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考虑设施方向的双目标过道布置问题建模与优化

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计算机集成制造系统 2022年第6期28卷 1717-1734页

作者：陈凤张则强刘俊琦王沙沙西南交通大学机械工程学院四川成都610031 轨道交通运维技术与装备四川省重点实验室四川成都610031

针对现有过道布置问题研究忽略布局面积对成本的影响以及未考虑矩形设施布置方向的不足,以最小化总物料搬运成本和布局面积为目标,提出考虑设施方向的双目标过道布置问题,并建立混合整数非线性规划模型。由于该问题具有NP-hard属性,提... 详细信息

针对现有过道布置问题研究忽略布局面积对成本的影响以及未考虑矩形设施布置方向的不足,以最小化总物料搬运成本和布局面积为目标,提出考虑设施方向的双目标过道布置问题,并建立混合整数非线性规划模型。由于该问题具有NP-hard属性,提出一种基于Pareto占优的多目标改进分散搜索算法,该算法采用双层编码方式构造可行解,并据此设计双层交叉和变异算子;为有效处理多目标结果,引入Pareto占优思想和拥挤距离机制,将自适应模拟退火双向改进搜索结构嵌入分散搜索算法,通过设置双阈值实现算法对参考集的自适应改进并减少不必要的迭代过程。通过对比所提算法与LINGO数学规划软件对40个算例的运算结果,验证了所提算法的有效性。最后采用所提算法求解双目标过道布置问题,并将所得结果与相关文献对比,证明了所提算法的优越性。

关键词：多目标优化过道布置问题混合整数非线性规划模型分散搜索算法 Pareto占优

不确定工人体能消耗的多目标U型拆卸线平衡问题

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计算机集成制造系统 2023年第2期29卷 392-403页

作者：郑红斌张则强曾艳清西南交通大学机械工程学院四川成都610031 轨道交通运维技术与装备四川省重点实验室四川成都610031

鉴于工人的体能消耗不但影响拆卸线生产效率,而且因其自身状态、熟练程度和操作习惯等存在不确定性,基于三角模糊数首次提出不确定工人体能消耗的U型拆卸线平衡问题,并建立以最小化工作站数量、空闲时间均衡指标和工人体能消耗指标为优... 详细信息

鉴于工人的体能消耗不但影响拆卸线生产效率,而且因其自身状态、熟练程度和操作习惯等存在不确定性,基于三角模糊数首次提出不确定工人体能消耗的U型拆卸线平衡问题,并建立以最小化工作站数量、空闲时间均衡指标和工人体能消耗指标为优化目标的数学模型。提出一种改进磷虾算法,结合模型问题特征设计磷虾附近个体感应、磷虾觅食和磷虾扩散3个操作,并设计了一种反向学习机制以增强算法的全局搜索能力。运用Pareto思想和拥挤距离机制筛选获得多个非劣解。通过求解19个基准算例并与现有文献的求解结果对比,验证了所提算法的优越性。最后,将所建模型和所提算法应用于拆卸电脑显示器的实际案例,通过对比验证了模型的实用性和改进磷虾的优越性。

关键词： U型拆卸线不确定工人体能消耗多目标优化改进磷虾算法

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强吸气旋转圆筒壁面湍流边界层建模及计算

力学学报 2020年第5期52卷 1323-1333,I0003页

作者： Ievgen Mochalin 林静雯蔡建程 Volodymyr Brazhenko 鄂世举浙江师范大学工学院浙江金华321004 浙江省城市轨道交通智能运维技术与装备重点实验室浙江金华321005

提出了湍流边界层的一种简单、快速计算方法,用以求解强吸气作用下旋转圆筒表面边界层流动.首先,理论分析了同心圆筒间的旋转流体运动,外筒静止、内筒旋转且为多孔吸气条件.强吸气情况下旋转流动主要表现为内筒壁面附近的边界层流动,基... 详细信息

提出了湍流边界层的一种简单、快速计算方法,用以求解强吸气作用下旋转圆筒表面边界层流动.首先,理论分析了同心圆筒间的旋转流体运动,外筒静止、内筒旋转且为多孔吸气条件.强吸气情况下旋转流动主要表现为内筒壁面附近的边界层流动,基于这一事实得到了周向速度分布的解析表达式.其次,通过引入新参数扩展Cebeci-Smith代数湍流模型,使其能考虑流线曲率、壁面吸气、低Reynolds数效应等因素.针对这些因素的综合影响,采用解析修正和经验参数对模型进行调整.同时,基于Reynolds应力湍流模型的仿真结果,校准代数湍流模型中的经验参数.最后,给出基于广义Cebeci-Smith湍流模型的旋转壁面边界层流动的迭代算法,该算法适用于需要特殊迭代过程的轴向及周向流动均匀情况.计算了不同旋转速度和吸气强度组合工况下的边界层流动,其周向速度和湍流强度分布与基于Reynolds应力湍流模型的计算结果非常接近.并且表明,当Reynolds应力湍流模型数值模拟预测内筒边界层为稳定层流时,该方法也再现了相同初始条件下的层流边界层.

