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45钢表面硬化层深度的高鲁棒性微磁定量预测方法

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北京工业大学学报 2024年第9期50卷 1049-1060页

作者：邢智翔刘秀成王贤贤宁梦帅张猛高铭何存富北京工业大学材料与制造学部北京100124

考虑多功能微磁检测系统对微磁参量的重复测试性能,研究利用系统对45钢表面硬化层深度进行高鲁棒性定量预测的方法。首先,利用测试数据的变异系数β统计方法,定量评价了系统对41项微磁参量的重复测试能力,结合指标β和微磁参量对硬化层... 详细信息

考虑多功能微磁检测系统对微磁参量的重复测试性能,研究利用系统对45钢表面硬化层深度进行高鲁棒性定量预测的方法。首先,利用测试数据的变异系数β统计方法,定量评价了系统对41项微磁参量的重复测试能力,结合指标β和微磁参量对硬化层深度的敏感性指标S,对微磁参量进行了筛选;其次,融合多项微磁参量建立了硬化层深度的前馈神经网络定量预测模型,提出了改善模型鲁棒性的建模策略及鲁棒性评价方法;最后,讨论了输入节点逐项剔除和有条件保留规则对模型鲁棒性的影响规律。与传统建模方法相比,利用规则剔除微磁参量项数为8时,模型的MAE均值和MAE值小于5%的模型数量P分别下降约68.8%和增加约150%,表明提出的建模策略可以有效改善仪器在45钢表面硬化层深度定量预测过程中的鲁棒性。

关键词：微磁检测硬化层深度定量预测神经网络鲁棒性重复性

温度对Ga_(0.84)In_(0.16)As/Ge_(0.93)Sn_(0.07)双结太阳电池的性能影响

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北京工业大学学报 2024年第10期50卷 1179-1187页

作者：崔敏于添景李倩影邓金祥高红丽北京工业大学理学部北京100124

基于Varshni半导体材料带隙对温度的响应模型和Caughey-Thomas经验模型对晶格匹配的Ga_(0.84)In_(0.16)As/Ge_(0.93)Sn_(0.07)双结太阳能电池进行模拟,研究温度对材料带隙E_(g)和反向饱和电流密度J_(0)的影响,探索太阳能电池性能参数如... 详细信息

基于Varshni半导体材料带隙对温度的响应模型和Caughey-Thomas经验模型对晶格匹配的Ga_(0.84)In_(0.16)As/Ge_(0.93)Sn_(0.07)双结太阳能电池进行模拟,研究温度对材料带隙E_(g)和反向饱和电流密度J_(0)的影响,探索太阳能电池性能参数如短路电流密度J_(sc)、开路电压V_(oc)、填充因子FF和转换效率η的温度依赖性。结果表明,250~400 K温度范围内,Ga_(0.84)In_(0.16)As和Ge_(0.93)Sn_(0.07)带隙随着温度的升高分别以-0.412、-0.274 meV/K的速率呈近似线性下降;随着材料内部温度的增加,各子电池的J_0呈指数型增长,J_(sc)和V_(oc)的温度系数分别约为12.86μA/(cm^(2)·K)和-3.48 mV/K,FF从0.87降低至0.78,η从31.39%降低至17.69%。其中,Ge_(0.93)Sn_(0.07)子电池的J_(sc)、V_(oc)、FF和η的温度系数分别约6.59μA/(cm^(2)·K)、-1.76 mV/K、-0.213%/K和-0.042%/K,表明GeSn材料的温度特性不同程度地优于常规Ⅲ-Ⅴ多结电池中的Ge子电池的温度特性。该研究结果有助于推动GaInAs/GeSn基多结太阳电池的低成本发展与应用。

关键词： GeSn GaInAs 多结太阳电池温度光伏温度特性

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多智能体路径规划技术研究综述

北京工业大学学报 2024年第10期50卷 1263-1272页

作者：吴文君王腾达孙阳高强北京工业大学信息学部北京100124

针对多智能体路径规划(multi-agent path finding, MAPF)问题研究的算法在户外危险场地、智能仓储系统和城市道路网络等领域有着广泛的应用。根据不同的求解思路,关于MAPF问题研究设计的算法主要可以分为基于搜索的传统算法和基于学习... 详细信息

