• 2024年第32卷第6期文章目次
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    • >测试与故障诊断
    • 基于FPGA的液体火箭发动机控制监测系统研制

      2024, 32(6):1-6.

      摘要 (338) HTML (0) PDF 2.70 M (2735) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着液体火箭发动机内部结构日益复杂,传统的控制遥测模式难以满足测控需求;针对液体火箭发动机的智能化需求,为实现高效的发动机状态管理和运行参数的实时监测,研制了一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的控制监测系统;控制监测系统拥有24路发动机驱动控制能力,具备了32路信号同步采集、实时处理与存储能力,能够实现同步RS422总线通讯,并具有HDLC(High-Level Data Link Control)协议数据的编解码能力;实验结果表明,控制监测系统能够对发动机阀门进行驱动控制及发动机状态参数的实时采集,实现基于HDLC协议的数据通讯;以硬件为核心的控制监测系统提高了发动机电器系统的集成性,提升了系统可靠性,为发动机健康管理、故障诊断算法的搭载奠定硬件基础。

    • 运载火箭电磁阀漏磁特性量化研究与极性检测系统设计

      2024, 32(6):7-13.

      摘要 (250) HTML (0) PDF 1.61 M (2613) 评论 (0) 收藏

      摘要:传统的运载火箭电磁阀极性测试往往通过“耳听手摸”的方式,存在漏检误检、测试记录不可量化及数据追溯、无法精准判读、测试效率低等问题。因此对运载火箭典型姿控电磁阀开展了漏磁性能的测量与量化分析,掌握阀体各部位漏磁场分布规律、漏磁场随距离衰减变化规律、电磁阀之间漏磁场相互影响情况,并提出了一种非接触式的可视化电磁阀极性检测系统设计方法,采用三冗余敏感探头采编设计保证极性检测准确性,经试验测试验证,实现了无需精确安装即可100%检测电磁阀动作及时序动作精准判读,提升了电磁阀极性检测能力和测试效率。该系统已成功应用于大型运载火箭的总装测试流程中,对于提升运载火箭自动化测试水平具有重要意义。

    • 运载火箭测试数据分析与故障诊断方法

      2024, 32(6):14-19.

      摘要 (291) HTML (0) PDF 1.35 M (2581) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对如何从运载火箭大量历史测试发射数据中发掘有用信息的问题,提出了一种基于数据挖掘的运载火箭数据分析与故障诊断方法,为火箭的故障诊断、产品设计、状态检测提供服务。针对火箭数据的特性和实际业务分析的需求,使用基于皮尔逊系数的相关性分析方法、基于希尔伯特变换的包络分析方法、基于窗口滑动函数的故障诊断方法组建火箭数据分析平台,对运载火箭的数据进行了深层次的挖掘和诊断。采用某型号火箭测试数据对火箭数据分析平台进行了验证,结果表明:以数据驱动的火箭数据分析平台相关性分析准确、参数包络线绘制精准、可有效识别异常数据,分析结果与理论知识相符,具有较高的实用价值,相比于传统数据分析方法更为精准、全面。

    • 基于改进ABC-RBF神经网络的飞机全电刹车系统故障自动诊断方法

      2024, 32(6):20-26.

      摘要 (274) HTML (0) PDF 2.15 M (2593) 评论 (0) 收藏

      摘要:飞机全电刹车系统在飞机的着陆与起飞阶段起到关键作用,随着该系统自动化程度逐渐升高,如何确保该系统运行的安全性、稳定性、可靠性成为亟待解决的问题。现有的故障诊断方法存在存在诊断平均误差值较高、耗时较长的问题,设计基于改进ABC-RBF神经网络的飞机全电刹车系统故障自动诊断方法。设计采用“USB接口+ARM+FPGA”的硬件架构方式,由上位机、信号衰减电路等构成的故障信号采集器,实施飞机全电刹车系统故障信号采集。对于采集信号,设计基于互信息与变分模态分解(Variational Mode Decomposition, VMD)的信号降噪算法对其实施降噪处理。采用改进后的ABC算法对RBF神经网络参数进行寻优,确保寻优参数的有效性。并引入模糊集合的概念来提高网络的性能,利用梯度下降法进行网络训练更新,降低诊断结果误差。最后,输入降噪信号,利用优化训练后的RBF神经网络实现飞机全电刹车系统的故障自动诊断。实验测试结果表明,该方法的偏离因子值最低达到0.08×10-3,三种故障的平均诊断迭代时间均较短,其中主起落架“走步”故障的平均诊断迭代时间最短。

    • 基于模型的机床故障案例命名实体抽取方法比较研究

      2024, 32(6):27-34.

      摘要 (273) HTML (0) PDF 2.23 M (2505) 评论 (0) 收藏

      摘要:机床出现的故障大多都有先例,但故障案例分散,不同工厂又不数据共享且没有标准的数据库管理,以至于对于已有的相似故障,工厂仍需要按照未知故障进行停机维修。因此,急需一套标准服务平台能够集合大量故障案例,同时实现更新维护,增添新故障,以供各工厂做故障参考,尽可能降低维修成本以及时间开销。本文通过将计算机领域较为流行的知识图谱运用到机床故障诊断领域,全面运用机床故障诊断案例知识,构建以故障现象、故障发生原因以及解决方案为核心的机床故障诊断网络,实现快速确认故障发生部位,提供合理的故障解决方案,提高制造业的生产效率。使用爬虫技术获取故障案例数据,采用BIO标注法完成样本标注,分别使用Bilstrm-crf、Vgg16以及Bert模型完成实体抽取任务,并对上述模型准确率从多个角度进行对比,将知识导入Neo4J图数据库并建立针对机床故障的知识图谱,最终实现知识图谱可视化。

    • 基于X射线数字成像的GIS设备缺陷无损检测方法

      2024, 32(6):35-41.

