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雷娟棉, 彭雪莹, 黄灿, 杨浩

2016, 36(8): 771-776. doi:10.15918/j.tbit1001-0645.2016.08.001

摘要(1223) PDF(1533)

摘要:
为验证有限粒子方法（FPM）能否很好地模拟自然对流问题，采用FPM方法对封闭方腔自然对流问题进行了数值模拟. 对FPM方法进行详细描述，并利用FPM方法对拉格朗日型的N-S方程进行离散，基于离散后的方程对瑞利数Ra分别为10⁴，10⁵，10⁶的封闭方腔自然对流问题进行数值模拟，给出了不同瑞利数条件下的速度和温度云图以及中心线上量纲一的速度和温度分布曲线. 结果表明，FPM方法能够获得较准确的温度分布规律，当瑞利数较低时也能获得较准确的速度分布规律，但随着瑞利数的增大，速度场的模拟结果精度和稳定性变差，因此为了获得更准确和光滑的速度分布场，需要对FPM方法做进一步的改进.

等离子体低压电极孔对点火起爆的影响

郑殿峰, 郭晓晶, 于勇, 张会强

2016, 36(8): 777-783. doi:10.15918/j.tbit1001-0645.2016.08.002

摘要(1183) PDF(907)

摘要:
针对以低温等离子体点火起爆的脉冲爆震发动机，研究放电区体积不变，低压电极孔对点火触发爆震发展过程的影响. 以丙烷为燃料，空气和纯氧为氧化剂，充分考虑其详细化学反应动力学机理，将低温等离子体放电区等效为高温高压火核，利用Fluent软件，对不同低压电极孔数和直径的5种点火器结构，进行点火起爆过程数值模拟. 结果显示，低压电极孔数多、直径大，初始阶段放电区压力和温度下降快；爆震管内轴向初始火焰体积随低压电极孔面积增大而减小、火焰传播速度变慢，爆震波峰值压力增加缓慢，DDT时间大幅增加；低压电极孔面积越小，越有利于触发爆震；对多循环工作的PDE，需合理设定低压电极孔数和直径，以获得良好的点火起爆特性.

小尺度管道中CH₄-O₂爆炸火焰传播规律实验研究

王成, 胡斌斌

2016, 36(8): 784-788,794. doi:10.15918/j.tbit1001-0645.2016.08.003

摘要(986) PDF(928)

摘要:
为研究小尺度管道中CH₄-O₂爆炸火焰传播规律，设计并建立了小尺度管道实验系统，由小尺度管道、配气系统、点火系统、爆炸压力数据采集系统、高速摄影系统以及数据处理系统等组成. 利用小尺度管道实验系统，研究了不同初始压力、不同初始浓度条件下CH₄-O₂混合气体爆炸火焰传播的规律. 爆炸火焰传播速度由高速摄影系统采集的图像利用Matlab程序进行处理并计算得到. 结果表明:同一初始浓度条件下，随着初始压力的增加，爆炸火焰在管道中传播的最大速度随之增大；管道中爆炸火焰最大速度与初始压力的倒数近似呈线性关系；对于不同初始浓度下的混合气体，都存在使混合气体形成加速火焰的最低初始压力；以化学当量浓度（CH₄+2O₂）为界限，当初始浓度越接近化学当量浓度时，混合气体形成加速火焰所需的最低初始压力越小.

基于GS法球面4杆机构5精确点轨迹综合

魏锋, 魏世民, 张英, 李学刚

2016, 36(8): 789-794. doi:10.15918/j.tbit1001-0645.2016.08.004

摘要(985) PDF(964)

摘要:
提出了球面4杆机构5精确点轨迹综合代数消元方法. 基于球面空间转移矩阵建立了该问题的设计方程，使用Groebner基和Sylvester结式（GS法）相结合的代数方法进行求解，最终获得一元高次方程及其全部封闭解析解. 通过数值实例，并使用Solidworks软件对计算结果进行仿真，结果表明该方法的正确性. 该方法为进一步采用代数法对其他类型球面机构轨迹综合问题的研究提供了参考.

