• 2021年第43卷第1期文章目次
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    • 光场成像系统仿真分析与深度标定研究

      2021, 43(1):1-9,41. DOI: 10.13255/j.cnki.jusst.20200506001

      摘要 (1966) HTML (2080) PDF 3.55 M (2481) 评论 (0) 收藏

      摘要:微透镜阵列的光场相机可以根据微透镜阵列与传感器之间的距离分成非聚焦(传统型)、聚焦开普勒型和聚焦伽利略型3种光场相机,使用光学仿真软件Zemax对这3种光场相机进行模拟,对得到的白板图进行微透镜中心标定以及对原始光场图片进行渲染处理,得到系统的空间分辨率(重聚焦图片分辨率)、角度分辨率(多视角数)等信息。利用重聚焦系数推导出景深、焦深的计算公式。综合考虑实际条件和测量对象,选择搭建聚焦伽利略型光场相机实验系统,该系统关键参数b=0.6 fm,其中b为微透镜阵列与传感器之间的距离,fm为微透镜单元的焦距。结合仿真系统分析了影响深度标定方法准确性的因素,结果表明,原图清晰度、采样步长、重聚焦步长、重采样倍数以及拟合方法都对最终得到的深度标定曲线产生影响,并通过改进实验验证了仿真的结论。

    • 前缘附近微小板对S809翼型气动性能的影响

      2021, 43(1):10-19. DOI: 10.13255/j.cnki.jusst.20200211001

      摘要 (1243) HTML (1050) PDF 2.62 M (1905) 评论 (0) 收藏

      摘要:翼型在较大攻角下会发生失速,产生流动分离,这将直接影响翼型气动性能。对此,采取在雷诺数Re=1×106的条件下,在S809翼型前缘点附近不同位置处设置微小板,改变微小板的板长、振动振幅和频率,探究其对S809翼型气动性能的影响。结果表明:静止时,微小板的板长尺寸对控制效果影响显著,当位置和尺寸选取最优时,S809翼型在22°攻角下升阻比提升2倍左右;对抑制流动分离效果不佳的尺寸较小的静止板施加以合适振幅和频率的振动后,可以有效地抑制翼型的流动分离,得到增加升力、减小阻力的效果。

    • 化学链燃烧钴基载氧体炉内脱汞机理研究

      2021, 43(1):20-28. DOI: 10.13255/j.cnki.jusst.20200326004

      摘要 (1136) HTML (1380) PDF 1.26 M (1977) 评论 (0) 收藏

      摘要:煤化学链燃烧炉内脱汞对降低煤燃烧单质汞的排放有重要意义,但是汞在载氧体作用下的氧化机制尚不明确。本文采用Co3O4载氧体在固定床反应器中进行脱汞实验,并在线检测反应器出口Hg0浓度。通过热力学计算揭示Hg0的催化氧化机制。实验结果表明,HCl与Co3O4的异相反应和HCl与Hg0的均相反应对Hg0脱除效率贡献都很大。随着Co3O4还原程度的增加,其对Hg0脱除效率急剧下降。计算结果表明,Hg0的氧化存在3种反应路径:Hg0与Cl2反应生成HgCl2;Hg0与Cl反应形成HgCl,然后被Cl/Cl2氧化形成HgCl2;Hg0与O反应生成HgO,HgO与Cl2O反应生成HgCl2。不同含Cl组分对Hg0氧化的贡献率顺序为:Cl2>Cl>CoCl3。本研究揭示炉内Hg0氧化机制对炉内脱汞技术的开发和应用有重要意义。

    • 基于PSO-LSSVM的复杂试验不确定度分析

      2021, 43(1):29-34. DOI: 10.13255/j.cnki.jusst.20200213001

      摘要 (1181) HTML (1197) PDF 1.04 M (1651) 评论 (0) 收藏

      摘要:提出一种结合粒子群优化(PSO)算法和最小二乘支持向量机(LSSVM)模型的复杂试验不确定度分析方法。以汽车座椅的安全带拉伸试验为对象,研究汽车座椅安全带拉伸试验的主要影响因素及其概率密度函数参数,采用拉丁超立方方法进行试验设计,并进行安全带拉伸试验有限元仿真。运用PSO-LSSVM建立安全带拉伸试验的数学模型,并与BP(back propagation)神经网络建立的数学模型进行对比,结果显示PSO-LSSVM数学模型有更高的预测精度,满足后续不确定度评定要求。进一步采用蒙特卡罗方法实现安全带拉伸试验的不确定度评定,并以国家标准规定的方法进行参考,研究结果表明,该方法可应用于各种复杂试验不确定度分析中。

