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    2011年, 第33卷, 第5期 刊出日期:2011-05-31
      
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    材料科学与工程
  • 王涛,叶卫平,程旭东,黄伟,马涛,王辉
    . 2011, (5):  1-5. 
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    采用电镀方法在预镀银H85铜合金表面电化学沉积黑镍涂层,制备出了太阳能选择性吸收涂
    层。研究了电镀时间、电流密度以及光亮银底层等参数对涂层整体的太阳能吸收率α、
    发射率ε的影响,采用SEM、EDS、XRD以及光谱选择性(α/ε)等方法对涂层进行了
    表征,得到了制备黑镍太阳能选择性吸收涂层的优化工艺。实验结果表明,黑镍涂层主要相结构为ND
    iamond C、NiO、NiC 、NiZn3;添加光亮银红外反射层能较为明显地改善涂层的选择性吸
    收性能;获得了α=0.90,ε=0.06,α/ε=15的太阳能选择性吸收涂层。
  • 严新,张启焕,吴俊,闫玉华
    . 2011, (5):  6-8. 
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    以氨水、三氯化钛为原料,明胶为反应介质,采用凝胶网格沉淀法制备锐钛矿型二氧化钛纳米粒子,并用XRD、SEM对产品进行了表征,探讨了部分反应条件对产品粒径的影响。实验确定最佳制备条件为:明胶含量为14%、Ti3+浓度为0.6 mol/L、NH3·H2O浓度为0.8 mol/L,所得产物粒度均匀、大小可控、不易团聚。采用光催化降解实验讨论了催化剂用量、光源、脱色时间等因素对直接耐晒翠蓝染料降解率的影响。TiO2投加量为8 g/L、高压汞灯光照1 h时,直接耐晒翠蓝脱色率可达84.17%。
  • 邵景昌,薛理辉
    . 2011, (5):  9-13. 
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    以β丙氨酸和尿素为燃料,采用溶液燃烧法在低温450 ℃下合成制备了Ca3Al2
    O6:Eu3+
    荧光粉。样品的发射光谱由位于594 nm、617 nm、653 nm及700 nm处的4组线状峰构成,
    分别对应Eu3+的5D0→7Fj(j=1~4)特征跃迁,其中617 nm
    处的峰最强,样品呈现红色发光。考
    察了Eu3+掺杂浓度对晶体结构和发光性能的影响。结果呈示:随着掺杂浓度的增加晶
    格常数
    逐渐减小,[O—Al—O]的对称伸缩振动Raman峰蓝移;在低掺杂浓度时荧光强度逐渐增大

    掺杂6%时达到最大,之后出现浓度猝灭现象,猝灭机制为交互作用;Eu3+的5D
    0→7F2与5D0→7F1跃迁强度比随着掺杂浓度的增加逐渐增大,
    掺杂的Eu3+主要取代处于非对称中心的Ca2+。
  • 石冬梅,赵营刚,王晓峰
    . 2011, (5):  14-17. 
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    研究了Er3+/Yb3+/Ce3+掺杂15Ga2O375GeO210Na2O玻璃的热稳定性和光谱特性,讨论了Yb3+和Ce3+的引入对Er3+的可见及1.5μm发光性能的影响。分析发现:在Er3+单掺的样品中引入Yb3+极大地提高了Er3+对980 nm光的吸收,同时增强了1.5μm和上转换发光强度。Ce3+的引入,通过能量传递Er3+(4I11/2)+Ce3+(2F5/2)→Er3+(4I13/2)+Ce3+(2F7/2),提高了1.5μm发光并抑制了其上转换发光。优化Yb3+掺杂浓度在Yb2O3/CeO2摩尔比为3∶1左右。
  • 姜锋,申镭诺,陈小波,肖晴,向周丹
    . 2011, (5):  18-21. 
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    以市售钛白粉为原料,NH4HCO3为沉淀剂,开发了一种适合大规模制备纳米TiO2粉体的液相沉淀法,研究了煅烧温度对纳米TiO2粉体的晶型、晶粒尺寸及形貌的影响。研究表明:随着煅烧温度升高,纳米TiO2粉体结晶度提高,粒径增大。温度高于700 ℃,部分锐钛矿型纳米TiO2转化为金红石型;550 ℃低温煅烧获得近球形锐钛矿相纳米TiO2粉体,粉末粒径分布均匀,平均粒径约为10 nm,微观组织性能良好。
  • 司鹏,乔秀臣,于建国
    . 2011, (5):  22-26. 
