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基于SFLA优化变分模态提取的滚动轴承故障诊断

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振动与冲击 2024年第10期43卷 132-139,173页

作者：张怀彬陈志刚杨远鹏王衍学北京建筑大学机电与车辆工程学院北京100044 北京市建筑安全监测工程技术研究中心北京100044

为解决变分模态提取(variational mode extraction, VME)在分解轴承故障信号过程中近似中心频率和惩罚因子的选择过于依赖专家经验的问题,提出混合蛙跳算法(shuffled frog leaping algorithm, SFLA)与VME相结合的滚动轴承故障诊断方法... 详细信息

为解决变分模态提取(variational mode extraction, VME)在分解轴承故障信号过程中近似中心频率和惩罚因子的选择过于依赖专家经验的问题,提出混合蛙跳算法(shuffled frog leaping algorithm, SFLA)与VME相结合的滚动轴承故障诊断方法。首先,为解决单一指标作为目标函数提取特征时信息不全面的问题,结合信息熵(information entropy, IE)、包络谱峭度和相关系数建立新的参数优化指标—KIC;然后,将KIC的极小值作为SFLA的目标函数自适应地选取VME期望模态的中心频率和惩罚因子;最后,通过包络解调分析期望模态进行故障诊断。仿真信号与轴承试验台相关数据集的分析结果表明,所提出的SFLA-VME方法能够准确地提取出期望模态并诊断轴承故障。

关键词：滚动轴承变分模态提取混合蛙跳算法包络谱峭度信息熵

基于DNA步行器的传感器技术在食品安全检测中的研究进展

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食品工业科技 2024年第12期45卷 395-404页

作者：宋思青司晓夏胡聚峰杜子沫陈历俊刘继超北京三元食品股份有限公司国家母婴乳品健康工程技术研究中心北京市乳品工程技术研究中心母乳研究技术创新中心北京100163

随着DNA纳米技术的快速发展,各种结构和功能的DNA分子被用于构建具有动态行为的可编程纳米机器。其中,DNA步行器因其能够借助驱动力在预定轨道上自主、逐步移动以产生级联信号放大的优势,成为了生物传感、生物成像以及药物递送等领域日... 详细信息

随着DNA纳米技术的快速发展,各种结构和功能的DNA分子被用于构建具有动态行为的可编程纳米机器。其中,DNA步行器因其能够借助驱动力在预定轨道上自主、逐步移动以产生级联信号放大的优势,成为了生物传感、生物成像以及药物递送等领域日益增长的研究热点,在食品污染物快速超灵敏检测方面展现出巨大的应用潜力。本综述首先简要介绍了DNA步行器的基本原理,并着重阐述了提升DNA步行器行走效率的策略,然后总结了其在食品安全检测中的应用,最后对DNA步行器未来研究方向进行了展望,为推动其实际应用提供了理论指导。

关键词：食品安全 DNA 步行器信号放大核酸适配体生物传感器

基于KPCA-CGSSA-KELM的滚动轴承故障诊断

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轴承 2024年

作者：陈志刚杨远鹏王衍学张志昊北京建筑大学机电与车辆工程学院北京市建筑安全监测工程技术研究中心

针对滚动轴承故障时非线性信号特征难以提取、计算量复杂以及诊断精度低等问题，提出一种结合核主成分分析（KPCA）和改进麻雀搜索算法（CGSSA）的方法，用于优化核极限学习机（KELM）在滚动轴承故障诊断中的性能。首先，利用KPCA降低... 详细信息

针对滚动轴承故障时非线性信号特征难以提取、计算量复杂以及诊断精度低等问题，提出一种结合核主成分分析（KPCA）和改进麻雀搜索算法（CGSSA）的方法，用于优化核极限学习机（KELM）在滚动轴承故障诊断中的性能。首先，利用KPCA降低数据维度，减少计算复杂度，更好地区分不同类别的故障模式。然后，引入Tent混沌映射和高斯变异优化改进麻雀搜索算法，提升全局寻优和局部探索能力。最后，利用CGSSA优化KELM的核心参数，建立KPCA-CGSSA-KELM模型，对轴承故障进行分类和诊断。结果表明：KPCA-CGSSA-KELM模型的诊断准确率为98.188%，与KELM、SSA-KELM、CGSSA-KELM模型进行对比，诊断准确率分别提高了6.884%、4.71%、1.449%，验证了该模型具有更好的故障诊断和分类性能。

