运行中对各控制目标的实际需求,将代价函数中的多个控制目标分为主要和次要控制目标并归类为两个序列优化集,对不同的序列集进行顺序优化.在相同的序列集内部,采用自适应并行寻优来选择最优开关状态,保证了同级序列内各控制目标的同步优化,避免了权重系数的设计.仿真和实验结果验证了该方法具有良好的控制性能和参数鲁棒性,并能有效控制中点电压波动和降低系统损耗.

    异步电机整流-逆变三电平模型预测控制损耗

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    未知不匹配互联系统的非对称输入约束分散控制器设计

    王鼎范文倩刘奥
    2269-2278页
    查看更多>>摘要：基于自适应动态规划算法研究了具有未知不匹配互联和非对称输入约束的连续时间非线性系统分散控制问题.首先,根据孤立子系统的局部状态和耦合子系统的参考状态,采用径向基函数神经网络近似未知互连项,从而消除了互联项满足匹配条件且存在上界的常见假设.然后,基于自适应评判框架,将分散最优控制器设计问题转化为一系列子系统非对称约束下局部最优控制器设计问题.利用Lyapunov稳定性定理,证明了不对称输入约束控制器能够迅速地镇定大规模分散系统.其中,引入状态观测器估计大规模非线性互联子系统状态并保证了观测误差满足一致最终有界.另外,利用评判神经网络近似改进后的代价函数,以近似求解Hamilton-Jacobi-Bellman方程,获得满足非对称输入约束的最优分散控制策略.基于评判网络权值更新规则,通过选择合适的Lyapunov函数保证了权值近似误差满足一致最终有界.最后,通过仿真实例验证了该算法的有效性,并通过与未改进代价函数的传统方法对比,体现了该方法的先进性.

    自适应动态规划非对称输入约束分散控制神经网络最优控制状态观测器未知不匹配互联

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    基于多尺度曲面的飞机蒙皮凹坑损伤检测算法

    侯谨毅谢长李海丰
    2279-2288页
    查看更多>>摘要：针对飞机蒙皮凹坑损伤噪声干扰强、检测时间久,机身表面不平整,且在二维图像中缺乏视觉信息、难以进行自动检测的问题,设计了一种基于多尺度曲面模型的飞机蒙皮凹坑损伤自动检测算法.首先,通过无人车、升降杆和深度相机搭建自动化采集平台,用来获得飞机蒙皮点云数据;然后,基于半径滤波、体素滤波、最小移动二乘法算法得到预处理数据;最后,在此基础上,基于多尺度区域划分、随机抽样一致算法和表面特征聚类进行损伤检测,得到最终的损伤结果.在损伤数据集上进行测试,实验结果表明:本文提出的算法在准确率、召回率、F值以及平均检测时间 4 个指标上均有明显提升,其均值分别为 92.86%、86.67%、89.92%和 6s,损伤检测结果优于现有的几种点云损伤检测算法,本文提出的算法实现了在飞机蒙皮场景中自动检测凹坑损伤的目标.

    凹坑检测曲面拟合多尺度模型飞机蒙皮点云数据

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    基于力信号的砂轮磨削状态在线监测研究

    王龙杨理钧汪刘应唐修检...
    2289-2296页
    查看更多>>摘要：磨削过程监控是实现磨削加工智能化与保证制造质量的关键.磨削力是磨削加工过程中一个重要的伴随信号特征,它直接跟砂轮磨损程度、磨削热、砂轮与工件接触状态等事件之间有着密切联系.为了提升微晶刚玉砂轮磨削齿轮工艺的精密化、自动化与智能化水平,开展砂轮磨削状态在线监测与砂轮磨损机制研究,建立磨削力时频两域信号与砂轮-工件接触状态、砂轮磨损程度事件之间的内在关联,提出一种基于实时力信号的砂轮磨削状态的在线监测新方法.同时,采用激光共聚焦显微镜与扫描电镜表征分析了微晶刚玉砂轮形貌蕴含的磨损机理.研究表明,磨削力时域波谱的峭度、波形指标、峰值指标、脉冲指标等波形特征指标分布规律呈现为变切深磨削状态≥显著磨损砂轮的稳态磨削状态≥轻度磨损砂轮的稳态磨削状态>未接触状态的鲜明态势.然而,磨削力幅频谱的峭度、脉冲指标两项波形特征值在不同磨削状态下的变化规律却与时域信号截然相反.砂轮工作表面三维粗糙度随磨损演变呈现出先略微减小后增大的变化规律,而微晶刚玉磨粒的聚微晶结构使其拥有沿微晶界面呈现逐层解理剥落的更新自锐能力.

    微晶刚玉砂轮磨削状态在线监测磨削力磨损机理

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    基于KPCA-MTCN的锂离子电池故障诊断方法

    谭启鹏李勇琦陈满张领先...
    2297-2306页
    查看更多>>摘要：为了维护储能系统的安全稳定运行,本文针对锂离子电池故障诊断这一重要问题,提出了一种结合核主成分分析(KPCA)和多尺度时序卷积网络(MTCN)的故障诊断方法.该方法首先归一化故障数据,然后利用KPCA降低数据维度并校验数据的可靠性;其次,根据故障类型对数据进行标注,并按比例划分训练集和测试集;接着在训练阶段使用霜冰算法(RIME)优化MTCN模型的超参数以提高模型的精度;最后基于故障数据验证MTCN的分类精度,并与长短期记忆神经网络(LSTM)、卷积神经网络(CNN)、Xception和ResNet50 进行比较.在KPCA验证充电故障和未知故障数据的可靠性后,基于两组数据测试的结果表明,相比于CNN和LSTM,MTCN对于两组故障的分类准确率均为最高,分别达到了 99.265%和99.688%,与Xception和ResNet50 较为接近.同时针对训练数据量的测试结果表明,在训练数据量较少时MTCN仍能保持较好的诊断效果,说明MTCN的并行结构可以从不同的尺度提取更多的时序信息.

    锂离子电池故障诊断核主成分分析多尺度时序卷积网络霜冰算法

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    基于双循环的气井产量劈分方法及应用

    张磊倪军吴克柳乔向阳...
    2307-2318页
    查看更多>>摘要：产量劈分系数是多层合采气藏动态预测的基础,建立产量劈分系数动态跟踪计算方法具有重要意义.基于产量劈分的物理意义,明确了产量劈分系数的求解关键参数为泄气半径,但泄气半径在实际应用中通常未知.结合产能方程和物质平衡方程,建立了闭环的产量劈分系数计算模型,计算模型包含泄气半径、平均地层压力和产量劈分系数等三个未知参数,为求解计算模型提出了双循环计算法,内循环求解泄气半径,外循环求解产量劈分系数,内循环和外循环均存在唯一解,循环规则包括正向递归和反向递归,内循环与外循环的循环规则始终相反,通过设定循环步长和误差上限,建立了双循环的计算流程,外循环包含内循环,内循环收敛时外循环才能进行,外循环决定了内循环能否收敛.数值模拟验证显示,产量劈分系数在不同产层、不同阶段、不同时间表现出不同的变化规律,双循环计算法不仅机理正确且精度很高.产气剖面对比显示,双循环计算法在现场应用中亦具有可靠的精度.双循环计算法属于三元方程组的求解方法,实现了产量劈分系数、泄气半径和平均地层压力的同时计算.

    多层合采产量劈分泄气半径内循环外循环双循环数值模拟产气剖面

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