國家青年/地區科學基金項目專欄

• 仿生原型毫-微牛級二維力測試系統研制

  李云鵬;王立新;閆世興;董世運;

  為滿足機械仿生學研究對測試仿生原型產生的毫-微牛級力的需要,構建了二維力測試系統。系統硬件部分主要包括自行研制的平行雙簧片懸臂梁及其匹配的電渦流位移傳感器、實現測試功能及測試樣本簡便更換的附屬機構、測力傳感器輸出信號調理模塊與能夠完成A/D轉換的數據采集卡,基于虛擬儀器技術LabVIEW編寫了數據處理與界面顯示程序。為檢驗系統的功能,進行了系統的運行調試并測試了仿生原型產生的摩擦力、法向力、刺穿阻力。結果表明,系統能夠準確采集仿生原型的毫-微牛級力,并能在界面窗口實時、直觀地顯示,實現了毫-微牛級力的數據信息保存,測試精度可達50μN,量程可達800 mN。因此,所設計系統能夠精確測試仿生原型產生的毫-微牛級二維力,為機械仿生學研究提供了所需的測力技術與方法。

  2020年02期 v.41;No.153 105-113頁 [查看摘要][在線閱讀][下載 3085015]
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機械、電子與信息科學

• 基于多標度層次分析法的無人機避讓策略構建

  甄然;牛辰輝;吳學禮;

  針對未來同一片空域內由于多種航空器共同執行任務而可能出現的飛行安全問題,通過研究各種可能出現碰撞的情景,構建了大型無人機在混合空域中最優避讓方案評價指標體系,通過分析不同標度法的優缺點,提出一種多標度層次分析法的混合空域策略。首先,以大型無人機為研究對象建立混合空域模型,將混合空域中出現與本機發生沖突可能性的各種飛鳥或航空器進行分類,并考慮碰撞風險等級及目標執行任務等級因素。其次,采用多標度層次分析法求得不同情況下各類避讓目標的權值,經過一致性判定;進一步引入隸屬度函數,通過分析已獲得的權值,對最終結果進行進一步的權重修正。最后,對大型無人機在空域中飛行可能遇到的空域環境進行分析,以驗證無人機避讓決策方案是否行之有效。結果表明,確定的基于多標度層次分析法可以滿足無人機在面對復雜空域環境時避讓策略方案的確立,并且具有動態效果,滿足無人機實時構建和調整避讓策略需要。研究結果可為實現大型無人機在混合空域中的安全飛行提供新的思路。

  2020年02期 v.41;No.153 114-121頁 [查看摘要][在線閱讀][下載 883919]
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• 基于改進高斯偽譜法的多無人機協同軌跡規劃

  邵士凱;彭瑜;賈慧敏;杜云;

  針對當前偽譜法求解無人機軌跡存在的計算量大、運算時間長以及難以保證最優性等問題,提出了將粒子群算法與高斯偽譜法相結合的改進方法。首先,使用粒子群算法進行航跡預規劃,保證近似最優解的快速實現;其次,針對高斯偽譜法配點的相對位置選取,對粒子群預規劃的航跡點做擬合處理,并以此作為高斯偽譜法的初始參考指令,從而解決偽譜法的初值敏感問題,加快優化算法的收斂速度。最后,綜合考慮無人機編隊性能指標、飛行環境以及協同飛行約束等進行實驗。實驗結果驗證了初值選取的重要性,同時表明了所設計算法可提升解的最優性與收斂速度。研究結果可為多無人機協同飛行控制快速規劃出多維度、高精度的引導指令,對實現智能自主化飛行有一定參考價值。

  2020年02期 v.41;No.153 122-132頁 [查看摘要][在線閱讀][下載 2841055]
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編審園地

• 向本期載文的審稿專家致謝

  本刊編輯部;

  <正>本期《河北科技大學學報》共發表論文10篇。這些論文的發表是與有關專家的認真審讀、細查資料、推敲分析、中肯評價分不開的。對此,本編輯部特向這些專家表示敬意,對他們的辛勤勞動表示感謝。本期載文的審稿專家名單如下(按姓名的漢語拼音順序排列):

  2020年02期 v.41;No.153 132頁 [查看摘要][在線閱讀][下載 44K]
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機械、電子與信息科學

• 信息網絡表示學習方法綜述

  魯軍豪;許云峰;