针对多智能体路径规划(multi-agent path finding, MAPF)问题研究的算法在户外危险场地、智能仓储系统和城市道路网络等领域有着广泛的应用。根据不同的求解思路,关于MAPF问题研究设计的算法主要可以分为基于搜索的传统算法和基于学习的智能算法2类。在基于搜索的传统算法研究中,按照路径规划效果不同,又可分为最优MAPF算法和次优MAPF算法。最优MAPF算法主要分为基于A~*的搜索、基于代价增长树的搜索(increasing cost tree search, ICTS)和基于冲突的搜索(conflict-based search, CBS)这3类;次优MAPF算法主要分为无边界次优的算法和有边界次优的算法2类。基于学习的智能MAPF算法可以大致分为结合专家经验的算法和基于图神经网络(graph neural network, GNN)的算法2类。根据上述分类介绍了近年来具有代表性的研究成果,分析了各种算法的特点,并对MAPF问题未来的研究方向进行了展望。

关键词：机器学习多智能体系统路径规划最优路径集合人工智能移动机器人

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模型异构的联邦学习入侵检测

北京工业大学学报 2024年第5期50卷 543-557页

作者：高迢康靳晓宁赖英旭北京工业大学信息学部北京100124

针对模型异构和代理数据稀缺问题,提出模型异构的联邦学习入侵检测(model heterogeneous federated learning for intrusion detection, MHFL-ID)框架。首先,MHFL-ID根据模型异同对节点进行分组,将结构相同的模型分到同一组;其次,在组... 详细信息

针对模型异构和代理数据稀缺问题,提出模型异构的联邦学习入侵检测(model heterogeneous federated learning for intrusion detection, MHFL-ID)框架。首先,MHFL-ID根据模型异同对节点进行分组,将结构相同的模型分到同一组;其次,在组内采用以组长为中心的同构聚合方法,根据目标函数投影值选取组长,并引导组内节点的优化方向以提升全组模型能力;最后,在组间采用基于知识蒸馏的异构聚合方法,不需要代理数据就能用局部平均软标签和全局软标签传递异构模型中的知识。在NSL-KDD和UNSW-NB15这2个数据集上进行了对比实验,与当前先进方法相比,MHFL-ID框架及所提方法能有效解决联邦学习中模型异构聚合的问题,在准确率方面也取得了较好结果。

关键词：入侵检测模型异构联邦学习知识蒸馏多目标异构聚合

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基于相关性的大型救援装备模块划分方法

北京工业大学学报 2024年第3期50卷 271-281页

作者：赵京张晓丹张自强苗磊北京工业大学材料与制造学部北京100124

为了解决大型救援装备在灾时转运投用效率低的问题,提出了一种基于相关性的大型救援装备模块划分方法。首先建立了零部件相关性评价数学模型,对救援装备零部件之间的相关性进行评价,得到综合相关性矩阵;然后针对救援装备改进了一种层次... 详细信息

为了解决大型救援装备在灾时转运投用效率低的问题,提出了一种基于相关性的大型救援装备模块划分方法。首先建立了零部件相关性评价数学模型,对救援装备零部件之间的相关性进行评价,得到综合相关性矩阵;然后针对救援装备改进了一种层次聚类算法,基于综合相关性矩阵对零部件进行聚类,得到层次聚类结构;最后建立了救援装备模块划分方案多目标优化模型,基于遗传算法对其中各步骤进行适应性改造,从而求得救援装备的最优模块划分方案。该方法解决了现有方法在救援装备上无法应用的若干问题,其有效性在YS220液压挖掘机上得到应用验证。

关键词：模块化救援装备相关性聚类挖掘机多目标优化

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永磁同步电机扩展卡尔曼滤波器电流观测方法

北京工业大学学报 2024年第7期50卷 814-822页

作者：许家群孙明翰北京工业大学信息学部北京100124

为提高前置电感电容LC滤波器永磁同步电机系统性能,提出一种基于扩展卡尔曼滤波器(extended Kalman filter,EKF)的电机电流观测控制方法。该方法采集逆变器侧电流,通过新型EKF观测器获得实际电机电流,并将估计的电机电流用于电流环反馈... 详细信息

为提高前置电感电容LC滤波器永磁同步电机系统性能,提出一种基于扩展卡尔曼滤波器(extended Kalman filter,EKF)的电机电流观测控制方法。该方法采集逆变器侧电流,通过新型EKF观测器获得实际电机电流,并将估计的电机电流用于电流环反馈控制。论文给出了新型EKF电流观测器的结构和参数设计过程,并利用Lyapunov稳定性定理证明了该方法的稳定性。仿真结果表明,与传统Luenberger观测器相比,新型EKF观测方法的电流估计误差更小,电机电流跟踪性能更好,电磁转矩脉动及其谐波明显降低。