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    用X射线衍射、红外光谱、魔角旋转核磁共振、扫描电镜以及盐酸浸取等手段研究了机械力化学效应对高岭石铝氧多面体的影响,并与高岭石的热活化进行了对比。结果表明,机械力化学效应使高岭石的铝氧八面体不断畸变,高岭石最终转变为长程无序的活性物质,这种物质同时存在AlIV、AlV和AlVI三种配位形式,AlVI的含量高于热转变产物偏高岭石。高岭石铝氧八面体中的羟基由于机械力化学效应逐渐脱除,产生的水分子部分以配位和氢键的连接方式存在于活性产物的结构中,其中配位水参与了Al的配位,产生了新的AlVI配位形式\[AlO5(H2O)\]。\[AlO5(H2O)\]中的AlVI和\[AlO5\]中的AlV具有相同的反应活性,高于偏高岭石中以\[AlO6\]形式存在的AlVI。
  • 颜克凤,万丽华,李小森
    . 2011, (5):  27-32. 
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    采用分子动力学模拟方法研究过氧化氢(Hydrogen Peroxide,HP)作为客体分子形成结构Ⅰ型(SI)水合物稳定性。系统分析了不同数目的HP填充到SI笼子中形成水合物晶体稳定机理。模拟表明,无辅助气体下,HP不能形成稳定的SI水合物。添加甲烷辅助气体对水合物形成具有稳定作用,随辅助气体的增加水合物笼状结构破坏缓慢。在添加1个HP到SI大胞腔中,其它胞腔填充辅助气体情况下,能形成稳定SI水合物。研究表明HP作为促进水合物分解的化学试剂与醇类具有相似性质,仅在低浓度下可以形成稳定水合物,为HP溶液促进甲烷水合物分解实验研究提供参考。
  • 冯敏鸽,陈国平,李慧,殷海荣
    . 2011, (5):  33-36. 
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    以日产400 t的浮法玻璃熔窑的火焰空间为对象进行数值模拟,燃烧纯氧(93%的O2)和天然气(97%的CH4)的混合气体。网格划分采用Gambit软件,数值计算程序采用Fluent软件,建立了非预混燃烧模型、DO模型、湍流模型等模拟玻璃熔窑火焰空间的温度分布。从模拟结果可以看出,窑内高温分布合理,有利于玻璃的熔制;喷枪交错排列,有利于在炉宽方向上温度均匀分布。最后重点分析了火焰空间中水分的含量及其对玻璃质量的影响。
  • 冯小平,张正文,赵涛涛,伍朝蓬
    . 2011, (5):  37-40. 
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    分别以氢氧化镁和氯化镁作为晶型控制剂,采用碳酸化法制备碳酸钙晶须,利用扫描电镜和X射线衍射对产物的形貌、结构及矿物组成进行表征,从而得出晶型控制剂对合成碳酸钙晶须的影响。结果表明:当镁钙比小于1,反应温度为80 ℃,搅拌速度在100~130 r/min和二氧化碳通气量为70~100 mL/min时,氢氧化镁较之氯化镁更容易促进碳酸钙晶须的生成,所得的碳酸钙晶须多呈树枝状分布。
  • 祝频,王新祥,韦江雄,郑靓,余其俊
    . 2011, (5):  41-47. 
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    建立了电场作用下混凝土内部离子迁移模型;结合混凝土的试验参数和经验常数,确定合适的边界条件,理论分析了电化学除盐过程中混凝土内部Cl-和Na+的迁移规律;将电化学除盐后混凝土内部不同部位Cl-含量和Na+含量与模拟结果进行比较分析。结果显示,模拟结果和实测结果一致,验证了模型的有效性和合理性。其规律为:电场作用一段时间后,氯离子在试件径向呈现上凸曲线分布,即在混凝土内某个部位Cl-含量出现极值;随着电流作用时间的延长,混凝土内部Cl-含量逐渐降低,且Cl-的排除速率逐渐减小,而Na+逐渐在钢筋附近混凝土中聚集。
  • 黎载波,赵三银,赵旭光,贺图升
    . 2011, (5):  48-53. 
