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一种基于Dirac半金属的可调控极化偏转器件的仿真分析

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电子学报 2024年第5期52卷 1488-1495页

作者：邓嘉豪熊汉李媛张淮清重庆大学微电子与通信工程学院重庆401331 重庆大学电气工程学院重庆400044

本文提出了一种基于体Dirac半金属(Bulk Dirac Semimetal,BDS)的动态超材料结构极化偏转器.与传统的极化偏转器不同,该偏转器可以通过改变费米能级来动态控制偏振转换率和不对称传输.模拟结果表明,当BDS的费米能级调整为90 meV时,偏转... 详细信息

本文提出了一种基于体Dirac半金属(Bulk Dirac Semimetal,BDS)的动态超材料结构极化偏转器.与传统的极化偏转器不同,该偏转器可以通过改变费米能级来动态控制偏振转换率和不对称传输.模拟结果表明,当BDS的费米能级调整为90 meV时,偏转器的偏振转换率在1.085~1.872 THz频率范围内都保持在90%以上(带宽为0.787 THz),在1.159 THz处偏振转换率达到峰值98%.该偏振转换器的不对称传输参数在1.229~1.831 THz大带宽范围内大于60%.本文还研究了偏振旋转角、椭圆度角、表面电流和电场分布情况以阐明该器件的极化转换特性和物理机制;通过施加栅极电压控制BDS费米能级,实现了对该极化偏转器的偏振转换率以及不对称传输的动态调谐.该极化偏转器的可调谐不对称传输特性,为基于动态不对称传输所设计的多路复用器、太赫兹二极管等设备的制造提供了新的思路.

关键词：极化偏转不对称传输 Dirac半金属可调性超材料太赫兹

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越野环境下势场搜索树智能车辆路径规划方法

兵工学报 2024年第7期45卷 2110-2127页

作者：田洪清马明涛张博郑讯佳 92228部队北京100072 重庆文理学院智能制造工程学院重庆402160

智能车辆路径规划是智能驾驶的一项关键技术,传统的车辆路径规划方法以最短通行距离或最小通行时间为优化目标,忽视了规划过程中的车辆运动风险。在快速随机搜索树算法的基础上,运用势场模型量化评估车辆运动风险。在快速获得车辆初始... 详细信息

智能车辆路径规划是智能驾驶的一项关键技术,传统的车辆路径规划方法以最短通行距离或最小通行时间为优化目标,忽视了规划过程中的车辆运动风险。在快速随机搜索树算法的基础上,运用势场模型量化评估车辆运动风险。在快速获得车辆初始运动轨迹的基础上,以车辆运动轨迹的安全性以及通行距离和车辆转角作为运动轨迹评估依据,采用轨迹重构优化方法持续优化车辆运动轨迹。采用场景模拟仿真方法,验证规划轨迹的性能。仿真实验结果表明,在典型场景下,该方法具备平衡车辆运动效率与安全性能的特点,能在越野环境中规避障碍物和环境威胁,所规划的运动轨迹符合车辆运动学特性,运动轨迹的安全性好,通行效率较高。

关键词：智能车辆越野环境势场模型风险评估随机搜索树路径规划

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电动制动助力系统摩擦补偿模型及其控制方法研究

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机械工程学报 2024年第2期60卷 252-261页

作者：杨为唐小林姜孔明付洋韩磊重庆大学机械与运载工程学院重庆400044

非线性摩擦力是影响电动制动助力(Electric brakebooster,EBB)系统位置跟踪精度的重要因素之一。针对标准Pol-Ind模型存在摩擦状态切换不连续问题,提出一种摩擦状态连续平滑过渡的近似Pol-Ind(SPol-Ind)模型。研究基于SPol-Ind模型的EB... 详细信息

非线性摩擦力是影响电动制动助力(Electric brakebooster,EBB)系统位置跟踪精度的重要因素之一。针对标准Pol-Ind模型存在摩擦状态切换不连续问题,提出一种摩擦状态连续平滑过渡的近似Pol-Ind(SPol-Ind)模型。研究基于SPol-Ind模型的EBB系统的非线性摩擦特性。为抑制扰动对控制精度的影响,提出由速度补偿、惯性补偿和SPol-Ind模型摩擦补偿构成的前馈补偿控制策略,分别以正弦和三角波信号作为系统输入信号,实现EBB系统的位置跟踪和速度跟踪控制。与常规PID控制相比,前馈补偿控制下系统对正弦和三角波信号的位置跟踪误差都明显减小,速度跟踪时的上升时间也明显缩短,表明前馈补偿控制下的系统比常规PID控制具有更高的位置跟踪精度和更快的响应速度。分析基于前馈补偿控制的EBB系统的位置跟踪精度和响应能力,进行EBB系统在环(Hardware-in-the-loop,HiL)试验,试验结果表明,系统位置跟踪误差和速度上升时间的最大值约为0.18 mm和0.028 s,与仿真结果吻合,验证了前馈补偿控制下EBB系统控制策略的有效性。

