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基于KNN-SVM的混合气体检测方法研究

光谱学与光谱分析 2025年第1期45卷 117-124页

作者：孙超胡润泽吴中旭刘年松丁建军江汉大学智能制造学院湖北武汉430056 精细爆破国家重点实验室湖北武汉430056

当今混合气体检测的研究中,针对多组分气体数据进行分类预测的数学算法百花齐放,如何快速且准确的检测出气体的成分和浓度逐渐成为当今研究的热门。然而在一些研究中,气体数据特征难以捕捉和判断,泛化能力不足,对气体数据进行分类预测... 详细信息

当今混合气体检测的研究中,针对多组分气体数据进行分类预测的数学算法百花齐放,如何快速且准确的检测出气体的成分和浓度逐渐成为当今研究的热门。然而在一些研究中,气体数据特征难以捕捉和判断,泛化能力不足,对气体数据进行分类预测的精度和效率表现较差。为此,针对一些数据偏差和泛化误差无界的问题,提出了一种K最近邻-支持向量机(KNN-SVM)算法,对一些难以作出分类的模糊气体数据进行二次分类,采用KNN和SVM两种算法共同抉择,更加全面的捕捉数据特征,根据实验确定各自算法的权重比从而提高判别气体类别的准确率,两种算法的集成也能提高算法的效率,对于不同种类的气体也能有良好的适应性的稳定性。该实验气体组分由12 mg·L^(-1)的C_(2)H_(2)、NO_(2)、SF_(6),10 mg·L^(-1)的NO_(2)、SF_(6)和5 mg·L^(-1)的C_(2)H_(2)(背景气体皆为N_(2))以及两瓶纯N_(2)的气瓶组成;通过互相混合和与N_(2)配比制备出实验设定的气体浓度。实验过程通过单一气体的检测可分别对三种气体获得60组训练集,并通过这60组数据可进行线性拟合得到每种气体的拟合线,得到气体浓度与气体吸收峰值的关系,通过实验检测得到的三种气体拟合线,其中C_(2)H_(2)拟合线的调整后R^(2)为0.991,NO_(2)拟合线的调整后R^(2)为0.981,SF_(6)拟合线的调整后R^(2)为0.987,可得气体检测的准确性。再通过互相混合进行检测可分别获得40组训练集,采用KNN-SVM算法对混合气体进行分类和预测,后通过拟合线即可反演出混合气体中每种气体的浓度。将该算法与传统SVM算法进行各种分类指标对比均可显示出该算法的有效性和优越性。实验结果表明,KNN-SVM算法在气体分类预测方面表现出卓越的性能,准确率高达99.167%,AUC(area under curve)值达99.375%。这一算法不仅提高了气体检测的准确性,还增强了泛化能力可适应多样化的气体组分,为实时气体检测系统提供了有力支持。

关键词：光声光谱气体检测 KNN-SVM 分类预测

麦克纳姆轮农业机器人路径跟踪——基于改进野马算法

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农机化研究 2025年第2期47卷 1-8,18页

作者：穆占海艾尔肯·亥木都拉郑威强新疆大学智能制造现代产业学院乌鲁木齐830047

针对麦克纳姆轮农业机器人在智能大棚中的路径跟踪问题,建立了运动学模型和动力学模型,设计了一种新型的双环比例微分-分数阶比例积分导数(Proportional Derivative-Fractional Order Proportional-Integral Derivative,PD-FOPID)控制... 详细信息

针对麦克纳姆轮农业机器人在智能大棚中的路径跟踪问题,建立了运动学模型和动力学模型,设计了一种新型的双环比例微分-分数阶比例积分导数(Proportional Derivative-Fractional Order Proportional-Integral Derivative,PD-FOPID)控制器对全局路径进行动态跟踪控制。对于控制器参数多且整定困难的问题,首先采用帐篷映射初始化种群策略、精英主义记忆策略、动态余弦权重策略和柯西—高斯变异策略对原始野马算法进行改进,然后利用略改进野马算法(Improved Wild Horse Optimizer,IWHO)对控制器最优增益参数优化。实验结果表明:所开发的算法在探索和开发阶段方面性能优异,且PD-FOPID控制器在整定工作中表现突出。路径跟踪仿真证明,设计的双环PD-FOPID控制器比FOPID控制器更具显著的优势,能够避免动态误差累积,快速响应调整到规划路径,在提高农业大棚机器人路径跟踪控制质量方面具有巨大的潜力。

关键词：麦克纳姆轮农业机器人路径跟踪运动学模型动力学模型新型双环控制器改进野马算法

广州市黄埔区国家级高端装备制造业(智能装备)标准化问题与对策研究

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中国标准化 2021年第8期 63-67页

作者：田农沈一孙玉龙程越高昂赵婧广州市黄埔区市场监督管理局中国标准化研究院广东省标准化研究院

本文讨论了广州市黄埔区高端装备制造业(智能装备)在标准化方面存在的问题,分析了问题出现的原因,并针对相关问题提出了对策措施和建议,以期为广州市黄埔区高端装备制造业(智能装备)标准化工作的进一步发展提供参考和借鉴。