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    不同来源转炉钢渣之间的胶凝活性差异较大,为研究开发出对其胶凝活性进行快速评价的方法,采用蒸发冷凝法对不同来源钢渣中的化学活性组分进行了快速溶出提取试验,研究了其溶出特性与溶出机理,结合钢渣胶凝材料胶砂试验,系统分析了钢渣溶出特性与胶凝材料强度性能之间的关系。研究结果表明,各钢渣化学活性组分的溶出量差异显著,溶出过程符合由固膜扩散控制的收缩未反应核模型特征。钢渣的溶出特性与钢渣胶凝性能之间存在显著的线性关系,利用(CaO+Al2O3)溶〖WTBZ 〗出量等评价指标可快速地对不同来源钢渣的胶凝活性作出比较准确的评价。
  • 陈德玉,刘来宝,严云,谭克锋,刘欢
    . 2011, (5):  54-58. 
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    研究了改性和未改性再生骨料、硅灰及引气剂等因素对C40再生骨料混凝土抗冻性能的
    影响。结果表明:经300次冻融循环后,与天然骨料混凝土相比,随着再生骨料取代率的增
    加,再生混凝土的抗冻性有所下降;改性骨料能在一定程度上改善混凝土的抗冻性,有机硅
    防水剂改性后的再生骨料效果较好;硅灰和引气剂掺加都能较明显地改善再生混凝土的抗冻
    性。
  • 余畅,邱彤,严琼娇,殷义霞,李世普
    . 2011, (5):  59-62. 
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    应用自行设计的RGD接枝的聚(羟基乙酸L赖氨酸乳酸),复合聚乳酸、??磷酸三钙和神经生长因子(NGF)制备神经导管材料(PNGF)。在体外制备材料浸提液,与PC12细胞共培养1 d、2 d和3 d,分别提取总RNA,通过实时定量PCR试验方法,观察PC12细胞GAP43和βTubulin Ⅱ基因表达的变化。结果显示GAP43和βTubulin Ⅱ基因的表达量明显高于对照组,其峰值出现在第二天。材料浸提液中NGF在诱导PC12细胞分化中起到显著作用。
  • 曾弢,方桂杰,刘立坚,谢卫红
    . 2011, (5):  63-67. 
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    以牛血红蛋白作为模板蛋白分子,在紫外光照射的条件下以偶氮二异丁腈(AIBN)作为光引发剂在石英晶体微天平(QCM)上分别制备了甲基丙烯酸甲酯(MMA)三乙二醇二甲基丙烯酸酯(TEGDMA)、三乙二醇二甲基丙烯酸酯聚合膜,利用石英微天平表征了不同分子印迹膜对模板蛋白的响应信号,并对两种不同聚合膜材料表面对牛血红蛋白的吸附能力做了比较。结果表明,基于分子印迹技术构建的石英晶体微天平生物传感器具有良好的识别血红蛋白的特性。
  • 交通科学与工程
  • 苏力,何山,赵章焰,邢亮
    . 2011, (5):  68-71. 
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    通过对岸桥海运绑扎结构的有限元分析结果进行分析,建立相应结构的数学力学模
    型,以绑扎结构总重与应力组合为目标函数,运用遗传算法,进行遗传进化操作,得到岸桥
    海运绑扎结构进化设计的最优解,实现绑扎结构最省,海运成本最优。对其他复杂大型金属
    结构的优化都具有借鉴作用。
  • 库耘,龚昌奇
    . 2011, (5):  72-76. 
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    依据 “郑和宝船”复原方案设计图纸和板厚数据等相关参数,采用体单元离散方式建立了该船主船体的全船结构三维有限元模型;对该船主要船体结构构件在满载载况下的变形、应力水平及其分布等进行直接计算和分析,参照有关资料中关于木材材料的强度极限对该船主要构件的强度进行评估并进行优化计算,从船体结构强度的角度证明有关史料记载的郑和宝船的尺度是可信的。
  • 李志江, 曹平,李鹏
    . 2011, (5):  77-80. 
