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本刊信息
主管單位:中國航天科工集團有限公司
主辦單位:中國計算機自動測量與控制技術協會
編輯出版:《計算機測量與控制》雜志社
地  址:北京市海淀區阜成路14號航天12院
電  話:010-68371556 68767886 68372068
ISSN:1671-4598
CN:11-4762/TP
當期目錄
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  • 基于FPGA的液體火箭發動機控制監測系統研制

    陳思豪, 弭艷

    2024, Doi:

    Abstract:

    隨著液體火箭發動機內部結構日益復雜,傳統的控制遙測模式難以滿足測控需求;針對液體火箭發動機的智能化需求,為實現高效的發動機狀態管理和運行參數的實時監測,研制了一種基于現場可編程門陣列(FPGA)的控制監測系統;控制監測系統擁有24路發動機驅動控制能力,具備了32路信號同步采集、實時處理與存儲能力,能夠實現同步RS422總線通訊,并具有HDLC(High-Level Data Link Control)協議數據的編解碼能力;實驗結果表明,控制監測系統能夠對發動機閥門進行驅動控制及發動機狀態參數的實時采集,實現基于HDLC協議的數據通訊;以硬件為核心的控制監測系統提高了發動機電器系統的集成性,提升了系統可靠性,為發動機健康管理、故障診斷算法的搭載奠定硬件基礎。

  • 運載火箭電磁閥漏磁特性量化研究與極性檢測系統設計

    徐文曉, 盧頔, 李璨, 張學英

    2024, Doi:

    Abstract:

    傳統的運載火箭電磁閥極性測試往往通過“耳聽手摸”的方式,存在漏檢誤檢、測試記錄不可量化及數據追溯、無法精準判讀、測試效率低等問題。因此對運載火箭典型姿控電磁閥開展了漏磁性能的測量與量化分析,掌握閥體各部位漏磁場分布規律、漏磁場隨距離衰減變化規律、電磁閥之間漏磁場相互影響情況,并提出了一種非接觸式的可視化電磁閥極性檢測系統設計方法,采用三冗余敏感探頭采編設計保證極性檢測準確性,經試驗測試驗證,實現了無需精確安裝即可100%檢測電磁閥動作及時序動作精準判讀,提升了電磁閥極性檢測能力和測試效率。該系統已成功應用于大型運載火箭的總裝測試流程中,對于提升運載火箭自動化測試水平具有重要意義。

  • 運載火箭測試數據分析與故障診斷方法

    汪灝, 陳卓, 杜璞玉, 彭炳鋒, 羅濱鴻, 徐昕

    2024, Doi:

    Abstract:

    針對如何從運載火箭大量歷史測試發射數據中發掘有用信息的問題,提出了一種基于數據挖掘的運載火箭數據分析與故障診斷方法,為火箭的故障診斷、產品設計、狀態檢測提供服務。針對火箭數據的特性和實際業務分析的需求,使用基于皮爾遜系數的相關性分析方法、基于希爾伯特變換的包絡分析方法、基于窗口滑動函數的故障診斷方法組建火箭數據分析平臺,對運載火箭的數據進行了深層次的挖掘和診斷。采用某型號火箭測試數據對火箭數據分析平臺進行了驗證,結果表明:以數據驅動的火箭數據分析平臺相關性分析準確、參數包絡線繪制精準、可有效識別異常數據,分析結果與理論知識相符,具有較高的實用價值,相比于傳統數據分析方法更為精準、全面。

  • 基于改進ABC-RBF神經網絡的飛機全電剎車系統故障自動診斷方法

    吳鵬, 張洋, 羅守華

    2024, Doi:

    Abstract:

    飛機全電剎車系統在飛機的著陸與起飛階段起到關鍵作用,隨著該系統自動化程度逐漸升高,如何確保該系統運行的安全性、穩定性、可靠性成為亟待解決的問題。現有的故障診斷方法存在存在診斷平均誤差值較高、耗時較長的問題,設計基于改進ABC-RBF神經網絡的飛機全電剎車系統故障自動診斷方法。設計采用“USB接口+ARM+FPGA”的硬件架構方式,由上位機、信號衰減電路等構成的故障信號采集器,實施飛機全電剎車系統故障信號采集。對于采集信號,設計基于互信息與變分模態分解(Variational Mode Decomposition, VMD)的信號降噪算法對其實施降噪處理。采用改進后的ABC算法對RBF神經網絡參數進行尋優,確保尋優參數的有效性。并引入模糊集合的概念來提高網絡的性能,利用梯度下降法進行網絡訓練更新,降低診斷結果誤差。最后,輸入降噪信號,利用優化訓練后的RBF神經網絡實現飛機全電剎車系統的故障自動診斷。實驗測試結果表明,該方法的偏離因子值最低達到0.08×10-3,三種故障的平均診斷迭代時間均較短,其中主起落架“走步”故障的平均診斷迭代時間最短。

  • 基于模型的機床故障案例命名實體抽取方法比較研究

    尹昱東, 王保建, 李珂嘉, 王紫平, 張小麗

    2024, Doi:

    Abstract:

    機床出現的故障大多都有先例,但故障案例分散,不同工廠又不數據共享且沒有標準的數據庫管理,以至于對于已有的相似故障,工廠仍需要按照未知故障進行停機維修。因此,急需一套標準服務平臺能夠集合大量故障案例,同時實現更新維護,增添新故障,以供各工廠做故障參考,盡可能降低維修成本以及時間開銷。本文通過將計算機領域較為流行的知識圖譜運用到機床故障診斷領域,全面運用機床故障診斷案例知識,構建以故障現象、故障發生原因以及解決方案為核心的機床故障診斷網絡,實現快速確認故障發生部位,提供合理的故障解決方案,提高制造業的生產效率。使用爬蟲技術獲取故障案例數據,采用BIO標注法完成樣本標注,分別使用Bilstrm-crf、Vgg16以及Bert模型完成實體抽取任務,并對上述模型準確率從多個角度進行對比,將知識導入Neo4J圖數據庫并建立針對機床故障的知識圖譜,最終實現知識圖譜可視化。

  • 基于X射線數字成像的GIS設備缺陷無損檢測方法

    張志剛, 張巖, 吳文平, 馬貴榮

    2024, Doi:

    Abstract:

    GIS設備的安全性和可靠性對電力體系的平穩運行具有重要意義。因此,為提高對GIS設備缺陷的檢測效果、提高設備運行的安全性,在X射線數字成像的基礎上,提出一種針對GIS設備的缺陷無損檢測方法。通過X射線數字成像的方式采集GIS設備圖像,并對圖像中存在的泊松噪聲實施去噪處理,以提高圖像質量。針對處理后的圖像,利用二維主成分分析法,通過將復雜的圖像數據轉換為簡單的主成分來表示原始數據,提取出最具代表性的特征。將提取結果輸入到BP神經網絡分類器中,通過特征分類完成對GIS設備缺陷的無損檢測。實驗結果表明:應用該方法后,圖像識別清晰度較高,對不同類型缺陷的檢測效果良好。該方法的優勢在于使用先進的圖像處理和機器學習技術,能夠有效地識別和定位GIS設備中存在的缺陷。通過及時發現并修復這些缺陷,可以提高GIS設備的安全性和可靠性,從而確保電力系統的平穩運行。

  • 基于改進YOLOv5的安全繩目標檢測

    王猛, 高樹靜, 張俊虎, 李海濤

    2024, Doi:

    Abstract:

    在工業施工過程中, 工人安全已成為一個日益重要的問題, 佩戴安全繩等安全裝備是保護工人在高處工作時生命安全的重要措施;在現代化生產施工過程中, 通過使用監控攝像設備結合人工智能算法的方式來檢測工人佩戴安全繩等設備越發普遍, 但安全繩由于細長、形狀多變以及環境變化等因素較為難以準確識別;為解決以上問題, 并確保能夠在不同環境下能夠準確識別安全繩, 現提出一種使用YOLOv5目標檢測算法, 首先通過改進的FasterNet模塊進行上下文信息提取, 在Neck網絡中使用改進的多維動態卷積保留更多特征信息, 使用WIoU_Loss損失函數來提高定位精度, 在訓練過程中使用動態調整學習率的策略;實驗結果表明, 改進后的算法在降低計算復雜度的情況下提高了3.0%的檢測精度, mAP@0.5提高了4.3%, 經過在實際場景應用, 滿足項目對實時檢測精度及速度的要求。

  • 基于Duffing振子的鐵路軌道移頻信號測量系統設計

    張玉霞

    2024, Doi:

    Abstract:

    鐵路軌道作為移頻信號的傳輸載體,其對于信號對象傳輸軌跡疏密度的辨別能力,決定了軌道體系對移頻信號的測量準確性。為實現對信號對象傳輸頻率的準確辨別,設計基于Duffing振子的鐵路軌道移頻信號測量系統。將電源模塊輸出的電量信號,按需分配至STM32F103 微處理器、移頻信號辨別模塊與DSP測量單元之中,完善各級應用部件之間的連接關系,實現鐵路軌道移頻信號測量系統的硬件方案設計。確定移頻信號的Duffing振子描述條件,針對其定義形式,構造移頻信號的相空間,完成對鐵路軌道移頻信號的提取。求解鐵路軌道的Lyapunov指數,并構建移頻信號的Duffing方程,確定混沌測量參數的取值范圍,實現對鐵路軌道移頻信號的測量,聯合各級應用部件,完成基于Duffing振子的鐵路軌道移頻信號測量系統設計。實驗結果表明,上述系統測量所得信號傳輸軌跡疏密度與真實軌跡疏密度相似度較高,能夠實現對鐵路軌道移頻信號的準確測量。

  • 基于Transformer模型的四旋翼無人機時空協同航跡預測方法設計

    歐洋, 漆雪蓮, 胡清月

    2024, Doi:

    Abstract:

    無人機在執行任務時面臨的飛行環境復雜多變,為了減少事故的風險,并在飛行時對異常情況進行預測和響應,研究一種基于Transformer模型的四旋翼無人機時空協同航跡預測方法。采集四旋翼無人機原始航跡,實施異常點剔除和缺失點插值處理,以優化和清理原始航跡數據,便于后續的航跡預測。結合深度學習和表示學習方法完成數據降維,基于Transformer模型實現無人機時空協同航跡的精準預測。實驗測試結果表明,設計方法的預測結果雖然相對于真實的坐標點稍有偏差,然而整體結果在可接受范圍內,驗證集所有數據的均方誤差在數據條數為300時僅為0.32m,R方測試結果最接近1,具有良好的航跡預測能力。

  • 基于FPGA的彈箭多種通訊總線故障注入和自動診斷系統的設計與實現

    閆淑群, 張鵬, 羅宇輝, 陳二雷, 楊毅, 高敏

    2024, Doi:

    Abstract:

    摘 要:在彈箭研制過程中需要對彈箭制導控制部件進行故障注入,模擬彈上總線通訊故障,進行研究性測試;并對總線通訊質量進行測試驗證,提出一種面向彈箭的多種類型總線故障注入和自動診斷系統。故障注入器為制導控制部件提供多種類型總線信號的物理層的斷路故障注入、短路故障注入、串行阻抗故障注入、并行阻抗故障注入。設計了基于FPGA的體系架構,構建了測試系統。論述了故障注入、診斷系統的工作原理、系統體架構和硬件設計、并闡述了故障注入、故障診斷方法實現。試驗表明該診斷系統通過故障注入,能夠模擬物理線路中的一些故障,對系統的穩定性和魯棒性進行檢測;并實時分析多種總線的各種電氣特性和協議層,對彈箭聯試測試過程中的總線通訊自動全面評價,并給出定量測試分析結果的診斷報告。

  • 基于時序卷積網絡的早期帕金森多模態檢測系統

    周希武, 楊明昭, 胡殿雷

    2024, Doi:

    Abstract:

    帕金森病是最常見的神經退行性疾病之一,其臨床特征與其他神經退行性疾病有重疊,且缺乏明確的病理機制,導致早期診斷檢測困難、誤診率高等問題;為了研究有效的早期帕金森病檢測方法,深入探索帕金森病發展的時間特征規律,并提高早期帕金森病預測、分析和診斷決策的準確性,設計了一種基于時序卷積網絡的早期帕金森病多模態檢測系統,為及時發現早期帕金森病提供輔助診斷依據;該系統利用語音、步態和受試者自測數據,采用多元線性池化方法進行多模態融合,結合時間卷積網絡和參數共享方式,以提高系統的檢測精度并降低過擬合風險;實驗測試結果顯示,基于時序卷積網絡的早期帕金森病檢測系統的準確率達到96.22%,在多項評估指標上優于傳統的帕金森檢測模型,展現出良好的早期帕金森聯合檢測效果。

  • 基于毫米波雷達的智能車輛縱橫向主動避障控制系統設計

    徐燕, 肖紅, 袁新

    2024, Doi:

    Abstract:

    智能車輛所搭載監測設備對障礙物目標的識別準確性,影響行駛車輛的縱橫向避障能力。為避免車輛與障礙物發生碰撞,提升智能車輛的縱橫向避障能力,設計基于毫米波雷達的智能車輛縱橫向主動避障控制系統。在底層控制單元中,按需連接縱橫向導航控制元件與毫米波雷達攝像頭,完成智能車輛縱橫向主動避障控制系統的部件結構設計。利用毫米波雷達監測所得的車輛避障圖像,定義空間坐標系轉換條件,通過標定雷達相機參數的方式,實現基于毫米波雷達的智能車輛避障路徑規劃。建立車輛縱橫向運動模型,根據避障安全距離計算結果,完善具體控制流程,聯合各級硬件應用結構,完成基于毫米波雷達的智能車輛縱橫向主動避障控制系統的設計。實驗結果表明,所設計系統可在智能車輛通過障礙物目標時,保證車體與障礙物之間的距離大于0.3m,能夠避免碰撞行為發生,對于車載監測設備而言,其對于障礙物目標的準確識別能力得到了保障,能夠有效提升智能車輛縱橫向避障能力。

  • 飛機舵機電動加載系統的非線性干擾抑制方法

    劉曉琳, 王靜

    2024, Doi:

    Abstract:

    飛機舵機電動加載系統是一個復雜的非線性機電控制系統,在運行過程中會產生多余力矩、摩擦、機械間隙等非線性干擾。針對以上問題,介紹了系統的硬件結構和工作原理,建立了系統的數學模型。在此基礎上分析了非線性干擾的產生機理和工作特性,并根據加載系統領域非線性干擾抑制方法的研究,從結構與控制的兩個方面進行歸納分類,進行性能對比以及適用性分析。針對多余力矩抑制的問題,提出了模型預測控制方案對其進行補償,實驗結果表明可以較準確地跟蹤指令力矩,誤差率小于1.93%,多余力矩的消除率達到95.86%。證明了所提出的方案的有效性,能夠改善多余力矩的抑制能力,提高系統跟蹤精度。

  • 基于目標特性的雷達伺服PID參數優化設計

    任臻臻, 蔡紅維, 吳高楊, 王康, 劉暢

    2024, Doi:

    Abstract:

    針對某任務中雷達伺服系統PID控制參數設置不合理引起初始段跟蹤不穩定的問題,詳細分析了PID控制參數影響雷達伺服系統的機理,對問題故障進行了準確定位,提出了基于不同目標特性的PID控制參數優化設計方案,并采用近距離、遠距離兩種部署方式開展試驗驗證,結果表明優化設計方案可行,均能實現目標的穩定跟蹤。對雷達設備使用單一PID控制參數無法兼容不同測量點位火箭跟蹤問題的分析、定位及解決具有一定的指導意義。

  • 基于模糊神經網絡的無人機數據傳輸時延控制模型

    韋金日, 覃希

    2024, Doi:

    Abstract:

    傳輸信道狀態若是處于擁塞狀態,會使得無人機數據傳輸時延大幅度增加,所以構建基于模糊神經網絡的無人機數據傳輸時延控制模型。考慮直射、散射和反射等現象確定無人機數據傳輸信道,計算無人機數據傳輸信道傳輸時延,綜合能量消耗、時延等因素判斷無人機數據傳輸信道是否處于擁塞狀態。利用基于模糊神經網絡的時延控制模型生成時延控制指令,通過擴頻調制、擁塞調度和隊列管理等步驟,實現無人機數據傳輸時延控制。通實驗結果表明,在該模型控制下無人機數據傳輸時延達到預期水平,控制誤差約為0.03s,且未對數據傳輸進程產生明顯不利影響,控制效果更好。

  • 基于狀態反饋的無人機通信接入擁塞動態控制研究

    蘇彩玉, 萬海斌, 韋金日

    2024, Doi:

    Abstract:

    為解決復用信道內的通信接入擁塞問題,需要控制無人機通信鏈路中數據信息樣本的實時累積量,故基于狀態反饋研究無人機通信接入擁塞動態控制方法。建立信道復用模型,并借助MAC連接協議,定義通信數據包,實現對無人機集群通信節點接入行為的處理;按照狀態反饋模型完善狀態觀測器結構,求解通信數據的離散化反饋表達式,在劃分通信優先級條件的同時,確定無人機隊列的實時調度關系,完成無人機通信行為控制;根據動態閾值窗口定義條件,確定通信鏈路長度,再聯合相關通信數據樣本,計算鏈路時延量的具體數值,完成動態控制方法的設計;實驗結果表明,應用設計方法可將通信鏈路中數據信息樣本實時累積量控制在5.7×1013Mb之下,能夠較好解決復用信道內的通信接入擁塞問題,符合實際應用需求。

  • 基于云邊協同的充電設施協調控制系統設計

    李映辰, 何宇斌, 何錫祺, 許丹莉, 陳州

    2024, Doi:

    Abstract:

    隨著大規模充電設施的接入及其相關分析計算的日益精細化,原有的監控系統無法適應相應的大規模數據處理需求,因此本文提出基于云邊協同的充電設施協調控制系統,結合云邊協同特點和充電設施控制需求,構建了云端、邊緣、充電設施聚合網關功能定位及交互模型,云端對邊緣、聚合網關進行統一管理,接收采集信息并對控制系統分析計算服務進行管控和調度,邊緣對分布式充電設施進行數據采集和實時控制;云邊系統通過Docker容器技術實現服務器資源進行管理,并提出了基于最小變化率的容器部署調度算法實現服務器負載均衡以及資源的高效利用;所提系統實現了大數據通信壓力下資源的有效分配,滿足電力系統數據采集和多時間尺度控制的需求。最后給出所提系統的應用效果,進一步通過實例驗證了Docker容器及其部署調度算法在資源管理方面的適應性和高效性。