基于模糊集理论的Ad Hoc网络优化的研究

柴宝仁, 谷文成, 韩金库

2016, 36(8): 795-799. doi:10.15918/j.tbit1001-0645.2016.08.005

摘要(872) PDF(876)

摘要:
为了提高Ad Hoc网络的综合性能，满足不同领域对Hd Hoc网络的应用需求，基于模糊集理论（FST）提出了一种对Ad Hoc网络的优化的方法，构建了包含新增覆盖网络节点数量相对度和剩余能量相对度的评价指标集合、等级标准集合，并定义了评价指标相关的权重. 利用模糊集理论的关系合成运算法则，对Ad Hoc网络重播分组时进行优化，达到了对Ad Hoc网络优化的目的. 基于网络模拟器NS-3对FSTA和BCAST进行了仿真实验测试，通过对网络生命周期、丢包率和网络吞吐率3个性能指标的对比分析和评估，结果表明FSTA优于BCAST，验证了FSTA对Ad Hoc网络优化的有效性，改善了Ad Hoc网络的性能.

基于软件接收机的标量与矢量跟踪算法设计与分析

曾广裕, 申强, 董宇光, 李淼

2016, 36(8): 800-806. doi:10.15918/j.tbit1001-0645.2016.08.006

摘要(1026) PDF(1057)

摘要:
以Matlab软件接收机为平台，研究对比了标量与矢量跟踪算法结构原理及算法设计，并分析了两种不同算法在信号短暂遮挡环境下的接收机跟踪性能. 建立了基于扩展卡尔曼滤波的矢量延迟/频率锁定跟踪算法模型，分析了矢量跟踪算法控制过程及时间同步问题，分析了标量与矢量跟踪算法在信号短暂遮挡环境下快速重跟性能及其对定位的影响，并进行了半实物仿真. 仿真结果表明，矢量跟踪算法不仅具有更好的快速重跟性能，而且接收机的位置检测精度和位置检测平滑度都优于标量跟踪算法.

基于鲁棒H_∞的无人机飞行控制系统设计及实现

李蒙, 石泳, 刘莉

2016, 36(8): 807-812. doi:10.15918/j.tbit1001-0645.2016.08.007

摘要(1245) PDF(1946)

摘要:
为解决无人机飞行过程中由于外界干扰及被控对象模型摄动引起的系统不确定性问题，提出了一种易于工程实现的鲁棒H_∞自动驾驶仪设计方法. 建立了描述无人机运动的线性化模型，选取权函数并构造了广义被控对象，利用鲁棒H_∞理论进行了控制器设计. 考虑到硬件实现，对鲁棒H_∞控制器进行了模型降阶和离散化，并将离散的控制器代码植入自动驾驶仪的DSP芯片中. 半物理仿真结果表明，无人机在自动驾驶仪作用下可以准确跟踪参考信号，各项运动参数满足设计指标，鲁棒H_∞控制器可应用于无人机飞行控制系统.

液黏调速系统控制参数整定方法的研究

汪首坤, 张德阳, 马立刚

2016, 36(8): 813-819. doi:10.15918/j.tbit1001-0645.2016.08.008

摘要(947) PDF(1411)

摘要:
液黏调速离合器是液黏调速系统的核心控制元件，由于其具有比较严重的非线性和滞后性，所以控制参数的设定对其转速控制系统的性能具有非常重要的影响. 本文针对某车辆温控系统中的液黏调速离合器，研究了转速闭环系统中PID控制参数的整定方法，主要采用的是二层优化的控制框架，以模型辨识为出发点，利用辨识得到的模型完成控制参数的自整定过程. 仿真和实际系统的台架试验表明，在液黏调速系统中，可以根据所需的性能指标，通过运用该整定方法获得较好的控制参数，从而使闭环系统取得相对均衡的动态特性、稳定性和抗干扰性.