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    描述了三维结构声耦合系统建模技术的基本概念。根据间接Trefftz法的基本原理,将结构和声域展开成波函数和特解函数的叠加。应用加权余量法将结构和声学边界条件转换成近似积分,推导出一组由代数方程表示的波模型。求解方程的未知系数,再代入展开式得到结构声系统的响应预报。并用SYSNOISE软件进行了数值模拟,计算结果表明该方法具有较高的收敛速度,可为中频振动分析提供了一种新的研究思路。
  • 张杰,孙小端,贺玉龙,刘小明
    . 2011, (5):  81-85. 
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    传统的直接诊断交通安全技术在排查交通安全隐患过程中,因为不能排查到小范围内
    事故的集聚,可能无法准确地捕捉事故发生异常路段的边界。针对不足,提出了一种新的交
    通安全甄别方法:连续模式识别技术,通过连续移动并对每个移动间隔进行识别可以挖掘出
    事故的潜在问题,准确找出具体类型事故异常的路段。给出了此方法分析步骤和操作要点,
    研究了连续模式识别技术定量事故异常程度的计算方法。 此方法计算的重复性可借助计算
    机编程实现,操作简单,作为交通安全诊断的一种工具,通过正确判别交通隐患位置,从而
    做出相应对策,提高道路交通安全水平。
  • 冯新军,查旭东,汪文渊,杜月凡
    . 2011, (5):  86-89. 
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    在分析马歇尔配合比设计方法存在的不足之处的基础上,提出了一种新的基于抗车辙和抗开裂的沥青混合料平衡设计方法。分别采用马歇尔配合比设计方法和基于抗车辙和抗开裂的沥青混合料平衡设计方法对四种沥青混合料AC13、SUP13、CAVF13、BLF13进行最佳油石比确定,并根据设计过程和设计结果对两种方法进行了比较评价。研究结果表明:采用基于抗车辙和抗开裂的沥青混合料平衡设计方法确定的最佳油石比都比采用马歇尔设计法确定的最佳油石比要小0.1%~0.3%;且基于抗车辙和抗开裂的沥青混合料平衡设计方法比马歇尔设计法更能平衡沥青混合料高温稳定性与低温抗裂性之间的矛盾,使沥青混合料的路用性能更符合沥青路面工程的气候条件的要求。
  • 赵桂娟
    . 2011, (5):  90-94. 
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    基面层间粘结材料的单位用量对层间抗剪性能影响较大。通过直剪试验,选取基质沥青、SBS改性沥青分别与集料结合形成的4种不同下封层进行了抗剪性能对比。结果表明:SBS改性沥青+碎石作为层间结合料时抗剪性能最好。针对SBS改性沥青+碎石封层,选取不同粒径的碎石进行比较,室内外试验结果表明:碎石粒径在13.2~16.0 mm时抗剪强度最大,达到0.28 MPa。
  • 康宏伟,谭学章,纪小平
    . 2011, (5):  95-99. 
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    建立起SBS改性沥青的非线性微分老化方程,应用微分方程探索SBS改性沥青的老化
    规律,并计算任意时刻的沥青老化量和老化速率;测定SBS改性沥青在不同RTFOT老化时间下
    的针入度、5 ℃延度、软化点、135 ℃粘度指标,得出各指标的老化参数及老化方程,通过
    分析实验值与老化方程计算值间的相关性,验证非线性老化方程的可靠性;对老化方程的潜
    在应用方向进行了初探。研究结果表明:非线性老化方程能精确地预测SBS改性沥青的针入
    度、软化点、粘度、延度的老化规律,能计算任意时刻各指标的老化量及老化速率;老化
    速率方程计算显示,沥青的老化速率在开始时刻最大,后期随老化时间的延长而逐渐变小,
    与老化的实际情况吻合;沥青老化方程可用于沥青抗老化性能评价、耐久性评价、沥青路面
    开裂预测、沥青路面再生决策。
  • 廉向东,付其林,陈拴发,聂午龙,王秉纲
    . 2011, (5):  100-103. 
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    通过室内动水压力模拟试验,研究不同浸水饱和度、脱空面积、荷载位置、荷载大小和荷载速度等条件下的水泥混凝土路面板底脱空处的动水压力。结果表明:脱空位置在板角处引起的动水压力最大,为最不利脱空位置;随着脱空面积的增多,动水压力呈线性增大;当浸水饱和度低于60%时,动水压力增加的幅度较小,当浸水饱和度高于60%时,动水压力急剧增大;随着荷载速度的增大,动水压力显著增大,但荷载大小对动水压力影响不显著。
  • 土木工程
  • 谢全敏,王红彬,吴勇
    . 2011, (5):  104-107. 
