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等离子喷涂YSZ热障涂层的工艺研究

表面技术 2024年第7期53卷 217-229页

作者：李荣斌邢悦张志玺何峰上海理工大学材料与化学学院上海200093 上海电机学院材料学院上海201306

目的优化大气等离子喷涂工艺,提高热障涂层的耐腐蚀性能与热循环寿命。方法设计正交试验,制备出不同工艺参数的YSZ涂层。用共聚焦显微镜、X射线衍射仪、能谱分析仪对涂层的表面粗糙度、表面与截面形貌、元素组成与分布进行表征,用Image... 详细信息

目的优化大气等离子喷涂工艺,提高热障涂层的耐腐蚀性能与热循环寿命。方法设计正交试验,制备出不同工艺参数的YSZ涂层。用共聚焦显微镜、X射线衍射仪、能谱分析仪对涂层的表面粗糙度、表面与截面形貌、元素组成与分布进行表征,用ImageJ软件分析涂层的孔隙。根据试验数据优化工艺参数,对比分析工艺优化前后涂层的耐腐蚀性与热循环寿命。对涂层进行热震水淬试验,分析涂层的热震寿命与失效行为。结果不同工艺下制备的涂层在孔隙、耐熔盐腐蚀与热循环寿命方面存在明显差异,工艺参数W3X3Y1Z3组合为优化出的喷涂工艺。采用优化后工艺所制备的涂层TBC-1,孔隙率为9.65%,平均孔隙尺寸为6.18μm^(2),未观察到明显的大孔与裂纹。涂层表面粗糙度为3.48μm,粉末熔化状态较好。热腐蚀之后,涂层截面熔盐元素V的质量分数为2.03%,无熔盐积聚现象。涂层经20次热腐蚀与热冲击联合试验后,质量损失率为0.25%,表面完整,无明显剥落。TBC-1在热震试验中的失效形式为涂层大面积剥落,失效次数为172次。结论等离子喷涂的工艺参数对涂层的综合性能有重要影响,涂层中较大的裂纹和孔隙可作为熔盐的渗透途径,加速涂层的腐蚀,同时使热循环寿命变差。经优化后工艺制备的涂层,内部孔隙分布均匀,且平均孔隙尺寸较小,表现出良好的耐腐蚀性与热循环寿命。涂层中热生长氧化物(TGO)的生长应力、陶瓷层与黏结层的热失配应力是涂层中裂纹扩展和涂层失效的重要原因。

关键词：等离子喷涂 YSZ热障涂层工艺优化孔隙热腐蚀热循环寿命

SEP-YOLO: 基于YOLOv8改进的道路目标检测算法

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计算机应用与软件 2024年

作者：朱彦张月霞上海电机学院设计与艺术学院上海电机学院机械学院

针对现有的道路目标检测算法存在对于密集目标及远处小目标的感知能力较差，参数量大和识别精度不平衡的问题，提出了基于YOLOv8n改进的算法SEP-YOLO。该方法在YOLOv8n的主干网络中使用SPDConv(space-to-depth convolution)模块来减少... 详细信息

针对现有的道路目标检测算法存在对于密集目标及远处小目标的感知能力较差，参数量大和识别精度不平衡的问题，提出了基于YOLOv8n改进的算法SEP-YOLO。该方法在YOLOv8n的主干网络中使用SPDConv(space-to-depth convolution)模块来减少细粒度信息丢失，提高主干网络对道路图像各尺度特征的提取能力。为了突出目标特征同时抑制背景环境的干扰，在颈部网络中引入基于跨空间学习的高效多尺度注意力(Efficient Multi-Scale Attention， EMA)，构建C2f＿EMA模块。在检测端增加具有丰富小目标语义信息的特征层改善对道路小目标的检测能力。最后，更改边界框损失函数为EIOU损失函数，提升模型定位精度。在KITTI数据集上进行实验，改进模型mAP@0.5为94.1%，mAP@0.5:0.95为69.9%，与原YOLOv8n模型相比分别提高了4.8、5.4个百分点。在SODA10M数据集上mAP@0.5为66.7%，mAP@0.5:0.95为45.4%，与原YOLOv8n模型相比分别提高了7.2、6.3个百分点。实验结果证明了提出的改进模型参数量小、检测精度高，改善了对道路小目标的识别效果，在复杂道路场景下有效提升了检测性能。

