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基于3D激光雷达的鸡舍通道中心线检测方法

农业工程学报 2024年第9期40卷 173-181页

作者：韩雨晓李帅王宁安娅军张漫李寒中国农业大学智慧农业系统集成研究教育部重点实验室北京100083 中国农业大学农业农村部农业信息获取技术重点实验室北京100083

针对笼养鸡舍环境下光照强度弱、作业通道内狭小导致机器人巡检时通道中心线检测困难的问题,该研究利用3D激光雷达对鸡舍通道中心线进行获取。首先通过机器人搭载的3D激光雷达对鸡舍作业通道信息进行采集,利用直通滤波、地面点滤波、体... 详细信息

针对笼养鸡舍环境下光照强度弱、作业通道内狭小导致机器人巡检时通道中心线检测困难的问题,该研究利用3D激光雷达对鸡舍通道中心线进行获取。首先通过机器人搭载的3D激光雷达对鸡舍作业通道信息进行采集,利用直通滤波、地面点滤波、体素滤波、统计滤波和平面投影对获取的3D激光雷达点云数据进行预处理,获取XOY平面上的点云数据。通过改变K-means聚类初始点选择方式和聚类函数对预处理后的点云数据进行数据分类。利用改进RANSAC算法对分类后的数据进行处理,提取通道中心线。试验结果表明该研究提出的改进K-means聚类算法平均耗时6.98 ms,相较于传统的K-means聚类算法平均耗时减少了29.40 ms,准确率提高了82.41%。该研究提出的改进RANSAC算法中心线提取准确率为93.66%、平均误差角为0.89°、平均耗时为3.97 ms,比LSM算法得到的平均绝对误差角高0.14°,平均耗时减少6.15 ms。表明该研究提出的鸡舍通道中心线检测方法基本满足笼养鸡舍环境实时自主导航的需求,为巡检机器人在鸡舍作业通道内进行激光雷达导航提供了技术支撑。

关键词：导航机器人激光雷达鸡舍 K-means聚类随机抽样一致性算法中心线拟合

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电弧微铸锻复合增材制造GH4169D高温合金的显微组织与力学性能

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金属学报 2024年第5期60卷 681-690页

作者：曾立王桂兰张海鸥翟文正张勇张明波华中科技大学材料成形与模具技术国家重点实验室武汉430074 华中科技大学数字制造装备与技术国家重点实验室武汉430074 中国航发北京航空材料研究院北京100095

GH4169D合金作为一种新型的高力学性能和高稳定性的镍基高温合金,在用于制造高性能复杂结构零件方面具有巨大应用价值,但该合金在电弧增材制造中表现出柱状晶粗大、力学性能各向异性等问题。本工作采用电弧微铸锻复合增材制造(hybrid ar... 详细信息

GH4169D合金作为一种新型的高力学性能和高稳定性的镍基高温合金,在用于制造高性能复杂结构零件方面具有巨大应用价值,但该合金在电弧增材制造中表现出柱状晶粗大、力学性能各向异性等问题。本工作采用电弧微铸锻复合增材制造(hybrid arc and micro-rolling additive manufacturing,HARAM)技术成形GH4169D高温合金试块,并制定多种热处理制度对所成形的试块进行热处理。运用OM、SEM、EBSD、EDS、XRD、TEM等手段以及室温拉伸实验对合金的微观组织和力学性能进行观测和分析,并与常规电弧熔丝增材制造(wire and arc additive manufacturing,WAAM)方法成形的GH4169D合金进行对比。结果表明,HARAM技术中同步轧制的“微锻”作用能有效地使合金原本粗大的柱状晶发生“破碎”。与常规WAAM方法相比,采用HARAM技术所成形合金的室温抗拉强度提高(X向提高48 MPa,Z向提高90 MPa),力学性能的各向异性得到有效抑制。均匀化+固溶+双时效热处理有效消除了HARAM技术成形合金中的Laves偏析相,并促进受“微锻”作用的合金组织发生再结晶,使晶粒比未热处理时更为细小均匀,合金的综合力学性能达到最优(抗拉强度和断后延伸率X向为1366 MPa和25.0%,Z向为1354 MPa和24.6%)。