关键词：核主成分分析麻雀搜索算法核极限学习机混沌映射与高斯变异滚动轴承故障诊断

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智能卸煤机器人关键技术

科学技术与工程 2024年第17期24卷 7131-7139页

作者：郑宏远卢宁龚涛北京建筑大学机电与车辆工程学院北京100044 北京市建筑安全监测工程技术研究中心北京100044

传统机械卸煤方式易损坏敞车车体,敞车破损严重危害煤炭运输安全,破损敞车维修费用高昂,对比传统卸煤方法优缺点,提出使用卸煤机器人方式进行敞车卸煤。作为一个新兴的研究领域,卸煤机器人在国内外的研究尚处于起步阶段,并没有成熟的技... 详细信息

传统机械卸煤方式易损坏敞车车体,敞车破损严重危害煤炭运输安全,破损敞车维修费用高昂,对比传统卸煤方法优缺点,提出使用卸煤机器人方式进行敞车卸煤。作为一个新兴的研究领域,卸煤机器人在国内外的研究尚处于起步阶段,并没有成熟的技术体系可以借鉴,因此对现有的研究进行系统的分析和总结。提出智能卸煤机器人概念,根据卸煤机器人智能化的需求提出了卸煤机器人所需突破的关键技术问题。详细探讨智能卸煤机器人自动化作业框架,对框架进行模块化处理,分成不同的子系统,对不同子系统进行了定义与阐述分析,强调了自动化作业系统的功能主要依托于关键技术。研究结果表明:今后国内中小型露天场站敞车卸煤将朝着自动化、智能化的方向发展,智能卸煤机器人为国内中小型露天场站智能化、自动化卸煤提供了一个新的思路。

关键词：智能卸煤机器人路径规划抑尘技术电子围栏可移动高速输送技术控制系统

考虑土-结构相互作用的超高层结构地震非线性分析

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建筑结构学报 2024年第6期45卷 25-38页

作者：潘玉华王翠坤时继瑞陈才华邱盛源马明崔明哲董皓中建研科技股份有限公司北京100013 国家建筑工程技术研究中心北京100013

目前,对于超高层结构进行动力弹塑性分析时,大多采用刚性地基假定,并忽略土-结构相互作用的影响。为了研究土-结构相互作用对超高层结构的影响,建立精细化的土体-地下室-上部结构三维非线性有限元模型,并对一栋高度366 m超高层塔楼进行... 详细信息

目前,对于超高层结构进行动力弹塑性分析时,大多采用刚性地基假定,并忽略土-结构相互作用的影响。为了研究土-结构相互作用对超高层结构的影响,建立精细化的土体-地下室-上部结构三维非线性有限元模型,并对一栋高度366 m超高层塔楼进行了罕遇地震动力弹塑性分析。首先根据工程场地条件进行了一维等效线性化分析,以获取土层的地震反应。然后,利用波动法解决了在三维土层地震波动输入的问题,并验证了所采用方法的准确性。计算结果表明:与刚性地基假定相比,考虑土-结构相互作用会增加塔楼的自振周期;在预估的罕遇地震作用下,考虑土-结构相互作用后,塔楼的整体地震反应减小;塔楼层间位移角在低区增大,在高区减小,高区最大层间位移角减小,呈现变形向底部转移的趋势;塔楼高区墙体损伤减轻,结构整体刚度退化程度减小,同时基底剪力和倾覆弯矩降低;塔楼巨柱个别位置的内力增大,忽略土-结构相互作用的影响可能会导致设计结果偏于不安全;所提出的方法能够全面考虑场地土的影响,较为真实地模拟超高层结构的地震响应。