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    溜槽系统是山体开采中一种经济、安全的运输方式,它的优越性已逐渐被人们意识到,但其理论研究十分稀少,特别是溜槽系统的设计无相关理论和规范可参考。为此,研究了岩块在溜槽系统中的运动形式、运动速度和飞跃距离,并在此基础之上,以黄石市板岩山危岩体削方工程为例,探讨了溜槽系统在危岩体削方石料转运中的应用。溜槽系统充分利用了地形高差大的特点,节约了石料运输成本,加快了施工进程,有较好的推广前景和参考价值。
  • 孙吉主,肖文辉
    . 2011, (5):  108-112. 
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    鉴于现有盾构模型试验不便获取土体内部的变形信息等缺点,利用溴化钙水溶液和熔融石英合成透明土,在此基础上设计了盾构掘进模型试验的系统方案。模型盾构机刀盘可以旋转,也可向盾构壳内撤回,并且均由螺杆控制,可用于模拟盾构开挖和开挖面支护压力减小工况。盾构施工过程中,通过激光面切割盾构前方透明土体,形成一个明亮的土体内部颗粒切面,利用数码摄像连续获取该切面的有关图像,结合粒子图像测速技术分析土体的内部变形特征,从而实现对盾构施工引起土体变形的细观机理的真正可视化研究。
  • 张法宝,邓海峰
    . 2011, (5):  113-116. 
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    采用等效粘弹性模型对某面板堆石坝进行了三维动力有限元分析,分别计算了坝体在不同地震设计烈度 (峰值加速度为0.1g~0.4g)下面板堆石坝的地震动力反应。结果表明:坝体的峰值加速度随着输入地震动的增大而近似线性增大;但是峰值加速度的放大倍数随着输入地震动的增大而非线性减小。地震峰值加速度变化规律对面板堆石坝的抗震设防具有一定的借鉴意义。
  • 杨维国,王耀峰,谷鹏,李兴坡
    . 2011, (5):  117-122. 
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    应用有限元分析方法对XKK型空间相贯节点进行全过程屈曲分析,揭示了相贯节点塑性区的扩展过程和节点区应变分布状态及破坏模式。通过对多组不同几何特性的XKK型节点进行对比分析,揭示了影响空间节点相贯承载力的主要参数以及其与承载力的关系,并将有限元计算结果与规范计算结果进行了对比。结果显示:支、主管管径比β1及腹、主管管径比β2的增大可有效提高节点承载力;各杆杆夹角对节点承载力影响较小;杆件径厚比γi宜控制在一定范围之内。在参考平面X型,K型相贯节点承载力计算公式及相关资料的基础上,提出了XKK空间相贯节点承载力计算建议公式。
  • 谢建和,郭永昌,黄培彦
    . 2011, (5):  123-128. 
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    以碳纤维薄片(CFL)加固钢筋混凝土(RC)梁为研究对象,采用压梁法对 CFL 施加预应力,计及混凝土与 CFL 之间界面的软化行为,理论推导了预压力放张后界面粘结剪应力和 CFL 轴向正应力的分布规律,实施放张实验对界面应力的计算值进行了验证,并以界面断裂能作为剥离判据,建立了不引起界面剥离最大预压力的计算模型。实验与计算结果表明,预压力放张后,CFL 轴向应力的计算值与实验值吻合较好;预压力放张后,CFL 端部的界面粘结剪应力急剧增大;减小 CFL 的厚度或弹性模量有利于防止界面剥离的发生。
  • 李琳,张亚芳
    . 2011, (5):  129-133. 
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    建立了素混凝土、层布式钢纤维混凝土、整体式钢纤维和层布式混杂纤维混凝土的数值模型,并对其计算结果进行分析比较。结果表明,层布式混杂纤维混凝土显著提高了混凝土的抗弯性能,改善了混凝土的弯曲韧性。
  • 肖建强,夏晓舟,章青
    . 2011, (5):  134-136. 
