- 朱炼;彭大江;常关羽;
目的:提升超声波气体计量任务中飞行时差的计量精度。方法:使用抛物线插值法对飞行时差进行粗略计算,并基于谱加权对整数估计进行调整,基于拉格朗日时延滤波器对分数部分进行调整。结果:在仿真实验中设计时延50 ns,利用本文算法计算的时延为50.17 ns,且在不同的信噪比条件下波动都小于现有方法。在流量测试实验中,流量曲线和理论曲线一致,无整周期错波问题。在高低温实验中,飞行时差波动在1 ns的范围内。结论:本文方法有效避免了整周期错波的错误,将理论插值误差降低为高阶余项,且对高-低温环境有适应能力。
2023年04期 v.34;No.112 495-500+562页 [查看摘要][在线阅读][下载 3209K] - 黄嘉旻;孙斌;孙超平;梅怡嘉;赵玉晓;
目的:针对变压器用油面温控器校准时间长,示值与开关动作参数要分开校准,人工读数准确性不高等问题,开发了基于深度学习的变压器用油面温控器全自动校准系统。方法:通过程序控制恒温槽产生校准需要的温度场以及固定升降温速率曲线。利用标准表结合二等铂电阻采集标准温度。利用多路转换开关实时采集油面温控器开关信号,实现自动记录开关动作状态。采用基于深度学习的指针式仪表自动识别读数方法,实现对于油面温控器仪表表盘的自动读数识别。该系统可根据相关检定规程,对油面温控器测温头的示值误差、两表偏差以及温度开关的接点动作误差同时进行校准。结果:实验测试其指针表盘识别准确率为94.6%,达到人工读数的水平。结论:该系统具有较高的准确性以及可靠性,可以提高油面温控器的校准效率。
2023年04期 v.34;No.112 501-510页 [查看摘要][在线阅读][下载 4078K] - 丁若男;倪军;陈家伟;樊其明;龚华平;
目的:提高激光测距设备制造过程中装配工艺精度。方法:提出一种基于MobileNeXt和多尺度区域分割的激光对位检测算法用于优化激光测距设备的生产过程。在对位检测阶段,使用MobileNeXt作为主干网络达到低成本计算图像特征的目的。为提升模型捕获有效特征的能力,在主干网络中插入深度可分离坐标注意力模块。通过知识进化训练网络得到轻量高精度的分类模型。在验证阶段,设计一种多尺度区域分割的激光中心对位验证算法。首先通过线性变换和双边滤波处理原始图像,然后以多个尺度分割图像区域,在不同区域进行特征提取。最后根据激光对位特征设计阈值判断对位结果的正确性。结果:算法中心对位检测准确度达到99.97%,对位误差为37.96μm。结论:所提算法满足实际激光对位检测任务要求。
2023年04期 v.34;No.112 511-518页 [查看摘要][在线阅读][下载 5278K] - 李炜楠;徐鹏飞;叶有祥;陈红岩;
目的:为了提高支持向量机(SVM)回归在近红外甲烷测量系统中的预测精度,提出了基于鲸鱼优化算法(whale optimisation algorithm, WOA)优化SVM的参数C和g,并与传统回归模型进行比较。方法:利用鲸鱼优化算法自适应搜索全局最优解,经过循环迭代,快速搜索到最优惩罚系数C与g参数。基于实验室搭建的近红外甲烷测量系统,对0~1%摩尔分数范围的甲烷标准气体进行测量。将网格搜索法(GridSerach)、粒子群优化算法(particle swarm optimization, PSO)、灰狼优化算法(grey wolf optimizer, GWO)、WOA分别与SVM相结合,建立了GridSerach-SVM、PSO-SVM、GWO-SVM、WOA-SVM 4种回归模型,应用于实验数据处理,并进行对比。结果:4种模型中,WOA-SVM回归模型预测的精度最高,均方根误差最小,平均相对误差缩小了2倍以上,平均绝对误差缩小了10倍以上。结论:基于WOA的SVM模型在近红外甲烷检测系统中具有较高的预测精度。
2023年04期 v.34;No.112 519-526页 [查看摘要][在线阅读][下载 2792K] - 何正龙;方波;方灿;
目的:为验证太赫兹二维阵列成像实现尺寸测量的可行性,对太赫兹二维成像系统进行标定。方法:设计一种适合太赫兹相机标定的透射成像模型,通过圆孔标定板,实现内外参数计算并对图像进行畸变校正,基于校正后的图像完成像素当量标定。结果:相机标定中特征像点经标定后成像坐标与实际对应像点坐标偏差的均方根为0.195 8 pixel,像素当量标定重复性数据方差为0.000 185。均方根值小于0.20 pixel,验证了透射成像模型的可行性;像素当量重复性数据方差接近于0。结论:标定方法稳定可靠,进而验证了太赫兹二维阵列成像实现尺寸测量的可行性。
2023年04期 v.34;No.112 527-532页 [查看摘要][在线阅读][下载 1102K] - 王子林;金尚忠;窦婷婷;
目的:提高肺癌患者和健康人血清表面增强拉曼光谱(SERS)分类模型的稳定性和分类精度。方法:利用递归特征选择、连续投影算法、竞争性自适应重加权算法与主成分分析对血清SERS光谱进行特征波长提取,并结合深度神经网络、偏最小二乘判别分析以及支持向量机算法建立分类模型。结果:递归特征选择以及竞争性自适应重加权算法提高分类模型的稳定性的效果较为明显,对于竞争性自适应重加权算法,深度神经网络分类模型的训练集交叉验证准确率为94.55%,测试集准确率为93.75%,敏感性为87.5%,特异性为100%,优于其余两种模型。结论:通过特征波长提取方法建立分类模型实现了对肺癌患者与健康人血清SERS光谱的有效识别。