关键词：永磁同步电机 LC滤波器扩展卡尔曼滤波器电流观测电流反馈控制稳定性

基于四阶累积量的改进传播算子DOA估计算法

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北京工业大学学报 2024年第9期50卷 1061-1068页

作者：窦慧晶郭威谢东旭郭宏亮北京工业大学信息学部北京100124

针对四阶累积量在多重信号分类(multiple signal classification, MUSIC)算法中计算复杂度高和在低信噪比情况下性能差的问题,提出一种去冗余后平均的四阶累积量传播算子算法(modified fourth-order cumulant propagator method, MFOC-... 详细信息

针对四阶累积量在多重信号分类(multiple signal classification, MUSIC)算法中计算复杂度高和在低信噪比情况下性能差的问题,提出一种去冗余后平均的四阶累积量传播算子算法(modified fourth-order cumulant propagator method, MFOC-PM)。该算法通过引入传播算子算法线性地获得噪声子空间,避免了特征值分解造成的计算量,然后在保持四阶累积量阵列孔径扩展和抑制高斯噪声的优势下,通过求平均后去除的方法将四阶累积量中冗余的部分去除,降低了算法的复杂度。实验结果表明,所提算法显著减少了算法的计算量,可以实现角度的精确估计,在低信噪比的情况下表现良好,具有较好的实用价值。

关键词： DOA估计传播算子算法四阶累积量去冗余阵列信号处理阵列扩展

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我国电动机再制造技术与再制造企业商业模式

北京工业大学学报 2024年第10期50卷 1250-1262页

作者：刘伟刘秉谦王乙舒北京工业大学材料与制造学部北京100124

电动机作为一种在生产生活中广泛应用的装备,每年在消耗大量能源的同时也产生了大量寿命到期的废弃产品。再制造作为一种将寿命到期的废旧产品利用再制造技术加工成新产品的工程活动,拥有低能耗、低成本、低污染的特点,为废旧电动机的... 详细信息

电动机作为一种在生产生活中广泛应用的装备,每年在消耗大量能源的同时也产生了大量寿命到期的废弃产品。再制造作为一种将寿命到期的废旧产品利用再制造技术加工成新产品的工程活动,拥有低能耗、低成本、低污染的特点,为废旧电动机的处理带来了新的途径。面对再制造产业带来的新的价值获取方式和新的市场环境,再制造企业通过改变商业模式从而达到利润的最大化,如何对商业模式进行改变也就成了最大的课题。首先,从不同种类电动机的结构入手,分析不同零件的构成材料与回收方式,找到最适合再制造的零件;然后,对目前电动机再制造的设计、检测、拆卸等环节进行综述,并总结目前针对电动机定子、转子、铁芯、绕组和机械部件的再制造方法;最后,对目前再制造企业的商业模式和市场环境进行梳理,分析目前再制造企业所面临的问题,并针对所存在的问题进行展望,以期为我国电动机再制造研究和电动机再制造企业的发展提供参考。

关键词：电动机再制造再制造技术商业模式高效电动机商业画布模型

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黏结钕铁硼磁体生产和回收生命周期评价

北京工业大学学报 2024年第3期50卷 290-298页

作者：刘敏高可朱佩鸿杨雅轩刘卫强路清梅岳明北京工业大学材料与制造学部北京100124

关于钕铁硼磁体回收的研究越来越受到重视,但在起步阶段回收制备技术是否能够真正带来环境效益是不确定的。采用ReCiPe评价方法,选取制备1 kg黏结钕铁硼磁体为功能单位,分别对黏结钕铁硼磁体直接制备和回收制备流程的环境影响进行评价... 详细信息

关于钕铁硼磁体回收的研究越来越受到重视,但在起步阶段回收制备技术是否能够真正带来环境效益是不确定的。采用ReCiPe评价方法,选取制备1 kg黏结钕铁硼磁体为功能单位,分别对黏结钕铁硼磁体直接制备和回收制备流程的环境影响进行评价并对比。结果表明:直接制备流程中对环境影响最大的关键阶段为熔炼阶段,环境影响主要由钕和电力产生;回收制备流程中对环境影响最大的关键阶段为去除有机物阶段和热压固化阶段,环境影响主要由次氯酸钠和电力产生。生产1 kg黏结钕铁硼磁体,直接制备工艺对人体健康损害、生态健康损害和资源耗竭的环境损害分别是回收制备工艺的158.40%、180.63%、63.37%。

关键词：黏结钕铁硼生命周期评价固体废弃物回收再利用环境影响绿色制造