  網絡表示學習方法將信息網絡表示為低維稠密攜帶網絡節點特征信息的實數向量,應用于下游機器學習任務的輸入,隨著機器學習與深度學習的發展,網絡表示學習擁有強大的建模能力且應用廣泛。對網絡表示學習方法、應用進行了歸納總結。首先,對當前國內外網絡表示學習方法進行梳理歸類,分為傳統方法、基于網絡結構的嵌入、融入屬性信息的嵌入,以及基于譜域的圖卷積、基于空間的圖卷積和圖attention網絡,按類別對各類模型詳細闡述,對比模型之間的適用性和方法特點;其次,介紹了網絡表示學習的相關應用,包括推薦系統領域、生物醫藥領域等,整理常用的數據集、開源實現的表示學習模型和強大的圖深度學習庫供研究者參考調用;最后,對網絡表示學習的發展趨勢進行了總結與展望。未來可在深層的圖神經網絡學習、動態和異構網絡的表示、網絡模型的泛化能力等方面繼續開展研究。

  2020年02期 v.41;No.153 133-147頁 [查看摘要][在線閱讀][下載 3033003]
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數學

• 四葉圖距離矩陣2個最大特征值和的變化

  呂哲;高玉斌;

  為了能夠在任何情況下準確得到四葉圖在2種圖變換下距離特征值的極值,運用行列式的性質、韋達定理及不等式的放縮,給出了四葉圖的2種圖變換及上述問題的結果。首先分別給出變換前后3種四葉圖距離矩陣、距離拉普拉斯矩陣及距離無符號拉普拉斯矩陣,利用行列式的性質計算得出其特征多項式,由韋達定理判斷出3種距離特征多項式正負根的個數,通過不等式的放縮估計出特征值的范圍,從而求出2個最大特征值和的范圍;其次對變化前后四葉圖的3種距離矩陣2個最大特征值的和進行比較。結果顯示,四葉圖在經過2種變換后2個最大特征值的和是增加的。所得結果為特殊圖類距離特征值極值問題提供了研究方法,對分子穩定性問題的研究具有一定的借鑒價值。

  2020年02期 v.41;No.153 148-157頁 [查看摘要][在線閱讀][下載 982811]
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化學與化工

• 蘇沃雷生的合成

  楊媛媛;張志光;李明樂;張勇;

  為了改進蘇沃雷生的合成路線,簡化實驗操作,完善中間體理化性質及圖譜數據,對其合成方法進行了研究。以2-氨基-5-甲基苯甲酸為起始原料,依次經過重氮化反應、碘代反應、Ullmann反應、酰胺化反應、脫保護反應、親核取代反應得到目標化合物。通過優化合成方法,使用重結晶代替柱層析純化,直接得到中間體及目標化合物。結果表明:重氮化反應和碘代反應中,以鹽酸水溶液為溶劑,n(2-氨基-5-甲基苯甲酸)∶n(亞硝酸鈉)∶n(碘化鉀)=1∶1.2∶1.4時,收率為92.31%;Ullmann反應中,以N, N-二甲基甲酰胺為溶劑,n(2-碘-5-甲基苯甲酸)∶n(2H-1,2,3-三氮唑)∶n(碘化亞銅)=1∶2∶0.05時,收率為63.47%;脫保護反應中,以乙腈為溶劑,n((R)5-甲基-4-(5-甲基-2-(2H-1,2,3-三唑-2-基)苯甲?；?-1,4-二氮雜-1-羧酸叔丁酯)∶n(對甲苯磺酸)=1∶1.2時,收率為93.02%;優化后,總收率為47.99%,產品純度為99.89%,目標化合物經~1H-NMR和~(13)C-NMR得到結構確證。新的合成路線反應條件溫和,實驗操作及后處理簡單,適合工業化生產。

  2020年02期 v.41;No.153 158-163頁 [查看摘要][在線閱讀][下載 998794]
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• 分子篩吸附VOCs與微波脫附性能研究

  劉倩;杜昭;張美然;