2023年04期 v.34;No.112 533-540页 [查看摘要][在线阅读][下载 1338K] - 欧阳烨锋;李玉彬;朱玲;方振远;薛财文;张宝武;
目的:解决点光源非定域干涉圆环图像中圆环半径精确提取问题。方法:提出了一种基于霍夫变换的形态学中心快速定位算法。首先读入图像进行预处理,然后对干涉同心圆环进行霍夫变换提取圆心,最后使用形态学中心快速定位算法获得各圆环的半径值,并分别通过仿真图片和实验图片的处理验证了该算法的可行性和准确性。结果:算法提取存在-8.58μm的系统误差。补偿该误差后,对仿真圆环的识别误差在1μm以下。对于实验图片,同时使用了游标卡尺对图像样本进行测量,且与算法得到的各环参数进行比对,其数据差值均在1μm以下。结论:算法能够满足光学干涉测量所需的精度。
2023年04期 v.34;No.112 541-548页 [查看摘要][在线阅读][下载 8580K] - 王鹏;梁晓瑜;禹静;吴丹;张学腾;
目的:优化槽道式流量计结构,提高槽道式流量计的测量性能。方法:以流出系数、流出系数线性度以及相对压损作为节流件结构优化的考察指标,通过数值模拟的方法研究节流件前后圆弧曲率、等直径段长度以及等效直径比对三个考察指标的影响。结果:根据仿真结果与分析,确定槽道式流量计节流件结构优化后的参数为:q_1=0.7、q_2=0.1、L=d、β=0.80。结论:研究槽道式流量计节流件结构优化,对提高流量计的测量性能以及测量精度具有重要意义,同时为流量计的实际生产提供了参考。
2023年04期 v.34;No.112 549-555+598页 [查看摘要][在线阅读][下载 4524K]
- 周睿;周坤;刘大亮;王斌锐;
目的:原始动态窗口法在路径规划时容易出现路径震荡现象,为此本文设计了一种与人工势场法融合的改进动态窗口法,以减少路径震荡。方法:将原始动态窗口法中的线性障碍物距离评价函数,改进为人工势场法中非线性障碍物势场函数。通过MATLAB仿真和硬件实验与原始算法进行对比,验证算法的可行性。结果:本文改进的动态窗口法与原始算法相比,减少了机器人运行时的震荡,路径更加平滑。改进算法在仿真中场景中路径长度减少2.5%,运行时间减少40.9%;硬件实验中,路径长度减少8.8%,运行时间减少13.9%。结论:改进的动态窗口法生成的路径具有更好的平滑性,同时路径长度和运行时间较短。
2023年04期 v.34;No.112 556-562页 [查看摘要][在线阅读][下载 1565K] - 施孟松;毛骏;胡汇源;
目的:本文研究一类具有输入未建模动态和量化输入的纯反馈非线性系统跟踪控制问题。方法:在控制器设计中,引入M-滤波器来处理输入未建模动态,使用滞后量化器来处理量化输入,利用径向基函数神经网络(radial basis function neural networks, RBFNN)逼近未知非线性动态,选取障碍李雅普诺夫函数(barrier lyapunov function, BLF)处理输出约束,并使用Backstepping方法导出自适应控制律。结果:稳定性分析证明所得到的闭环系统全部信号均满足半全局一致终结有界(semi-globally uniformly utimately bounded, SGUUB),并且跟踪误差可以收敛到原点的一个小邻域,同时这种跟踪误差也满足输出约束。在仿真中,对于一个二阶非线性系统,可以看到当t≈0.17 s时,跟踪误差到达原点的小邻域。结论:本文提出的控制方案证明了所得到的闭环系统的所有信号都满足SGUUB。
2023年04期 v.34;No.112 563-572页 [查看摘要][在线阅读][下载 1439K] - 张园;梁喜凤;秦叶波;张慧;王永维;
目的:为了实现不同密度穴盘的批量移苗作业,设计一种多点取苗多点投放的穴盘幼苗移苗装置。方法:采用Solidworks软件建立移苗装置的三维模型,通过D-H坐标系建立移苗装置运动学模型,得到运动学方程,并在Adams软件中对移苗装置进行运动学仿真,得到位移、速度和加速度曲线。结果:该装置完成一次移苗作业时长为8 s,相邻两末端执行器X方向位移差为32.3 mm,Y方向位移等于取苗盘与放苗盘穴孔中心距在Y方向投影,为525 mm,Z方向位移比放苗盘高30 mm,速度最大值为515 mm/s,加速度最大值为840 mm/s~2。结论:本文设计的移苗装置对推动工厂化育苗的发展有重要意义。
2023年04期 v.34;No.112 573-579页 [查看摘要][在线阅读][下载 4293K] - 王鋆;钱丽娟;赵卓超;
目的:由于非牛顿液滴在撞壁过程中粘度变化复杂,因此前人较少对非牛顿溶液撞壁进行研究。同时已有牛顿模型中关于粘性耗散项的定义较为简单,对最大扩散时间模型的研究也尚未达成共识。方法:利用高速摄像技术研究了3种不同质量浓度的羧甲基纤维素(CMC)非牛顿流体液滴撞击壁面的过程,使用Cross模型来表征CMC溶液的粘度,同时将流体粘度纳入粘性耗散项的计算中,利用毛细惯性时间来修正最大扩散时间模型。结果:基于能量守恒,推导出液滴撞壁铺展最大距离的模型,将模型与实验进行对比后发现数据误差在5%以内。结论:该模型能较好地预测本文实验以及文献中的数据,为涉及非牛顿液滴撞壁的实际应用提供了一定参考。
2023年04期 v.34;No.112 580-586页 [查看摘要][在线阅读][下载 5077K]