关键词：湍流边界层旋转同心圆筒壁面吸气 Cebeci-Smith代数湍流模型

多步k最近邻初值寻优的气压模拟系统遗忘迭代学习控制

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控制理论与应用 2021年第3期38卷 309-317页

作者：杨露陈春俊王欢王东威西南交通大学机械工程学院四川成都610031 轨道交通运维技术与装备四川省重点实验室四川成都610031

高速列车车内压力波动过大会对乘客舒适性造成影响,而气压模拟系统是一套通过对车内模拟气压跟踪控制,实现对乘客舒适性进行研究的装置.为解决系统历史运行数据利用率低以及存在迭代初始误差导致系统收敛速度慢的问题,采用k最近邻(kNN)... 详细信息

高速列车车内压力波动过大会对乘客舒适性造成影响,而气压模拟系统是一套通过对车内模拟气压跟踪控制,实现对乘客舒适性进行研究的装置.为解决系统历史运行数据利用率低以及存在迭代初始误差导致系统收敛速度慢的问题,采用k最近邻(kNN)算法,建立一种基于历史控制信息的最优初次控制信号提取方法,并根据迭代学习控制的基本原理,将最优控制初值输入到带遗忘因子的迭代学习控制器中,通过不断迭代来实现车内期望气压轨迹的跟踪控制,并和基于大数据的迭代学习控制以及传统PID迭代学习控制进行对比分析.仿真结果表明:基于多步kNN的遗忘迭代学习控制收敛速度更快、系统抖动程度更小、控制精度更高以及算法鲁棒性更好.

关键词：高速列车气压模拟系统 k最近邻算法迭代学习控制 PID控制初值问题收敛速度

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推力吸附爬壁机器人的优化设计与试验

浙江大学学报（工学版） 2022年第6期56卷 1181-1190,1198页

作者：薛朝军王海波陈俞鹏西南交通大学机械工程学院四川成都610031 轨道交通运维技术与装备四川省重点实验室四川成都610031

介绍共轴式双旋翼推力吸附爬壁机器人,通过优化推力吸附机构和机架,增强负载能力、降低能耗、增加续航时间.采用控制变量法控制推力吸附机构的气动参数如叶片数、桨叶安装角、间距比等,建立不同气动参数下机器人气动模型并进行流场仿真... 详细信息

介绍共轴式双旋翼推力吸附爬壁机器人,通过优化推力吸附机构和机架,增强负载能力、降低能耗、增加续航时间.采用控制变量法控制推力吸附机构的气动参数如叶片数、桨叶安装角、间距比等,建立不同气动参数下机器人气动模型并进行流场仿真。基于仿真结果,完成推力吸附机构的优化设计;基于拓扑优化用构建响应面叠加多目标遗传优化算法(MOGA)、直接单目标自适应优化算法(AS-O)优化,完成机器人机架结构参数优化设计。与初始结构相比,机架上、下层板质量分别降低了55.62%、25.39%.试验推力吸附机构和机器人攀爬能力,结果表明,推力吸附机构气动仿真结果可靠,上、下层旋翼旋转中心轴偏差与推力吸附机构性能关系密切,机器人具备良好壁面攀爬能力.

关键词：爬壁机器人气动模型流场仿真结构参数优化

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声表面波紫外光探测器的研究进展

光学精密工程 2020年第7期28卷 1433-1445页

作者：殷长帅周剑刘翊吴建辉熊硕段辉高湖南大学机械与运载工程学院汽车车身设计与制造国家重点实验室湖南长沙410082 国家先进轨道交通装备创新中心湖南株洲412000

基于声表面波技术的紫外探测器具有响应速度快、灵敏度高、制作简单且可以无线无源监测等众多优势,成为近年来紫外探测领域的研究热点。本文根据紫外敏感薄膜分类综述了声表面波紫外探测的研究进展,剖析了声表面波紫外探测敏感机理,阐... 详细信息

基于声表面波技术的紫外探测器具有响应速度快、灵敏度高、制作简单且可以无线无源监测等众多优势,成为近年来紫外探测领域的研究热点。本文根据紫外敏感薄膜分类综述了声表面波紫外探测的研究进展,剖析了声表面波紫外探测敏感机理,阐述了氮化镓、掺杂氮化镓、氧化锌、掺杂氧化锌、纳米结构氧化锌,氮化铝等敏感膜的材料特点、制备加工及其紫外探测器性能等。分析了近年来新型声表面波紫外传感器的研究状况,展望了声表面波紫外探测的未来发展趋势与挑战。

