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尹昊, 陈鹏万, 刘建军, 高鑫, 周强

2015, 35(10): 991-994. doi:10.15918/j.tbit1001-0645.2015.10.001

摘要(913) PDF(1417)

摘要:
采用柱面飞管加载装置对双氰胺(C₂N₄H₄)和镍粉混合物进行冲击加载,合成了一种高密度的氮化碳相(α-C₃N₄). 采用拉曼光谱(Raman)、红外光谱(IR)和透射电子显微镜(TEM)对回收样品进行成分、结构和形貌分析. 研究表明,冲击压力和温度是合成α-C₃N₄的重要条件,调整冲击温度,控制淬火速率,是生成α-C₃N₄的关键. 冲击压缩富氮的有机前体,为合成高密度的氮化碳相提供了一种新的途径.

水下爆炸环肋圆筒损伤特性实验及数值模拟

卢熹, 王树山, 马峰, 徐锐

2015, 35(10): 995-1000. doi:10.15918/j.tbit1001-0645.2015.10.002

摘要(935) PDF(1024)

摘要:
根据鱼雷舱段壳体的特点提出一种内部带有环肋、两端连接配重的缩比圆筒结构模型,针对模型的损伤特性进行水下爆炸实验,并利用Autodyn软件对实验进行数值模拟计算. 结果表明,圆筒在不同爆距下产生塑性变形和破裂的损伤形式;气泡上浮会改变二次压力波的初始方位,造成水平方位圆筒的非对称损伤形态;当爆距较小时,冲击波造成壳体局部凹坑或破裂,而二次压力波则造成迎爆面整体变形. 比较数值模拟与实验结果可知,计算模型能够描述冲击波对圆筒的作用特性.

内部爆炸加载下变壁厚壳体破碎性研究

张志彪, 黄风雷

2015, 35(10): 1001-1005. doi:10.15918/j.tbit1001-0645.2015.10.003

摘要(783) PDF(1369)

摘要:
为研究变壁厚壳体在内部爆炸加载下的破碎规律,设计了不同锥度的变壁厚壳体并分别从两端起爆,采用砂箱静爆法进行试验,回收了变壁厚壳体膨胀破裂生成的自然破片. 回收数据表明,从大端起爆时变壁厚壳体产生的破片数多于从小端起爆的情况,外表面锥度较大的壳体发生拉剪混合断裂的范围显著扩大. 采用Mott分布对破片数据进行拟合后,发现在相同结构下,从大端起爆时破片的特征质量更小. 基于Autodyn软件中的Stochastic随机破坏模型,对试验各工况进行了数值模拟,破片累积数分布结果与试验吻合较好,各工况之间的破片Mott特征质量规律与试验结果一致.

针辊式高压静电分选机电晕极结构优化

张子生, 崔晋, 高娇娇, 张嘉曦, 王春胜

2015, 35(10): 1006-1010. doi:10.15918/j.tbit1001-0645.2015.10.004

摘要(907) PDF(1194)

摘要:
为提高针辊式高压静电分选机的分选效率,须寻求最佳的电晕极结构. 利用自制针辊式高压静电分选机,固定针辊距离为d=50 mm,进行针辊放电实验. 通过调整电晕电压、放电针间距及长短针排列方式,探讨分选电场分布规律,对针结构进行优化. 结果表明,放电效果随针间距减小会出现先增强后减弱的过程,当针间距为12 mm时达到最大值;在最佳针间距下,将针的长度按30 mm-15 mm-30 mm的方式排列,得到了更好的放电效果,转辊表面电荷量在15 kV时可提高33%;应用Matlab软件,模拟了不同针间距对放电的影响,为静电分选机的优化设计提供了依据.

冲击载荷作用下玻璃和陶瓷材料失效模式对比研究

郑志嘉, 段卓平, 张连生, 欧卓成, 黄风雷

2015, 35(10): 1011-1015,1021. doi:10.15918/j.tbit1001-0645.2015.10.005

摘要(784) PDF(1584)

摘要:
针对玻璃和陶瓷两种材料的不同失效模式,及陶瓷中是否存在失效波现象的问题开展了数值模拟工作,得到了陶瓷和玻璃两种脆性材料在冲击载荷作用下不同的动态响应情况,从材料细观结构的角度出发,对产生不同结果的主要影响因素进行了分析,解释了相同实验条件下,陶瓷材料中没有观测到表征失效波现象的再压缩信号的原因. 分析结果表明,与能够产生失效波的玻璃材料相比,由于陶瓷材料在细观尺度上存在着尺寸较大的微裂纹,这些裂纹在冲击载荷作用下快速生长,致使材料损伤发展的延迟时间很短,所以实验中没有观测到陶瓷材料中的失效波现象.

