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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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    掺氢天然气管路结构对超声波流量计适应性计算流体力学仿真研究

    贾冠伟冀守虎闫双杰李睿...
    1505-1514页
    查看更多>>摘要：氢气是实现降低温室气体排放的潜在能源载体.氢气输送是阻碍氢能大规模应用的薄弱环节.而掺氢天然气管路是实现氢气大规模、长距离、低成本输送的高效途径.但氢气掺入天然气会导致流速,压力等参数发生变化,影响超声波流量计的性能.因此,研究氢气和天然气的掺混过程及超声波流量计的适应性是很有必要的.构建T型管、单螺旋管、单螺旋+前收缩管掺混管路的三维模型,使用计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)方法分析管路结构和掺氢比对流场氢气浓度和混合气体速度分布规律的影响.结果表明:5%掺氢体积比时C型掺混管路为最佳模型,掺混均匀时的氢气摩尔分数约为4.92%.通过分析超声波流量计的适应性,进而推荐具体安装位置.研究成果为超声波流量计在掺氢天然气精确计量方面提供了参考.

    掺氢体积比天然气管路结构计算流体动力学(CFD)超声波流量适应性

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    适应多元源荷接入的配电网两阶段灵活性提升优化方法

    姜涛宋卓然李剑峰芦思晨...
    1515-1521页
    查看更多>>摘要：配电网灵活性提升优化过程中易受不均匀电压、强磁场、电流效应等问题的干扰,灵活性提升效果不明显.为了解决上述问题,提出适应多元源荷接入的配电网两阶段灵活性提升优化方法.该方法首先采用瞬时功率平衡算法保证配电网达到三相平衡状态,其次通过无功出力与有功损耗的输出特点实现配电网的无功规划,有效地提高配电网运行质量,降低网损.最后采用多元源荷接入的两阶段提升优化法提升配电网的灵活性,第一阶段基于灵活性三指标与多源源荷供给特性构建灵活性提升优化模型,第二阶段考虑配电网灵活性指标的概率平衡性,并采用线性转换算法对模型求解,完成配电网灵活性提升优化.试验结果表明,所提方法的网损率小,净负荷波动曲线小,计算时间短,配电网分布式电源接入的灵活适应性强.可见通过灵活性优化调度,可以有效提升含分布式电源配电网的灵活性,提高配电网接纳分布式电源的能力.

    多元源荷三相平衡无功出力有功损耗灵活性净负荷

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    具有双重时延的电力信息物理系统的同步控制

    宋晴李琰葛耀东徐天奇...
    1522-1529页
    查看更多>>摘要：随着电力系统的安全可靠运行越来越依赖于通信系统,时间延迟也成为影响电力信息物理系统同步的主要因素之一.针对具有双重时延的电力信息物理系统(cyber physical power system,CPPS)的同步问题,设计控制器解决时延对系统同步的影响.首先,搭建具有双重时延的电力信息物理系统模型,然后根据系统模型设计出控制器,并通过构造Lyapunov函数证明控制器的有效性.对于大规模的系统,提出自适应牵制同步控制器,即将控制器添加到按照结构熵筛选出的牵制节点集的节点.结构熵可以解决当节点度相同时牵制节点的选择问题.最后通过两个算例验证了所提方法的可行性.

    电力信息物理系统(CPPS)时延同步自适应控制器Lyapunov函数结构熵

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    低温共烧陶瓷激光测厚系统设计与误差分析

    张铮薛波金子博邱达河...
    1530-1537页
    查看更多>>摘要：基于提升低温共烧陶瓷(low temperature co-fired ceramic,LTCC)厚度的检测精度、测量效率和可溯源性的需求,设计一套LTCC激光测厚系统.针对测量精度难以满足需求的问题,对存在误差进行分析,采用厚度测量用调整夹具消除同轴度误差和线性度误差,优化设计结构降低倾角误差,循环传感器标定消除重复度误差,通过数据优化和滤波处理降低机械振动误差,提高了系统测量精度.与实际产品厚度数据对比,最终精度误差≤5 μm,符合产品的应用要求,具有广阔的应用市场.

    激光测厚低温共烧陶瓷(LTCC)误差补偿高精度标定

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    基于决策树的自适应互补滤波姿态解算

    李瑞王伟唐龙鑫李洁...
    1538-1545页
    查看更多>>摘要：为解决惯性传感器在磁场干扰和大加速度干扰坏境下姿态解算精度下降的问题,提出一种基于决策树自适应的互补滤波姿态解算方法.针对陀螺仪特性,对其进行零偏补偿处理.将处理后的角速度数据与加速度数据构成静态检测单元,实现了静态情况和动态情况的准确分类.在动态情况下,由加速度数据和磁场数据组成的决策树通过分析外界干扰程度来自主调节系统误差增益,进而达到抗干扰目的,有效提高姿态解算精度.实验结果表明:静态情况下姿态解算不受磁场干扰,动态情况下能够有效避免磁场和大加速度干扰.