      摘要 (188) HTML (0) PDF 1.52 M (2483) 评论 (0) 收藏

      摘要:GIS设备的安全性和可靠性对电力体系的平稳运行具有重要意义。因此,为提高对GIS设备缺陷的检测效果、提高设备运行的安全性,在X射线数字成像的基础上,提出一种针对GIS设备的缺陷无损检测方法。通过X射线数字成像的方式采集GIS设备图像,并对图像中存在的泊松噪声实施去噪处理,以提高图像质量。针对处理后的图像,利用二维主成分分析法,通过将复杂的图像数据转换为简单的主成分来表示原始数据,提取出最具代表性的特征。将提取结果输入到BP神经网络分类器中,通过特征分类完成对GIS设备缺陷的无损检测。实验结果表明:应用该方法后,图像识别清晰度较高,对不同类型缺陷的检测效果良好。该方法的优势在于使用先进的图像处理和机器学习技术,能够有效地识别和定位GIS设备中存在的缺陷。通过及时发现并修复这些缺陷,可以提高GIS设备的安全性和可靠性,从而确保电力系统的平稳运行。

    • 基于改进YOLOv5的安全绳目标检测

      2024, 32(6):42-50.

      摘要 (224) HTML (0) PDF 2.47 M (2534) 评论 (0) 收藏

      摘要:在工业施工过程中, 工人安全已成为一个日益重要的问题, 佩戴安全绳等安全装备是保护工人在高处工作时生命安全的重要措施;在现代化生产施工过程中, 通过使用监控摄像设备结合人工智能算法的方式来检测工人佩戴安全绳等设备越发普遍, 但安全绳由于细长、形状多变以及环境变化等因素较为难以准确识别;为解决以上问题, 并确保能够在不同环境下能够准确识别安全绳, 现提出一种使用YOLOv5目标检测算法, 首先通过改进的FasterNet模块进行上下文信息提取, 在Neck网络中使用改进的多维动态卷积保留更多特征信息, 使用WIoU_Loss损失函数来提高定位精度, 在训练过程中使用动态调整学习率的策略;实验结果表明, 改进后的算法在降低计算复杂度的情况下提高了3.0%的检测精度, mAP@0.5提高了4.3%, 经过在实际场景应用, 满足项目对实时检测精度及速度的要求。

    • 基于Duffing振子的铁路轨道移频信号测量系统设计

      2024, 32(6):51-57.

      摘要 (212) HTML (0) PDF 1.94 M (2523) 评论 (0) 收藏

      摘要:铁路轨道作为移频信号的传输载体,其对于信号对象传输轨迹疏密度的辨别能力,决定了轨道体系对移频信号的测量准确性。为实现对信号对象传输频率的准确辨别,设计基于Duffing振子的铁路轨道移频信号测量系统。将电源模块输出的电量信号,按需分配至STM32F103 微处理器、移频信号辨别模块与DSP测量单元之中,完善各级应用部件之间的连接关系,实现铁路轨道移频信号测量系统的硬件方案设计。确定移频信号的Duffing振子描述条件,针对其定义形式,构造移频信号的相空间,完成对铁路轨道移频信号的提取。求解铁路轨道的Lyapunov指数,并构建移频信号的Duffing方程,确定混沌测量参数的取值范围,实现对铁路轨道移频信号的测量,联合各级应用部件,完成基于Duffing振子的铁路轨道移频信号测量系统设计。实验结果表明,上述系统测量所得信号传输轨迹疏密度与真实轨迹疏密度相似度较高,能够实现对铁路轨道移频信号的准确测量。

    • 基于Transformer模型的四旋翼无人机时空协同航迹预测方法设计

      2024, 32(6):58-64.

      摘要 (206) HTML (0) PDF 1.33 M (2516) 评论 (0) 收藏

      摘要:无人机在执行任务时面临的飞行环境复杂多变,为了减少事故的风险,并在飞行时对异常情况进行预测和响应,研究一种基于Transformer模型的四旋翼无人机时空协同航迹预测方法。采集四旋翼无人机原始航迹,实施异常点剔除和缺失点插值处理,以优化和清理原始航迹数据,便于后续的航迹预测。结合深度学习和表示学习方法完成数据降维,基于Transformer模型实现无人机时空协同航迹的精准预测。实验测试结果表明,设计方法的预测结果虽然相对于真实的坐标点稍有偏差,然而整体结果在可接受范围内,验证集所有数据的均方误差在数据条数为300时仅为0.32m,R方测试结果最接近1,具有良好的航迹预测能力。

    • 基于FPGA的弹箭多种通讯总线故障注入和自动诊断系统的设计与实现

      2024, 32(6):65-70.

      摘要 (236) HTML (0) PDF 2.61 M (2523) 评论 (0) 收藏

      摘要:摘 要:在弹箭研制过程中需要对弹箭制导控制部件进行故障注入,模拟弹上总线通讯故障,进行研究性测试;并对总线通讯质量进行测试验证,提出一种面向弹箭的多种类型总线故障注入和自动诊断系统。故障注入器为制导控制部件提供多种类型总线信号的物理层的断路故障注入、短路故障注入、串行阻抗故障注入、并行阻抗故障注入。设计了基于FPGA的体系架构,构建了测试系统。论述了故障注入、诊断系统的工作原理、系统体架构和硬件设计、并阐述了故障注入、故障诊断方法实现。试验表明该诊断系统通过故障注入,能够模拟物理线路中的一些故障,对系统的稳定性和鲁棒性进行检测;并实时分析多种总线的各种电气特性和协议层,对弹箭联试测试过程中的总线通讯自动全面评价,并给出定量测试分析结果的诊断报告。

    • 基于时序卷积网络的早期帕金森多模态检测系统

      2024, 32(6):71-77.

      摘要 (237) HTML (0) PDF 2.66 M (2517) 评论 (0) 收藏

      摘要:帕金森病是最常见的神经退行性疾病之一,其临床特征与其他神经退行性疾病有重叠,且缺乏明确的病理机制,导致早期诊断检测困难、误诊率高等问题;为了研究有效的早期帕金森病检测方法,深入探索帕金森病发展的时间特征规律,并提高早期帕金森病预测、分析和诊断决策的准确性,设计了一种基于时序卷积网络的早期帕金森病多模态检测系统,为及时发现早期帕金森病提供辅助诊断依据;该系统利用语音、步态和受试者自测数据,采用多元线性池化方法进行多模态融合,结合时间卷积网络和参数共享方式,以提高系统的检测精度并降低过拟合风险;实验测试结果显示,基于时序卷积网络的早期帕金森病检测系统的准确率达到96.22%,在多项评估指标上优于传统的帕金森检测模型,展现出良好的早期帕金森联合检测效果。

    • >控制技术
    • 基于毫米波雷达的智能车辆纵横向主动避障控制系统设计

      2024, 32(6):78-84.