    • 胶层对声表面波扭矩传感器特性影响分析

      2021, 43(1):35-41. DOI: 10.13255/j.cnki.jusst.20200520001

      摘要 (1191) HTML (791) PDF 2.22 M (1474) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了研究胶层对声表面波(SAW)扭矩传感器特性的影响,建立了包括胶层在内的扭矩敏感模型。利用微扰理论得到扭矩载荷与SAW谐振器频率偏移量之间的关系,采用剪滞理论分析了胶层对SAW扭矩灵敏度的影响;根据Maxwell模型建立了胶层松弛时间谱,得到了应变传递响应时间,通过数值计算分析了不同弹性模量、不同胶层厚度的响应时间。研究结果表明,采用弹性模量大、黏度系数小的粘接剂有利于减少胶层的响应时间,提高扭矩测量精度。利用分析结果指导了SAW谐振器的封装。对采用MBond-200胶水封装的SAW扭矩传感器进行了实验,得到100 Nm量程的SAW扭矩传感器的线性度、重复性和迟滞特性分别为0.68%,1.27%和1.01%,实验结果说明所选用胶水的响应时间对测量结果影响较小。

    • 一种利用甘氨酸氧化酶生产乙醛酸的方法

      2021, 43(1):42-48. DOI: 10.13255/j.cnki.jusst.20200221002

      摘要 (1195) HTML (837) PDF 1.01 M (2581) 评论 (0) 收藏

      摘要:为实现生物法工业化生产乙醛酸,采用基因工程技术对甘氨酸氧化酶(ThiO)进行表达优化,使用SDS-PAGE电泳手段验证ThiO的可溶性表达,通过全细胞转化法检测重组菌体生产乙醛酸的能力,并优化了反应条件,在放大体系中考察其应用性。结果表明:构建的菌株Bacillus subtilis 168(pP43NMK-ThiO)实现了ThiO的可溶性表达,全细胞转化甘氨酸生产乙醛酸的产量超越了当前生物法制备的最高产量。全细胞催化剂的最佳反应条件为温度30 ℃和pH值8.3,在35 ℃内保持高热稳定性,保温8 h后仍保持90%以上反应活性。在最佳反应条件下添加终浓度1%的过氧化氢酶使得乙醛酸产量提升,相对产率提高了30%。3 L发酵罐上的结果与摇瓶上一致,显示出全细胞法制备乙醛酸的稳定的转化能力,为其工业化奠定了基础。

    • 一类具有时滞的随机SISV传染病模型的稳定性

      2021, 43(1):49-58. DOI: 10.13255/j.cnki.jusst.20200107001

      摘要 (1088) HTML (837) PDF 964.05 K (1821) 评论 (0) 收藏

      摘要:研究了一类具有非线性发生率和时滞的随机SISV传染病模型。利用 Lyapunov函数和Itô公式证明了随机模型存在全局唯一正解。对非时滞和含时滞随机SISV传染病模型进行了线性化并得到了对应模型的解的均方指数稳定性。在白噪声适当的扰动条件下,证明了系统是依概率稳定的。

    • 考虑人群流动数据的COVID-19传播模型

      2021, 43(1):59-67,92. DOI: 10.13255/j.cnki.jusst.20200609005

      摘要 (1361) HTML (1241) PDF 3.52 M (2907) 评论 (0) 收藏

      摘要:新冠疫情随着人群的流动和互相接触在各地区快速传播和扩散。通过提出一种考虑地区间人群流动和地区内人群流动状态的疫情传播模型(简称D-SEIR模型),综合考虑人群的流动情况、易感人群和潜伏人群的数量变化情况,从而预测确诊人群的变化。经过深圳市和山东省的实证数据实验结果表明,D-SEIR模型能够准确拟合COVID-19传播过程中的易感人群和确诊人群的演化趋势。疫情未稳定前,模型对深圳市易感人群和确诊人群变化趋势的拟合优度${{r}^2}$可达0.9661,0.8474,山东省的拟合优度${{r}^2}$可达0.8576,0.8795。疫情稳定后,模型对深圳市易感人群和确诊人群变化趋势的拟合优度${{r}^2}$可达0.9720,0.8180,山东省的拟合优度${{r}^2}$可达0.8615,0.9122。模型有助于发现COVID-19在人群流动下的传播规律和特性,为复工复产背景下不同城市和地区的风险预警提供决策依据。

