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期刊信息/Journal information
科学技术与工程
科学技术与工程

明廷华

旬刊

1671-1815

ste@periodicals.net.cn

010-62103284

100081

北京市海淀区学院南路86号

科学技术与工程/Journal Science Technology and Engineering北大核心CSTPCD
查看更多>>本刊向社会介绍科技界、工程界进展情况和为科学家、工程技术专家开展学术交流服务的一份学术性、知识性和动态性杂志。主要内容包括科学技术发展前景和重大建设工程进展情况，科学技术与工程方面的新成果、新知识、科技界和工程界的热点问题等。适合科技工作者、工程技术专家、领导同志、管理干部和图书资料馆（室）订阅。
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    融合SVMD和IGJO-LSTM的污水处理曝气量预测

    侯登云南新元夏斯博陈浩辉...
    11323-11331页
    查看更多>>摘要：污水处理过程中,曝气量数据波动大、周期性不明显,现有模型难以对曝气量进行准确的预测.因此,提出了一种优化模型,此模型利用逐次变分模态分解提取曝气数据特征,并采用改进的金豺算法优化长短期记忆网络的超参数,以提升模型预测能力.首先,针对实际污水数据复杂的问题,利用逐次变分模态分解算法分解重构原始曝气数据序列.其次,用长短期记忆网络分别对每个序列依次预测,并采用柯西反向学习混合变异策略改进金豺算法对长短期记忆网络参数进行优化.最后,将各个序列预测结果进行重组,得到最终预测值.利用实际污水水质数据对该模型进行验证,结果表明该模型有效提高了曝气量的预测精度,具有很好的应用前景,能很大提升污水处理厂的经济效益.

    污水处理曝气量预测逐次变分模态分解金豺优化算法长短期记忆网络

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    具射流反作用力喷砂除锈并联机构自抗扰控制

    杨金城高国琴
    11332-11340页
    查看更多>>摘要：针对由喷砂除锈并联机构末端喷枪射流反作用力造成的非匹配干扰问题,提出一种喷砂除锈并联机构非线性自抗扰控制方法.采用解析法对并联机构进行运动学分析,采用拉格朗日法建立考虑非匹配干扰的并联机构动力学模型;通过应用等效输入干扰技术将系统的非匹配干扰转换为位于控制输入通道的匹配干扰,并与建模误差、关节摩擦力及外部干扰等集总为系统总干扰;设计非线性扩张状态观测器对系统集总干扰进行实时精确估计和补偿,进一步设计基于扩张状态观测器的自抗扰控制,以增强系统对集总干扰的鲁棒性,同时提高其轨迹跟踪控制性能.最后证明闭环系统的稳定性,并基于MAT-LAB 软件和具射流反作用力喷砂除锈并联机构样机,对所提出控制方法进行仿真和样机实验,实验结果验证了所提出方法的有效性.

    喷砂除锈并联机构射流反作用力非匹配干扰等效输入干扰技术非线性自抗扰控制

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    基于双层DCT-Mask特征融合算法的堆叠垃圾实例分割

    李利梁晶陈旭东潘红光...
    11341-11348页
    查看更多>>摘要：复杂堆叠场景下的垃圾实例分割受到严重遮挡和高密集性特点的影响,具有更大的检测难度.针对该问题,提出了一种结合DCT-Mask和双层特征融合网络思想的实例分割方法,用于高度堆叠场景下的垃圾实例分割.在网络结构层面,首先在数据预处理环节对特征数据进行解耦,并通过双分支特征融合降低堆叠对遮挡物体特征的影响,从而解决复杂堆叠遮挡下的实例分割问题.针对该场景下的密集混淆问题,在候选框分类回归部分融入了级联分类器,并优化了分割网络分支的损失函数.实验采用堆叠垃圾分类实例分割数据集进行实验验证,实验结果表明,该方法的AP50、平均准确率mAP等指标有较大提升,且具有较好的分割效果和一定的可解释性.