  • 基于FPGA的遠程直流電機控制系統研究

    畢英建, 邱亞峰, 柳志鵬

    2024, Doi:

    Abstract:

    針對外場試驗中運動控制系統實時性與準確性問題,提出了以FPGA為核心的以太網傳輸電機運動控制系統方案。通過上位機完成對多個直流電機方向、速度、位置等的遠程控制,實現了軟硬件相結合。采用YT8511/H芯片、RGMII接口和Altera官方IP核搭建了FPGA的高速以太網通信接口,運用三段式狀態機實現了UDP通信協議,通過增量式光電編碼器完成電機位置反饋,以Verilog硬件描述語言為基礎,編寫了電機驅動程序和編碼器信號處理程序,對系統的通信、輸出脈沖以及編碼器信號處理進行了實驗和仿真。結果表明,系統滿足遠距離控制需求,定位精度可達0.09°,有較好的移植性。

  • 基于遙感GIS信息融合的測繪機器人滑動模跟蹤控制系統

    周波, 唐桂彬

    2024, Doi:

    Abstract:

    測繪機器人是實現測繪自動化的執行設備,測繪機器人的工作空間更為復雜,給機器人的跟蹤控制工作帶來較大挑戰。為提高測繪機器人跟蹤控制效果,設計了基于遙感GIS信息融合的測繪機器人滑動模跟蹤控制系統。加設遙感信息采集器和GIS信息采集器,改裝遙感GIS信息處理器以及滑動模跟蹤控制器,完成硬件系統的優化設計。考慮信息結構以及信息之間的邏輯關系,構建系統數據庫,為遙感GIS信息提供充足的存儲空間。根據測繪任務生成機器人滑動模移動軌跡,作為機器人的控制目標。采集測繪機器人實時遙感與GIS信息,利用遙感GIS信息融合技術跟蹤機器人實時位姿,比對位姿跟蹤結果與生成的控制目標,計算滑動模跟蹤控制量,完成系統的測繪機器人滑動模跟蹤控制軟件功能優化。系統測試結果表明:設計系統的控制誤差平均值為1.9 m,抖振幅值為0.8 dB,具有較好的控制效果。

  • 基于細菌覓食算法的嵌入式機械臂角度控制器設計

    杜曉嵐, 朱夢楠

    2024, Doi:

    Abstract:

    進行機械臂角度控制器設計過程中,為提高機器人機械臂靈活性,降低關節角度控制誤差,設計一種細菌覓食算法的嵌入式機械臂角度控制器。首先,構建機械臂動力學模型以獲取機械臂的柔性特征及其關節位置,根據獲取的信息確定角度控制器的硬件邏輯結構和算法。然后,使用ARM微處理器嵌入式操作系統,設計包含移動控制終端和機械臂控制端的控制器硬件結構。最后,采用細菌覓食算法優化控制器參數,并實現代碼完成機器人機械臂角度的精準跟蹤控制。仿真分析結果表明:所提方法具有較高的位姿跟蹤精度、角度控制誤差小、穩定性強,能夠保證機械臂關節角度無超調,具有極高的機器工程應用價值。

  • 基于演化博弈的大數據信息泄漏風險訪問控制模型設計

    周海徽

    2024, Doi:

    Abstract:

    大數據信息泄漏會導致網絡主機所承擔的運行風險增加,嚴重時下級網絡終端會出現無法訪問大數據信息服務器的情況。針對上述問題,設計了基于演化博弈的大數據信息泄漏風險訪問控制模型。以演化博弈模型為基礎,完成對大數據信息均衡點的演化處理,求解信息博弈概率,推導演化博弈模型表達式,從而完善基于演化博弈的大數據信息模糊化處理流程。計算大數據信息泄漏行為的信任度標準,參考信息監控器設置條件,實現對大數據信息泄漏風險的評估。針對風險評估結果,完成大數據信息的訪問證據取樣,計算訪問控制閾值,實現對信息泄漏風險訪問的控制,完成基于演化博弈的大數據信息泄漏風險訪問控制模型的設計。實驗結果表明,所提方法的大數據信息瞬時泄漏量始終小于2.3×1011MB,網絡主機所承擔的運行風險得到有效控制,下級網絡終端不會出現無法訪問大數據信息服務器的情況。

  • 廠區級冷卻供水系統智能控制設計實現

    陳小兵, 梁春芳, 王豐磊, 鐘林林, 蔡維利, 陳博榮

    2024, Doi:

    Abstract:

    某廠區冷卻供水系統只能以手動模式運行,無法實現自動恒壓供水,能耗高、設備損耗大,對管網流量波動適應性差;通過重新設計系統Programmable Logic Controller (PLC)程序,進行加減泵邏輯控制和管網壓力設置,實現了基于變頻器的管網恒壓控制;通過水泵輪巡邏輯控制和冗余配置,實現了水泵的自動輪換運行;通過水泵使能功能和管網壓力手動設置功能,提高了系統控制的靈活性;通過優化水泵加載條件和觸摸屏功能,消除了設備故障對系統自動運行的干擾,提高了系統的魯棒性。經過10個月運行驗證,系統能夠長時間穩定工作,冷卻供水泵組節能20%以上,實現了智能化控制。

  • 高速公路實時交通流模糊邏輯優化控制系統設計

    張琳琳

    2024, Doi:

    Abstract:

    高速公路交通流特征復雜多變,受到諸多影響因素的共同作用,如天氣、道路狀況、車輛類型等等。因此,如何獲取交通流邏輯控制條件并實現精準調節難度較大。為此,本研究設計新的高速公路實時交通流模糊邏輯優化控制系統。對于系統的硬件部分,設計車流控制模塊、無線傳輸車載終端、實時交通流邏輯調度模塊、模糊控制器模塊,并確定各個模塊之間實時連接關系。對于系統的軟件部分,求解交通流邏輯控制條件,聯合高速公路實時通行相位條件,調節模糊控制器,并根據高速公路交通路網模型,推導交通流優化控制條件的求解表達式,完成高速公路實時交通流模糊邏輯優化控制系統的設計。實驗結果表明,本系統可以解決邏輯協調錯誤的問題,且能夠有效控制高速公路車流量。