关键词：目标检测 YOLOv8 SPDConv EMA EIOU

氮气流量对VNbMoTaWN_(x)薄膜作为PEMFC不锈钢双极板改性层性能的影响

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表面技术 2024年第6期53卷 90-98页

作者：李荣斌黄从发周滔张如林上海理工大学材料与化学学院上海200093 上海电机学院材料学院上海201306

目的降低SS316L表面的接触电阻,提高耐腐蚀性能。方法采用非平衡场磁控溅射离子镀技术在SS316L不锈钢表面制备VNbMoTaW和不同氮气流量的VNbMoTaWN_(x)薄膜。使用场发射扫描电镜、XRD衍射仪、XPS光电子能谱仪、电化学工作站、接触电阻测... 详细信息

目的降低SS316L表面的接触电阻,提高耐腐蚀性能。方法采用非平衡场磁控溅射离子镀技术在SS316L不锈钢表面制备VNbMoTaW和不同氮气流量的VNbMoTaWN_(x)薄膜。使用场发射扫描电镜、XRD衍射仪、XPS光电子能谱仪、电化学工作站、接触电阻测试装置,研究了改性涂层的组成和结构对接触电阻和耐腐蚀性能的影响。结果扫描电子显微镜结果表明,所有薄膜表面致密且连续、与基体结合良好。随着氮气流量的增加,氮化物相逐渐增多、柱状晶结构减少、薄膜更加致密紧凑。XRD结果表明,未通氮气的高熵合金薄膜具有高熵合金体心立方结构,并沿(110)晶面方向生长。随着氮气流量的增加,氮化物相逐渐增多,薄膜晶体结构开始从体心立方结构转变为面心立方结构。结合XPS分析结果可知,VNbMoTaWN_(x)薄膜表面主要由金属氮化物和少量高熵合金BCC相组成,并且随着氮气流量的增加,金属氮化物相逐渐增多。与单层VNbMoTaW薄膜相比,VNbMoTaWN_(x)薄膜具有更好的耐腐蚀性和导电性能。氮流量为12mL/min的高熵合金氮化物薄膜具有最优异的综合性能。表面改性后的薄膜接触电阻大幅度降低,在1.4MPa的压力下,与碳纸的接触电阻仅为12.2 mΩ·cm^(2),接近美国能源部(DOE)的技术目标。由动电位极化曲线测得VNbMoTaWN_(x)-12mL/min在模拟PEMFC阴极环境下的腐蚀电流密度为0.040μA/cm^(2),与SS316L基体相比,薄膜的耐腐蚀性得到了很大提升。在0.6 V恒电位模拟阴极环境下,VNbMoTaWN_(x)-12 mL/min的电流密度稳定在1.01μA/cm^(2),接近美国能源部1μA/cm^(2)的目标。结论VNbMoTaW和不同氮气流量的VNbMoTaWN_(x)薄膜能显著提高SS316L基体的耐腐蚀性和导电性能。

关键词：质子交换膜燃料电池双极板高熵合金薄膜耐腐蚀性接触电阻

BOA-NCF-AW混合算法在光伏最大功率跟踪的运用

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电源学报 2024年第S1期 134-142页

作者：李梦达郑旭彬王洋梁智超姚林萍上海电机学院电气学院

在局部遮荫下，针对传统最大功率跟踪MPPT(maximum power point tracking)算法不能跳出局部最优找到全局最大功率，及传统蝴蝶优化算法BOA(butterfly optimization algorithm)存在搜索震荡大和收敛慢等问题，提出一种新型的MPPT控制算... 详细信息