关键词：高端装备制造业智能装备标准化黄埔区

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椭球形熔融池稳态传热计算研究

东南大学学报(自然科学版) 2025年

作者：周涛刘鹏顿世雷白宗艳付有缘东南大学能源与环境学院核科学与技术系核热工安全与标准化研究所大型发电装备安全运行与智能测控国家工程研究中心

对VVER-1000在严重事故下的熔融池传热进行了计算研究，据此建立了一种压力容器内部熔融物滞留的稳态传热模型，计算分析了椭球形压力容器下封头壁面各处的壁面热流密度、液相氧化层被冷却凝固形成的氧化壳厚度、压力容器剩余壁厚和压... 详细信息

对VVER-1000在严重事故下的熔融池传热进行了计算研究，据此建立了一种压力容器内部熔融物滞留的稳态传热模型，计算分析了椭球形压力容器下封头壁面各处的壁面热流密度、液相氧化层被冷却凝固形成的氧化壳厚度、压力容器剩余壁厚和压力容器的失效情况。计算结果表明：椭球形压力容器下封头底部的热流密度最小，在金属层会观察到明显的热聚焦效应；氧化壳厚度随椭球形熔融池轴向高度的增大而减小，氧化池的体积释热率越高，氧化壳厚度越小；压力容器壁在下封头某处开始消融，壁厚随着热流密度增大而减薄，由于金属层区域热流密度剧增，压力容器壁面消融量增加到最大值，并且金属层越薄，与金属层接触的压力容器壁厚越小，压力容器失效概率越大。因此，与金属层接触的压力容器壁面在发生严重事故时是最危险的位置。

关键词：下封头椭球形熔融池热流密度压力容器失效堆内熔融物滞留

响应"一带一路"国家战略综合标准化支撑多式联运集装箱行业智能制造

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中国自动识别技术 2017年第4期 46-50页

作者：李媛红张旭杰深圳市标准技术研究院物联网所

随着"一带一路"国家战略的不断推进,中国制造走出去的重要战略面临机遇与挑战,也说明中国制造大而不强的客观局面。加快推进智能制造是《中国制造2025》的主攻方向,是落实两化深度融合、打造制造强国的战略举措,更是我国制造业紧跟世界... 详细信息

随着"一带一路"国家战略的不断推进,中国制造走出去的重要战略面临机遇与挑战,也说明中国制造大而不强的客观局面。加快推进智能制造是《中国制造2025》的主攻方向,是落实两化深度融合、打造制造强国的战略举措,更是我国制造业紧跟世界发展趋势,实现转型升级的关键所在。

关键词：智能制造国家战略制造强国多式联运中国制造世界发展趋势物流装备主攻方向关键技术标准运输方式

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镓在矩形窄通道中的流动换热特性研究

东南大学学报(自然科学版) 2025年

作者：周涛姚垚袁明东南大学能源与环境学院东南大学核热工安全与标准化研究所东南大学大型发电装备安全运行与智能测控国家工程研究中心

液态金属镓因其低熔点、高热容和化学稳定性，逐渐成为新型冷却剂的候选之一。对镓在矩形窄通道中的流动与换热特性进行了数值模拟。通过改变流速和温度，分析了镓的对流换热系数和压降随Pe数、Re数变化的规律，展示了通道内的参数分布... 详细信息

液态金属镓因其低熔点、高热容和化学稳定性，逐渐成为新型冷却剂的候选之一。对镓在矩形窄通道中的流动与换热特性进行了数值模拟。通过改变流速和温度，分析了镓的对流换热系数和压降随Pe数、Re数变化的规律，展示了通道内的参数分布，对比了镓、钠和铅铋合金在矩形窄通道中的换热性能。结果表明，镓在矩形窄通道中的对流换热系数与Pe数呈正比关系，且随着温度的升高，对流换热能力显著增强，600 和700 K时换热系数分别比500 K增加了20%和35%。压降随Re数增加而增大，流动损失加剧，然而温度升高使得压降减小，主要是由于黏度降低所致。镓和钠在600 K下的对流换热系数约为铅铋合金对流换热系数的2倍，且压降较低，表明镓和钠在窄通道中的换热和流动性能更为优越。镓在高温下具有更好的换热能力和较低的压降，适合作为冷却剂应用于窄通道中，有利于小微型反应堆的发展。

关键词：第四代反应堆镓矩形窄通道钠铅铋合金流动换热

芳纶纤维增强复合材料螺旋铣削表面缺陷区域面积、切屑形态与切削力试验研究

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表面技术 2025年

作者：王林李茹石文天李娜肖立强步坤亭齐鲁理工学院智能制造与控制工程学院齐鲁理工学院山东省工业大数据与智能制造重点实验北京工商大学计算机与人工智能学院

目的探究芳纶纤维增强复合材料螺旋铣削机理，提高螺旋铣削表面质量。方法设计并进行试验，利用响应曲面法、方差分析、t检验等方法对铣削表面形貌、缺陷区域面积、切屑形态、刀具磨损以及切削力等方面进行了分析，重点对螺旋铣削机... 详细信息