  為篩選適于吸附VOCs與微波脫附的分子篩,并研究其孔徑、鋁氧四面體、平衡陽離子等性能的影響因素,采用7種吸附劑(K-A,Na-A,Ca-A,Ca-X,Na-X,Na-Y和Na-ZSM5沸石分子篩)和3種VOCs吸附質(苯、甲醇、正己烷)進行了實驗研究,利用BET,XRD表征方法對分子篩的孔徑、比表面積、孔容和晶胞參數等進行了測試。結果表明:分子篩孔徑較大、VOCs極性較大時,吸附量較高;采用不同鋁氧四面體結構含量(Na-X,Na-Y,Na-A和Na-ZSM5)及不同平衡陽離子(K-A,Na-A,Ca-A和Ca-X,Na-X)分子篩進行微波脫附時,鋁氧四面體結構含量高的分子篩更適用于微波脫附,平衡陽離子為Na~+的分子篩吸波能力強于K~+和Ca~(2+);經5次循環靜態吸附、微波脫附,分子篩微波脫附的結構性能穩定。研究成果可為分子篩吸附VOCs與微波脫附新方法的工業化應用提供重要參考。

  2020年02期 v.41;No.153 164-171頁 [查看摘要][在線閱讀][下載 2112451]
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交通物流

• 不同路況下路面附著系數實時估計

  王健;楊君;于蓬;李愛娟;魏添;

  為了準確估計不同路況下的路面附著系數,提高汽車行駛的安全性與穩定性,提出了一種在制動工況下基于前后輪輪速和制動力矩估計路面附著系數的方法。首先,考慮汽車前后軸荷轉移,在Matlab/Simulink軟件中完成建模操作,創建關于雙輪車輛制動的動力學模型;其次,將控制目標確定為汽車前輪以及后輪的理想和實際滑移率,建立理想制動力矩滑?？刂破?對于汽車滑?？刂破鞔嬖诘亩墩瘳F象,通過積分切換面對其進行處理;最后,以前后輪輪速和制動力矩作為輸入進行擴張狀態觀測器的設計,利用這一觀測器觀測路面附著系數相關值。結果表明,各種路況中的路面附著系數都可以通過上述手段進行準確估計,擴張狀態觀測器能夠抵抗外界干擾,魯棒性強。將擴張狀態觀測器用于路面附著系數識別的良好結果可為汽車穩定性控制系統的設計提供參考。

  2020年02期 v.41;No.153 172-180頁 [查看摘要][在線閱讀][下載 1723713]
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新能源與節能環保專欄

• 富鎳三元層狀過渡金屬氧化物正極材料的改性方法研究綜述

  殷志剛;王靜;郝彥忠;栗靖琦;錢近;

  富鎳三元層狀過渡金屬氧化物正極材料因具有比容量高、價格低廉以及對環境友好等特性而備受關注,但受鋰鎳混排、相變反應、產氣、微裂紋、過渡金屬溶出、表面結構等影響,材料本身存在循環容量衰減等問題。針對正極材料循環容量衰減過快、高溫性能不佳等問題,總結了近年來國內外關于富鎳三元層狀過渡金屬氧化物正極材料的改性方法,包括表面包覆材料合成、元素摻雜材料制備、核殼結構材料開發、濃度梯度材料設計等優化方法,指出高鎳層狀過渡金屬氧化物正極材料的應用需要從不斷完善材料制備方法、改變材料性狀、降低材料成本等方面入手,開發高能量密度的鋰離子電池,使富鎳三元層狀過渡金屬氧化物正極材料在動力電池領域盡早得到廣泛應用。

  2020年02期 v.41;No.153 181-190頁 [查看摘要][在線閱讀][下載 2399405]
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• 不同運行策略下的分布式系統多目標分析

  王子馳;雷炳銀;康利改;張靖;賈娜;孫煒哲;

  為尋求能源供給系統在經濟-安全-環保-節能的協調,依托"互聯網+"思維,構建了一套分布式冷電聯供系統,主要包括動力子系統、地源熱泵子系統、蓄能子系統。建立了在偏離設計工況時不同設備的性能模型,在此基礎上,以運行費用、CO_2排放和一次能源消耗為目標函數,分析了電負荷跟蹤運行策略、熱負荷跟蹤運行策略、混合跟蹤運行策略和動力設備(PGU)最大效率跟蹤運行策略下系統中各設備的運行時間、運行狀態及系統總性能的變化。結果表明,與傳統電網購電的分供系統相比,分布式系統的經濟性、環境性較好,一次能源消耗較低。熱負荷跟蹤策略的經濟性和環境友好性最優,運行費用和CO_2排放分別降低了32.7%和45.3%;最大效率跟蹤策略經濟性最差,但由于PGU機組連續運行,其一次能源消耗降低最多,為86.7%。不同運行策略結果可為分布式系統的運行提供一定的理論參考。

  2020年02期 v.41;No.153 191-200頁 [查看摘要][在線閱讀][下載 2598143]
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