在局部遮荫下，针对传统最大功率跟踪MPPT(maximum power point tracking)算法不能跳出局部最优找到全局最大功率，及传统蝴蝶优化算法BOA(butterfly optimization algorithm)存在搜索震荡大和收敛慢等问题，提出一种新型的MPPT控制算法。该算法在传统蝴蝶算法上加入收敛因子，来加快全局搜索速度；引入自适应权重系数，来提高蝴蝶优化算法在局部搜索的搜索速度及追踪精度等性能。通过仿真，对比混合算法(INBOA)与BOA、粒子群优化PSO(particle swarmoptimization)算法、灰狼优化算法GWO(graywolfoptimization)的函数收敛曲线，验证所提算法具有收敛速度快、搜索精度高的优点；对比INBOA、BOA、PSO、GWO的MPPT算法在静态与动态环境下的性能指标可知，INBOA的MPPT算法具有更高追踪效率、更快收敛速度以及更小的搜索震荡。从而进一步验证混合算法的优越性。

关键词：最大功率跟踪自适应权重系数收敛因子蝴蝶优化算法

基于质量4.0的印制电路板智能缺陷检测研究

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系统工程与电子技术 2024年第5期46卷 1682-1690页

作者：刘虎沉李珂王鹤鸣施华同济大学经济与管理学院上海200092 上海电机学院材料学院上海201306

新一代信息技术的高速发展为制造业的转型与发展提供了机遇,同时也推动了制造质量管理方式的重大变革。本文结合制造业发展实际情况,概述了质量4.0的基本理论及关键技术,并进一步探讨了质量4.0的实施与落地应用。具体而言,将印制电路板(... 详细信息

新一代信息技术的高速发展为制造业的转型与发展提供了机遇,同时也推动了制造质量管理方式的重大变革。本文结合制造业发展实际情况,概述了质量4.0的基本理论及关键技术,并进一步探讨了质量4.0的实施与落地应用。具体而言,将印制电路板(printed circuit board,PCB)缺陷检测作为研究案例,设计了基于质量4.0的PCB智能缺陷检测方案,并提出了缺陷检测的5个关键评价标准;提出的检测方案可有效帮助PCB制造企业过滤缺陷假点、控制产品良率、获取缺陷解决建议,并为员工掌握专业检测技能提供学习和培训平台。本文旨在研究质量4.0环境下的智能缺陷检测及其PCB中的应用,以推动制造业质量管理数字化和智能化转型。

关键词：质量4.0 质量管理印制电路板制造缺陷检测智能制造

基于场景生成的超级电容-氢混合储能容量优化配置

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电测与仪表 2024年

作者：林炜刘天羽上海电机学院电气学院

为解决风力发电和光伏发电的并网波动问题，提出一种基于风光场景生成的超级电容-氢混合储能系统的容量优化配置方案。基于风光出力的原始数据，通过二元Frank-Copula函数生成大量风光联合出力场景，进而通过K-means聚类得到典型风光出... 详细信息

为解决风力发电和光伏发电的并网波动问题，提出一种基于风光场景生成的超级电容-氢混合储能系统的容量优化配置方案。基于风光出力的原始数据，通过二元Frank-Copula函数生成大量风光联合出力场景，进而通过K-means聚类得到典型风光出力场景；采用改进自适应噪声完备集合经验模态分解法分解风光信号并进行重构，获得各个典型风光出力场景中需要被平抑的波动分量；在考虑超级电容和质子交换膜电解水制氢储能系统的运行特性和约束后，以储能系统综合成本最小及风光并网波动量最小为目标，在Matlab中建立了超级电容-氢混合储能的容量配置模型；使用Gurobi求解器求解建立的模型，验证所提方案的效果。求解结果表明，所提模型使储能系统的经济性提升了7.09%，风光欠补偿量减少了36.848 6 MW·h。

关键词：场景生成混合储能系统氢储能风光波动平抑容量配置

风电机组试验台五自由度电液伺服控制系统设计

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轴承 2024年

作者：王甲张永明陈国初祝慧林上海电机学院电气学院

风电轴承试验台电液伺服控制系统通常采用PLC、DSP或成熟的信号采集卡与运动控制卡如PCI-1240作为电控系统的核心，然而当需要控制的液压缸数量增多时，会导致液压缸之间协同控制比较困难的问题。本文提出了一种基于Zynq的电液伺服加载... 详细信息