关键词：超高层结构土-结构相互作用一维场地分析黏弹性边界弹塑性分析

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基于老年驾驶员的自动驾驶接管振动提示

科学技术与工程 2024年第17期24卷 7387-7394页

作者：郭恒瑞秦华冉令华王中婷北京建筑大学机电与车辆工程学院北京102616 北京建筑大学北京建筑安全检测工程技术研究中心北京102616 中国标准化研究院北京100191

老年驾驶员在自动驾驶的接管过程中会出现反应时长增长、记忆力及运动能力下降等问题,振动接管提醒以其占据感知通道与驾驶任务不冲突的特性而优于其他接管提示方式。但不同的振动提示位置及顺序会影响驾驶员的接管能力,因此比较不同风... 详细信息

老年驾驶员在自动驾驶的接管过程中会出现反应时长增长、记忆力及运动能力下降等问题,振动接管提醒以其占据感知通道与驾驶任务不冲突的特性而优于其他接管提示方式。但不同的振动提示位置及顺序会影响驾驶员的接管能力,因此比较不同风险场景下振动提示的顺序类型对于不同年龄段驾驶员的接管行为和主观感受的差异,以此来帮助老年驾驶员更好地完成接管。共招募6名年轻驾驶员和6名老年驾驶员观看不同风险场景的事故视频,并在事故发生前给予不同振动顺序类型的接管提示。结合主观问卷,比较不同振动类型对于不同年龄段驾驶员的接管紧迫程度以及危险感知的差异。结果表明,驾驶员在低风险场景下的接管意愿更高(F=5.872,P=0.018),且在高风险场景下驾驶员需要更长的接管提前时间来发现出现的风险,老年驾驶员对于自动驾驶汽车的信任显著低于年轻驾驶员(F=30.912,P<0.001),老年驾驶员在风险的认知方面低于年轻驾驶员。对于老年驾驶员而言,多点依次振动的振动模式提示危险程度以及提示接管紧迫程度效果最好。对于年轻驾驶员而言,多点依次持续振动和多点依次振动提示前方危险程度的效果都很好,多点依次持续振动提示接管紧迫程度的效果最好。

关键词：自动驾驶老年驾驶员振动提示类型接管

气体扩散层内部交叉流动对PEMFC水跨膜输运影响分析

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储能科学与技术 2024年

作者：范馨远刘永峰裴普成张璐北京建筑大学机电与车辆工程学院北京市建筑安全监测工程技术研究中心清华大学智能绿色车辆与交通全国重点实验室

质子交换膜燃料电池（PEMFC）内部相邻流道间的压差产生了交叉流动，其作用于气体扩散层（GDL）内部，有利于改善传质，增强液态水的排出，对反应物供给有着至关重要的影响。为理解交叉流动对反应物分布及水的跨膜输运过程的影响，本文... 详细信息

质子交换膜燃料电池（PEMFC）内部相邻流道间的压差产生了交叉流动，其作用于气体扩散层（GDL）内部，有利于改善传质，增强液态水的排出，对反应物供给有着至关重要的影响。为理解交叉流动对反应物分布及水的跨膜输运过程的影响，本文建立了一个耦合交叉流动与水跨膜输运过程的三维两相模型，并通过搭建的测试系统对单电池进行测试以验证模型，分析了影响交叉流动的因素、路径和对水跨膜输运的影响。结果表明，交叉流动迫使气体从高压流道角落进入GDL流向相邻低压流道，并在下一流道的角落处流出。交叉流动速度随相邻流道间压差增大而增大，与阳极相比，阴极的压降更高，导致阴极的交叉流动速度高于阳极。阴极最大交叉流动速度（0.13m/s）靠近流道出口，而阳极（0.05m/s）靠近流道入口。交叉流动使流道拐角处具有更大的以电渗拖拽为主的跨膜水通量，还促进了脊下聚集的水的清除从而影响了以浓差扩散为主的跨膜水通量。气流对入口区域的吹扫降低了入口区域的膜态水含量，出口区域的高浓差扩散提高了出口区域的膜态水含量。

