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基于广义泊松矩泛函的闭环子空间辨识

系统工程与电子技术 2024年第6期46卷 2092-2098页

作者：于淼王友谊魏永涛东北大学秦皇岛分校控制工程学院河北秦皇岛066004

针对连续系统在闭环条件下进行辨识,由于将来输入和噪声的相关性,会导致辨识方法产生有偏估计结果的问题,提出一种基于广义泊松矩泛函的闭环子空间辨识算法。首先,采用广义泊松矩泛函变换得到输入输出信号的滤波器模型,从而得到连续系... 详细信息

针对连续系统在闭环条件下进行辨识,由于将来输入和噪声的相关性,会导致辨识方法产生有偏估计结果的问题,提出一种基于广义泊松矩泛函的闭环子空间辨识算法。首先,采用广义泊松矩泛函变换得到输入输出信号的滤波器模型,从而得到连续系统的输入输出矩阵方程。然后,利用故障诊断领域中的等价空间代替子空间辨识过程中的观测空间进行辨识。最后,为了解决闭环辨识中由反馈控制器产生的估计偏差辨识问题,采用主成分分析法和辅助变量法,达到辨识系统一致性估计的目的。仿真结果验证了所提方法的有效性和精确性。

关键词：子空间辨识闭环辨识广义泊松矩泛函等价空间

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矿用通风机叶片线激光测量数据优化方法研究

计量学报 2024年第3期45卷 440-446页

作者：李学哲申瑶曹艾王彦昕花忠旭田文宇华北科技学院应急装备学院河北省矿山设备安全监测重点实验室河北三河065201

测量模型的提取是矿用通风机叶片几何变形检测的关键,为了提高叶片测量模型的精度,提出一种基于最小二乘准则的线激光测量数据优化方法。首先,利用卡尔曼滤波算法实时处理线激光传感器原始测量数据,提高坐标测量精度,为后续模型构建提... 详细信息

测量模型的提取是矿用通风机叶片几何变形检测的关键,为了提高叶片测量模型的精度,提出一种基于最小二乘准则的线激光测量数据优化方法。首先,利用卡尔曼滤波算法实时处理线激光传感器原始测量数据,提高坐标测量精度,为后续模型构建提供精准数据;然后,采用三次多项式法、三次B样条法、高阶贝塞尔法分别拟合求解三个测量模型,并基于最小二乘准则评价各模型的显著性水平,从而优选出适合通风机叶片几何特征的测量模型;最后,进行了实验研究。结果表明,采用三次B样条函数构建叶片测量模型可以获得最佳的拟合效果,其显著性评价因子最小(小于0.05),本方法通过数据优化有效提高了叶片测量模型的精度,为后续通风机叶片几何评价提供一种有效的技术解决方案。

关键词：几何量计量矿用通风机叶片测量线激光数据优化最小二乘法

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超声纵扭-低频扭转复合振动攻丝实验

北京航空航天大学学报 2024年第4期50卷 1077-1084页

作者：韩凤起张德远河北工业职业技术大学智能制造学院石家庄050091 北京航空航天大学机械工程及自动化学院北京100191

针对钛合金低频扭转振动攻丝效率偏低的问题,提出了超声纵扭-低频扭转复合振动攻丝方法。进行了超声纵扭振动攻丝实验、不同切削液的复合振功攻丝实验和变参数复合振动攻丝实验,研究复合振动攻丝的工艺效果及参数变化的影响规律。实验... 详细信息

针对钛合金低频扭转振动攻丝效率偏低的问题,提出了超声纵扭-低频扭转复合振动攻丝方法。进行了超声纵扭振动攻丝实验、不同切削液的复合振功攻丝实验和变参数复合振动攻丝实验,研究复合振动攻丝的工艺效果及参数变化的影响规律。实验结果表明:超声纵扭振动增强了切削液的润滑效果,降低了攻丝扭矩,与普通连续攻丝相比,M3螺纹孔的超声纵扭振动攻丝可降低攻丝扭矩约18%;在所选参数范围内,与低频扭转振动攻丝相比,复合振动攻丝最大可降低攻丝扭矩约30%;复合振动攻丝降低攻丝扭矩的效果,随净切削量、主轴转速的增大和回退量的减小而降低。