      摘要 (202) HTML (0) PDF 1.68 M (2613) 评论 (0) 收藏

      摘要:智能车辆所搭载监测设备对障碍物目标的识别准确性,影响行驶车辆的纵横向避障能力。为避免车辆与障碍物发生碰撞,提升智能车辆的纵横向避障能力,设计基于毫米波雷达的智能车辆纵横向主动避障控制系统。在底层控制单元中,按需连接纵横向导航控制元件与毫米波雷达摄像头,完成智能车辆纵横向主动避障控制系统的部件结构设计。利用毫米波雷达监测所得的车辆避障图像,定义空间坐标系转换条件,通过标定雷达相机参数的方式,实现基于毫米波雷达的智能车辆避障路径规划。建立车辆纵横向运动模型,根据避障安全距离计算结果,完善具体控制流程,联合各级硬件应用结构,完成基于毫米波雷达的智能车辆纵横向主动避障控制系统的设计。实验结果表明,所设计系统可在智能车辆通过障碍物目标时,保证车体与障碍物之间的距离大于0.3m,能够避免碰撞行为发生,对于车载监测设备而言,其对于障碍物目标的准确识别能力得到了保障,能够有效提升智能车辆纵横向避障能力。

    • 飞机舵机电动加载系统的非线性干扰抑制方法

      2024, 32(6):85-90.

      摘要 (218) HTML (0) PDF 2.96 M (2475) 评论 (0) 收藏

      摘要:飞机舵机电动加载系统是一个复杂的非线性机电控制系统,在运行过程中会产生多余力矩、摩擦、机械间隙等非线性干扰。针对以上问题,介绍了系统的硬件结构和工作原理,建立了系统的数学模型。在此基础上分析了非线性干扰的产生机理和工作特性,并根据加载系统领域非线性干扰抑制方法的研究,从结构与控制的两个方面进行归纳分类,进行性能对比以及适用性分析。针对多余力矩抑制的问题,提出了模型预测控制方案对其进行补偿,实验结果表明可以较准确地跟踪指令力矩,误差率小于1.93%,多余力矩的消除率达到95.86%。证明了所提出的方案的有效性,能够改善多余力矩的抑制能力,提高系统跟踪精度。

    • 基于目标特性的雷达伺服PID参数优化设计

      2024, 32(6):91-96.

      摘要 (237) HTML (0) PDF 2.18 M (2502) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对某任务中雷达伺服系统PID控制参数设置不合理引起初始段跟踪不稳定的问题,详细分析了PID控制参数影响雷达伺服系统的机理,对问题故障进行了准确定位,提出了基于不同目标特性的PID控制参数优化设计方案,并采用近距离、远距离两种部署方式开展试验验证,结果表明优化设计方案可行,均能实现目标的稳定跟踪。对雷达设备使用单一PID控制参数无法兼容不同测量点位火箭跟踪问题的分析、定位及解决具有一定的指导意义。

    • 基于模糊神经网络的无人机数据传输时延控制模型

      2024, 32(6):97-103.

      摘要 (179) HTML (0) PDF 1.99 M (2445) 评论 (0) 收藏

      摘要:传输信道状态若是处于拥塞状态,会使得无人机数据传输时延大幅度增加,所以构建基于模糊神经网络的无人机数据传输时延控制模型。考虑直射、散射和反射等现象确定无人机数据传输信道,计算无人机数据传输信道传输时延,综合能量消耗、时延等因素判断无人机数据传输信道是否处于拥塞状态。利用基于模糊神经网络的时延控制模型生成时延控制指令,通过扩频调制、拥塞调度和队列管理等步骤,实现无人机数据传输时延控制。通实验结果表明,在该模型控制下无人机数据传输时延达到预期水平,控制误差约为0.03s,且未对数据传输进程产生明显不利影响,控制效果更好。

    • 基于状态反馈的无人机通信接入拥塞动态控制研究

      2024, 32(6):104-110.

      摘要 (173) HTML (0) PDF 1.54 M (2463) 评论 (0) 收藏

      摘要:为解决复用信道内的通信接入拥塞问题,需要控制无人机通信链路中数据信息样本的实时累积量,故基于状态反馈研究无人机通信接入拥塞动态控制方法。建立信道复用模型,并借助MAC连接协议,定义通信数据包,实现对无人机集群通信节点接入行为的处理;按照状态反馈模型完善状态观测器结构,求解通信数据的离散化反馈表达式,在划分通信优先级条件的同时,确定无人机队列的实时调度关系,完成无人机通信行为控制;根据动态阈值窗口定义条件,确定通信链路长度,再联合相关通信数据样本,计算链路时延量的具体数值,完成动态控制方法的设计;实验结果表明,应用设计方法可将通信链路中数据信息样本实时累积量控制在5.7×1013Mb之下,能够较好解决复用信道内的通信接入拥塞问题,符合实际应用需求。

    • 基于云边协同的充电设施协调控制系统设计

      2024, 32(6):111-117.

      摘要 (219) HTML (0) PDF 2.19 M (2468) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着大规模充电设施的接入及其相关分析计算的日益精细化,原有的监控系统无法适应相应的大规模数据处理需求,因此本文提出基于云边协同的充电设施协调控制系统,结合云边协同特点和充电设施控制需求,构建了云端、边缘、充电设施聚合网关功能定位及交互模型,云端对边缘、聚合网关进行统一管理,接收采集信息并对控制系统分析计算服务进行管控和调度,边缘对分布式充电设施进行数据采集和实时控制;云边系统通过Docker容器技术实现服务器资源进行管理,并提出了基于最小变化率的容器部署调度算法实现服务器负载均衡以及资源的高效利用;所提系统实现了大数据通信压力下资源的有效分配,满足电力系统数据采集和多时间尺度控制的需求。最后给出所提系统的应用效果,进一步通过实例验证了Docker容器及其部署调度算法在资源管理方面的适应性和高效性。

    • 基于FPGA的远程直流电机控制系统研究

      2024, 32(6):118-124.