风电轴承试验台电液伺服控制系统通常采用PLC、DSP或成熟的信号采集卡与运动控制卡如PCI-1240作为电控系统的核心，然而当需要控制的液压缸数量增多时，会导致液压缸之间协同控制比较困难的问题。本文提出了一种基于Zynq的电液伺服加载控制系统架构设计，为了驱动CSDM631型射流管电液伺服阀，采用了MKZ801F.14型伺服阀放大器并设计了基于DAC71408芯片的多通道模数转换单元进行驱动，解决了六轴同步驱动控制的问题。采用Block Design的方式对控制系统整体进行了设计，对多通道同步数据采集、多通道驱动信号同步发生单元的进行了IP核设计。为了实现复杂控制算法以及载荷模型的快速部署验证，通过AMESIM与Simulink联合仿真验证后，采用了基于模型设计的方法进行自动代码生成，并且设计了API接口以配合多通道模数/数模单元的IP核。最后通过实验验证表明基于Zynq的电液伺服控制系统能够满足电控要求。

关键词：风电机组试验台电液伺服加载控制系统 Zynq系统设计多通道同步数模转换 DAC71408

基于多注意力机制的双通道模型对风机叶片表面目标识别

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复合材料科学与工程 2024年

作者：柯灿阳文传博上海电机学院电气学院

目前，风机叶片缺陷的识别主要依赖于望远镜和停机吊篮这两种方法，但这些方法存在准确率和安全性方面的问题。随着无人机技术的广泛应用，利用无人机进行风机叶片表面缺陷的目标识别成为备受瞩目的选择。本文采用计算机视觉的方法，提... 详细信息

目前，风机叶片缺陷的识别主要依赖于望远镜和停机吊篮这两种方法，但这些方法存在准确率和安全性方面的问题。随着无人机技术的广泛应用，利用无人机进行风机叶片表面缺陷的目标识别成为备受瞩目的选择。本文采用计算机视觉的方法，提出了一种结合Swin Transformer和轻量级神经网络两种不同架构的中量级网络对风机叶片表面目标进行识别。本文收集了华东某沿海风场的1275张叶片图像，并通过图像增强技术将数据扩充为原来的5倍。模型中，Swin Transformer为主特征提取器，轻量级神经网络为辅特征提取器，引入CBAM注意力机制增强模型对局部关键信息的聚焦能力，并采用CosineAnnealingWarmRestarts的学习率调整策略优化模型性能。实验结果表明：本文所提出的模型在风机叶片目标识别中准确率、F1分数分别达到97.8%和96.35%，均领先于同等量级的主流模型，为风机叶片表面目标识别提供了一种新的思路。

关键词：风机叶片复合材料图像识别 Swin Transformer 轻量级神经网络注意力机制

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双有源桥变换器的优化控制研究

电源学报 2024年第S1期 18-24页

作者：史伟超张海燕上海电机学院电气学院

为了提高双有源桥变换器的效率，针对传统单移相控制时电感电流应力大、回流功率增加等问题，提出了一种基于扩展移相控制的优化控制方法，在轻负载情况下尤为明显。首先，阐述了扩展相移控制方法的原理，通过原边侧桥内移相比及桥间移... 详细信息

为了提高双有源桥变换器的效率，针对传统单移相控制时电感电流应力大、回流功率增加等问题，提出了一种基于扩展移相控制的优化控制方法，在轻负载情况下尤为明显。首先，阐述了扩展相移控制方法的原理，通过原边侧桥内移相比及桥间移相比2个自由度改变电感两端电压，控制双有源桥变换器的能量传输；其次，根据自由度大小的不同，分析推导出不同工作模式下电感电流应力及传输功率；再次，为了寻找最优移相比组合，以电感电流应力为优化目标，结合KKT条件得到最优的扩展移相控制策略；最后，通过一台400 W变换器实验平台的搭建，对比传统控制方式，优化后扩展移相的电流应力明显降低，效率显著提高。

关键词：双有源桥扩展移相优化控制 KKT条件