液压足式机器人单腿等效模型的柔顺性弹跳研究

何玉东, 王军政, 汪首坤, 柯贤锋

2016, 36(8): 820-826. doi:10.15918/j.tbit1001-0645.2016.08.009

摘要(1200) PDF(1198)

摘要:
基于弹簧负载倒立摆的足式机器人单腿等效模型是移动机器人领域重要的步态分析模型. 液压足式机器人由于其超强的负载能力以及高动态性能而越来越受到重视. 液压驱动的弹簧负载倒立摆模型作为液压足式机器人关节型机械腿的单腿等效模型，对于液压足式机器人的步态研究具有重要的意义. 本文考虑液压驱动的弹簧负载倒立摆单腿等效模型的单自由度弹跳问题，提出了一种基于主动柔顺的弹跳控制方法，依次对单腿等效模型着地相下降阶段和着地相上升阶段进行独立控制，仿真分析了相关系统参数对弹跳性能的影响，实际弹跳实验表明本文提出的方法能够减小着地冲击力，同时能够对弹跳高度进行有效控制.

一种用户码率偏好敏感的网络编码视频分发算法

吕小星, 张百海

2016, 36(8): 827-831. doi:10.15918/j.tbit1001-0645.2016.08.010

摘要(1044) PDF(626)

摘要:
无线网络用户拥有差异化的网络与视频接收设备，通过单一优化用户获得的下载速率，无法最终确保用户获得良好的视频质量. 多码率视频流编码基于一种多描述编码（MDC），在MDC视频流中，由于各层数据以数据分片的形式传输，网络编码成为一种有效的视频分片传输机制. 从网络、用户兴趣、内容属性等角度分析用户对视频流码率的偏好，提出了一种用户码率敏感的流媒体数据传输算法. 实验表明该算法在用户偏好满足与降低网络消耗率上，优于已有研究. 在用户可以获得偏好码率的同时，保证了流媒体的连续性.

机载变转速泵源建模及鲁棒控制器设计

张振, 李海军, 诸德放

2016, 36(8): 832-837. doi:10.15918/j.tbit1001-0645.2016.08.011

摘要(1049) PDF(721)

摘要:
针对当前恒压变量泵源效率较低的问题，采用由永磁同步电机和定量泵组成变转速泵源，在分析飞机液压泵源动态需求基础上，确定泵源系统部件参数并建立了数学模型；通过对比三环﹑双环和单环3种不同控制结构的优缺点，选择压力环和电流环的双环控制结构；考虑变转速泵源是参数时变性的不确定系统，基于参数不确定范围和性能指标要求设计了定量反馈理论（QFT）控制器. 仿真结果表明，压力QFT和电流PI相结合的泵源控制器能有效提高压力控制能力，并具有良好的动态性和鲁棒性.

二次调节海浪升沉补偿控制技术

王向周, 马希榕, 郑戍华

2016, 36(8): 838-843,850. doi:10.15918/j.tbit1001-0645.2016.08.012

摘要(1038) PDF(1052)

摘要:
为避免海浪升沉运动给海上补给作业船只带来安全隐患，研究解决基于二次元件的卷扬机系统的海浪升沉补偿问题. 给出了补偿原理和补给作业方式，建立了二次调节海浪升沉补偿系统的数学模型，研究了二次元件转速的负载反馈自适应控制. 结果表明，该方法可以满足海面作业船只海浪补偿需求，保障其运输作业的安全、高效.

一种重复二分CSP 4类运动想象脑电信号特征提取算法

郑戍华, 闫琛, 王向周

2016, 36(8): 844-850. doi:10.15918/j.tbit1001-0645.2016.08.013

摘要(1149) PDF(1449)

摘要:
针对脑机接口（BCI）系统中4类运动想象的脑电信号ERD/ERS现象进行研究，提出了一种重复二分共同空间模式（RB-CSP）算法用于4类运动想象脑电信号的特征提取，并运用SVM进行分类研究. 实验结果表明，该方法与传统的4分类CSP扩展算法OVR-CSP相比，减小了算法复杂程度，缩短了信号处理时间，提高了准确率，为在线脑机应用提供了一种新的解决方法.

基于GIS与约束条件下的最优路径规划研究

王美玲, 潘允辉

2016, 36(8): 851-856,861. doi:10.15918/j.tbit1001-0645.2016.08.014

摘要(1140) PDF(2014)

摘要:
根据无人地面车辆自主导航的需求，提出一种给定任务点的约束条件下的最优路径实现方法. 首先基于地理信息系统（GIS）平台构建为车辆行驶提供先验信息的GIS数据库，并设计研究基于计算几何的路段匹配算法，同时结合A^*算法进行全局路径规划. 然后根据无人地面车辆的运动特性和对路口识别的需求提出了新的路口模型，同时为保证无人地面车辆行驶轨迹的平滑性和对路口识别的精确性，对路口轨迹和U-turn轨迹进行了算法设计. 最后提出了动态重规划的行驶策略. 实际跑车实验证明了该设计算法的有效性.