    复杂堆叠遮挡场景垃圾分类双层特征融合网络多级联检测器损失函数优化

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    改进YOLOv7-Tiny的X射线安检违禁品检测

    叶亚林谢连军高丙朋吕利俊...
    11349-11357页
    查看更多>>摘要：针对X射线安检场景中违禁品目标检测精度低,检测模型过于复杂的问题,在YOLOv7-Tiny模型的基础上,提出了一种新的轻量化检测方法.首先在骨干网络中融合改进的轻量化模块GhostNetV2,在减少模型参数的同时,提高训练效率;其次在YOLOv7-Tiny的颈部网络部分加入金字塔拆分注意力机制,有效解决参数减少导致的提取特征不足问题,提高背景复杂以及多尺度目标回归的准确性;最后,通过使用归一化 Wasserstein距离方法来度量损失,替代了原有的Intersection over Union度量,降低了小目标位置偏差的敏感性,增强了小目标的回归准确性.实验结果表明,改进模型在SIXray、CLCXray和OPIXray数据集上平均检测精度达到92.9％、76.2％和91.2％,相比原始算法分别提升了 6.5％、2％和1.8％;所提出模型在轻量化的同时能够进一步提高检测能力,可以满足实时检测要求,具有较好的应用价值.

    深度学习违禁品检测特征提取模型轻量化

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    工程结构三维重建中数字影像采集基站布设优化

    徐粒寒李涛徐略勤张学富...
    11358-11366页
    查看更多>>摘要：为优化无人机影像采集基站布设方式,以提高工程结构三维逆向建模效率.提出了控制参数BHR(breadth height ra-tio),设置了总计25组对比分析工况;然后设计了一个能够有效模拟实际工程结构三维重建情景的实验,对比了各工况在点定位,移动轨迹和线形变化3类特征测量的误差,从工作效率和模型精度两方面对基站的合理布设方式进行了评估;最后对一个装配式钢框架结构进行三维重建,以验证提出的最优布设方法在工程应用中的有效性.结果表明,25组工况在3类特征测量中表现出相似的规律,即误差随着BHR和拍摄距的下降而减小;25组工况的误差变化率有显著差异,其中拍摄距离＞0.8 m的工况绝大多数表现出了负贡献;结合建模时间,综合评估最合理的布设方式为BHR=0.18,H=Heff/2的工况,将其应用到实际工程中得到了良好的效果.所提出的无人机基站布设方式可以在保证三维重建精度的前提下大幅缩减建模时长.

    工程结构逆向建模三维点云基站布设模拟实验工程应用

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    近邻双线隧道施工引起土层相对位移的半解析解

    刘大顺杨海涛晏莉
    11367-11376页
    查看更多>>摘要：近邻双线隧道施工会产生相互影响,双孔隧道的断面收敛变形与单洞收敛变形有着较大区别.结合近邻双线隧道施工洞周变形的特点,提出了一种新的位移边界条件,并通过引入位移释放系数η,分别考虑隧道开挖时和衬砌施作后洞周产生的位移,根据复变函数和交替法理论,获得了近邻双线盾构隧道开挖后的半解析解,并通过与两个现场工程监测数据对理论解进行了验证.最后对隧道进行几何参数分析,获得了不同因素影响下双线隧道施工对地层变形的扰动规律.结果表明:隧道横向变形对地表沉降曲线形态、大小均有较大影响,然而对地表沉降槽宽度影响较小;位移释放系数对地表沉降影响显著,随着位移释放系数的增加,其地表沉降越小,反之亦然;隧道埋深越大,地表沉降值越小,影响的范围越大,当超过一定深度时,地表沉降值变化相对较小;随着d/R的增加,地表沉降曲线形态从V-U-W进行演变.

    复变函数Schwarz交替法近邻隧道位移边界参数分析

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    土工布加筋砂土场地抗液化数值模拟

    周林禄苏雷凌贤长王龙龙...
    11377-11384页
    查看更多>>摘要：以往的试验研究表明土工布加筋可以有效缓解饱和砂土的振动液化.针对饱和砂土抗液化研究,过去的研究手段往往局限于室内动三轴试验,而缺乏对土工布加筋砂土场地的抗液化研究.首先结合土工布加筋砂土抗液化动三轴试验结果,对不同的土工布加筋砂土进行了参数标定.在此基础上,利用开源有限元数值模拟平台OpenSees,对不同土工布加筋工况下的饱和砂土场地开展抗液化数值模拟研究.结果表明,土工布加筋能够降低砂土场地的超孔压和位移,砂土场地的抗液化性能随着土工布层数的增加而提升.这种通过参数标定法来实现土工布加筋砂土数值建模的技术,可为类似加筋土层的数值模拟提供一些有价值的参考与借鉴.