关键词：增材制造电弧微铸锻 GH4169D高温合金热处理显微组织力学性能

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水下声学导航网络节点区域最优布局方法

中国惯性技术学报 2024年第3期32卷 282-289,313页

作者：王永召赵杨陈伟刘猛天津航海仪器研究所天津300131 31529部队北京100042 中国船舶航海保障技术实验室天津300131

为实现水下声学导航网络节点满足区域定位精度需求,同时满足节点布局数量及费效比最优,提出了一种水下声学导航网络节点最优布局方法。根据节点布局间距和定位误差关系,选定满足定位精度需求的最大节点布局间距,采用2D网格生成算法控制... 详细信息

为实现水下声学导航网络节点满足区域定位精度需求,同时满足节点布局数量及费效比最优,提出了一种水下声学导航网络节点最优布局方法。根据节点布局间距和定位误差关系,选定满足定位精度需求的最大节点布局间距,采用2D网格生成算法控制节点间距在最大间距,以实现导航网络节点的自动化最优布局。考虑海底地形遮挡声源情况,利用地形开角与临界开角和小开角临界值的对比,快速确定区域布局风险区并在2D网格生成算法中设置不可布局区域,进一步优化实际海底地形导航网络节点布局。通过某实际海域导航网络区域布局的仿真实验验证,所提方法可实现100 m定位误差的预期设计需求,并满足布局节点数量最优。

关键词：水下声学导航网络节点布局射线声学海底地形

坡度条件下不同长宽比矩形火源燃烧火焰贴地长度实验研究

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燃烧科学与技术 2024年第1期30卷 75-81页

作者：李权陈宇航苗延利胡隆华中国科学技术大学火灾科学国家重点实验室合肥230026

利用可变角度实验台,改变斜坡角度(10°~50°)、热释放速率(12.3~24.6 kW)以及燃烧器长宽比(1~6),开展了一系列燃烧实验,研究了火焰贴地长度随这3个因素的演变规律.结果表明,随着斜坡角度、火源热释放速率及燃烧器长宽比的增加,火焰贴... 详细信息

利用可变角度实验台,改变斜坡角度(10°~50°)、热释放速率(12.3~24.6 kW)以及燃烧器长宽比(1~6),开展了一系列燃烧实验,研究了火焰贴地长度随这3个因素的演变规律.结果表明,随着斜坡角度、火源热释放速率及燃烧器长宽比的增加,火焰贴地长度增加.对于相同的坡度和火源热释放速率,随长宽比增大,贴地长度增幅范围在65%~105%之间.基于斜坡诱导压差与火羽流浮力共同作用的物理机制分析,并考虑到燃烧器长宽比对火焰卷吸行为的影响,提出了无量纲火焰贴地长度预测模型.

关键词：斜坡火不同长宽比矩形火源火焰贴地长度空气卷吸热释放速率

锂内盐两性离子聚合物电解质的制备与电化学性能研究

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高分子学报 2024年第3期55卷 296-308页

作者：刘书畅吴海莹张灵志中国科学院可再生能源重点实验室、广东省新能源和可再生能源研究开发与应用重点实验室、中国科学院广州能源研究所广州510640 中国科学技术大学合肥230026

与有机电解液相比,聚合物电解质可以有效提高电池的安全性和能量密度,但离子电导率低、电化学窗口较窄和对锂金属不稳定等问题限制了其实际应用.本文工作通过自由基共聚制备了一种复合锂内盐两性离子聚合物(P(AMPSLi-IL)).通过静电纺丝... 详细信息