基于转动拉曼-米激光雷达拟合大气边界层内气溶胶光学厚度与PM_2.5

陈炳龙, 张寅超, 陈思颖, 陈和, 郭磐

2016, 36(8): 857-861. doi:10.15918/j.tbit1001-0645.2016.08.015

摘要(1022) PDF(1285)

摘要:
提出一种利用转动拉曼-米散射激光雷达米弹性散射信号与转动拉曼散射信号比值来拟合大气边界层1 km以内气溶胶光学厚度与PM_2.5值的方法. 该方法消除了几何因子对近地面探测过渡区所带来的误差，而且消除了近地面大气湿度的影响，能够获得高精度的气溶胶后向散射系数，并在此基础上推导了气溶胶光学厚度（AOD）的计算方法，最后利用实验室转动拉曼-米激光雷达系统测量的2013年北京地区气溶胶数据，拟合获得了2013年北京地区冬夏两季AOD-PM_2.5经验公式.

基于张量黎曼度量的序列图像匹配光流场计算方法

杨欢, 沈晓军, 李杰, 吴政隆, 徐蓓蓓

2016, 36(8): 862-867. doi:10.15918/j.tbit1001-0645.2016.08.016

摘要(879) PDF(995)

摘要:
使用序列图像的灰度-时空张量描述子来描述图像特征，并在此基础上提出了一种基于张量黎曼度量的序列图像匹配光流场计算方法. 该方法使用张量的黎曼度量给出序列图像特征描述子间距离的定义，并使用改进的Hausdorff距离取代欧式距离来完成黎曼度量的计算，据此构造序列图像匹配相关函数，以提高图像在噪声及遮挡情况下的匹配能力；在上述基础上，给出匹配光流场算法. 仿真结果显示，该算法相对于传统基于微分的光流场计算方法（H-S算法，L-K算法）和传统的基于灰度的块匹配算法在计算精度、抗噪声等方面更有优势.

纳米铝团簇初始氧化过程分子动力学模拟

杨镇, 何远航

2016, 36(8): 868-875. doi:10.15918/j.tbit1001-0645.2016.08.017

摘要(1164) PDF(1428)

摘要:
为了研究铝团簇在不同氧化剂中氧化特性及机理，采用ReaxFF反应力场分别对Al-O₂和Al-H₂O系统的初始氧化过程进行了模拟. 在Al-O₂系统中，环境温度决定初始氧化过程铝团簇周围是否出现单独Al原子，且存在一个温度阈值，当低于温度阈值时不会出现单独Al原子. 在Al-H₂O系统中，研究了初始水分子数和温度对初始氧化过程的影响. 研究结果表明，水分子对铝团簇表面吸附的水分子离解过程具有促进作用. 分析了直径为2 nm铝团簇与水发生反应的机理，并与Al_n（n=3～20）团簇与水分子反应机理进行了比较，发现纳米铝团簇与水分子反应机理在不同初始水分子数和温度下存在明显差异.

由激光辐照固体表面引起的非Fourier三维传热问题的解析解

张丽静, 尚新春

2016, 36(8): 876-880. doi:10.15918/j.tbit1001-0645.2016.08.018

摘要(1104) PDF(1586)

摘要:
针对激光束瞬间加热物体表面时，材料表面附近温度场变化的问题，建立了基于非傅里叶热传导理论的三维热传导数学模型. 考虑了激光束的聚焦特征，即热量或高温主要集中在光束中心附近的局部区域，且沿材料表面切向呈非均匀分布. 利用积分变换技巧，得到了问题Laplace逆变换的解析形式，从而给出了新的温度场解析解，并据此分析了传热过程中固体内部的温度场演化规律及特征. 数值计算结果显示，该问题的温度场呈现出明显的非傅里叶传热特征，与经典的热传导的扩散形式不同，它是以波的形式进行传热的.

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2016年第36卷第8期

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