    • 基于Prophet-LSTM-PSO组合模型的医院住院量预测研究

      2021, 43(1):68-72. DOI: 10.13255/j.cnki.jusst.20200308003

      摘要 (1258) HTML (775) PDF 857.25 K (9652) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对医院住院量预测问题,首先利用先知模型(Prophet)与长短期记忆循环神经网络(LSTM)预测方法对2015年1月到2019年12月上海市东方医院呼吸内科住院量的时序数据进行建模分析,然后利用粒子群算法(PSO)求出两种模型对应的组合系数,从而得到最终的Prophet-LSTM-PSO组合模型,并通过RMSE和MAE统计学指标将组合模型与单一模型进行对比,同时利用公开数据集进行对比实验。结果表明,Prophet-LSTM-PSO组合模型较Prophet、LSTM、移动平均自回归模型等(ARIMA)等单一模型有效地降低了医院住院量预测的偏离性,提高了预测精度。

    • 求解全局优化问题的改进灰狼算法

      2021, 43(1):73-82. DOI: 10.13255/j.cnki.jusst.20200331002

      摘要 (2276) HTML (1001) PDF 1.18 M (3704) 评论 (0) 收藏

      摘要:灰狼算法是一种高效的优化技术,但其在一些问题上存在求解精度不高、收敛速度较慢和易于陷入局部最优的缺点。因此,提出了一种改进的灰狼优化算法(MGWO)。该算法引入了3种改进策略:平衡算法全局搜索性和局部开发性的指数规律收敛因子调整策略、提高算法求解精度的自适应位置更新策略和修订动态权重策略。通过两组在10个基准测试函数上的对比实验,验证3种改进策略的有效性。实验结果表明,综合使用3种策略的MGWO_4明显提升了基本灰狼算法(GWO)的性能,而且优于其他文献中的改进灰狼算法和其他数个优化算法。最后,在工程设计问题上的实验结果进一步证明了MGWO高效的寻优能力。

    • 信息传播影响下基于进化蜂群算法的应急车辆路径优化设计

      2021, 43(1):83-92. DOI: 10.13255/j.cnki.jusst.20200910001

      摘要 (1720) HTML (762) PDF 2.18 M (1667) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了能够准确反映信息传播对于应急物资需求的影响以及有效优化应急配送车辆的路径,构建了基于双层扩散网络的需求预测模型和改进的离散人工蜂群算法(进化蜂群算法)。首先,在分析扩散网络中事件层和信息层关系的基础上构建了物资需求预测模型。其次,在进化蜂群算法中,依据适应度值和历史进化程度来甄别优秀信息,并融合了交叉算子和变异算子使蜜源得以不断进化,从而充分挖掘了蜂群价值并有效提升了迭代效率。仿真实验结果表明,应急物资得以被短时高效地配送到所需区域,从而验证了所构建的模型和算法能够有效求解信息传播影响下的应急车辆路径多目标优化问题。

    • 基于耦合映像格子模型的城市轨道交通网络可靠性研究

      2021, 43(1):93-101. DOI: 10.13255/j.cnki.jusst.20200408002

      摘要 (1423) HTML (1033) PDF 1.34 M (2827) 评论 (0) 收藏

      摘要:为进一步提高轨道交通网络化背景下的系统可靠性,预防系统潜在客流风险,从复杂网络视角,分析了轨道交通网络可靠性及其加权客流网络可靠性。为衡量客流权重对网络可靠性的影响,构建了客流加权可靠性评价指标。利用上海公共交通卡数据,得到网络节点真实客流权重,以实际客流权重为参数,衡量客流加权网络可靠性。基于耦合映像格子(CML)模型,构建上海轨道交通网络动力学模型,模拟不同情境下网络节点引发的网络级联失效动力学过程,并衡量级联失效过程中的网络客流加权可靠性变化情况。结果表明:地铁网络客流加权性质在毁损初始阶段,下降较小;网络毁损规模超过50%,客流加权网络可靠性趋近于0。因此,在网络毁损初始阶段采取措施能有效防止故障在网络扩散。

    • 考虑租赁双方的租赁设备多目标预防维护策略

      2021, 43(1):102-110. DOI: 10.13255/j.cnki.jusst.20200227003

      摘要 (1318) HTML (1372) PDF 975.53 K (1898) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对当前租赁市场上设备承租方对租赁服务要求提高的市场环境,综合考虑设备出租方和设备承租方的经济利益,建立了考虑租赁双方的租赁设备多目标预防维护模型。首先,基于设备故障状态对设备多维护方式进行决策,考虑设备承租方生产计划与产品质量的需求,利用承租方产品质量需求描述其满意度。其次,建立设备维护的总成本、设备维护活动时长以及设备维护活动对产品质量影响的多目标联合优化模型,最小化设备维护成本的同时,最小化设备总的加工时间,最大化承租方满意度,优化了设备的预防性检测维护周期。最后,通过数值分析验证了这一模型的有效性。联合考虑租赁双方对维护活动的要求更加符合实际的市场需求,降低了设备总维护成本和总加工时间,并且提高了承租方的满意度。