与有机电解液相比,聚合物电解质可以有效提高电池的安全性和能量密度,但离子电导率低、电化学窗口较窄和对锂金属不稳定等问题限制了其实际应用.本文工作通过自由基共聚制备了一种复合锂内盐两性离子聚合物(P(AMPSLi-IL)).通过静电纺丝技术将不同质量比的P(AMPSLi-IL)和聚乙烯醇(PVA)制备为一系列的纳米纤维膜(PVA-P(AMPSLi-IL)),其热分解温度为280℃,其中PVA9-P(AMPSLi-IL)1的拉伸强度最大为13.8 MPa.将双氟磺酰亚胺锂(LiFSI)溶于碳酸乙烯酯(EC)中,配制1 mol·L^(-1)的溶液作为基础电解液.纤维膜在基础电解液中,以二缩三丙二醇二丙烯酸酯(TPGDA)作为交联剂原位凝胶化得到电解质膜.优化后的PVA9-P(AMPSLi-IL)_(1)基电解质室温离子电导率高达2.87×10^(-3) S·cm^(-1),锂离子迁移数高达0.85.而且该电解质的氧化电位为4.34 V(versus Li/Li^(+)),优于基础电解液的3.92 V(versus Li/Li^(+)).在锂锂对称电池中该电解质能保持超过1800 h的稳定循环,展示了对锂金属极佳的界面稳定性.将该电解质应用于磷酸铁锂半电池,0.5 C下其初始放电比容量为145.7 mAh·g^(-1),200圈后的容量保持率达79.0%.

关键词：锂金属电池聚合物电解质两性离子聚合物聚乙烯醇

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船艏侧推槽道涡流与水动力性能数值模拟研究

水动力学研究与进展（A辑） 2024年第1期39卷 35-40页

作者：翟树成陈雷强赵强刘登成洪方文中国船舶科学研究中心船舶振动噪声重点实验室无锡214082 深海技术科学太湖实验室无锡214082

该文基于CFD方法研究了船舶侧推器槽道开孔深度对船体阻力的影响。侧推槽道一般位于船艏,与来流方向垂直。由于流动分离作用,槽道内外会形成旋涡流动,此旋涡流动的稳定性对船体的阻力产生了一定的影响。该文采用RANS方法研究了不同侧推... 详细信息

该文基于CFD方法研究了船舶侧推器槽道开孔深度对船体阻力的影响。侧推槽道一般位于船艏,与来流方向垂直。由于流动分离作用,槽道内外会形成旋涡流动,此旋涡流动的稳定性对船体的阻力产生了一定的影响。该文采用RANS方法研究了不同侧推槽道深度下槽道内外旋涡的流动特征,并分析了船体阻力的变化规律。研究表明:当侧推槽道开孔深度与开孔直径比达到0.4时,船体阻力增加超过1%,船体阻力增量达到最大;当继续增加槽道深度时,船体阻力增量下降。通过流场关联性分析也可以发现,槽道内部涡流的稳定性及多涡流间的干扰也是造成船体阻力增加的一个因素。该研究成果可为船体艏部侧推器的槽道设计提供技术参考。

关键词：侧推 CFD 流动干扰涡识别

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基于多谐波混频和非线性曲线拟合的相位解调算法

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光学学报 2024年

作者：黄怿赵宗领蔡冰涛胡程勇邓传鲁张琦陈伟张小贝王廷云上海大学特种光纤与光接入网省部共建国家重点实验室培育基地特种光纤与先进通信国际合作联合实验室中国电子科技集团公司第二十三研究所

为了消除相位生成载波解调算法中相位调制深度漂移和载波相位延迟引起的非线性失真，提出了一种基于多谐波混频和非线性曲线拟合的改进算法。该算法利用三对参考载波分量与干涉信号混频消去了相位延迟项；然后，利用列文伯格-马夸尔特... 详细信息

为了消除相位生成载波解调算法中相位调制深度漂移和载波相位延迟引起的非线性失真，提出了一种基于多谐波混频和非线性曲线拟合的改进算法。该算法利用三对参考载波分量与干涉信号混频消去了相位延迟项；然后，利用列文伯格-马夸尔特非线性曲线拟合算法获取的误差补偿方程，对调制深度漂移引起的非线性误差进行补偿。最后，采用符号恢复方法对解调信号的符号进行恢复。仿真和实验结果表明，改进方案的信纳比达到54.52 dB，总谐波失真低至-63.04 dB，解调系统的输入输出线性度高达99.99%。相比于传统算法，改进算法不受调制深度漂移和相位延迟的共同影响，具有更高的稳定性和更低的谐波失真。该研究为光纤传感器在实际应用中的信号处理方案提供了参考。