直接碰撞杀伤动能拦截器对子母弹头毁伤分析模型

金学科, 余庆波, 王永智, 龚杰, 郑元枫, 王海福

2015, 35(10): 1016-1021. doi:10.15918/j.tbit1001-0645.2015.10.006

摘要(1055) PDF(1233)

摘要:
针对直接碰撞杀伤动能拦截器对子母弹道导弹弹头毁伤问题,对动能拦截器和子母弹头目标特性进行了分析,基于体积重叠分析提出了子弹毁伤判定方法,建立动能拦截器末端遭遇弹道模型,并通过引入射击线技术对毁伤子弹数进行了估算,建立了动能拦截器对子母弹头毁伤快速分析模型. 算例与分析表明,利用该模型可有效分析碰撞角、碰撞点等因素对子母弹头毁伤概率的影响,研究结果可为动能中段反导毁伤效能评估和拦截模式选择提供参考.

小型4轴矢量推进式水下机器人定深控制技术

罗庆生, 金诚, 张浩, 梁伟栋, 陈怡然

2015, 35(10): 1022-1026,1031. doi:10.15918/j.tbit1001-0645.2015.10.007

摘要(972) PDF(1473)

摘要:
针对传统水下航行器低速航行时姿态控制效率低、机动性差的缺点,设计并构建了一款4轴矢量推进式水下机器人,使其在低速航行时仍然具有高可控性与高机动性. 依据该机器人的结构特点和运动特性,提出了一种基于自适应滑模控制的适合矢量推进式水下机器人纵向深度控制的高可靠性方法,并构建了鲁棒控制器,且配以平滑饱和函数,有效改善机器人控制的暂态品质和震颤现象,解决了该机器人建模时因动态系统高维、多输入、高度耦合、强非线性而产生的较大建模误差问题. 仿真结果表明,机器人的深度、俯仰角能迅速稳定在期望值附近.

小型航行体近水面纵向运动鲁棒控制

边江楠, 冯顺山, 邵志宇, 李永明, 聂为彪

2015, 35(10): 1027-1031. doi:10.15918/j.tbit1001-0645.2015.10.008

摘要(1113) PDF(941)

摘要:
质量较轻的小型航行体在近水面运动时易受波浪力干扰,影响运动稳定性和控制精度,为抑制干扰,在建立纵向平面动力学模型的基础上,采用H_∞混合灵敏度鲁棒控制方法设计了小型航行体近水面纵向运动控制器,建立了近水面波浪力模型,并结合所建立的波浪力模型进行了小型航行体纵向运动控制的数学仿真和半实物仿真实验研究. 结果表明,所设计的控制器调整时间短,超调小,鲁棒性较强,可较好地解决小型航行体近水面航行时的波浪干扰问题,为小型航行体总体控制系统设计提供参考依据.

一种基于模式匹配的自主星图识别算法

踪华, 汪渤, 周志强, 高磊, 李笋, 高晓颖

2015, 35(10): 1032-1037. doi:10.15918/j.tbit1001-0645.2015.10.009

摘要(1009) PDF(3739)

摘要:
为便于星光定姿系统在线应用,提出了一种新的基于模式匹配的自主星图识别算法. 该算法首先建立了一种新的星模式描述方法,然后用该模式描述方法建立观测星的模式和导航星模式数据库,最后通过观测星模式与导航星模式数据库进行匹配,完成星图识别. 试验结果表明,该星图识别算法与传统的算法相比,对观测位置误差具有更好的适应能力,需要的存储空间更少,计算速度更快.

机器鱼群体推进速度一致性研究

任光, 戴亚平

2015, 35(10): 1038-1043. doi:10.15918/j.tbit1001-0645.2015.10.010

摘要(728) PDF(870)

摘要:
针对尾鳍推进机器鱼群体速度一致性问题,以动能映射特征方程为基础,提出了基于平行辨识的一致到达方法;并进一步提出了基于动能映射系数整定协议的速度同步方法. 具体实现为:首先为群体内的个体建立一簇运动学特征方程,并采用参数迭代学习辨识及自适应控制策略使机器鱼各自独立推进. 在速度目标相同的条件下,机器鱼群体最终趋近于等速运动;然后,通过建立稳态下的动能映射系数整定协议,由主机器鱼参数值整定群体参数,避免了不同个体测量误差带来的步调变化,实现群体速度的同步和前进姿态稳定. 仿真结果证明,该目标速度一致性实现方法是有效的.

