期刊,西安交通大学学报 2025年卷1期_国家学术搜索

期刊信息/Journal information

西安交通大学学报

主　　编：陶文铨

出版周期：月刊

国际刊号：0253-987X

电子邮箱：xuebao@mail.xjtu.edu.cn

电　　话：029-82668337 82667978

邮政编码：710049

地　　址：陕西省西安市咸宁西路28号

西安交通大学学报/Journal Journal of Xi'an Jiaotong UniversityCSCD北大核心CSTPCDEI

查看更多>>本刊是由国家教育部主管、西安交通大学主办的综合性自然科学学术理论刊物，国际标准开本，国内外公开发行，具有明显的机电特色。主要刊登机械、电气、能源、动力、材料、电子、信息与控制、计算机、物理、力学、化学工程、生物工程、建筑工程以及有关新兴、交叉学科方面的最新研究成果。

正式出版

收录年代

01 期

Issue 01

与图像内容无关的聚焦程度评价方法

夏晓华柴玉琳岳鹏举杨治...

116-124页

查看更多>>摘要：针对现有的聚焦程度评价方法在图像场景内容改变时不能正确评价图像聚焦程度的问题,基于"分类+拟合"的思想,提出了一种与高斯模糊标准差完全等价的图像聚焦程度评价方法.首先,建立了以有限高斯模糊标准差为标记的图像聚焦程度分类数据集;然后,构建了用于提取图像高斯模糊标准差分类分数的非对称核卷积神经网络(AKC-net);最后,采用三次样条插值函数拟合AKC-net全连接层输出的分类分数以及对应的高斯模糊标准差,以最大分数对应的标准差作为图像的聚焦程度评价结果,并在Waterloo数据集和实际拍摄图像上分别进行仿真实验和实拍实验.结果表明:所提方法在不同聚焦图像上分类的平均准确率可达到97.7％,得到的评价结果与高斯模糊标准差真值的均方根误差和平均绝对误差均小于0.07,且实际拍摄图像的聚焦测度值与图像内容无关,实现了图像聚焦程度的绝对评价.

关键词：

聚焦程度评价高斯模糊标准差非对称核卷积神经网络三次样条插值

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机械臂非奇异快速终端滑模迭代学习轨迹跟踪控制研究

陈涛李晓娟刘建璇王立忠...

125-135,147页

查看更多>>摘要：针对机械臂建模参数精准性与扰动不确定性的精确轨迹跟踪控制问题,提出了一种非奇异快速终端滑模控制与迭代学习控制相融合的控制方法.首先,为保证跟踪误差的收敛速度,避免收敛中的奇异性问题,设计采用饱和函数趋近律的非奇异快速终端滑模控制器.其次,为进一步提高轨迹跟踪精度,设计误差迭代学习控制器,并对所设计的控制器进行了收敛性分析.最后,在Simulink软件中搭建所提方法的控制系统,进行迭代控制与对比控制仿真实验,并同步开展机械臂跟踪控制真机实验.结果表明:在迭代实验中,关节最大平均稳态误差提升了72％;在对比实验中,与比例微分(PD)型迭代学习控制和PD型线性滑模控制相比,最大平均稳态误差分别提升了97％、51％,最大响应调整时间分别减少70％、50％;在真机实验中,机械臂跟踪误差稳定在[-0.05,0.05]rad区间内.实验结果充分验证了所提控制方法的正确性与有效性,为解决机械臂轨迹跟踪中的不确定性问题提供了一种有效的控制方案.