关键词：相位生成载波相位调制深度载波相位延迟多谐波混频非线性曲线拟合符号恢复

一种优化开关磁阻电机换相区控制策略的高效率转矩分配函数

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电工技术学报 2024年第6期39卷 1671-1683页

作者：杨帆陈昊李晓东 Miguel Pablo Aguirre Muhammad Asghar Saqib 中国矿业大学电气工程学院徐州221116 新能源电动车技术与装备中东欧国家国际联合研究中心徐州221008 江苏省高校新能源发电与电动车国际合作联合实验室徐州221008 徐州市新能源电动车技术与装备重点实验室徐州221008 澳门科技大学创新工程学院中国澳门999078 布宜诺斯艾利斯工学院电子工程系布宜诺斯艾利斯B1636 巴基斯坦工程技术大学电气工程系讷瓦布沙阿44000

转矩分配函数被广泛应用于抑制开关磁阻电机的转矩脉动。然而,输入相转矩跟踪不足或者输出相产生较大的负转矩这两种情况通常会导致电机的转矩脉动难以得到有效抑制,并降低电机的运行效率。因此,为了能够有效降低电机的转矩脉动并提高... 详细信息

转矩分配函数被广泛应用于抑制开关磁阻电机的转矩脉动。然而,输入相转矩跟踪不足或者输出相产生较大的负转矩这两种情况通常会导致电机的转矩脉动难以得到有效抑制,并降低电机的运行效率。因此,为了能够有效降低电机的转矩脉动并提高电机的效率,提出了一种新型的转矩分配函数控制策略。在提出的转矩分配函数控制策略中,电机的换相区域分为两个区域。在前一区域中,通过降低输入相转矩分配的比例,可以实现输入相实际转矩快速跟踪参考转矩,电机的转矩脉动有效降低。同时由于在输入相电感变化率较低时减少输入相分配的转矩,从而输入相的峰值电流随之降低,电机的转矩电流比提高。在后一区域中,将输出相的电流在转子对齐位置附近处减小到0,以避免产生较大的负转矩。因此,在所提出的方案下,电机的转矩脉动得到有效抑制,电机的效率也得到了提高。为了验证该方法的有效性,在一台12/8三相开关磁阻电机上进行了仿真和实验。结果表明,所提出的转矩分配函数控制策略能有效降低开关磁阻电机转矩脉动,也能有效地提高开关磁阻电机的运行效率。

关键词：开关磁阻电机转矩分配函数负转矩转矩电流比效率

中高Z元素原子、离子的电子碰撞电离与激发截面快速计算方法

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物理学报 2024年第10期73卷 105-115页

作者：周旭王川胡荣豪陶治豪邓小良梁亦寒李晓亚吕蒙祝文军四川大学物理学院成都610064 高能量密度物理及技术教育部重点实验室成都610065 辐射物理及技术教育部重点实验室成都610065 中国工程物理研究院流体物理研究所绵阳621000

中高Z元素的原子数据如碰撞电离和碰撞激发截面在聚变工程、X射线与物质相互作用等工程及研究领域有非常广泛的需求.高能量密度等离子体中存在从基态到激发态的原子和各价态离子,其碰撞电离和碰撞激发截面需要分别计算.本文以73号元素钽... 详细信息

中高Z元素的原子数据如碰撞电离和碰撞激发截面在聚变工程、X射线与物质相互作用等工程及研究领域有非常广泛的需求.高能量密度等离子体中存在从基态到激发态的原子和各价态离子,其碰撞电离和碰撞激发截面需要分别计算.本文以73号元素钽(Ta)为例,基于相对论性Dirac-Fock理论和扭曲波模型计算了基态Ta原子到Ta^(72+)离子在入射电子能量范围为1-150 keV的碰撞电离与碰撞激发截面,并与相关实验和理论模型符合较好.通过分析Ta的碰撞电离和碰撞激发截面数据中的规律,给出两种减少计算量的方法:对初态能级进行随机抽样、筛去贡献小的反应道,并对计算量的优化程度和误差做出评估.最终结果可在误差5%内将计算效率提高一个数量级,本文所提方法可推广至其他中高Z元素的计算.

关键词：碰撞电离碰撞激发扭曲波模型原子数据