2025年 02期
锂离子电容器充放电过程热特性测试及建模研究
杨楚舒;邱文泽;耿悦;毛敏军;叶树亮;目的:热物性参数和产热特性表征是热管理系统设计与优化的基础。本研究聚焦锂离子电容器充放电过程的热特性，通过测定比热容、导热系数等关键热物性参数，构建产热-传热耦合模型。方法:采用等温量热法测量锂离子电容器充放电产热量，绝热量热法测量比热容，三维数据反演法测量导热系数，结合实验数据验证模型在不同工况下的温升预测精度。结果:锂离子电容器充放电产热量随充放电倍率增大而增大，随温度升高呈先降后升趋势。当温度从5℃上升至60℃,比热容从931.7 J/(kg·℃)增大至1 180.4 J/(kg·℃)。导热系数随温度升高呈先升后降趋势。在不同恒定电流放电过程中，固定测温点的仿真结果与实测结果偏差在±0.3℃内。结论:基于实测热物性参数构建的产热-传热耦合模型能够比较准确地预测锂离子电容器在恒流放电时的温升，可用于热管理系统的设计和仿真优化。
基于标尺标定法的光电挠度仪及其影响因素研究
王欣荣;龚华平;于子淇;刘思瑶;柴丛山;徐贲;樊其明;赵春柳;目的:为提高挠度测量的准确性，研究基于标尺标定法的光电挠度仪及其影响因素。方法:采用标尺标定法。通过安装已知尺寸的标尺，利用工业相机成像获取标尺对应的像素尺寸，计算标定系数；选定标靶，通过图像处理计算像素位移，获得实际挠度值。实验分析了挠度变化速度、相机安装角度、环境光照度等因素对光电挠度仪测量结果的影响。结果:实验结果表明，在实验参数变化范围内(2.5～10 mm/s、400～2 200 lx、仰角范围2°～14°、水平角范围2°～14°),挠度变化速度、环境光照度、相机安装角度等因素对挠度测量结果无显著影响，光电挠度仪的测量值与高精度位移传感器数据基本一致，偏差在0.1 mm以内。结论:基于标尺标定法的光电挠度仪准确度高，受外界因素影响小，具有很高的实际应用价值。
基于云平台的电动汽车充电桩检定系统
缪鹏;邵海明;蔡晋辉;黄洪涛;肖子尚;目的:电动汽车充电桩传统检定方式存在检定效率低、成本高等问题，为此本文设计一种基于云平台的检定系统，以提高检定效率。方法:建立云平台系统，实现校验仪与微信小程序之间的远程数据传输，自动采集与上传检定数据；在检定现场，通过微信小程序录入必要信息；通过系统后台进行数据审核和监督；自动处理原始数据、生成检定证书。系统采用分权管理模式，可赋予检定员与远程辅助人员不同的操作权限。数据传输采用对称与非对称密钥加密技术，保证检定工作的可信度。校验仪的硬件采用双AD采样方案，实现高精度的采样，提高测量准确度。结果:采用本检定系统对充电桩开展检定实验，评估结果显示，检定结果的不确定度满足检定要求。对系统的计量标准装置(检验仪)进行了稳定性测试，证实其长期稳定性达到0.05级标准装置要求。结论:本系统依托云平台及远程数据传输技术，高效完成了检定任务，显著提高了检定效率，在充电桩计量检定监管领域具有重要应用价值。
进样速度对5 s延滞期爆发点影响实验研究
徐俊炜;叶魏涛;王晓娜;杨遂军;叶树亮;目的:研究进样速度对火炸药5 s延滞期爆发点测试结果的影响。方法:基于传热学及反应动力学理论建立数学模型，定性分析进样速度对5 s延滞期爆发点的影响规律。使用黑火药样品进行爆发点实验，测定不同温度、不同进样速度下的5 s爆发点值。结果:当进样速度为31.7 mm/s时，黑火药5 s爆发点为301℃;进样速度高于110 mm/s时，黑火药5 s爆发点为305℃,相较于低进样速度时增加4℃。结论:进样速度影响火炸药5 s爆发点的测试结果，5 s爆发点随着进样速度的增加而升高，但当进样速度达到边界条件110 mm/s后，增加幅度逐步减小并趋于稳定。
基于二维单镜面MEMS振镜的扫描畸变分析及电压校正
毛志翔;徐睿;孙佳烽;胡天;石岩;陈亮;目的:针对二维单镜面微机电系统(MEMS)振镜在动态扫描中，因镜面几何特性与光路耦合效应产生的复合畸变问题，提出一种基于电压前馈校正的扫描畸变补偿算法。方法:通过构建包含机械偏转、光路传输与空间坐标映射的扫描理论模型，揭示了扫描畸变的形成机制及量化规律。基于非线性优化方法，建立扫描轨迹误差最小化目标函数，通过控制反演电压实现光学畸变的主动预补偿。结果:校正后扫描轨迹的平均绝对误差(MAE)由2.757 7°降至0.724 7°,降幅达74%。结论:该方法无需引入额外光学元件或闭环反馈，为高精度MEMS振镜激光扫描应用提供了有效的开环控制解决方案。
用于多源射频能量收集的宽带圆极化整流天线
