國家青年/地區科學基金項目專欄

• 考慮狀態維護策略與工時惡化作用下的單機調度研究

  裴霞;吳曉;郭鵬;王昕;溫昆;

  為了解決單機調度問題,提高設備的可靠性和穩定性,根據連續故障檢測和離散故障檢測的特點,以最小化拖期成本和維護成本為目標,建立了考慮分段線性惡化和維護不可用時間的單機調度模型,基于系統可靠性理論研究考慮機器可靠性的單機調度問題,采用決策條件統一化處理方法對維護策略進行對比,通過單因素和雙因素調參分析確定相關參數變化對生產調度優化的影響。結果表明:模型求解時間與單位時間拖期成本的減少呈近似指數級增長,單位拖期成本越大,求解速度越快;單位時間拖期成本的變化不會引起維護成本的大幅度改變,成本函數不存在柔性周期維護中的跳躍節點,不能"自適應"調節;預防性維護時間與故障小修比值對離散檢測下的維護決策有較大影響。采用決策條件統一化處理方法,可減少計算時間和檢測成本,較好地解決了離散故障檢測中易出現的過度維護或維護不足等問題,有助于降低運營成本,提高經濟效益。

  2020年05期 v.41;No.156 381-389頁 [查看摘要][在線閱讀][下載 1132345]
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• 越野特種運載平臺自平衡任務艙設計及其控制策略研究

  江開航;皮大偉;阮劍鋒;范晶晶;

  針對某越野特種運載平臺大幅度側傾及俯仰運動下機動性提升問題,提出了一種基于雙軸陀螺原理的自平衡任務艙系統結構設計方案以及基于該結構的控制方法。首先,采用Creo軟件完成自平衡任務艙系統的結構建模,結合路面模型及行駛系統在ADAMS/View中搭建運動模型,將任務艙三維模型分解映射為體現側傾和俯仰動力學的2個平面,形成側傾和俯仰動力學數學模型,設計實時修正任務艙姿態的自平衡控制策略;其次,綜合考慮不同類型路面對任務艙姿態的影響,設計基于載荷轉移率的控制閾值算法,明確自平衡控制算法的工作區間;最后,在MATLAB/Simulink環境中搭建Simulink-ADAMS自平衡控制聯合仿真模型,進行多種工況的虛擬試驗來驗證控制系統的有效性。結果表明,自平衡控制系統能夠有效、實時地修正任務艙的側傾角和俯仰角,降低越野特種運載平臺側傾及俯仰運動對于駕駛人員的影響程度。采用自平衡任務艙系統,突破了懸架的系統性能限制,提高了越野特種運載平臺對惡劣越野路面的適應能力,為自平衡控制算法的仿真驗證提供了模型基礎。

  2020年05期 v.41;No.156 390-398頁 [查看摘要][在線閱讀][下載 2495859]
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機械、電子與信息科學

• 基于改進的隱式廣義預測控制在燃氣發電鍋爐主汽壓中的應用

  王勝;陳雨薇;徐帥;章家巖;馮旭剛;

  針對燃氣發電鍋爐主汽壓控制系統存在非線性、模型參數不確定等問題,提出了一種改進的隱式廣義預測控制策略。首先,使用遺忘因子遞推最小二乘法進行模型參數辨識,建立主汽壓的離散數學模型;其次,在常規廣義預測控制理論基礎上建立主汽壓的隱式廣義預測控制系統,簡化控制算法,通過在目標函數中增加PI結構,提高系統的魯棒性。仿真結果表明,相比串級PID和常規隱式廣義預測控制,所提控制策略在模型適配時調節時間最多減少20 s,模型失配時超調量最多減少5.08%,調節時間最多降低36 s,系統魯棒性和抗干擾能力增強;工程應用表明,使用所提策略后主汽壓控制偏差在±0.2 MPa之間,控制精度顯著提高。改進的隱式廣義預測控制較好地滿足了工業生產中對主汽壓的控制要求,具有較高的研究和應用價值。

  2020年05期 v.41;No.156 399-407頁 [查看摘要][在線閱讀][下載 1635800]
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• 基于粒子群優化算法的繩驅動連續體機器人軌跡規劃

  王會肖;鄭天江;沈雯鈞;甄存合;方灶軍;張蘇英;