关键词：

机械臂迭代学习控制非奇异快速终端滑模控制轨迹跟踪

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采用感受野优化与渐进特征融合的图像超分辨率算法

吴洪伍盖绍彦达飞鹏

136-147页

查看更多>>摘要：针对现有基于深度学习的超分辨率方法存在参数冗余以及难以学习到全局上下文信息、重建图像高频特征能力欠佳的问题,提出一种基于感受野优化与渐进特征融合的超分辨率网络(RPSRnet),其在单幅图像重建方面实现了较高的性能.该网络采用像素注意力机制与大感受野卷积相结合的方式,设计两条渐进路径将输入表征为不同层次的特征抽象,增强网络捕获上下文信息的能力,同时减少了网络参数冗余.通过分层卷积和多重感受野分支,在保持轻量卷积的前提下,于分层的多路径上学习不同尺度的融合特征,增强网络重建边缘细节和复杂纹理特征的能力.实验结果表明:相比于先进算法,所提算法在基准测试集Set5上的峰值信噪比达到32.47 dB,在测试集Set14上达到28.81 dB,优于现有的先进算法,且网络参数更少,实现了9％的参数缩减,从而验证了算法的有效性.

关键词：

超分辨率注意力机制感受野优化特征融合

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结合Udwadia-Kalaba控制理论的下肢外骨骼步态轨迹跟踪控制

肖志毅沙连森邹学坤黄锟...

148-158页

查看更多>>摘要：针对现有轨迹跟踪控制方法较难兼顾控制精度与稳定性的问题,提出一种基于Udwadia-Kalaba(U-K)控制理论的鲁棒控制方法.基于拉格朗日法建立机器人动力学模型,将动力学参数分为确定的名义部分与不确定部分;结合U-K理论与系统名义部分参数确定外骨骼机器人系统理想运动轨迹约束下的名义部分控制力矩;为消除机器人系统不确定部分的影响,引入鲁棒控制器,通过划分不确定性边界确定其应输出的额外控制力矩.仿真结果表明:相较于传统PID算法,基于U-K控制理论的鲁棒控制的外骨骼机器人髋关节、膝关节角度的轨迹跟踪控制精度分别提高了76.4％和96.8％.基于设计的下肢外骨骼机器人样机进行轨迹跟踪对比实验,实验结果表明:基于该方法的下肢外骨骼髋关节、膝关节角度的轨迹跟踪精度为0.467 0°和0.114 1°,相比作为对照的PID算法,分别提高了82.6％和86.8％,同时系统整体控制周期缩短了56.6％,该控制方法具有更高的同步性、控制精度与稳定性.

关键词：

下肢外骨骼机器人Udwadia-Kalaba控制理论鲁棒控制轨迹跟踪控制

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空气悬架系统的理想孪生动挠度跟踪控制策略

赵雷雷张浩于曰伟甄冉...

159-171页

查看更多>>摘要：为解决车辆主动悬架系统减振效果与控制能耗间的矛盾,基于"数字孪生、以虚控实、节能减振"理念,提出了主动空气悬架系统的理想孪生动挠度跟踪控制策略.首先,以车辆座椅主动空气悬架系统为例,利用准零刚度系统构建了真实空气悬架系统的理想数字孪生体,同时建立了该孪生体的参数匹配设计方法;然后,以空气弹簧气体压力控制为节点,设计了外环位置模糊非奇异快速终端滑模控制器,以及考虑空气弹簧充放气过程中电磁阀非线性流量特性的内环气压控制器,进而实现真实悬架系统对实际激励下孪生体动挠度的跟踪;最后,通过台架模拟实验与整车平顺性仿真实验,对所提控制策略的有效性与先进性进行了验证.结果表明:与以降低加速度为控制目标的传统控制策略相比,所提策略在随机路况下的座椅垂向振动加速度均方根更小且控制能耗均方根最小降幅达65.0％,冲击路况下座椅垂向振动剂量也更小且主动控制力最大降幅高达45.5％.所提策略性能明显优于传统策略,能在有效提高悬架系统减振性能的同时大幅降低主动控制能耗,有效解决了上述矛盾,可推广应用于各类主动悬架系统,为节能减振提供新的研究思路.