    土工布加筋砂土场地抗液化参数标定有限元模拟

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    充气膨胀控制锚杆的蠕变试验

    熊壮杨学祥范济敏
    11385-11392页
    查看更多>>摘要：为了研究充气膨胀控制锚杆在长期荷载作用下的力学性能,在室外天然场地对充气膨胀控制锚杆进行蠕变试验.通过陈氏法对试验数据进行处理,绘制位移-时间曲线、等时荷载-位移曲线与刚度回归曲线,分析得出了充气膨胀控制锚杆的蠕变规律.结果表明:在同等气压作用下,当施加荷载低于其极限抗拔承载力的40％时,充气锚杆基本不会发生蠕变;充气锚杆在不同气压作用下的蠕变特征不同,低气压时仅经过减速蠕变和稳定蠕变两个阶段,气压较高时会经过减速蠕变、稳定蠕变和加速蠕变共三个阶段;引用Burgers模型,并利用等时曲线法和过渡蠕变法得出充气膨胀控制锚杆的长期抗拔承载力为其极限抗拔承载力的65％～75％.

    充气膨胀控制锚杆蠕变实验长期抗拔力Burgers模型

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    基于肌电实验的挖掘机驾驶员上肢肌肉疲劳分析

    辛运胜白伟金泓懿张倩...
    11393-11400页
    查看更多>>摘要：挖掘机作业需要驾驶员推动操纵杆来控制机械臂的运动,这种长时间的反复操作可能会增加肌肉的疲劳程度.为了分析和评估挖掘机驾驶员的上肢肌肉疲劳程度,采用表面肌电信号(surface electromyography,sEMG)测试的方法,通过实验设计、数据采集、数据处理和分析等步骤,采集操作过程中驾驶员上肢肘关节角度实时变化数据,并进一步对比分析了上肢肘关节角度变化与肌肉疲劳程度的关系.结果表明,控制挖掘机大臂与铲斗运行的过程中,右臂肘关节活动范围集中在纵向87°～118°与横向17°～38.5°,其中右臂向右推动操纵杆时右三角肌疲劳最大,其他操纵状态中右斜方肌疲劳最大;控制挖掘机机身平台与小臂运行的过程,左臂肘关节活动范围集中在纵向87°～124°与横向12°～38.5°,左臂在推动操纵杆时左三角肌的疲劳始终大于其他肌肉.基于实测数据分析了挖掘机驾驶员操作过程中的肌肉疲劳程度,为优化挖掘机驾驶室人机布局提供了数据参考.

    挖掘机表面肌电操纵杆功率谱密度

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    基于优化变分模态分解的大坝变形组合预测模型:以丰满水电站为例

    叶玉龙张研袁普龙王峻峰...
    11401-11408页
    查看更多>>摘要：大坝的变形通常受到多种因素的影响,监测数据表现出一定的非平稳性和随机性,为提高大坝变形预测的精度,提出了基于优化变分模态分解的大坝变形组合预测模型.该模型首先采用粒子群优化算法(particle swarm optimization,PSO)寻找变分模态分解(variational mode decomposition,VMD)的最优超参数,然后将大坝变形分解为趋势项、周期项和随机项分量.针对分解后各分量的时序特点,采用时域卷积网络(temporal convolutional network,TCN)和长短时记忆网络(long short-term memory,LSTM)进行组合预测,对各分量预测值重构加成得到最终预测值.以实际工程数据为例,采用平均绝对误差(mean absolute error,MAE),均 方误差(mean square error,MSE)和平均绝对百分比误差(mean absolute percentage error,MAPE)等指标对模型量化评估,并与单一的预测模型进行比较.结果表明:本文提出的基于优化变分模态分解的大坝变形组合预测模型精度更高,可以有效提取大坝变形数据中隐含的信息特征,降低大坝变形时序数据的非平稳性,具有较高推广应用价值,为精准预测大坝变形提供了借鉴和指导.

    大坝变形预测变分模态分解粒子群算法时域卷积网络长短时记忆网络组合模型

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