      摘要 (175) HTML (0) PDF 2.24 M (2475) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对外场试验中运动控制系统实时性与准确性问题,提出了以FPGA为核心的以太网传输电机运动控制系统方案。通过上位机完成对多个直流电机方向、速度、位置等的远程控制,实现了软硬件相结合。采用YT8511/H芯片、RGMII接口和Altera官方IP核搭建了FPGA的高速以太网通信接口,运用三段式状态机实现了UDP通信协议,通过增量式光电编码器完成电机位置反馈,以Verilog硬件描述语言为基础,编写了电机驱动程序和编码器信号处理程序,对系统的通信、输出脉冲以及编码器信号处理进行了实验和仿真。结果表明,系统满足远距离控制需求,定位精度可达0.09°,有较好的移植性。

    • 基于遥感GIS信息融合的测绘机器人滑动模跟踪控制系统

      2024, 32(6):125-132.

      摘要 (208) HTML (0) PDF 2.04 M (544) 评论 (0) 收藏

      摘要:测绘机器人是实现测绘自动化的执行设备,测绘机器人的工作空间更为复杂,给机器人的跟踪控制工作带来较大挑战。为提高测绘机器人跟踪控制效果,设计了基于遥感GIS信息融合的测绘机器人滑动模跟踪控制系统。加设遥感信息采集器和GIS信息采集器,改装遥感GIS信息处理器以及滑动模跟踪控制器,完成硬件系统的优化设计。考虑信息结构以及信息之间的逻辑关系,构建系统数据库,为遥感GIS信息提供充足的存储空间。根据测绘任务生成机器人滑动模移动轨迹,作为机器人的控制目标。采集测绘机器人实时遥感与GIS信息,利用遥感GIS信息融合技术跟踪机器人实时位姿,比对位姿跟踪结果与生成的控制目标,计算滑动模跟踪控制量,完成系统的测绘机器人滑动模跟踪控制软件功能优化。系统测试结果表明:设计系统的控制误差平均值为1.9 m,抖振幅值为0.8 dB,具有较好的控制效果。

    • 基于细菌觅食算法的嵌入式机械臂角度控制器设计

      2024, 32(6):133-138.

      摘要 (197) HTML (0) PDF 1.83 M (522) 评论 (0) 收藏

      摘要:进行机械臂角度控制器设计过程中,为提高机器人机械臂灵活性,降低关节角度控制误差,设计一种细菌觅食算法的嵌入式机械臂角度控制器。首先,构建机械臂动力学模型以获取机械臂的柔性特征及其关节位置,根据获取的信息确定角度控制器的硬件逻辑结构和算法。然后,使用ARM微处理器嵌入式操作系统,设计包含移动控制终端和机械臂控制端的控制器硬件结构。最后,采用细菌觅食算法优化控制器参数,并实现代码完成机器人机械臂角度的精准跟踪控制。仿真分析结果表明:所提方法具有较高的位姿跟踪精度、角度控制误差小、稳定性强,能够保证机械臂关节角度无超调,具有极高的机器工程应用价值。

    • 基于演化博弈的大数据信息泄漏风险访问控制模型设计

      2024, 32(6):139-144.

      摘要 (159) HTML (0) PDF 1.31 M (567) 评论 (0) 收藏

      摘要:大数据信息泄漏会导致网络主机所承担的运行风险增加,严重时下级网络终端会出现无法访问大数据信息服务器的情况。针对上述问题,设计了基于演化博弈的大数据信息泄漏风险访问控制模型。以演化博弈模型为基础,完成对大数据信息均衡点的演化处理,求解信息博弈概率,推导演化博弈模型表达式,从而完善基于演化博弈的大数据信息模糊化处理流程。计算大数据信息泄漏行为的信任度标准,参考信息监控器设置条件,实现对大数据信息泄漏风险的评估。针对风险评估结果,完成大数据信息的访问证据取样,计算访问控制阈值,实现对信息泄漏风险访问的控制,完成基于演化博弈的大数据信息泄漏风险访问控制模型的设计。实验结果表明,所提方法的大数据信息瞬时泄漏量始终小于2.3×1011MB,网络主机所承担的运行风险得到有效控制,下级网络终端不会出现无法访问大数据信息服务器的情况。

    • 厂区级冷却供水系统智能控制设计实现

      2024, 32(6):145-151.

      摘要 (222) HTML (0) PDF 2.42 M (582) 评论 (0) 收藏

      摘要:某厂区冷却供水系统只能以手动模式运行,无法实现自动恒压供水,能耗高、设备损耗大,对管网流量波动适应性差;通过重新设计系统Programmable Logic Controller (PLC)程序,进行加减泵逻辑控制和管网压力设置,实现了基于变频器的管网恒压控制;通过水泵轮巡逻辑控制和冗余配置,实现了水泵的自动轮换运行;通过水泵使能功能和管网压力手动设置功能,提高了系统控制的灵活性;通过优化水泵加载条件和触摸屏功能,消除了设备故障对系统自动运行的干扰,提高了系统的鲁棒性。经过10个月运行验证,系统能够长时间稳定工作,冷却供水泵组节能20%以上,实现了智能化控制。

    • 高速公路实时交通流模糊逻辑优化控制系统设计

      2024, 32(6):152-159.

      摘要 (172) HTML (0) PDF 1.84 M (531) 评论 (0) 收藏

      摘要:高速公路交通流特征复杂多变,受到诸多影响因素的共同作用,如天气、道路状况、车辆类型等等。因此,如何获取交通流逻辑控制条件并实现精准调节难度较大。为此,本研究设计新的高速公路实时交通流模糊逻辑优化控制系统。对于系统的硬件部分,设计车流控制模块、无线传输车载终端、实时交通流逻辑调度模块、模糊控制器模块,并确定各个模块之间实时连接关系。对于系统的软件部分,求解交通流逻辑控制条件,联合高速公路实时通行相位条件,调节模糊控制器,并根据高速公路交通路网模型,推导交通流优化控制条件的求解表达式,完成高速公路实时交通流模糊逻辑优化控制系统的设计。实验结果表明,本系统可以解决逻辑协调错误的问题,且能够有效控制高速公路车流量。

    • 基于模糊算法的汽车电池组系统降温控制

      2024, 32(6):160-165.