  • 基于模糊算法的汽車電池組系統降溫控制

    謝存, 米俊宇, 任程, 王蒙蒙, 李現磊, 王斌

    2024, Doi:

    Abstract:

    分析了鋰離子電池的發熱和傳熱機理,構建了動力電池組溫度數學模型。選用的電池為A123-26650 LiFePO4電池,通過預處理過程建立了動力電池組中的任意一行中8個電池單體溫度模型,并網格劃分化;將預處理過程中建立數學模型導入到ANSYS軟件。利用ANSYS對實際條件下電池發熱進行仿真,并與Zuskausks實驗相關方程進行比較,驗證文中所建立的動力電池CFD模型可靠性。在恒定冷卻液流速條件下,通過比較電池溫度數學模型電池溫度和CFD模型電池溫度,驗證了動力電池數學溫度模型可作為控制器作用的仿真對象。設計自適應模糊PID控制器,通過MATLAB/Simulink仿真試驗驗證該控制器能夠很好控制電池溫度至期望值,具有一定實際應用價值。

  • 運載火箭一級加泄連接器自動控制技術研究

    羅濱鴻, 陳卓, 向軍, 王東豐, 張海波, 徐昕

    2024, Doi:

    Abstract:

    運載火箭一級加泄連接器是實現一級貯箱推進劑加注與泄回的核心設備,針對當前國內一級連接器主要采用人工對接的情況,對氣動驅動的加泄連接器的自動控制技術進行研究;分析了連接器機構的結構與對接脫落的主要步驟,設計采用PLC組合、直流電源、傳感器供電組合等的硬件系統對連接器配氣臺的傳感器參數進行采集,對電磁閥進行控制以驅動機構運動;設計控制軟件,對基礎數據進行分類構建,并基于面向對象思想設計多粒度層次的流程步驟,可通過嵌套組合不同粒度的步驟實現復雜的控制邏輯,采用xml文件描述流程步驟;介紹了自動對接、脫落控制流程的流程內容;經測試自動對接流程與自動脫落流程所用時間分別為133 s與97 s,滿足使用要求,且已在某型號多次任務中進行了應用,有力地支撐了型號任務的發展。

  • 基于SPEA-Ⅱ算法的網絡多層次安全訪問控制方法

    宋岍龍, 占石云

    2024, Doi:

    Abstract:

    當前網絡技術迅猛發展,網絡安全問題日益突出,尤其是訪問控制安全性。為了解決目前網絡系統中存在的威脅檢測精度和安全訪問控制問題,引入SPEA-II算法,提出一種新的網絡多層次安全訪問控制方法。深入分析網絡多層次訪問控制機制原理,明確安全訪問控制目標。結合網絡邊界區域、傳輸信道區域、移動終端設備區域,建立邊界訪問控制目標函數、安全威脅檢測目標函數、用戶身份認證目標函數,提高網絡系統安全威脅檢測精度。利用SPEA-Ⅱ算法對聯合目標函數進行求解,獲取網絡多層次安全訪問控制機制最佳方案。通過迭代逐漸接近近似最優解集,建立最優安全策略組合,計算攻擊流量因子完成網絡多層次安全訪問控制。實驗結果表明,所提方法的網絡多層次威脅檢測精度為94%,安全評估為0.96。由此證明,所提方法的網絡多層次安全訪問控制效果較好,具有較強的安全性和適應性,能夠為中移互聯網領域的網絡安全策略提供技術支持。

  • 基于剛體模型的光電伺服系統最優控制方法

    卓佳文, 史守峽

    2024, Doi:

    Abstract:

    在現階段的導彈武器系統中,控制系統大都采用經典PID控制器,但隨著控制性能要求的不斷提升,PID控制器在追求響應快速的同時難以兼得跟蹤過程平穩。針對工程中遇到的以上問題,提出設計最優控制器,采用線性二次型調節器(LQR)求解最優控制律。通過仿真可以看到,最優控制器跟蹤階躍信號無靜差,調節時間為0.034s,上升過程平穩無超調;跟蹤斜坡信號和正弦信號時,跟蹤誤差遠小于,滯后時長僅為毫秒量級。最優控制器系統能夠實現快速跟蹤階躍、斜坡和正弦輸入信號,且具有較好的跟蹤性能。與經典PID控制器相比,該方法具有更高的控制精度、更好的控制性能和穩定性,能夠解決PID控制器在工程中遇到的快速性和平穩性難以兼得的難題。

  • 基于改進Yolov5n的無人機對地面軍事目標識別算法

    王乾勝

    2024, Doi:

    Abstract:

    針對目前主流的目標檢測算法在真實航拍戰場數據背景下識別精度低,誤檢率與漏檢率高等問題,對Yolo目標識別算法進行了研究,提出一種基于改進Yolov5n的輕量化航拍軍事目標檢測模型;首先,采用ECA注意力機制與主干網絡C3模塊融合,以解決航拍圖像背景復雜且存在相似目標干擾問題;其次,引入歸一化高斯瓦薩斯坦距離(NWD)代替CIoU損失函數,提高對模糊小目標的檢測識別;最后,采用GSConv輕量化卷積代替標準卷積,減輕模型重量;經過實驗測試,改進后的算法模型平均檢測精度達到81.5%,提升0.9個百分點,模型大小為3.4MB,減輕0.4MB,識別速度為每秒113幀;實驗結果表明該模型在輕量化的同時保持著高精度的航拍軍事目標檢測;

  • 機械裝配工藝文本的實體關系抽取方法研究

    尹昱東, 王保建, 李珂嘉, 王紫平, 劉潔

    2024, Doi:

    Abstract:

    機械裝配過程常常需要人工閱讀并理解大量裝配工藝文本,從而耗費大量時間,并且由于裝配工藝文本書寫人員和裝配人員能力的差異,可能會導致裝配人員錯誤理解裝配文本,產生零部件錯裝、漏裝等問題。機械裝配矩陣以矩陣形式存儲零部件的裝配實體關系,可以直接、有效表達裝配關系,不僅易于工人理解裝配關系,也便于計算機識別,可以顯著提高裝配效率。自然語言處理作為研究計算機理解人類語言的工具,在根據裝配文本生成裝配矩陣的任務中可以起到關鍵的作用。本文采用自然語言處理的方法,對裝配文本進行斷句、分詞、詞性標注等文本預處理操作,采用機械裝配名詞語料庫輔助以提高對裝配零件的分詞、詞性標注時的準確率;用語法依存關系分析和語法模板匹配兩種方法生成每個句子的主語、謂語、賓語三元組,其中采用機械裝配名詞語料庫進行匹配,以判斷其中的裝配零部件名;之后提取出主語及賓語都為裝配零件的三元組作為一個裝配關系,對其進行去除冗余詞、實體對齊等后處理操作;最后根據零部件數量組成一個空矩陣,將裝配關系填入接觸矩陣,并根據零部件類型判斷生成裝配關系的接觸-連接矩陣。

  • 基于改進SMDP的車載任務卸載決策算法

    趙振博, 付青坤, 任雪容

    2024, Doi:

    Abstract:

    針對邊緣服務器的負載過重問題,可以將路邊空閑車輛以及移動車輛應用虛擬化技術整合成資源池,為時延敏感類任務提供彈性服務;由此建立了一個分組傳輸的通信系統模型,為降低二進制指數退避算法中的信道碰撞概率,采用基于網絡車輛節點的數量來適當調整最小競爭窗口的方法;結合分配資源的時序決策特點,提出車載邊緣計算系統中基于改進的半馬爾科夫決策過程的計算卸載策略,在制定系統動作的最優策略時,引入帶有余弦項的非線性權重因子,對立即收益和未來期望收益進行動態加權,根據貝爾曼方程進行價值迭代,實現系統長期收益的最大化;仿真結果表明,所提策略能有效降低卸載時延,提高系統吞吐量,同時系統的長期收益也有顯著的提升。

  • 高動態短猝發擴頻自適應信號快捕系統設計

    賽燕燕

    2024, Doi:

    Abstract:

    在高動態環境下,短猝發信號傳輸過程中往往會產生普勒頻偏,增加擴頻信號的捕獲時間,甚至降低信號捕獲信噪比,為實現對擴頻自適應信號的快速、有效捕獲,設計高動態短猝發擴頻自適應信號快捕系統。系統硬件采用模塊化設計方式,改裝信號接收模塊和濾波模塊,從信號緩存和鎖相環兩個方面調整系統電路。在硬件系統支持下,通過擴頻過程的模擬確定高動態短猝發擴頻信號特征,通過特征匹配實現對高動態環境中短猝發擴頻信號的自適應搜索。計算捕獲長度、頻率、門限等參數,實現系統的短猝發擴頻自適應信號快速捕獲功能。實驗結果表明,在無噪聲條件下,優化設計系統輸出擴頻信號信噪比的平均值為141.6,捕獲時間平均為8s,捕獲面積平均為90km2;在有噪聲條件下,系統輸出擴頻信號信噪比的平均值為121.8,捕獲時間為10s,捕獲面積為130km2。

  • 基于區塊鏈溯源的包裝防偽信息追溯方法

    李峰

    2024, Doi:

    Abstract:

    為了應對假冒偽劣產品日益增多,給消費者和廠家帶來信任危機的問題,提出基于區塊鏈溯源的包裝防偽信息追溯方法,該方法利用區塊鏈技術的不可篡改性、分布式共識和透明性,實現了商品生命周期的全程可追溯和防偽保障。為了驗證該方法的可行性和效果,進行了一系列仿真實驗。實驗結果表明,優化后的算法在通信成本、吞吐量和延遲三個方面比PBFT效果優異,采用優化算法的包裝防偽信息追溯方法能夠有效的防止假冒偽劣產品的流通,提升消費者對產品的信任度。通過進一步的研究和實踐,可以優化該方法,以推動商業生態系統的可持續發展。

  • 無人機動態路徑規劃可視化仿真系統研究

    劉岱, 張旭, 張亞鳴, 王凱

    2024, Doi:

    Abstract:

    針對現階段無人機動態路徑規劃算法仿真可視性差和飛行環境仿真不足等問題,提出了一種基于Cesium的無人機動態路徑規劃可視化仿真系統;該系統在基于Client/Server(B/S)架構基礎上,使用開源三維虛擬地球Cesium可視化引擎,按照可視化系統的總體設計及流程,利用坐標系轉換方法與三維可視化技術,構建了一個無人機在真實地理環境中動態路徑規劃可視化仿真系統,實現了三維人工勢場法路徑規劃的動態可視化仿真展示;實驗表明,該系統不僅能夠直觀展示無人機在真實地理環境下的動態路徑規劃過程效果,還能夠為相關研究提供直觀、全面的可視化分析和評估手段。

  • 基于Python的超導量子干涉器件仿真優化方法

    秦肖雅, 張櫻子, 張一洲

    2024, Doi:

    Abstract:

    超導量子干涉器件的優化研究旨在提升其在微弱磁通變化探測中的性能。研究中建立了基于Python的仿真框架,使用SuperScreen、Numpy和Matplotlib庫進行器件仿真及性能優化。該框架支持多種SQUID形狀的模擬,包括設計了一個算法來模擬多邊形。仿真分析了在非均勻外部磁場下SQUID超導薄膜的磁響應,計算了薄膜內外的矢量磁場。此外,通過網格化技術將連續空間轉化為計算模型,為解算物理方程提供了可能。仿真結果表明,優化的SQUID能滿足高精度磁場探測的需求,為超導器件的設計提供了理論和技術支持。

  • 基于加密模式的協同式激光敵我識別技術

    唐大宇, 潘向榮

    2024, Doi:

    Abstract:

    為了解決普通的激光敵我識別中,信號容易被偵收后破解的問題,提出了一種基于加密模式的協同式激光敵我識別技術,對激光敵我識別系統工作原理進行了研究與分析,采用通過時間信息產生一組偽隨機數,利用一組高強度的改進加密算法對這組偽隨機數進行變換產生加密數據,并經過擴頻函數對變換后的加密數據進行擴頻,結合RS糾錯碼產生最終編碼的方法,增強數據的抗干擾能力,經實驗測試實現了提高信號保密性和安全性的目的,為激光敵我識別的發展提供了新的思路。

  • 面向地下電纜溝智能巡檢機器人的緊耦合SLAM系統

    李鴻, 馮朝, 肖建聰, 鄭皓亮, 賈智偉

    2024, Doi:

    Abstract:

    地下電纜溝的日常巡檢勞動強度大,且存在危險隱患,是城市電力系統保持穩定工作亟需解決的問題,采用智能巡檢機器人系統是解決這一問題的趨勢。同步定位和實時地圖的構建是地下電纜溝機器人自主巡檢的前提。地下電纜溝等場景具有底紋理、結構化、路面平整度情況復雜、GPS信號差等場景特征,巡檢機器人對該類結構化場景進行建圖時,會出現地圖退化和定位精度下降的現象。針對上述問題設計了一種基于多傳感器的SLAM系統,融合了二維激光雷達、慣性測量單元、輪式里程計等多種傳感器數據,通過自適應初始化對機器人里程計進行優化。針對不同路面平整度下的相鄰激光關鍵幀匹配誤差,設計了一種自適應幀間配準方法進行校正。現場試驗表明,在路況復雜的地下電纜溝場景中,該方法比現有方法的地圖退化率和定位誤差平均分別降低了7.42%和8.73%,具有明顯的工程應用價值。

  • 基于改進和聲搜索的地鐵通風策略優化

    李政普

    2024, Doi:

    Abstract:

    中國城市軌道交通正處于快速建設中,進一步改善車站內環境并降低車站運行能耗成為實現軌道交通高質量發展的關鍵途徑。其中,通風系統在地鐵環控系統總能耗中占比17%。為了在兼顧站內空氣品質與舒適性的同時,減小系統末端風機能耗,模擬分析了西安某地鐵站的空調負荷,建立了負荷預測模型并計算目標送風量,采用改進多目標和聲搜索算法優化逐時送風量。通過與傳統運行策略對比分析發現,優化后站內溫度有明顯提升,并且與室外保持約4 ℃的溫差,滿足車站內乘客暫時熱舒適需求,在維持站內CO2濃度低于健康濃度限值的前提下,通風系統節能率達22.7%。

  • 基于LSM-tree的鍵值存儲系統的讀寫性能優化

    程浩津, 胡乃平

    2024, Doi:

    Abstract:

    在寫密集型工作環境中,日志結構合并樹(log-structured-merge,LSM-Tree)已逐漸成為的主流存儲系統,LSM-tree存在讀操作速度慢、寫操作成本高、范圍查詢操作效率低等問題;針對這些問題,為提升LSM-tree的性能進行了研究,提出了一種基于LSM-tree的鍵值存儲系統的讀寫性能優化策略,通過鍵值分離策略設計vTree結構,并提出層內歸并與消極的層間合并相結合的方法,以及范圍查詢優化合并的策略,從而優化系統的范圍查詢性能,在LSM-tree和vTree采用不同的壓縮結構,以實現系統讀寫性能的提升;實驗結果表明,與RocksDB相比讀性能提升30%,與RocksDB-vTree相比范圍查詢性能提升10%。

  • 基于標簽的民機氣動主題數據庫研究與應用

    馮 姣, 楊福軍, 唐 怡, 付 眸, 萬春明

    2024, Doi:

    Abstract:

    面對民機產業自主創新發展趨勢和體系化、標準化、數字化發展的時代要求,建立公開公認的高權威性的民機氣動主題數據庫;根據數據屬性和管理需求,結合文件屬性信息和特征信息,特別是數據產生流程和車次表文件,制定系統設計方案;基于B/S架構,采用LayUI、JQuery、JAVA等框架和技術語言完成系統開發,實現數據的統一管理,保障數據的完整性,實現數據內容和用戶需求的高度匹配,提升數據應用流程;民機氣動主題數據借鑒用戶文件使用過程,通過直觀的信息表達和統一輸出結構,優化數據操作流程,助推各類研究所累積的數據信息開放共享,為我國先進民機產品設計開發提供良好支撐和保障服務。

  • 基于疊加導頻的雷達與通信一體化信號處理算法研究

    許蔚然

    2024, Doi:

    Abstract:

    MIMO-OFDM技術日益成熟,MIMO系統為雷達通信一體化系統提供了硬件支持,OFDM調制為通信感知一體化系統提供了合適的調制方法;傳統通信系統的接收方只接收通信信息而浪費了攜帶的信道信息,后者正是雷達系統所需的信息,通感一體化系統也提高了信息利用率;在通信感知一體化系統的存在諸多不同形式中,采用了疊加導頻的系統,驗證了疊加導頻相較于傳統導頻策略的優越性,并研究了基于疊加導頻的雷達系統的性能;直接使用香農公式計算通信雷達融合信道的信道容量,并研究兩部分功率比對于系統互信息的影響。

  • 基于層次聚類的圖文檢索模型研究

    孫健瑋, 劉玉龍

    2024, Doi:

    Abstract:

    圖文檢索在工業中的用途和作用是多方面的,可以幫助提高研發和生產效率,促進科技創新,提高產品的質量和競爭力;目前,圖文檢索模型的重點是提高檢索的精度;隨著技術和數據的快速發展,深度學習和大模型技術的不斷應用,圖文檢索的速度問題逐漸凸顯,為解決當前圖文檢索速度受限、計算量大的問題,提出了一種基于層次聚類的圖文檢索模型;該方法選擇了檢索效果明顯的跨模態哈希方法,并運用深度聚類算法對待檢索的數據進行分類,從而縮小檢索范圍,提高了檢索速度;實驗結果表明,基于層次聚類的圖文檢索模型在保持檢索精度的同時,顯著提高了檢索速度,使得工程人員能夠更快地獲取到滿意的檢索結果。

  • 基于MDP的無人機避撞航跡規劃研究

    闞煌, 辛長范, 譚哲卿, 高鑫, 史銘姍, 張謙

    2024, Doi:

    Abstract:

    無人機基于避撞條件下的目標搜索航跡規劃是指針對復雜且眾多的環境障礙約束通過合理規劃飛行路徑,以更快、更高效地形式找到目標;首先深入探討了概率論視角下有限位置馬爾科夫移動的規律,構建了相應的馬爾科夫移動分布模型;隨后在借鑒搜索系統航跡規劃的前沿研究成果之上,結合馬爾科夫決策過程理論,創新性地引入了負獎勵機制對Q-Learning策略算法迭代,構建了單無人機目標搜索模型;并通過類似“風險井”的可視化方式直觀地將障礙約束對飛行影響呈現出來;最后進行仿真實驗論證算法的可行性和有效性,對航跡規劃算法的設計具有一定的參考意義。

  • 基于SCADA的航空發動機HMU自動化試驗系統設計與應用

    李軍偉, 張海明, 張運山, 杜鑫, 武忠華

    2024, Doi:

    Abstract:

    航空發動機HMU是發動機燃油控制系統中的一個關鍵單元,主要作用是根據發動機電子控制器的輸入要求對燃油增壓、計量以及伺服作動,為發動機提供燃油,確保發動機發揮其最佳性能,為保證其產品在生產過程中更高效率、更高精度的試驗及交付過程,需要進行智能化試驗系統交付平臺的設計,從而消除因人工主觀因素對產品的影響,針對整個系統進行網絡部署和技術架構進行研究,分別采用硬件和軟件兩方面進行升級配置,基于LabVIEW軟件進行算法程序編輯,并創新性地將程序與SCADA系統進行通訊連接,實現自動化試驗的功能,同時采用二分法自動找點的方式進行自動交付報告的生成,經實際產品應用已驗證其系統設計的科學可行性,滿足集中控制自動化試驗及交付的目標,具有非常重大的工程意義。

  • 體系仿真平臺大樣本仿真設計與驗證

    武小平, 曹達, 董帥, 許亮

    2024, Doi:

    Abstract:

    大樣本仿真推演對于提高仿真效率,支撐體系研究、效能評估等具有重要作用,針對大樣本仿真推演面臨的變量因子多、想定組合復雜、無法自動生成等關鍵問題,對體系仿真平臺大樣本仿真設計的總體架構、系統組成進行研究,對大樣本仿真軟件設計核心功能模塊進行設計,形成大樣本仿真軟件并進行仿真試驗驗證,經試驗驗證該系統能夠連續穩定運行,批量生成仿真想定并完成仿真推演,支持仿真倍速,仿真總推進時長和并行仿真性能滿足大樣本仿真需求。

  • 基于ADC法裝備試驗多指標評估方法研究

    顏世剛

    2024, Doi:

    Abstract:

    針對軍民融合裝備試驗評估,以模擬構建的某裝備系統為研究對象,提出了基于ADC法的多指標試驗評估方法。文章首先對裝備試驗主要評估指標進行了分析,再對ADC法特點、數學模型和參數矩陣設置進行了研究;最后以虛擬構建的某裝備為例,對試驗評估方法的具體運用進行詳細論述,通過構建裝備體系,解析體系作戰邏輯模型,給出了基于ADC法作戰效能評估的具體過程和方法,給出了作戰適用性、體系適用性評估的具體模型和方法。文中示例重點對評估模型、過程和方法進行了詳細論述,省略了過程數據和結果數據演示計算。該評估方法在多型裝備試驗中得到了初步的應用和檢驗,取得較好的效果。

  • 航天器大功率直流電源數字均流方法

    杜璞玉, 陳卓, 高飛, 王劍, 瞿浩

    2024, Doi:

    Abstract:

    針對航天器大功率直流電源系統電源模塊的均流問題,提出了直流電源系統數字均流方法。該方法以供配電主控軟件為均流核心,將各直流電源模塊進行并聯輸出,通過以太網與各直流電源模塊進行數據交互,采集各直流電源輸出電流,通過均流算法調節直流電源輸出電壓,以達到電源均流的目的,此方法在現有直流電源的基礎上,設計了大功率直流電源并聯硬件電路,包含輸入控制單元、遠端補償電路和輸出控制單元,軟件上設計供配電主控軟件,包含均流控制功能、供配電流程功能和電源模塊監控功能。通過實際硬件環境試驗表明,該方法均流精度高、響應速度快、故障控制能力強,在航天電源領域具備較高的實用價值。

  • 高精度多通道激光器恒定驅動電源研究與設計

    武軍凱, 茅正沖

    2024, Doi:

    Abstract:

    為了對多個激光器進行可靠性測試,實現分時工作,同時降低驅動電路體積,選用多路選擇開關和多路模擬開關以實現多通道下光電二極管PD和雪崩光電二極管APD的切換,通過設置DAC數模轉換芯片不同工作點電壓,實現一種可以驅動多通道不同型號激光器的恒定驅動電源電路。電路設計中利用深度負反饋原理來提高系統的穩定度,設計了雙OPA和MOS管進一步減小漏電流引起的偏差,優化了電壓-電流線性度;軟件設計中引入強化學習Actor-Critic框架對RBF-PID算法參數自適應調整,縮短系統動態平衡時間的同時具有智能性。實驗表明該驅動電源具有輸出精度高(<0.1%),穩定性強(0.05%),紋波系數低(<1uA),動態響應時間快,抗干擾能力強等優點。

  • 基于STM32的模塊化雷達接口測試儀設計

    李明睿, 韓丙同, 王奎, 劉海順, 吳磊

    2024, Doi:

    Abstract:

    裝備保障過程中,故障信號電壓檢測是快速故障定位的手段。雷達產品組合面板一般預留故障信號電壓測試接口,某些組合測試信號繁多,不便于用戶辨別故障位置。提出了一種基于STM32的模塊化接口測試儀的設計方案,介紹了該設備的工作原理、硬件組成及軟件實現。設備有人機交互界面,對某型號雷達車內組合可實現一次連接自動采集17路電壓信號并顯示的功能,同時對相應故障解決方案做出彈窗提示,方便用戶對設備進行維修維護。可用于其他電壓測試,具有通用性、體積小、重量輕、方便攜帶等優點。

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