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    采用HS上界研究了含气量对混凝土弹性模量的削弱影响规律;假定混凝土基体服从DP屈服准则,通过引入能量密度支函数概念,并构造其函数逼近序列以解决其在气孔边界不可导的问题,并通过定义在代表性体积单元上序列粘塑性问题的解获得屈服面上的宏观应力,最后导出了引气混凝土的宏观DP屈服准则,并通过它研究了含气量对混凝土宏观摩擦系数和宏观膨胀系数的影响。
  • 王立峰,肖子旺,王子强
    . 2011, (5):  137-141. 
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    运用RBF神经网络(Radial Basis Function Neural Network)理论,分析了大夹角V撑施工期间最大风险因素可能发生的部位,并对V撑的结构失效风险性进行了定量分析。将有限元分析结果作为神经网络训练样本数据,利用径向基神经网络建立了基本变量和结构响应之间的隐性映射关系,根据蒙特卡洛原理进行模拟计算,最终得出V撑施工过程中各个危险截面出现结构失效的概率预估值。通过工程实例验证表明,基于径向基神经网络所建立的施工过程风险分析方法计算效率高,具有可行性和有效性,同时为V撑施工风险决策提供了理论依据。
  • 机电工程
  • 黃振南, 赵涌, 熊静琪, 黄洪钟, 黄李, 张忠
    . 2011, (5):  142-146. 
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    针对小流量发动机,以发动机进气流量作为反馈输入来控制发动机进气调压系统。首先,对进气系统进行了高空台半物理仿真试验。其次,建立了阀门上调、下调与PID补偿模型,并使用上下调试验数据对各种模型参数进行高阶多项式优化。最后,把各个模型在各调整工况下结合起来,对进气调压进行全过程模拟。其动态误差在0.471%内波动,而稳态误差在0.096%范围内。
  • 喻厚宇,黄妙华,张振国
    . 2011, (5):  147-151. 
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    电动轮车是一种新型的采用电动轮驱动的电动汽车,电子差速控制是其关键技术之一。针对4轮独立驱动的低速电动轮车,在利用Ackerman转向模型对其转向时的4轮差速关系进行理论分析的基础上,通过推行转向试验确定了不同方向盘转角时的4轮差速关系,据此采用四路并行的轮边电机转速PID闭环控制实现了4轮的电子差速。实际道路工况的实车试验验证了所提出的基于推行转向试验确定4轮差速关系的电动轮车电子差速控制方法的有效性。
  • 马少娟,赵婷婷
    . 2011, (5):  152-155. 
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    借助于Chebyshev多项式近似,考察了随机参数服从拱形分布的一个电路系统的混沌控制。首先,用正交多项式逼近原理将一个随机振荡电路系统转化成与其等价的确定性系统,这样得到的系统是与原系统在均方残差为极小意义下的一种加权平均近似。其次,设计了带有微分项的非线性反馈控制器,根据受控系统的分岔参数图通过调节控制强度k,找到并且控制到此系统的非稳定周期轨道上。数值结果表明。所用方法是有效可行的。
  • 信息与计算机工程
  • 屈晓旭,王殊,娄景艺
    . 2011, (5):  156-160. 
    摘要 ( )    PDF ( )     
    为了提高差分跳频系统的抗噪声性能,提出了一种基于多接收天线的空间分集差分跳频系统,系统采用平方率检测线性合并准则进行合并接收。采用矩生成函数法分析了该系统在瑞利衰落信道下的抗噪声性能,得到了系统误符号率的闭式表达式。分析中考虑了各分集支路信号衰落参数及背景噪声不同的一般情况。数值和仿真结果表明,应用接收分集技术可以显著改善差分跳频系统的抗噪声性能,在误符号率为10-4时,采用双天线分集时即可使系统性能较无分集系统改善达约7 dB;性能改善量随天线数量的增多而增大,但改善幅度逐步降低;信噪比过低的分集支路应从分集中排除,否则可能使系统性能低于没有这些天线时的系统性能。
  • 何汉青,倪祥刚,李志俊
    . 2011, (5):  161-164. 
    摘要 ( )    PDF ( )     
    为解决运用Hopfield神经网络优化算法处理图像分割存在的收敛速度与局部最优的
    矛盾,采用模拟退火策略与遗传算法结合的优化方法来改进传统的优化算法,对迭代收敛后
    的Hopfield网络在局部范围内运用模拟退火遗传算法,以搜索阈值平面全局最优解,进行图
    像分割。实验证明,采用此方法可以得到较好的分割效果。