      摘要 (191) HTML (0) PDF 1.85 M (516) 评论 (0) 收藏

      摘要:分析了锂离子电池的发热和传热机理,构建了动力电池组温度数学模型。选用的电池为A123-26650 LiFePO4电池,通过预处理过程建立了动力电池组中的任意一行中8个电池单体温度模型,并网格划分化;将预处理过程中建立数学模型导入到ANSYS软件。利用ANSYS对实际条件下电池发热进行仿真,并与Zuskausks实验相关方程进行比较,验证文中所建立的动力电池CFD模型可靠性。在恒定冷却液流速条件下,通过比较电池温度数学模型电池温度和CFD模型电池温度,验证了动力电池数学温度模型可作为控制器作用的仿真对象。设计自适应模糊PID控制器,通过MATLAB/Simulink仿真试验验证该控制器能够很好控制电池温度至期望值,具有一定实际应用价值。

    • 运载火箭一级加泄连接器自动控制技术研究

      2024, 32(6):166-172.

      摘要 (227) HTML (0) PDF 1.86 M (561) 评论 (0) 收藏

      摘要:运载火箭一级加泄连接器是实现一级贮箱推进剂加注与泄回的核心设备,针对当前国内一级连接器主要采用人工对接的情况,对气动驱动的加泄连接器的自动控制技术进行研究;分析了连接器机构的结构与对接脱落的主要步骤,设计采用PLC组合、直流电源、传感器供电组合等的硬件系统对连接器配气台的传感器参数进行采集,对电磁阀进行控制以驱动机构运动;设计控制软件,对基础数据进行分类构建,并基于面向对象思想设计多粒度层次的流程步骤,可通过嵌套组合不同粒度的步骤实现复杂的控制逻辑,采用xml文件描述流程步骤;介绍了自动对接、脱落控制流程的流程内容;经测试自动对接流程与自动脱落流程所用时间分别为133 s与97 s,满足使用要求,且已在某型号多次任务中进行了应用,有力地支撑了型号任务的发展。

    • 基于SPEA-Ⅱ算法的网络多层次安全访问控制方法

      2024, 32(6):173-179.

      摘要 (185) HTML (0) PDF 1.96 M (657) 评论 (0) 收藏

      摘要:当前网络技术迅猛发展,网络安全问题日益突出,尤其是访问控制安全性。为了解决目前网络系统中存在的威胁检测精度和安全访问控制问题,引入SPEA-II算法,提出一种新的网络多层次安全访问控制方法。深入分析网络多层次访问控制机制原理,明确安全访问控制目标。结合网络边界区域、传输信道区域、移动终端设备区域,建立边界访问控制目标函数、安全威胁检测目标函数、用户身份认证目标函数,提高网络系统安全威胁检测精度。利用SPEA-Ⅱ算法对联合目标函数进行求解,获取网络多层次安全访问控制机制最佳方案。通过迭代逐渐接近近似最优解集,建立最优安全策略组合,计算攻击流量因子完成网络多层次安全访问控制。实验结果表明,所提方法的网络多层次威胁检测精度为94%,安全评估为0.96。由此证明,所提方法的网络多层次安全访问控制效果较好,具有较强的安全性和适应性,能够为中移互联网领域的网络安全策略提供技术支持。

    • 基于刚体模型的光电伺服系统最优控制方法

      2024, 32(6):180-188.

      摘要 (173) HTML (0) PDF 2.78 M (582) 评论 (0) 收藏

      摘要:在现阶段的导弹武器系统中,控制系统大都采用经典PID控制器,但随着控制性能要求的不断提升,PID控制器在追求响应快速的同时难以兼得跟踪过程平稳。针对工程中遇到的以上问题,提出设计最优控制器,采用线性二次型调节器(LQR)求解最优控制律。通过仿真可以看到,最优控制器跟踪阶跃信号无静差,调节时间为0.034s,上升过程平稳无超调;跟踪斜坡信号和正弦信号时,跟踪误差远小于,滞后时长仅为毫秒量级。最优控制器系统能够实现快速跟踪阶跃、斜坡和正弦输入信号,且具有较好的跟踪性能。与经典PID控制器相比,该方法具有更高的控制精度、更好的控制性能和稳定性,能够解决PID控制器在工程中遇到的快速性和平稳性难以兼得的难题。

    • >军事装备测控技术
    • 基于改进Yolov5n的无人机对地面军事目标识别算法

      2024, 32(6):189-197.

      摘要 (258) HTML (0) PDF 4.56 M (655) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对目前主流的目标检测算法在真实航拍战场数据背景下识别精度低,误检率与漏检率高等问题,对Yolo目标识别算法进行了研究,提出一种基于改进Yolov5n的轻量化航拍军事目标检测模型;首先,采用ECA注意力机制与主干网络C3模块融合,以解决航拍图像背景复杂且存在相似目标干扰问题;其次,引入归一化高斯瓦萨斯坦距离(NWD)代替CIoU损失函数,提高对模糊小目标的检测识别;最后,采用GSConv轻量化卷积代替标准卷积,减轻模型重量;经过实验测试,改进后的算法模型平均检测精度达到81.5%,提升0.9个百分点,模型大小为3.4MB,减轻0.4MB,识别速度为每秒113帧;实验结果表明该模型在轻量化的同时保持着高精度的航拍军事目标检测;

    • >设计与应用
    • 机械装配工艺文本的实体关系抽取方法研究

      2024, 32(6):198-205.