关键词：振动攻丝超声纵扭振动低频扭转振动攻丝扭矩切削液润滑

原位聚合法制备连续玻璃纤维增强尼龙6复合材料的改性和性能

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高分子材料科学与工程 2024年第1期40卷 25-33页

作者：冯冰涛王晓珂张萌殷茂峰张信孙国华马劲松李鹏鹏侯连龙河北科技大学材料科学与工程学院河北省柔性功能材料重点实验室河北石家庄050018

尼龙6(PA6)树脂具有优异的性能,其连续纤维复合材料在汽车、航空航天领域具有广泛应用。但是PA6树脂熔融后黏度较高,不易对连续纤维充分浸渍,并且连续纤维与PA6的复合材料界面黏附性较差,限制了其复合材料的性能和应用。针对这些问题,... 详细信息

尼龙6(PA6)树脂具有优异的性能,其连续纤维复合材料在汽车、航空航天领域具有广泛应用。但是PA6树脂熔融后黏度较高,不易对连续纤维充分浸渍,并且连续纤维与PA6的复合材料界面黏附性较差,限制了其复合材料的性能和应用。针对这些问题,文中对连续玻璃纤维增强尼龙6(CGF/PA6)复合材料开展了研究。首先,采用阴离子开环聚合制备PA6,确定了其最佳制备工艺;其次,用硅烷偶联剂KH550(AP)对连续玻璃纤维(CGF)进行改性,并对其进行了红外光谱表征;最后,通过原位聚合法制备了CGF/PA6复合材料,研究了AP改性对CGF/PA6复合材料力学性能的影响,并对CGF/PA6复合材料的拉伸断口进行了扫描电镜分析。结果表明,AP被键合到了CGF表面,AP改性可以增强CGF/PA6复合材料的界面黏附性,从而使CGF/PA6复合材料的拉伸强度得到改善,当AP用量为2%时,CGF/PA6复合材料的拉伸强度高达88.52 MPa,此时,复合材料的断裂伸长率最低,为4.90%。CGF/PA6复合材料的冲击强度变化不大,均在50 k J/m2左右,说明复合材料的韧性受CGF表面改性影响较小。

关键词：原位聚合连续玻璃纤维尼龙6 硅烷偶联剂KH550 力学性能

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2013年和2022年芦山地震序列断层面花状构造及其滑动特性研究

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地球物理学报 2024年第6期67卷 2202-2219页

作者：靳志同万永革王福昌李枭冯淦许英才防灾科技学院河北三河065201 河北省地震动力学重点实验室河北三河065201 宁夏回族自治区地震局银川750001

芦山地区在2013年和2022年发生两次6.0级以上地震,本研究收集两次地震的余震序列,研究两次芦山地震发震断层的几何参数和滑动特性,并分析汶川地震和2013年芦山地震对2022年芦山地震的应力影响.得到以下结论:(1)基于收集到的两次芦山地... 详细信息