目的探究芳纶纤维增强复合材料螺旋铣削机理，提高螺旋铣削表面质量。方法设计并进行试验，利用响应曲面法、方差分析、t检验等方法对铣削表面形貌、缺陷区域面积、切屑形态、刀具磨损以及切削力等方面进行了分析，重点对螺旋铣削机理进行了探究并给出了分析解释，尤其论述了节状切屑的演化过程。结果表面缺陷区域面积受进给速度影响明显，随进给速度的增大逐渐减小；同时发现，在一定切削参数范围内，摩擦加剧，温升明显，树脂基体有融化趋势，被拉伸延展成长条带状，形成一种特殊的节状切屑，试验中观察到前刀面上由于切屑、工件硬质点的不断刮擦和冲击形成明显的亮白色区域；对于切削力，其随着进给速度的增大先增大后减小，趋势明显，并不是简单的线性关系，通过建立的切削力数学模型得到切削力Fx、Fy、Fz的平均误差率分别为：3.53%、13.62%、14.75%，预测结果较为准确。结论刀具磨损形式主要是黏结脱落与早期刀尖崩刃两种形式，节状切屑的出现加剧了刀具的磨损。增大进给速度可使得刀-工件、刀-屑实际接触面积增大，对螺旋铣削表面挤压作用增强，有效抑制了表面毛刺，同时增大进给速度使刀刃锋利度增强，剪切作用越来越显著，节状切屑锯齿化明显加剧，当进一步增大进给速度时会使得刀-工件接触面积远大于刀-屑接触面积，切屑对刀具的冲击作用减弱，切削力降低。

关键词：芳纶纤维增强复合材料螺旋铣削表面缺陷区域面积切屑形态刀具磨损切削力

卤素及含氧元素掺杂对α-2-石墨炔纳米带的NDR与自旋过滤效应的调控研究

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物理学报 2025年

作者：李晓波刘帅奇黄演马玉丁文策湘江实验室&湖南工商大学微电子与物理学院湖南工商大学智能工程与智能制造学院

随着集成电路制备对尺寸要求的逐步提高，电子器件的微型化研究受到越来越多科学家的青睐。本研究通过采用密度泛函理论结合非平衡格林函数的方法，系统研究了卤素等元素边缘修饰对α-2-石墨炔的电子能带结构及其器件的电子输运特性的... 详细信息

随着集成电路制备对尺寸要求的逐步提高，电子器件的微型化研究受到越来越多科学家的青睐。本研究通过采用密度泛函理论结合非平衡格林函数的方法，系统研究了卤素等元素边缘修饰对α-2-石墨炔的电子能带结构及其器件的电子输运特性的调控作用。从能带结构研究发现，在反铁磁组态下多种元素掺杂都使得α-2-石墨炔表现出独特的半导体属性。特别是，采用氧元素边缘修饰的α-2-石墨炔周期性结构在费米能级附近展现出较为复杂的结构特性。此外，电子器件研究表明氟(F)、氯(Cl)、氧(O)、氢氧根(OH)元素掺杂调控下器件展示出明显的负微分电阻效应(NDR)和自旋过滤效应。有趣的是，研究发现外加电压为-0.4V时自旋平行配置下器件的自旋过滤效率高达84%。本文通过进一步分析其传输路径、透射谱与局域态密度来阐释NDR效应与自旋过滤效应的产生机理，为理解α-2-石墨炔在电子输运中的独特行为提供充分的理论依据。该研究将在新型逻辑器件、集成电路、微纳电子机器等热点领域的研究中发挥明显的应用价值。

关键词： α-2-石墨炔第一性原理边缘修饰负微分电阻效应自旋过滤效应

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基于分子动力学的网联自主车辆换道决策模型

复杂系统与复杂性科学 2025年

作者：杨宇翔曲大义崔善柠王韬王可栋青岛理工大学交通运输工程系青岛黄海学院智能制造学院

车辆驾驶行为受复杂交通场景多维要素约束，其换道决策是自动驾驶领域的关键。为了解决传统换道模型忽略车辆间相互作用的缺陷，分析了车辆间相互作用与分子间力的关系，基于分子相互作用Buckingham势函数，建立了车辆换道决策模型。依... 详细信息

车辆驾驶行为受复杂交通场景多维要素约束，其换道决策是自动驾驶领域的关键。为了解决传统换道模型忽略车辆间相互作用的缺陷，分析了车辆间相互作用与分子间力的关系，基于分子相互作用Buckingham势函数，建立了车辆换道决策模型。依托SUMO软件，从安全性、高效性、舒适性三个方面，与SL2015换道模型对比分析。结果表明，相互作用势决策模型降低了45%的危险换道次数；平均速度提高了3.38%，平均通过数提升了5.12%。相互作用势模型系统描述了车辆间相互作用关系，为网联自主车辆做出安全高效舒适的换道决策提供理论基础。

关键词：网联自主车辆换道决策模型 Buckingham势函数 SUMO仿真