      摘要 (166) HTML (0) PDF 1.92 M (527) 评论 (0) 收藏

      摘要:机械装配过程常常需要人工阅读并理解大量装配工艺文本,从而耗费大量时间,并且由于装配工艺文本书写人员和装配人员能力的差异,可能会导致装配人员错误理解装配文本,产生零部件错装、漏装等问题。机械装配矩阵以矩阵形式存储零部件的装配实体关系,可以直接、有效表达装配关系,不仅易于工人理解装配关系,也便于计算机识别,可以显著提高装配效率。自然语言处理作为研究计算机理解人类语言的工具,在根据装配文本生成装配矩阵的任务中可以起到关键的作用。本文采用自然语言处理的方法,对装配文本进行断句、分词、词性标注等文本预处理操作,采用机械装配名词语料库辅助以提高对装配零件的分词、词性标注时的准确率;用语法依存关系分析和语法模板匹配两种方法生成每个句子的主语、谓语、宾语三元组,其中采用机械装配名词语料库进行匹配,以判断其中的装配零部件名;之后提取出主语及宾语都为装配零件的三元组作为一个装配关系,对其进行去除冗余词、实体对齐等后处理操作;最后根据零部件数量组成一个空矩阵,将装配关系填入接触矩阵,并根据零部件类型判断生成装配关系的接触-连接矩阵。

    • 基于改进SMDP的车载任务卸载决策算法

      2024, 32(6):206-212.

      摘要 (216) HTML (0) PDF 1.86 M (544) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对边缘服务器的负载过重问题,可以将路边空闲车辆以及移动车辆应用虚拟化技术整合成资源池,为时延敏感类任务提供弹性服务;由此建立了一个分组传输的通信系统模型,为降低二进制指数退避算法中的信道碰撞概率,采用基于网络车辆节点的数量来适当调整最小竞争窗口的方法;结合分配资源的时序决策特点,提出车载边缘计算系统中基于改进的半马尔科夫决策过程的计算卸载策略,在制定系统动作的最优策略时,引入带有余弦项的非线性权重因子,对立即收益和未来期望收益进行动态加权,根据贝尔曼方程进行价值迭代,实现系统长期收益的最大化;仿真结果表明,所提策略能有效降低卸载时延,提高系统吞吐量,同时系统的长期收益也有显著的提升。

    • 高动态短猝发扩频自适应信号快捕系统设计

      2024, 32(6):213-219.

      摘要 (160) HTML (0) PDF 2.13 M (538) 评论 (0) 收藏

      摘要:在高动态环境下,短猝发信号传输过程中往往会产生普勒频偏,增加扩频信号的捕获时间,甚至降低信号捕获信噪比,为实现对扩频自适应信号的快速、有效捕获,设计高动态短猝发扩频自适应信号快捕系统。系统硬件采用模块化设计方式,改装信号接收模块和滤波模块,从信号缓存和锁相环两个方面调整系统电路。在硬件系统支持下,通过扩频过程的模拟确定高动态短猝发扩频信号特征,通过特征匹配实现对高动态环境中短猝发扩频信号的自适应搜索。计算捕获长度、频率、门限等参数,实现系统的短猝发扩频自适应信号快速捕获功能。实验结果表明,在无噪声条件下,优化设计系统输出扩频信号信噪比的平均值为141.6,捕获时间平均为8s,捕获面积平均为90km2;在有噪声条件下,系统输出扩频信号信噪比的平均值为121.8,捕获时间为10s,捕获面积为130km2。

    • 基于区块链溯源的包装防伪信息追溯方法

      2024, 32(6):220-226.

      摘要 (179) HTML (0) PDF 2.37 M (560) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了应对假冒伪劣产品日益增多,给消费者和厂家带来信任危机的问题,提出基于区块链溯源的包装防伪信息追溯方法,该方法利用区块链技术的不可篡改性、分布式共识和透明性,实现了商品生命周期的全程可追溯和防伪保障。为了验证该方法的可行性和效果,进行了一系列仿真实验。实验结果表明,优化后的算法在通信成本、吞吐量和延迟三个方面比PBFT效果优异,采用优化算法的包装防伪信息追溯方法能够有效的防止假冒伪劣产品的流通,提升消费者对产品的信任度。通过进一步的研究和实践,可以优化该方法,以推动商业生态系统的可持续发展。

    • 无人机动态路径规划可视化仿真系统研究

      2024, 32(6):227-234.

      摘要 (216) HTML (0) PDF 3.70 M (593) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对现阶段无人机动态路径规划算法仿真可视性差和飞行环境仿真不足等问题,提出了一种基于Cesium的无人机动态路径规划可视化仿真系统;该系统在基于Client/Server(B/S)架构基础上,使用开源三维虚拟地球Cesium可视化引擎,按照可视化系统的总体设计及流程,利用坐标系转换方法与三维可视化技术,构建了一个无人机在真实地理环境中动态路径规划可视化仿真系统,实现了三维人工势场法路径规划的动态可视化仿真展示;实验表明,该系统不仅能够直观展示无人机在真实地理环境下的动态路径规划过程效果,还能够为相关研究提供直观、全面的可视化分析和评估手段。

    • 基于Python的超导量子干涉器件仿真优化方法

      2024, 32(6):235-241.

      摘要 (192) HTML (0) PDF 2.69 M (577) 评论 (0) 收藏

      摘要:超导量子干涉器件的优化研究旨在提升其在微弱磁通变化探测中的性能。研究中建立了基于Python的仿真框架,使用SuperScreen、Numpy和Matplotlib库进行器件仿真及性能优化。该框架支持多种SQUID形状的模拟,包括设计了一个算法来模拟多边形。仿真分析了在非均匀外部磁场下SQUID超导薄膜的磁响应,计算了薄膜内外的矢量磁场。此外,通过网格化技术将连续空间转化为计算模型,为解算物理方程提供了可能。仿真结果表明,优化的SQUID能满足高精度磁场探测的需求,为超导器件的设计提供了理论和技术支持。

    • 基于加密模式的协同式激光敌我识别技术

      2024, 32(6):242-247.