芦山地区在2013年和2022年发生两次6.0级以上地震,本研究收集两次地震的余震序列,研究两次芦山地震发震断层的几何参数和滑动特性,并分析汶川地震和2013年芦山地震对2022年芦山地震的应力影响.得到以下结论:(1)基于收集到的两次芦山地震序列的2531个地震事件的精确定位结果,采用模糊聚类方法,求解得到芦山地震序列的5个发震断层面位置及其走向和倾角,5个断层面在空间上呈花状构造分布.(2)基于收集和计算得到的该地区的127个震源机制中心解,求解得到该地区的构造应力场,得到芦山地区形成了SEE—NWW向挤压,垂直向拉张的以逆冲为主的应力状态.(3)通过将构造应力场投影到两次芦山地震发震断层上,得到这些发震断层面上均容易发生逆冲型破裂事件.(4)将求解的2022年芦山地震序列发震断层面形状和滑动特性作为接收断层参数,计算汶川地震和2013年芦山地震对2022年芦山地震序列的应力影响,结果显示汶川地震对2022年芦山地震序列发震断层面的活动性起到促进作用,而汶川地震和2013年芦山地震的共同作用,对2022年芦山地震序列发震断层面的活动性起到抑制作用,即2013年芦山地震的发生推迟了2022年芦山地震序列的发生.基于GPS观测的应变率得到,在汶川地震和2013年芦山地震的共同作用下,2022年芦山地震被推迟的时间约为5.2~10.5年.这些研究对研究龙门山推覆构造带南段的断层活动特性和地震危险性评估有一定意义.

关键词：芦山地震序列模糊聚类断层面估计断层面滑动特性地震应力影响

米花型银-氮化钛薄膜SERS基底的制备及罗丹明6G的检测研究

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红外与激光工程 2024年第2期53卷 159-167页

作者：邸志刚高建鑫贾春荣周昊李金鑫刘花菊魏恒勇华北理工大学电气工程学院河北唐山063210 华北理工大学材料科学与工程学院河北唐山063210

罗丹明6G的痕量检测需要具有较高的灵敏度,为提高SERS基底的增强因子从而提高检测灵敏度,设计了米花型SERS基底,采用有限元法对其拉曼增强效果进行仿真,模拟不同中心球半径r、米花花瓣轴a、b、c以及中心球与花瓣间距d条件下电场强度的变... 详细信息

罗丹明6G的痕量检测需要具有较高的灵敏度,为提高SERS基底的增强因子从而提高检测灵敏度,设计了米花型SERS基底,采用有限元法对其拉曼增强效果进行仿真,模拟不同中心球半径r、米花花瓣轴a、b、c以及中心球与花瓣间距d条件下电场强度的变化,得出最佳结构参数,并计算其SERS增强因子。随后利用电化学沉积法制备该基底,并探究电压值以及柠檬酸三钠和AgNO_(3)的浓度配比对基底结构和性能的影响,从而制备出与理想物理模型形态最接近的米花型银/氮化钛薄膜基底。然后用其对罗丹明6G(R6G)进行痕量检测,探究该基底的拉曼增强效果以及稳定性。实验结果表明,当沉积电压为2V,柠檬酸三钠与AgNO_(3)浓度配比为1∶1 (2 mmol/L∶2 mmol/L)时,得到的米花型TiN-Ag复合SERS基底与理想化模型仿真形态最接近。经过计算得到该基底的增强因子可达10^(15),对罗丹明6G的检测限可达10^(-13)mol/L。实验结果证明设计的基底灵敏度高、稳定性强,可对食品非法添加剂的痕量检测提供技术支撑。

关键词：表面增强拉曼光谱米花型结构氮化钛薄膜痕量检测罗丹明6G

基于YOLOv5和图像处理的按摩机器人穴位贴定位方法

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机械设计与制造 2024年

作者：唐瑞尹彭岸辉李巍张泽北华航天工业学院电子与控制工程学院

人体穴位识别和定位是按摩机器人的关键问题，是保证机器人安全工作的先决条件。本文结合人工标志点和深度学习目标检测技术，提出了一种按摩机器人穴位贴识别和定位方法。首先在人体背部预按摩穴位点处布置圆形人工标志点，采用基于YOL... 详细信息