    决策树大加速度干扰磁场干扰姿态解算互补滤波算法

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    面向环形管道的电力巡检机器人设计与环境建图

    李辉罗勇黄世超苏浩鸿...
    1546-1552页
    查看更多>>摘要：在大型水电站中,离相封闭母线(isolated phase enclosed bus,IPB)只能通过预防性试验对设备状态进行检查,难以目视外观检查.为解决这种密闭狭小空间的环形管道的巡检困难问题,提出一种可在水平、竖直段上行走的轮式攀爬机器人.首先,对攀爬机器人移动和附着方式进行对比分析,根据实际工况,选用轮式推力附着方式并基于该方式对机器人整体结构进行力学分析;通过搭建的模拟IPB管道内的运动实验.结果表明:巡检机器人满足水电站内IPB管道的检修需求且具有良好的适应性;设计基于柱坐标的点云配准方法,解决了管道内无法正确建图的问题,且计算时间优于激光雷达里程计建图(li-dar odometry and mapping,LOAM)及迭代最近点(iterative closest point,ICP)算法,拓展了激光雷达点云建图的应用范围.

    管道巡检机器人攀爬机器人环形管道激光雷达即时定位与建图(SLAM)

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    机器人产品质量安全监测预警平台研究及应用

    钟远生陈向志唐力华高晓东...
    1553-1560页
    查看更多>>摘要：机器人产品安全性随机器人数量增长和应用范围扩大而越受重视.为解决机器人安全数据缺乏导致机器人产品质量监管形式及方法受制约问题,设计了以数据为核心、应用为导向的预警系统架构,构建了机器人安全指标库、产品类型库、安全风险库等机器人产品属性和安全属性数据库,研究了基于抽样检测数据、网络舆情数据、消费投诉数据的多源数据处理流程和方法,开发了机器人产品质量安全监测预警平台.该平台实现了机器人质量安全事件和信息的实时采集、智能评估、系统监测和及时预警,为其他工业产品基于大数据的质量监督提供方法参考.

    机器人质量安全预警平台数据采集文本分类

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    基于TwinCAT3的一种开源机器人控制系统设计

    黄睿张新朱华炳张涛...
    1561-1569页
    查看更多>>摘要：目前主流工业机器人为封闭式控制结构,存在不开源、二次开发难的问题,因此设计一种基于TwinCAT3(the windows control and automation technology)的跨平台、可移植性好的机器人控制系统架构.该架构包含视觉、运动控制和算法集成与仿真控制模块,采用倍福自动化设备规范(automation device specification,ADS)通信技术和实时工业以太网总线技术(ethernet for con-trol automation technology,EtherCAT),建立以计算机(personal computer,PC)和倍福控制器为EtherCAT主站,控制多组从站执行器的一主多从工作模式.该模式结合离线与在线控制、集成数字孪生技术,完成虚拟样机与物理样机的联动;采用开源可扩展架构,便于视觉算法、智能算法等算法集成.经实验验证,此架构具有拓展性好、实时性强的特点.

    TwinCAT3开源机器人控制系统视觉数字孪生

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    给定时间有向通信网络多无人机最优集结控制

    杨正全付程
    1570-1577页
    查看更多>>摘要：为解决给定时间的多无人机(unmanned aerial vehicles,UAVs)最优集结问题,通过分布式优化的方法研究能够使多无人机在权重不平衡有向通信网络下按照给定时间范围内完成最优集结的控制算法.每架无人机都有其相应的局部目标函数,全局目标函数就是每架无人机所具有的局部目标函数之和,算法的目的就是通过分布式控制的方式,找到满足全局目标函数的最优集结点,采用时域映射的思想,将原本的给定时间下的集结问题转变为无限时域下的集结问题,并通过拉普拉斯零特征值下的左特征向量克服权重不均衡有向网络的不平衡性.结合凸分析理论和李雅普诺夫稳定性理论,验证了算法能够收敛到最优的解.仿真结果表明:不同出发点的无人机,在算法的控制下,均可以在给定时间内到达最优的集结点.

    分布式凸优化多无人机(UAVs)最优集结非平衡有向网络给定时间

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    汽车故障知识图谱构建及应用研究

    李先旺黄忠祥贺德强刘赛虎...
    1578-1587页
    查看更多>>摘要：知识图谱技术对汽车高效的故障诊断具有重要的意义,现有汽车故障知识图谱构建存在着实体识别模型效果不佳、无法解决嵌套实体等问题.针对上述问题,通过采用全词掩码的预训练语义模型、加入对抗训练和改进嵌套实体识别模型的方式提高实体识别模型效果,提出了一种改进的嵌套实体识别模型.实验结果表明,所提模型F1 值(F1)、精确率(P)和召回率(R)相比基线模型分别提高了3.56%、4.08%、3.05%,相比其他模型也有不同程度的提高,验证了所提模型对汽车维修领域实体识别具有显著效果.同时,基于构建的汽车故障知识图谱,实现了汽车故障知识智能问答原型系统,展示了知识图谱技术在汽车故障诊断与维护领域的应用前景.

    汽车维修知识图谱嵌套命名实体识别预训练模型对抗训练

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