关键词：

车辆空气悬架节能减振理想孪生动挠度

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采用端口阻抗测试的车载充电机传导电磁干扰建模方法研究

李季风耿宇宇贾晋廖兴林...

172-182页

查看更多>>摘要：针对电动汽车车载充电机的设计过程中普遍存在的电磁干扰频率范围广、干扰源复杂的问题,提出了一种基于端口阻抗测试的等效电路建模和系统级协同仿真方法.首先,通过对车载充电机系统各部件进行阻抗测试和三维电磁仿真,建立了无源器件、端口滤波器和高压屏蔽线缆模型,提取了系统印制电路板关键回路的高频寄生参数.其次,建立了有源器件的仿真电路模拟器等效模型,并通过双脉冲实验验证模型的精度;针对功率因数校正电路控制环节的仿真与建模难以同步实现的问题,采用协同建模的方法构建整个系统的等效电路模型.最后,将各部件模型组合在一起,建立了完整的车载充电机系统传导电磁干扰预测模型,并依据相关测试标准进行了系统传导电磁干扰仿真和实验.结果表明:在150 kHz～30 MHz频率范围内,预测结果与实际结果的误差小于9 dB,具有良好的一致性,表明该模型能够精确预测车载充电机系统高压交流端的传导干扰水平,可以有效指导充电机系统的电磁兼容正向设计.

关键词：

车载充电机电磁干扰端口阻抗测试协同仿真

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六硝基六氮杂异伍兹烷微球的声流控制备工艺及性能表征

刘硕程许王燕兰张松...

183-193页

查看更多>>摘要：针对当前六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)微球制备中粒径较大且均匀性差的问题,提出了一种能够控制液滴生成模式的声流控技术.该技术将液滴微流控技术与声表面波技术相结合,提高了含能乙酸乙酯液滴的尺寸均匀性,利用溶剂-非溶剂重结晶法制备了微米级CL-20/NC含能微球.采用高速相机对液滴生成过程进行监测,结果显示,声表面波技术能有效控制液滴生成模式的转变,避免液滴生成过程中因材料析出和通道堵塞等原因引起的液滴生成模式的不可控转变,实现了液滴均匀连续的生成.使用场发射扫描电镜对具有不同CL-20含量、不同NC含量和不同粒径的微球形貌进行了表征,结果显示,通过降低CL-20含量、增加NC含量或增大微球粒径等方式,可以降低微球的表面粗糙度,减少表面缺陷,同时在声表面波技术辅助下,微球粒径变异系数从39.33％降至7.51％,极大地提高了微球的均匀性.通过X射线衍射仪和热质量分析仪对具有不同粒径的CL-20/NC微球的晶体结构和热力学性能进行了表征,结果显示,中位粒径为20 μm的微球(分解峰温为229.04 ℃)的热稳定性优于中位粒径为7 µm的微球(分解峰温为228.22 ℃)的热稳定性,而中位粒径为7 μm的微球的反应剧烈程度与能量密度较大,其损失质量率(84.3％)和放热量(12.05 mW/mg)均高于中位粒径为20 μm的微球的损失质量率(80.2％)和放热量(8.84 mW/mg).声流控技术成功制备了粒径更小且均匀性显著提高的CL-20/NC含能微球,为高能量密度材料的优化设计与应用提供了重要参考.

关键词：

声流控技术CL-20/NC含能微球粒径变异系数热力学性能

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热-结构耦合作用下压电式力传感器热应力分析

周远琴李映君李宏宇王桂从...