人体穴位识别和定位是按摩机器人的关键问题，是保证机器人安全工作的先决条件。本文结合人工标志点和深度学习目标检测技术，提出了一种按摩机器人穴位贴识别和定位方法。首先在人体背部预按摩穴位点处布置圆形人工标志点，采用基于YOLOv5深度学习网络模型检测圆形标志点在图像中大致区域，并用高斯滤波法滤除该区域中的孤立点和噪声点，然后根据圆形目标的粗定位信息、图像的边缘灰度分布特征获取圆形标志点的边缘信息并检出其中最大连通区域的边缘，最后通过基于椭圆方程的最小二乘算法精确定位出人工标志点的圆心坐标，并利用机器人手眼标定技术转换为机器人按摩穴位坐标，实现人体穴位的自动识别和定位。实验结果表明，在仿真环境下圆心定位误差小于0.7 像素（pixel）；在实测环境下圆心定位相对误差小于1.8%，可以有效减少目标边缘模糊、相似物干扰、圆形畸变等情况对穴位贴圆心定位精度的影响。

关键词：按摩机器人人工标记点目标检测 YOLOv5 圆心定位

基于PCA-DBSCAN聚类的焊缝提取研究

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制造技术与机床 2024年第4期 38-43页

作者：郭奥景会成葛超邸志刚华北理工大学电气工程学院河北唐山063210 唐山四维智能科技有限公司河北唐山063210

针对焊接之后的焊缝提取误差大、不易提取的问题,文章提出了一种DBSCAN聚类(densitybased spatial clustering of applications with noise)与改进主成分分析(principal component analysis,PCA)算法融合的焊缝提取算法。首先对焊缝图像进行灰度化、自适应中值滤波等预处理;其次对图像应用Canny边缘检测算法提取焊缝边缘,并使用DBSCAN密度聚类算法聚类焊缝边缘;之后依据改进的PCA算法寻找焊缝的主成分,将焊缝向主向量映射统计,根据图像分辨率自动分配一个阈值获取焊缝的左右边界,再将焊缝的左右边界反映射到次主向量获取焊缝的上下边界;最后按照文章提出的算法完成了三组对比实验,分析了算法受分辨率、焊接方式、光照强度等因素的影响。实验证明,文章提出的算法对直缝提取效果良好,提取精度超过了95%。

关键词： DBSCAN聚类主成分分析阈值直缝提取

SiO_(2)高效节能气凝胶隔热材料的制备及性能研究

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功能材料 2024年第7期55卷 7224-7230页

作者：李月香马军霞王蒙河北工程技术学院土木与建筑学院石家庄050091 河北工程技术学院土木工程学院石家庄050091

以N,N-二甲基甲酰胺为干燥剂,通过常压干燥法制备了SiO_(2)气凝胶隔热材料,研究了正硅酸乙酯和水的摩尔比对SiO_(2)气凝胶形貌、物相结构、孔径分布、力学性能和导热性能的影响。结果表明,SiO_(2)气凝胶隔热材料为典型的非晶结构,具有... 详细信息

以N,N-二甲基甲酰胺为干燥剂,通过常压干燥法制备了SiO_(2)气凝胶隔热材料,研究了正硅酸乙酯和水的摩尔比对SiO_(2)气凝胶形貌、物相结构、孔径分布、力学性能和导热性能的影响。结果表明,SiO_(2)气凝胶隔热材料为典型的非晶结构,具有有序的介孔孔道,随着水摩尔比的增大,气凝胶的孔道结构有序度逐渐提高,宏观形貌更加完整且致密,摩尔比n(TEOS)∶n(水)=1∶30制备出的气凝胶的多孔网格结构最为致密。随着水摩尔比的增大,SiO_(2)气凝胶的比表面积、抗压强度先增大后降低,导热系数先降低后增大。当摩尔比n(TEOS)∶n(水)=1∶30时,气凝胶比表面积最大为441 m^(2)/g,对应的孔体积为0.414 cm^(3)/g,孔径分布为3.75 nm,抗压强度最大为29.79 kPa,导热系数最低为0.022 W/(m·K),保温性能最优。以TMCS和正己烷对SiO_(2)气凝胶进行疏水改性,体积比V(TMCS)∶V(正己烷)=1∶10时,SiO_(2)气凝胶表面的接触角达到最大值139.6°,疏水性能最佳,热稳定性也得到改善。

关键词： SiO_(2)气凝胶导热系数疏水改性热稳定性保温性能