关键词：声表面波紫外探测氮化镓氧化锌

摩擦粒子填充材料对高速列车闸片制动性能的影响

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摩擦学学报 2022年第5期42卷 900-912页

作者：范志勇项载毓莫继良钱泓桦陈伟周仲荣西南交通大学机械工程学院四川成都610031 轨道交通运维技术与装备四川省重点实验室四川成都610031

在自行研制的制动缩比试验台上,对中心孔填充不同材料的高速列车制动闸片摩擦粒子进行拖曳制动试验,并采用有限元分析方法进行制动系统复特征值和接触应力分析,探讨填充不同材料对磨损特性、振动噪声和热分布的影响.结果表明:原始摩擦... 详细信息

在自行研制的制动缩比试验台上,对中心孔填充不同材料的高速列车制动闸片摩擦粒子进行拖曳制动试验,并采用有限元分析方法进行制动系统复特征值和接触应力分析,探讨填充不同材料对磨损特性、振动噪声和热分布的影响.结果表明:原始摩擦粒子中心孔填充材料后,对制动系统的摩擦系数和模态耦合特性未产生显著影响,但对界面磨损行为和系统振动噪声特性产生明显影响.填充粉末冶金后排屑行为下降,磨损行为更为复杂,制动系统产生的噪声增大;而填充紫铜、石墨和铸铁后的制动噪声均有所降低,尤其填充铸铁后表面磨损相对均匀,其摩擦学性能相较于其他粒子得到一定的改善.填充材料产生的磨屑及相应的界面磨损行为是影响制动摩擦振动噪声和表面热分布的关键因素,填充合理的材料有助于降低制动噪声和改善制动界面磨损行为及表面热分布.

关键词：高速列车制动系统闸片粒子填充材料磨损振动噪声

管道不可压缩流动压力脉动(伪声)的数值研究

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振动与冲击 2021年第14期40卷 10-17页

作者：蔡建程谢新俊 MOCHALIN Ievgen BRAZHENKO Volodymyr 鄂世举浙江师范大学工学院浙江金华321004 浙江省城市轨道交通智能运维技术与装备重点实验室浙江金华321005

以直管和90°弯管为对象,研究管道不可压缩流动的水动力压力脉动(伪声)特性。分析了不可压缩流动中压力脉动的Poisson方程,并与波动方程进行了比较;在管道进口处设置随时间正弦变化的压力脉动,使用SST k-ω湍流模型,通过数值求解不可压... 详细信息

以直管和90°弯管为对象,研究管道不可压缩流动的水动力压力脉动(伪声)特性。分析了不可压缩流动中压力脉动的Poisson方程,并与波动方程进行了比较;在管道进口处设置随时间正弦变化的压力脉动,使用SST k-ω湍流模型,通过数值求解不可压缩流动的Navier-Stokes方程得到直管和弯管内的脉动流动;比较分析了直管和弯管内的时均流场及脉动流动。结果表明:沿管道流动方向流场压力脉动线性衰减,压力脉动传播整体上呈一维形式,而速度脉动形式紊乱;90°弯头对局部流动影响明显,导致压力和速度脉动均有提高;流场脉动以基频及低次谐波为主,90°弯头导致宽频脉动分量有所提高;归因于压力脉动的椭圆型Poisson方程,扰动的传播速度为无穷大,管道各处压力脉动信号无相位差。

关键词：压力脉动伪声不可压缩流动管道流动数值研究

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基于众包模式的两级开闭混合车辆路径优化

浙江大学学报（工学版） 2021年第12期55卷 2397-2408页

作者：熊国文张敏许文鑫西南交通大学机械工程学院四川成都610031 轨道交通运维技术与装备四川省重点实验室四川成都610031

针对在需求井喷状态下的物流运力资源不足和物流企业自身与社会闲散资源利用率不高的问题,提出采用企业车辆完成一级配送,社会车辆完成二级配送的具有最优中转站的两级众包物流配送策略.考虑客户对服务时间的要求,以路径成本与服务延迟... 详细信息

针对在需求井喷状态下的物流运力资源不足和物流企业自身与社会闲散资源利用率不高的问题,提出采用企业车辆完成一级配送,社会车辆完成二级配送的具有最优中转站的两级众包物流配送策略.考虑客户对服务时间的要求,以路径成本与服务延迟惩罚成本总和最小为优化目标,建立带时间窗的两级开闭混合式车辆路径规划数学模型.根据模型特点构建基于启发式策略的离散麻雀搜索算法,该算法在迭代过程中可以自适应选择操作算子.通过与GUROBI精确求解器和遗传算法优化算例的结果对比,验证所提算法的有效性.对比不同配送模式下的各项成本,结果表明所提策略能够有效降低物流运输成本和提高客户满意度.

关键词：需求井喷两级众包物流开闭混合式车辆路径离散麻雀搜索算法