大规模无线传感网络数据收集的无人机路径规划

汪成亮, 严君辉

2015, 35(10): 1044-1049. doi:10.15918/j.tbit1001-0645.2015.10.011

摘要(900) PDF(1498)

摘要:
针对部署在地表交通困难的大规模无线传感网络,采用目前可控无人机(unmanned aerial vehicles, UAV)进行数据收集能够达到更好的效果. 然而,考虑到无人机自身有限的资源,以及网络中存在大量传感器节点的情况,无人机飞行路径规划对于顺利完成数据收集任务具有重要作用. 无人机路径规划可以看作经典的旅行商问题(traveling salesman problem,TSP). 针对部署具有均匀性特点的大规模无线传感网络,提出了一种规则化快速路径规划(fast path planning with rules, FPPWR)算法. 该算法通过网格划分,将全局区域飞行路径的求解划分到多个较小的方格中进行,并通过成对算子路径优化算法在初等飞行路径上将方格区域中的路径合并为全局路径. 实验证明,该算法在保证了较高精度的同时,显著提升了路径规划的效率.

基于ZigBee的战场数话传输模块的设计与实现

张佳, 白永强, 李翠杰

2015, 35(10): 1050-1055. doi:10.15918/j.tbit1001-0645.2015.10.012

摘要(1005) PDF(1072)

摘要:
为了实现战场上语音和数据的近距离无线传输,将语音传输与ZigBee无线网络相结合,利用ZigBee技术设计一个小型的无线网络,代替有线通信方式. 以IAR的Embedded Workbench为开发平台,设计了控制模块、语音模块、无线通信模块、功率放大模块、数据接口等模块硬件电路. 采用RALCWI语音压缩算法保证话音质量,设计了2.4 GHz ZigBee网络节点,组成2.4 GHz ZigBee小型网络,在网络内自由传输语音和数据,并在软件上实现了语音处理和组网、无线收发数据、数据传输等功能,解决了战场上无线传输的问题.

基于控制系统模型前馈高响应控制技术研究

王磊, 郝双晖, 宋宝玉, 郝明晖

2015, 35(10): 1056-1061. doi:10.15918/j.tbit1001-0645.2015.10.013

摘要(832) PDF(1656)

摘要:
为提高控制系统的响应速度,基于控制系统模型提出前馈控制结构. 该种前馈结构可以保证指令输入到指令输出与扰动输入到指令输出完全独立,充分考虑了控制系统的动态响应性能,保证了控制系统的响应跟踪能力与扰动抑制能力的最优化. 实验结果表明,该种新型前馈系统相比于传统的基于低通滤波的前馈系统具有更好的速度及电流指令跟踪能力,消除了低通滤波前馈对指令滤波造成的失真,该方法大幅提高了控制系统的速度跟踪响应能力.

化学化工实验室无线安全监测系统故障诊断方法研究

李智敏, 陈祥光, 吴磊, 魏延富

2015, 35(10): 1062-1066,1073. doi:10.15918/j.tbit1001-0645.2015.10.014

摘要(857) PDF(1020)

摘要:
针对化学化工实验室的安全问题设计了一种无线安全监测系统,通过无线通信模块传输现场检测数据和经压缩后的图片,实现了实验室安全远程无线监测与监视的功能. 由于监测系统中的无线通信模块能耗较高,长期运行容易发生故障,其故障检测方式也较为复杂. 为了在线检测无线通信模块的故障和识别其类型,以确保无线安全监测系统的可靠性,研究了无线通信模块的电流特性,建立了基于模糊神经网络的故障诊断模型,可实现对无线通信模块在不同状态下的故障进行诊断. 实验结果表明,与BP神经网相比,采用模糊神经网络的无线通信模块故障诊断方法训练耗时短、收敛快、训练误差和验证误差小、诊断正确率高,能够在线检测无线通信模块的多种类型故障,明显提高了无线安全监测系统的可靠性,具有较好的实际应用价值.

一种彩色QR码的设计原理及编解码实现

牛万红, 颜惠琴, 葛永斌

2015, 35(10): 1067-1073. doi:10.15918/j.tbit1001-0645.2015.10.015

摘要(1119) PDF(1917)

摘要:
针对传统QR(quick response)条码技术的缺陷及其应用瓶颈,提出一种彩色QR条码技术方案. 通过扩大码字符号的尺寸,减少其数量降低算法的空间复杂度;仅采取一种编码模式,利用位长的标示符来控制数据编码,达到码字流压缩的目的;选择6种对比度最大的颜色映射码字流,以便译码时降低识别难度. 仿真结果表明,文中设计的彩色QR条码相比传统QR条码技术方案,信息密度更高,条码容量更大,视觉表现力也更强,该技术方案有效可行.