关键词：质子交换膜燃料电池气体扩散层交叉流动跨膜水通量

重组B群脑膜炎球菌疫苗大鼠安全性和免疫原性研究

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中国药学杂志 2024年第2期59卷 118-127页

作者：苏桂民纪国存郭通冀颖龙静王欣惠朱卫华杜琳北京市细菌性疫苗工程技术研究中心北京100176 北京智飞绿竹生物制药有限公司研发中心北京100176

目的对大鼠重复给予重组B群脑膜炎球菌疫苗,考察该创新疫苗的非临床安全性和免疫原性,为临床设计人用剂量及临床毒副反应的监测提供参考依据。方法使用SD大鼠,设计阴性对照组、佐剂对照组、疫苗低剂量组(每只1剂)和高剂量组(每只3剂)... 详细信息

目的对大鼠重复给予重组B群脑膜炎球菌疫苗,考察该创新疫苗的非临床安全性和免疫原性,为临床设计人用剂量及临床毒副反应的监测提供参考依据。方法使用SD大鼠,设计阴性对照组、佐剂对照组、疫苗低剂量组(每只1剂)和高剂量组(每只3剂)4个主试验组及3个卫星组。于第0、3、6、9、12周分别肌肉注射,进行临床观察和解剖观察,并对多种组织脏器进行病理学检查。检测体质量、食量、体温、血细胞计数、凝血功能、血液生化、眼科、T淋巴细胞亚群、细胞因子、血清特异性IgG抗体和杀菌抗体等指标。结果低、高剂量重组B群脑膜炎球菌疫苗均能产生高水平的结合抗体,免疫血清具有较强活性的杀菌抗体。低、高剂量组疫苗可引起大鼠中性粒细胞、单核细胞及淋巴细胞显著升高,血红蛋白和红细胞比容显著降低。与给药相关的改变还表现为血清球蛋白升高,白蛋白降低,与之伴随的A/G值降低。4周恢复期后均可恢复正常。与佐剂和疫苗免疫相关的组织病理学改变为注射局部可见轻微至中度肉芽肿性炎症、急性炎症,坐骨神经外膜单个核细胞/混合细胞浸润、增生,淋巴结髓索浆细胞数目及粒细胞系增多等。结论重组B群脑膜炎球菌疫苗对SD大鼠具有良好的免疫原性和安全性,未见免疫毒性反应,可见与铝佐剂和免疫反应相关的外周血液指标变化以及注射部位炎症。本试验剂量下,重组B群脑膜炎球菌疫苗未见不良反应剂量(no observed adverse effect level, NOAEL)为每只3剂。

关键词：重组B群脑膜炎球菌疫苗大鼠免疫原性安全性

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基于模糊粗糙数的变形球机器人方案配置

机械传动 2024年第4期48卷 18-25页

作者：房世豪秦建军曹钰邵派刘兴杰北京建筑大学机电与车辆工程学院北京100044 北京市建筑安全监测工程技术研究中心北京100044 中兵智能创新研究院有限公司北京100072

针对球形机器人在多需求非结构化环境下设计方案配置与选型中存在的主观性和不确定性问题,提出了模糊粗糙数与复杂比例评估(Complex Proportional Assessment,COPRAS)相耦合的方案评估方法。综合考虑方案设计时不同需求特征指标间的重... 详细信息

针对球形机器人在多需求非结构化环境下设计方案配置与选型中存在的主观性和不确定性问题,提出了模糊粗糙数与复杂比例评估(Complex Proportional Assessment,COPRAS)相耦合的方案评估方法。综合考虑方案设计时不同需求特征指标间的重要度关系,基于模糊粗糙数实现对需求特征指标的定量分析;采用COPRAS方法对所有备选设计方案进行综合评估,根据效用度指数得到所有备选设计方案的优先级排序,确定最优的配置方案,并以变形球机器人的选型为例进行了评估验证。结果表明,该方法具有较好的可靠性和实用性,为以后机器人设计方案的配置选型提供了有效参考。

关键词：球形机器人模糊粗糙数 COPRAS方法方案配置