关键词：电动制动助力系统 SPol-Ind摩擦模型前馈补偿控制位置跟踪速度跟踪

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基于超声多尺度衰减的螺栓轴向应力评价

振动与冲击 2024年第2期43卷 226-233页

作者：余鑫陈平胡义亮付统李长泽重庆大学机械与运载工程学院重庆400044

针对超声波传统衰减法测量高强度短螺栓应-力时,难以达到预期精度,提出了一种基于超声散射衰减理论和小波多尺度分解的测量螺栓应力的方法。基于立方晶系材料的瑞利散射,推导了超声衰减系数与应力关系的理论模型。利用小波变换得到各个... 详细信息

针对超声波传统衰减法测量高强度短螺栓应-力时,难以达到预期精度,提出了一种基于超声散射衰减理论和小波多尺度分解的测量螺栓应力的方法。基于立方晶系材料的瑞利散射,推导了超声衰减系数与应力关系的理论模型。利用小波变换得到各个尺度的衰减系数并定义加权超声多尺度衰减系数,结合粒子群优化算法和灰色关联分析确定衰减系数最优尺度组合及其归一化权重系数,建立轴向应力的超声多尺度衰减测量模型。利用搭建的螺栓轴向应力超声波测量系统,对普通螺栓进行轴向应力测量,证明了该方法的可行性。对比了多尺度衰减法与渡越时间和传统衰减法对高强度短螺栓轴向应力的测量结果,验证了多尺度超声衰减法更适合高强度短螺栓的轴向应力测量。

关键词：高强度短螺栓超声多尺度衰减螺栓轴向应力尺度分析

道路交通与生活场景诱发下驾驶人情绪的脑认知响应差异

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同济大学学报（自然科学版） 2024年第6期52卷 829-837页

作者：李文博喻文珑吴盈章李承谋李国法郭钢重庆大学机械与运载工程学院重庆400044

为了探究道路交通场景和生活场景下驾驶人情绪脑认知响应差异,邀请10名被试分别在2种场景下完成情绪诱导实验。从离散情绪和连续情绪2个维度分析2种场景下前额与外额含氧血红蛋白和脱氧血红蛋白浓度的差异,进而推断脑区的激活程度。结... 详细信息

为了探究道路交通场景和生活场景下驾驶人情绪脑认知响应差异,邀请10名被试分别在2种场景下完成情绪诱导实验。从离散情绪和连续情绪2个维度分析2种场景下前额与外额含氧血红蛋白和脱氧血红蛋白浓度的差异,进而推断脑区的激活程度。结果表明,道路交通场景相较于生活场景,愤怒与惊讶情绪下前额与外额的激活程度更强,快乐情绪下前额与外额的激活程度更低,恐惧情绪下仅在前额发现了显著差异,且激活程度更低;道路交通场景相较于生活场景,愤怒、恐惧、惊讶3种情绪前额与外额的脑功能连接强度更高,快乐与悲伤2种情绪下前额与外额的脑功能连接强度更低。

关键词：汽车智能座舱驾驶人情绪道路交通场景脑区激活

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超疏水表面加工技术及耐磨性能研究进展

中国机械工程 2024年第1期35卷 2-26页

作者：黄云黄建超肖贵坚刘帅林瓯川刘振扬重庆大学机械与运载工程学院重庆400044

当前制备的超疏水表面耐磨性能普遍较差,因而其在各领域的应用受到限制。研究表明微纳结构和低表面能是实现功能表面超疏水性能的关键因素,因此,首先基于超疏水表面作用机制,对超疏水表面织构进行了归纳,旨在通过优化表面织构来解决微... 详细信息

当前制备的超疏水表面耐磨性能普遍较差,因而其在各领域的应用受到限制。研究表明微纳结构和低表面能是实现功能表面超疏水性能的关键因素,因此,首先基于超疏水表面作用机制,对超疏水表面织构进行了归纳,旨在通过优化表面织构来解决微纳结构易磨损难题;然后对超疏水表面加工技术进行了梳理总结,从成本和效率两个方面分析了降低表面能的措施,为拓展超疏水表面加工体系提供思路;进而详细总结了超疏水表面耐磨性的分析手段,并阐述了提高超疏水表面耐磨性的方法;最后,展望了耐磨性超疏水表面的未来发展前景,以期推动超疏水表面在工程中的大规模应用。