  為提高繩驅動連續體機器人運動的平滑性和穩定性,在關節空間和笛卡爾空間研究了基于樣條函數和粒子群算法的軌跡規劃問題。首先,采用雙參數局部指數積公式建立連續體機器人的運動學模型;其次,根據牛頓-拉夫森迭代方法進行逆運動學求解;最后,基于自適應慣性權重的粒子群時間最優化算法結合五次B樣條函數,分別實現了連續體機器人在關節空間和笛卡爾空間的軌跡規劃。仿真結果表明:在相同的條件下,兩種方法均可得到連續體機器人末端的連續軌跡,速度均小于10 mm/s,加速度均小于20 mm/s~2;基于關節空間規劃出的關節位移、速度、加速度曲線更為平滑,關節空間規劃用時9.219 3 s,笛卡爾空間規劃用時10.604 6 s?；诹Ｗ尤簝灮惴ǖ睦K驅動連續體機器人軌跡規劃研究,提高了連續體機器人的運動性能,可為繩驅動連續體機器人的位姿規劃提供參考。

  2020年05期 v.41;No.156 408-415頁 [查看摘要][在線閱讀][下載 1399323]
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• 基于上下文敏感分析的數據競爭檢測方法

  張楊;劉歡;張冬雯;

  為了提高數據競爭檢測過程的準確性,提出了一種基于上下文敏感分析的數據競爭檢測方法。使用控制流分析構建上下文敏感的調用圖,采用逃逸分析查找出可能發生數據競爭的線程逃逸對象,進行上下文敏感的別名分析以減少誤報和漏報,通過發生序關系判斷消除由于忽略線程交互而導致的誤報。依據該方法,在WALA軟件分析框架實現了一個數據競爭檢測工具ConRacer,并將該工具與現有的檢測工具SRD和RVPredict進行了比較。結果表明,與SRD和RVPredict相比,ConRacer的檢測準確度最高,不僅可以有效地檢測數據競爭,而且可以降低檢測過程中的誤報和漏報。通過結合上下文敏感分析技術與傳統的靜態檢測技術,ConRacer提高了檢測過程的準確性,對發現并發錯誤和優化軟件性能有一定的參考價值。

  2020年05期 v.41;No.156 416-423頁 [查看摘要][在線閱讀][下載 1134624]
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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11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05期 v.41;No.156 423頁 [查看摘要][在線閱讀][下載 38K]
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機械、電子與信息科學

• 基于輔助模態監督訓練的情緒識別神經網絡

  鄒紀云;許云峰;

  為了解決多模態數據中數據樣本不平衡的問題,利用資源豐富的文本模態知識對資源貧乏的聲學模態建模,構建一種利用輔助模態間相似度監督訓練的情緒識別神經網絡。首先,使用以雙向門控單元為核心的神經網絡結構,分別學習文本與音頻模態的初始特征向量;其次,使用SoftMax函數進行情緒識別預測,同時使用一個全連接層生成2個模態對應的目標特征向量;最后,利用該目標特征向量計算彼此之間的相似度輔助監督訓練,提升情緒識別的性能。結果表明,該神經網絡可以在IEMOCAP數據集上進行情緒4分類,實現了82.6%的加權準確率和81.3%的不加權準確率。研究結果為人工智能多模態領域的情緒識別以及輔助建模提供了參考依據。

  2020年05期 v.41;No.156 424-432頁 [查看摘要][在線閱讀][下載 1873830]
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食品與生物科學

• 抗植物軟腐病枯草芽孢桿菌的高密度發酵優化

  任玉文;任媛媛;劉雅禎;盧天華;劉力強;周曉輝;

  為提高菌體產量,以益生菌枯草芽孢桿菌Asr作為發酵菌株,采用正交試驗法和響應面法,對枯草芽孢桿菌Asr的發酵工藝進行了優化研究。結果表明,影響菌體產量最主要的3個因素為酵母浸粉、MgSO_4和CaCl_2;最佳發酵培養基配方為蔗糖20 g/L,蛋白胨10 g/L,酵母浸粉8.65 g/L,K_2HPO_4 3.0 g/L,MgSO_4 0.27 g/L,CaCl_2 0.53 g/L;最佳培養條件為溫度37℃、初始pH值7.0、接種量10%、攪拌轉速250 r/min;應用優化配方及工藝,枯草芽孢桿菌Asr的最高產量達到7.30×10~8 cfu/mL,菌體產量較優化前提高了3.95倍。研究結果可為后續菌體發酵罐的擴大培養提供技術支撐,對其他枯草芽孢桿菌發酵培養基的優化研究提供借鑒。

  2020年05期 v.41;No.156 433-441頁 [查看摘要][在線閱讀][下載 1466806]
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交通物流

• 基于多源大數據的軌道交通站域街道品質多維評價分析——以成都市三環內地鐵站域街道為例

  胡昂;郭仲薇;牛韶斐;李想;