      摘要 (177) HTML (0) PDF 1.50 M (518) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了解决普通的激光敌我识别中,信号容易被侦收后破解的问题,提出了一种基于加密模式的协同式激光敌我识别技术,对激光敌我识别系统工作原理进行了研究与分析,采用通过时间信息产生一组伪随机数,利用一组高强度的改进加密算法对这组伪随机数进行变换产生加密数据,并经过扩频函数对变换后的加密数据进行扩频,结合RS纠错码产生最终编码的方法,增强数据的抗干扰能力,经实验测试实现了提高信号保密性和安全性的目的,为激光敌我识别的发展提供了新的思路。

    • 面向地下电缆沟智能巡检机器人的紧耦合SLAM系统

      2024, 32(6):248-255.

      摘要 (211) HTML (0) PDF 2.01 M (562) 评论 (0) 收藏

      摘要:地下电缆沟的日常巡检劳动强度大,且存在危险隐患,是城市电力系统保持稳定工作亟需解决的问题,采用智能巡检机器人系统是解决这一问题的趋势。同步定位和实时地图的构建是地下电缆沟机器人自主巡检的前提。地下电缆沟等场景具有底纹理、结构化、路面平整度情况复杂、GPS信号差等场景特征,巡检机器人对该类结构化场景进行建图时,会出现地图退化和定位精度下降的现象。针对上述问题设计了一种基于多传感器的SLAM系统,融合了二维激光雷达、惯性测量单元、轮式里程计等多种传感器数据,通过自适应初始化对机器人里程计进行优化。针对不同路面平整度下的相邻激光关键帧匹配误差,设计了一种自适应帧间配准方法进行校正。现场试验表明,在路况复杂的地下电缆沟场景中,该方法比现有方法的地图退化率和定位误差平均分别降低了7.42%和8.73%,具有明显的工程应用价值。

    • 基于改进和声搜索的地铁通风策略优化

      2024, 32(6):256-261.

      摘要 (168) HTML (0) PDF 2.28 M (546) 评论 (0) 收藏

      摘要:中国城市轨道交通正处于快速建设中,进一步改善车站内环境并降低车站运行能耗成为实现轨道交通高质量发展的关键途径。其中,通风系统在地铁环控系统总能耗中占比17%。为了在兼顾站内空气品质与舒适性的同时,减小系统末端风机能耗,模拟分析了西安某地铁站的空调负荷,建立了负荷预测模型并计算目标送风量,采用改进多目标和声搜索算法优化逐时送风量。通过与传统运行策略对比分析发现,优化后站内温度有明显提升,并且与室外保持约4 ℃的温差,满足车站内乘客暂时热舒适需求,在维持站内CO2浓度低于健康浓度限值的前提下,通风系统节能率达22.7%。

    • 基于LSM-tree的键值存储系统的读写性能优化

      2024, 32(6):262-268.

      摘要 (213) HTML (0) PDF 1.98 M (523) 评论 (0) 收藏

      摘要:在写密集型工作环境中,日志结构合并树(log-structured-merge,LSM-Tree)已逐渐成为的主流存储系统,LSM-tree存在读操作速度慢、写操作成本高、范围查询操作效率低等问题;针对这些问题,为提升LSM-tree的性能进行了研究,提出了一种基于LSM-tree的键值存储系统的读写性能优化策略,通过键值分离策略设计vTree结构,并提出层内归并与消极的层间合并相结合的方法,以及范围查询优化合并的策略,从而优化系统的范围查询性能,在LSM-tree和vTree采用不同的压缩结构,以实现系统读写性能的提升;实验结果表明,与RocksDB相比读性能提升30%,与RocksDB-vTree相比范围查询性能提升10%。

    • 基于标签的民机气动主题数据库研究与应用

      2024, 32(6):269-275.

      摘要 (181) HTML (0) PDF 3.19 M (536) 评论 (0) 收藏

      摘要:面对民机产业自主创新发展趋势和体系化、标准化、数字化发展的时代要求,建立公开公认的高权威性的民机气动主题数据库;根据数据属性和管理需求,结合文件属性信息和特征信息,特别是数据产生流程和车次表文件,制定系统设计方案;基于B/S架构,采用LayUI、JQuery、JAVA等框架和技术语言完成系统开发,实现数据的统一管理,保障数据的完整性,实现数据内容和用户需求的高度匹配,提升数据应用流程;民机气动主题数据借鉴用户文件使用过程,通过直观的信息表达和统一输出结构,优化数据操作流程,助推各类研究所累积的数据信息开放共享,为我国先进民机产品设计开发提供良好支撑和保障服务。

    • 基于叠加导频的雷达与通信一体化信号处理算法研究

      2024, 32(6):276-285.

      摘要 (235) HTML (0) PDF 4.01 M (561) 评论 (0) 收藏

      摘要:MIMO-OFDM技术日益成熟,MIMO系统为雷达通信一体化系统提供了硬件支持,OFDM调制为通信感知一体化系统提供了合适的调制方法;传统通信系统的接收方只接收通信信息而浪费了携带的信道信息,后者正是雷达系统所需的信息,通感一体化系统也提高了信息利用率;在通信感知一体化系统的存在诸多不同形式中,采用了叠加导频的系统,验证了叠加导频相较于传统导频策略的优越性,并研究了基于叠加导频的雷达系统的性能;直接使用香农公式计算通信雷达融合信道的信道容量,并研究两部分功率比对于系统互信息的影响。

    • 基于层次聚类的图文检索模型研究

      2024, 32(6):286-291.

      摘要 (221) HTML (0) PDF 1.56 M (543) 评论 (0) 收藏

      摘要:图文检索在工业中的用途和作用是多方面的,可以帮助提高研发和生产效率,促进科技创新,提高产品的质量和竞争力;目前,图文检索模型的重点是提高检索的精度;随着技术和数据的快速发展,深度学习和大模型技术的不断应用,图文检索的速度问题逐渐凸显,为解决当前图文检索速度受限、计算量大的问题,提出了一种基于层次聚类的图文检索模型;该方法选择了检索效果明显的跨模态哈希方法,并运用深度聚类算法对待检索的数据进行分类,从而缩小检索范围,提高了检索速度;实验结果表明,基于层次聚类的图文检索模型在保持检索精度的同时,显著提高了检索速度,使得工程人员能够更快地获取到满意的检索结果。

    • 基于MDP的无人机避撞航迹规划研究

      2024, 32(6):292-298.