金杭;郁国良;邱阳;朱明敏;周浩淼;目的:针对多源射频能量收集需求，设计一种宽带整流天线，通过宽带、高效整流器，实现复杂环境中多频段多极化射频能量的高效收集与转换。方法:采用三段式馈电和地面开槽技术优化收集天线的阻抗带宽，采用偏中心馈电技术和特殊的介质谐振器优化收集天线的轴比带宽；在具有初始频率选择性的整流器基础上，引入多种集总元件和微带线拓展的整流带宽。最终制作收集天线的实物样机，并验证整流天线系统的性能。结果:整流天线在2.2～4.9 GHz频带内保持50%以上的整流效率，其中在2.15～3.15 GHz以及3.8～4.8 GHz频带内具有圆极化特性。结论:实测结果与仿真预测结果基本一致。所提出的宽带圆极化整流天线能够在宽频带中高效地收集射频能量并完成整流，具有良好的应用前景。
基于CNN-HHO模型的风电叶片激光除冰速度预测研究
董科锋;金英连;吴善强;周唯逸;傅凌焜;王斌锐;目的:针对风电叶片激光除冰过程中易引发的叶片表面热损伤问题，提出一种基于CNN-HHO模型的激光除冰速度预测方法。方法:采用卷积神经网络(convolutional neural network, CNN)模型预测激光除冰速度，并引入哈里斯鹰优化(Harris hawk optimization, HHO)算法，优化CNN模型的超参数空间，形成CNN-HHO优化模型。结果:对比分析优化前后的CNN模型性能发现，经HHO算法优化后，模型平均绝对百分比误差MAPE(mean absolute percentage error, MAPE)减小了2.78%,决定系数R2增加了0.004。进一步将CNN-HHO预测模型与反向传播(back propagation, BP)、BP-HHO、极限学习机(extreme learning machine, ELM)、ELM-HHO和CNN预测模型进行对比分析，结合泰勒图可视化分析表明，CNN-HHO模型的各项性能评价指标均表现最佳，其MAPE=3.42%,R2=0.992。结论:所设计的CNN-HHO模型能够实现高精度的激光除冰速度预测，为风电叶片激光除冰工艺参数的智能调控提供了重要的理论支撑。
基于扩张状态观测器的不确定移动机器人约束跟随控制
肖童;张展;管震涛;魏艳红;赵明岩;付铎;目的:提高不确定移动机器人系统的控制性能，解决传统约束跟随控制(constraint-following control, CFC)方法抗干扰能力弱的问题。方法:结合扩张状态观测器(extended state observer, ESO),提出一种新型的约束跟随不确定性补偿控制方法。首先，使用ESO估计系统中由不确定性引起的总等效状态加速度变化；其次，将得到的估计值用于生成不确定性补偿控制信号，添加到传统的CFC中，赋予系统自主抵抗不确定性的能力。通过李雅普诺夫方法证明，在假设条件下，观测器的估计误差、一阶跟踪误差均满足一致最终有界性。结果:仿真结果表明，与传统方法相比，结合ESO的约束跟随控制方法的累计误差减少了99.73%,峰值误差减少了99.50%。结论:所提方法不仅显著降低了不确定性对系统性能的影响，还能够快速响应时变不确定性。
基于Linux实时扩展的高精度光伏逆变器数据采集系统
穆文帅;陈亮;目的:针对传统光伏逆变器数据采集系统存在实时性差、精度较低及抗干扰能力弱等问题，设计一种基于Linux实时扩展的高精度数据采集系统，实现对光伏逆变器电流、电压数据的高精度实时采集。方法:系统采用Linux内核自适应实时调度算法提高系统的实时性，通过模拟数字转换器和数字滤波算法进行数据采集，应用有限脉冲响应(finite impulse response, FIR)数字滤波器和无限脉冲响应(infiniteimpulse response, IIR)数字滤波器混合滤波算法进行数据处理。结果:系统电压测量精度达到0.8%,电流测量精度达到1%,系统响应时间小于5 ms。结论:该系统可以稳定、可靠地对光伏逆变器的各项参数进行实时采集和处理，具有较高的实用价值。
基于注意力机制和对齐解耦头的快递包裹检测方法
王一民;李锐鹏;杨其华;潘双英;目的:针对当前包裹检测技术存在精度低、速度慢和对设备性能要求高的问题，提出一种基于注意力机制和对齐解耦头的改进检测方法。方法:以YOLOX-tiny为基础框架，在特征融合网络的交叉阶段层中集成CBAM注意力机制模块，构建三个包含通道注意力和空间注意力的CBAMCSPLayer模块，以增强模型对关键特征融合的能力；设计新的对齐解耦头，通过AlignBlock结构实现对分类和回归连接信息的双重学习，以最小的参数增量实现分类和回归任务的对齐，并提高检测精度。结果:实验结果表明，改进后的YOLOX-tiny算法在自建数据集上的平均精度可达90.37%,相较原算法提高了1.48%,检测速度达到了82.6帧每秒(frames per second, fps),计算量仅为6.98 GFLOPS(每秒十亿次浮点操作数，giga floating-point operations per second, GFLOPS)。结论:本算法可实现在复杂物流场景下的快递包裹实时检测，特别适用于计算和存储资源有限的设备。