194-205页

查看更多>>摘要：针对极端环境下高温传感器的可靠性受限于热应力,导致传感器零漂和温漂甚至失效的问题,提出了一种基于热-结构耦合的高温压电式力传感器热应力计算方法及其有限元模型.基于平衡方程和热-弹性理论,建立了传感器热弹性力学物理方程,分析了封装材料和温度对压电式力传感器热应力的影响规律.通过分析高温环境下压电式力传感器的热应力分布,确定传感器应力集中位置.对传感器热应力进行溯源,得到封装材料和晶组材料的热膨胀系数不一致导致热失配应力产生.将随机振动功率谱密度转换为加速度时域信号,利用多物理场耦合方法,分析得到传感器的最大热应力为134.61 MPa,小于材料的屈服强度300 MPa,验证了传感器在高温、高压和随机振动综合环境下具有良好的可靠性.通过研究氧化铝和氧化锆绝缘层对传感器最大热应力的影响,研究结果表明,温度为420 ℃时氧化铝绝缘层传感器的最大热应力比无绝缘层传感器的最大热应力小9.18 MPa,比氧化锆绝缘层传感器最大热应力小79.31 MPa,该工作可为高温环境下减小传感器热应力措施提供一定的参考.

关键词：

高温传感器热应力多物理场压电

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改进的坐标残差网络应用于17-4PH材料蚀后剩余寿命预测研究

邸娟王程波贺磊牛亚龙...

206-214页

查看更多>>摘要：为解决材料汽蚀损伤后剩余使用寿命预测困难的科学问题,提出了一种融合卷积神经网络技术的寿命预测方法,具体采用残差网络(ResNet)模型,并嵌入坐标注意力机制(CA),通过对模型进行卷积、通道数及下采样方式的优化,构建改进的坐标残差网络(CA-ResNet)模型,以实现对17-4PH材料汽蚀损伤后剩余使用寿命的精确预测.基于超声波汽蚀试验得到的汽蚀特性曲线,通过逻辑回归(Logistic)方程对汽蚀阶段进行定量划分,并定义寿命系数ζ,同时借助超景深显微镜获取材料损伤后不同时刻的显微图像数据库,并与寿命系数ζ相对应.研究结果表明,改进的CA-ResNet网络模型在CIFAR10公开数据集上验证准确率可达92.2％,在收集的17-4PH材料的汽蚀损伤数据集上的验证准确率可达93.2％,相比ResNetl8网络模型,准确率分别提高了1.5％和3.5％.通过学习率、批处理量等超参数优化后,该模型在汽蚀损伤数据集上准确率可达95.0％.采用端到端的数据驱动思想,可实现从汽蚀损伤形貌到汽蚀寿命的精确预测.

关键词：

残差网络坐标注意力机制汽蚀寿命预测

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熔盐罐罐底角焊缝疲劳可靠性评估方法及应用

俞兵胡海军谢国山李涌泉...

215-224页

查看更多>>摘要：为了准确评估熔盐罐罐底角焊缝服役过程中的疲劳可靠性,将应力影响因素和疲劳模型参数随机化,提出了一种基于应力-强度干涉理论的角焊缝疲劳可靠性评估方法.通过雨流计数法获得典型的熔盐液位变化幅值并统计其出现频率;建立了真实尺寸的角焊缝数值模型并获得其应力分布;基于角焊缝尺寸、载荷等应力影响因素的正态分布模型,应用拉丁超立方抽样方法对其抽样统计,从而获得角焊缝焊趾处等效结构应力的分布模型;对ASME BPVC.Ⅷ.2-2023标准中疲劳寿命模型的主应力-寿命曲线参数进行随机化,基于应力-强度干涉理论,建立了角焊缝疲劳可靠性评估模型;对某光热装置低温熔盐罐罐底角焊缝的疲劳可靠性进行实例分析.结果表明:一个季度内熔盐罐液位变化主要有6种典型工况,最大液位波动为1.55～12.39 m;角焊缝最大应力位于其内侧焊趾处,为301.5 MPa;多载荷下角焊缝的疲劳寿命均值为46 a,服役3 a后角焊缝的疲劳失效概率为0.040 6,服役30 a后的失效概率为0.335 9.

关键词：

熔盐罐角焊缝应力-强度干涉模型疲劳可靠性

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