关键词：超疏水表面加工技术耐磨性微纳结构低表面能

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适用于大型海上风电的谐振型飞跨电容式模块化升压变换器

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电工技术学报 2024年第12期39卷 3746-3760页

作者：潘俊良王明渝重庆大学电气工程学院重庆400044

随着海上风电发电容量的增大与离岸距离的增加,全直流型海上风电系统的优势越发明显。高压DC-DC变换器是该系统的核心部件,承担直流升压与输电的关键功能。对此,该文提出一种适用于大型海上风电的谐振型飞跨电容式模块化升压变换器,不... 详细信息

随着海上风电发电容量的增大与离岸距离的增加,全直流型海上风电系统的优势越发明显。高压DC-DC变换器是该系统的核心部件,承担直流升压与输电的关键功能。对此,该文提出一种适用于大型海上风电的谐振型飞跨电容式模块化升压变换器,不受大功率中频高压变压器制造工艺的限制,无变压器结构使其能工作在更高频率,减少内部无源器件,实现轻量化。在高升压比应用场景中,变换器内部大部分功率器件为二极管,可节省控制单元,并降低成本。与电流连续模式相比,当内部二极管半桥工作在电流断续模式时,该变换器能在仅增加少量通态损耗的前提下实现内部功率器件的软开关。此外,该变换器采用准方波调制时,电流断续模式能避免内部串联二极管承受高dv/dt。最后,通过样机实验验证了该变换器拓扑的可行性与参数设计方法的正确性。

关键词：海上风电高压直流输电 DC-DC变换器模块化飞跨电容

基于ELM的超声多特征融合螺栓应力测量方法

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仪器仪表学报 2024年第4期45卷 46-56页

作者：陈平商秋仙余鑫尹爱军重庆大学机械与运载工程学院重庆400044

针对传统超声波螺栓应力测量中存在的非线性和不适定性问题,提出一种基于极限学习机(ELM)的超声多特征融合螺栓应力测量方法。首先基于声弹性理论和散射理论,根据超声回波信号提取声时差及瑞利散射范围内多晶体材料中纵波的衰减系数等... 详细信息

针对传统超声波螺栓应力测量中存在的非线性和不适定性问题,提出一种基于极限学习机(ELM)的超声多特征融合螺栓应力测量方法。首先基于声弹性理论和散射理论,根据超声回波信号提取声时差及瑞利散射范围内多晶体材料中纵波的衰减系数等超声波特征参数。然后通过向量降维选择声时差、衰减系数和有效受力长度作为模型输入特征向量,建立了基于ELM的超声多特征融合螺栓应力测量模型。搭建螺栓轴向应力超声波测量实验平台,对不同材料和规格的螺栓进行螺栓应力的测量,并对比了使用传统的超声测量方法的测量结果,验证了传统超声检测方法的局限性。对比了ELM与其他机器学习方法包括BP、支持向量回归(SVR)的测量结果和精度。结果表明,提出的方法有效克服了传统超声测量方法的不足,能实现不同材料不同规格的螺栓应力测量,并且测量精度更高(平均相对误差为3.86%),泛化能力更好。

关键词：螺栓应力超声波测量向量降维 ELM 多特征融合

面向无信号灯十字路口场景的自动驾驶安全决策方法研究

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机械工程学报 2024年第10期60卷 147-159页

作者：杨凯唐小林钟桂川王明李国法胡晓松重庆大学机械与运载工程学院重庆400044

针对环境遮挡与交通参与者行为随机导致的驾驶风险,提出一种面向无信号灯十字路口场景的安全决策方法。首先,建立一种基于值分布式强化学习-全参数化分位数网络(Fully parameterized quantile network,FPQN)的基础决策策略。其次,融合F... 详细信息

针对环境遮挡与交通参与者行为随机导致的驾驶风险,提出一种面向无信号灯十字路口场景的安全决策方法。首先,建立一种基于值分布式强化学习-全参数化分位数网络(Fully parameterized quantile network,FPQN)的基础决策策略。其次,融合FPQN建模的累积回报分布与条件风险价值函数(Conditional value at risk,CVaR),进而构建具有驾驶风险意识的安全决策策略。再次,引入集成学习理论(Ensemble),建立基于集成FPQN的决策不确定性估计框架EFPQN,能够实时量化决策风险。同时,为应对决策不确定性较高带来的驾驶风险,设计基于模型预测控制的备选策略以提升安全性。最后,采用SUMO仿真平台搭建无信号灯十字路口场景,对提出的安全决策方法进行验证。试验结果表明,与基准方法相比,所提出的方法能够有效降低遮挡与交通参与者行为随机导致的驾驶风险。

关键词：无信号灯十字路口环境遮挡偶然不确定性未知场景认知不确定性