锂离子电池健康状态估计与剩余寿命预测

董汉成, 凌明祥, 王常虹, 李清华

2015, 35(10): 1074-1078. doi:10.15918/j.tbit1001-0645.2015.10.016

摘要(1581) PDF(4859)

摘要:
针对锂离子电池健康状态(state-of-health, SOH)估计与剩余有效工作时间(remaining useful life,RUL)预测进行探讨. 提出了一种利用SOH参数反应电池状况,并且建模预测电池RUL的方法. 改进了现有研究成果在RUL预测中不能更新其概率密度的缺陷. 同时应用支持向量回归机(SVR-PF)改进标准粒子滤波算法具有粒子贫化效应的缺点. 仿真结果表明提出的参数准确地反应了电池的状况,同时也准确地预测了电池的RUL;SVR-PF具有比粒子滤波更强的平滑与预测能力.

射频成像GIF技术的瞄准点选择算法

王萱, 邓甲昊, 沈三民

2015, 35(10): 1079-1084. doi:10.15918/j.tbit1001-0645.2015.10.017

摘要(756) PDF(1305)

摘要:
为提高射频成像制导引信一体化(GIF)技术起爆控制精度,提出精确的目标瞄准点实时判别算法. 本算法首先进行雷达图像统计学建模,设计三峰值Gauss函数对图像进行直方图规定化处理,以改变灰度值分布,削弱相干斑噪声的影响;然后利用统计排序滤波器滤波,并采用Ostu方法进行阈值处理,结合形态学方法得到目标轮廓;根据图形学中凸包的概念,计算凸多边形质心即为目标瞄准点. 理论分析和仿真结果表明,本算法时间复杂度低,可精确确定瞄准点,为提高射频成像制导引信一体化起爆控制精度及引战配合效能提供了新途径.

基于PCA的相机响应函数特征化方法研究

裘溯, 金伟其

2015, 35(10): 1085-1089. doi:10.15918/j.tbit1001-0645.2015.10.018

摘要(797) PDF(1249)

摘要:
响应函数是CCD和CMOS成像器件的重要特性之一. 传统的响应函数测试方法存在对实验条件要求苛刻、测试速度慢、人工成本高等不足. 基于201条已有的响应函数曲线,采用PCA方法提取相机响应函数空间中对应5个最大特征值的特征向量,并用这5个特征向量的线性组合表达已有的201条响应函数曲线,取得了较高的精度. 对4种不在响应函数库中的数码相机响应函数进行了特征向量表达,也获得了较高的精度,证明相机响应函数空间特征向量能够表达任意相机的响应函数.

小型光电编码器动态误差检测

于海, 万秋华, 梁立辉, 王树洁

2015, 35(10): 1090-1095. doi:10.15918/j.tbit1001-0645.2015.10.019

摘要(625) PDF(2100)

摘要:
为克服传统编码器检测系统制造成本贵、检测过程复杂、检测点数少、手动操作精度低、不能实现动态性能检测等缺点,设计了小型绝对式光电编码器动态误差检测系统,开展了对小型光电编码器动态误差检测的研究. 对比分析了国内外传统光电编码器误差检测技术的优缺点,提出了采用简单易行的比较法对光电编码器进行动态误差检测的方法;建立了光电编码器动态误差检测系统,并完成了动态误差检测系统的关键技术设计;对所设计的动态误差检测系统进行性能测试,并利用该装置对某光电编码器进行动态误差检测. 经过测试,该动态误差检测系统能够实现在0~90 r/min转速下,对不高于16位的小型绝对式光电编码器进行动态误差检测,其检测精度为1.22".

锂离子电池电解液阻燃共溶剂TPP和DMMP的研究

朱奇珍, 井婷婷, 陈楠, 刘曙光, 金翼, 陈人杰, 吴锋

2015, 35(10): 1096-1100. doi:10.15918/j.tbit1001-0645.2015.10.020

摘要(1022) PDF(2325)

摘要:
为提高锂离子电池的安全性能,对特定阻燃电解液及其相关性能进行了探究. 在1 mol/L LiPF₆/EC:DEC(质量比1:1)传统二元电解液中分别加入磷酸三苯酯(TPP)和甲基膦酸二甲酯(DMMP)作为阻燃共溶剂,并采用燃烧测试、热学性能以及电化学性能测试等方法对其性能进行了研究. 结果表明电解液达到不燃标准(阻燃效率η≥0.9)的最佳比例分别为质量分数为55%TPP和35%DMMP. 此外,含一定量TPP、DMMP的阻燃性电解质与电极材料具有良好的相容性.

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2015年第35卷第10期

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