      摘要 (205) HTML (0) PDF 1.85 M (535) 评论 (0) 收藏

      摘要:无人机基于避撞条件下的目标搜索航迹规划是指针对复杂且众多的环境障碍约束通过合理规划飞行路径,以更快、更高效地形式找到目标;首先深入探讨了概率论视角下有限位置马尔科夫移动的规律,构建了相应的马尔科夫移动分布模型;随后在借鉴搜索系统航迹规划的前沿研究成果之上,结合马尔科夫决策过程理论,创新性地引入了负奖励机制对Q-Learning策略算法迭代,构建了单无人机目标搜索模型;并通过类似“风险井”的可视化方式直观地将障碍约束对飞行影响呈现出来;最后进行仿真实验论证算法的可行性和有效性,对航迹规划算法的设计具有一定的参考意义。

    • >试验与评价技术
    • 基于SCADA的航空发动机HMU自动化试验系统设计与应用

      2024, 32(6):299-306.

      摘要 (189) HTML (0) PDF 3.00 M (565) 评论 (0) 收藏

      摘要:航空发动机HMU是发动机燃油控制系统中的一个关键单元,主要作用是根据发动机电子控制器的输入要求对燃油增压、计量以及伺服作动,为发动机提供燃油,确保发动机发挥其最佳性能,为保证其产品在生产过程中更高效率、更高精度的试验及交付过程,需要进行智能化试验系统交付平台的设计,从而消除因人工主观因素对产品的影响,针对整个系统进行网络部署和技术架构进行研究,分别采用硬件和软件两方面进行升级配置,基于LabVIEW软件进行算法程序编辑,并创新性地将程序与SCADA系统进行通讯连接,实现自动化试验的功能,同时采用二分法自动找点的方式进行自动交付报告的生成,经实际产品应用已验证其系统设计的科学可行性,满足集中控制自动化试验及交付的目标,具有非常重大的工程意义。

    • 体系仿真平台大样本仿真设计与验证

      2024, 32(6):307-312.

      摘要 (199) HTML (0) PDF 1.94 M (621) 评论 (0) 收藏

      摘要:大样本仿真推演对于提高仿真效率,支撑体系研究、效能评估等具有重要作用,针对大样本仿真推演面临的变量因子多、想定组合复杂、无法自动生成等关键问题,对体系仿真平台大样本仿真设计的总体架构、系统组成进行研究,对大样本仿真软件设计核心功能模块进行设计,形成大样本仿真软件并进行仿真试验验证,经试验验证该系统能够连续稳定运行,批量生成仿真想定并完成仿真推演,支持仿真倍速,仿真总推进时长和并行仿真性能满足大样本仿真需求。

    • 基于ADC法装备试验多指标评估方法研究

      2024, 32(6):313-318.

      摘要 (177) HTML (0) PDF 818.33 K (508) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对军民融合装备试验评估,以模拟构建的某装备系统为研究对象,提出了基于ADC法的多指标试验评估方法。文章首先对装备试验主要评估指标进行了分析,再对ADC法特点、数学模型和参数矩阵设置进行了研究;最后以虚拟构建的某装备为例,对试验评估方法的具体运用进行详细论述,通过构建装备体系,解析体系作战逻辑模型,给出了基于ADC法作战效能评估的具体过程和方法,给出了作战适用性、体系适用性评估的具体模型和方法。文中示例重点对评估模型、过程和方法进行了详细论述,省略了过程数据和结果数据演示计算。该评估方法在多型装备试验中得到了初步的应用和检验,取得较好的效果。

    • >智能仪器与传感技术
    • 航天器大功率直流电源数字均流方法

      2024, 32(6):319-325.

      摘要 (175) HTML (0) PDF 2.01 M (546) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对航天器大功率直流电源系统电源模块的均流问题,提出了直流电源系统数字均流方法。该方法以供配电主控软件为均流核心,将各直流电源模块进行并联输出,通过以太网与各直流电源模块进行数据交互,采集各直流电源输出电流,通过均流算法调节直流电源输出电压,以达到电源均流的目的,此方法在现有直流电源的基础上,设计了大功率直流电源并联硬件电路,包含输入控制单元、远端补偿电路和输出控制单元,软件上设计供配电主控软件,包含均流控制功能、供配电流程功能和电源模块监控功能。通过实际硬件环境试验表明,该方法均流精度高、响应速度快、故障控制能力强,在航天电源领域具备较高的实用价值。

    • 高精度多通道激光器恒定驱动电源研究与设计

      2024, 32(6):326-333.

      摘要 (212) HTML (0) PDF 2.62 M (548) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了对多个激光器进行可靠性测试,实现分时工作,同时降低驱动电路体积,选用多路选择开关和多路模拟开关以实现多通道下光电二极管PD和雪崩光电二极管APD的切换,通过设置DAC数模转换芯片不同工作点电压,实现一种可以驱动多通道不同型号激光器的恒定驱动电源电路。电路设计中利用深度负反馈原理来提高系统的稳定度,设计了双OPA和MOS管进一步减小漏电流引起的偏差,优化了电压-电流线性度;软件设计中引入强化学习Actor-Critic框架对RBF-PID算法参数自适应调整,缩短系统动态平衡时间的同时具有智能性。实验表明该驱动电源具有输出精度高(<0.1%),稳定性强(0.05%),纹波系数低(<1uA),动态响应时间快,抗干扰能力强等优点。

    • 基于STM32的模块化雷达接口测试仪设计

      2024, 32(6):334-339.

      摘要 (168) HTML (0) PDF 1.78 M (571) 评论 (0) 收藏

      摘要:装备保障过程中,故障信号电压检测是快速故障定位的手段。雷达产品组合面板一般预留故障信号电压测试接口,某些组合测试信号繁多,不便于用户辨别故障位置。提出了一种基于STM32的模块化接口测试仪的设计方案,介绍了该设备的工作原理、硬件组成及软件实现。设备有人机交互界面,对某型号雷达车内组合可实现一次连接自动采集17路电压信号并显示的功能,同时对相应故障解决方案做出弹窗提示,方便用户对设备进行维修维护。可用于其他电压测试,具有通用性、体积小、重量轻、方便携带等优点。

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