  為了科學測度、準確評價站域街道的空間品質并實現有效優化,選取成都市73個地鐵站域,以街道網絡、POI(point of interest)、街景圖片等多源大數據為支撐,運用機器學習、sDNA分析(spatial design network analysis)等技術,構建了以便捷性、功能性與舒適性為核心的評價體系,進行站域街道空間品質的大規模定量評價,并針對不同等級的站點提出了導控策略。結果表明,在城市整體層面,68.03%的站域街道評分低于中等水平,街道功能性與舒適性普遍較好,便捷性較差;在站域層面,街道空間品質呈現出南高北低、西高東低、內高外低的分布特征。研究使人本尺度的分析精度、站點尺度的分析深度和城市尺度的分析廣度得以兼顧,有助于創建高效的城市管理動態反饋機制。

  2020年05期 v.41;No.156 442-454頁 [查看摘要][在線閱讀][下載 7927K]
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材料科學

• B+F雙相X80管線鋼模擬海水環境中慢應變拉伸各向異性研究

  馬靜;王申豪;張雙杰;范利鋒;

  為研究B+F雙相X80管線鋼各向異性對安全服役的影響,采用金相掃描電鏡觀察、慢應變拉伸法和電化學極化法,在模擬海水環境中,與軋制方向呈0°,45°,90°3種不同角度試樣的B+F雙相X80管線鋼的慢應變拉伸和極化行為進行了分析。結果表明:雙相X80管線鋼組織由多邊形鐵素體和板條狀貝氏體組成,鐵素體和貝氏體含量近似為1∶1;在模擬海水環境慢拉伸條件下,B+F雙相X80管線鋼與軋制方向呈不同角度試樣的屈服強度隨取樣角度的增大明顯降低,說明海水對B+F雙相X80管線鋼具有明顯的應力腐蝕作用;與軋制方向呈0°試樣的X80管線鋼的慢應變拉伸應力與應變曲線呈圓頂狀,屈服強度和抗拉強度均最高,屈強比為0.81,均勻伸長率為13.4%,可以滿足使用要求;與軋制方向呈90°試樣的雙相X80管線鋼的自腐蝕電位最負,自腐蝕電流最大,耐海水腐蝕性能最差;與軋制方向呈45°試樣的雙相X80管線鋼的自腐蝕電位最正,耐蝕性最優。研究B+F雙相X80管線鋼在模擬海水中的慢應變拉伸各向異性,可提高其安全服役性,對大變形管線鋼的實際生產具有一定的借鑒價值。

  2020年05期 v.41;No.156 455-461頁 [查看摘要][在線閱讀][下載 2806715]
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• 振動對ZL205A合金偏析組織及硬度的影響

  賈麗敏;張雅晴;譚建波;劉小麗;張雙杰;

  為了解決ZL205A合金鑄件產生偏析缺陷等問題,進一步明確振動對偏析組織及硬度的影響規律,采用電磁式振動臺作為振動源,探究了振動頻率、振幅、振動時間對合金偏析組織占比及硬度的影響情況。結果表明,振動頻率在25～55 Hz內變化時,隨著振動頻率的增加,偏析組織占比呈現先減小、后增加的趨勢,硬度呈現先增大、后減小的趨勢;振幅由1 mm增加到4 mm的過程中,偏析組織占比逐漸減少并趨于穩定,硬度呈現先減小、后增大的趨勢;振動時間由30 s增加至75 s時,偏析組織占比呈現增加趨勢并最終趨于穩定,硬度呈現先減小、后增大的趨勢。振動頻率對合金偏析組織和硬度的影響最為顯著,振動時間和振幅的影響次之,此外,偏析組織的析出也會影響合金硬度。研究結果為明確ZL205A合金在振動條件下凝固組織的變化規律、提高鑄件質量提供了理論參考。

  2020年05期 v.41;No.156 462-467頁 [查看摘要][在線閱讀][下載 2440081]
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新能源與節能環保專欄

• 制藥廢水膜法深度處理通量變化研究

  趙平;王振;張月萍;楊文玲;

  為了深度處理制藥廢水,達到工業用水水質標準,對納濾、反滲透深度處理綜合性制藥廢水的膜通量變化進行了研究。在連續式與循環式處理模式下,研究了膜操作條件、膜通量和水回收率等因素,根據膜通量變化,確定了適合膜分離工業化應用的處理和清洗方案。結果表明:納濾膜日常清洗中物理清洗時間為7 min、強化清洗酸洗—堿洗時間各為90 min,平均膜通量連續式為16.1 L/(m~2·h)、循環式為7.7 L/(m~2·h),水回收率約為73%;反滲透膜日常清洗中物理清洗時間12 min、強化清洗酸洗—堿洗時間各90 min,平均膜通量連續式為12.8 L/(m~2·h)、循環式為7.2 L/(m~2·h),水回收率約為74%。研究制藥廢水深度處理中膜通量的變化,可對制定適合膜分離工業化應用的廢水處理和清洗方案提供借鑒和參考。

  2020年05期 v.41;No.156 468-476頁 [查看摘要][在線閱讀][下載 1712817]
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