济南大学学报(自然科学版)杂志

济南大学学报(自然科学版)杂志2021年第04期

• 基于贝叶斯分类的变压器绕组故障诊断算法

  为了提高变压器绕组故障诊断准确率,减少不同故障类型的诊断时间,提出基于贝叶斯分类的变压器绕组故障诊断模型;根据平行板电容理论,计算电容器极板上所带电量,利用电场分布和电场能量,计算导体间的互电容之和,将绕组电感和电阻确定为贝叶斯诊断模型的故障特征量;利用后验概率决策分类,通过欧拉非线性理论模型离散获得五阶故障模型,构建故障模型的输出方程,完成基于贝叶斯分类的变压器绕组故障诊断。结果表明,该方法的故障诊断准确率可高达96%,针对不同的故障类型诊断的实时性较好。

• 引入和声策略的果蝇算法求解边坡最小安全系数

  李冉,曾宇,于广明,李亮

  为了提高边坡稳定分析的效率,基于基本果蝇算法,通过引入和声策略,构建混合优化搜索算法,提出改进的果蝇算法;针对边坡短期稳定性问题,考虑边坡土体材料在垂直方向的变异特性,研究果蝇个数、最大飞行距离对基本果蝇算法搜索效率的影响。结果表明:基本果蝇算法和改进的果蝇算法中果蝇个数对计算结果影响较大,建议果蝇个数取为大于50;最大飞行距离对计算结果影响较复杂,针对不同的问题,建议采用不同的飞行距离进行试算,从而最终找到最优结果;改进的果蝇算法中和声策略参数h_r尽量取较大值,一般建议取为大于0.95,和声策略参数p_r建议取为0.1。

• 新型地铁带齿预埋槽道在盾构隧道中的仿真研究

  针对地铁盾构隧道专用预埋槽道技术问题,运用有限元软件ABAQUS,对现有6种型号带齿预埋槽道进行仿真,分析轴拉、剪切静力荷载作用下预埋锚杆、锁紧螺杆、槽道等主要部件的力学性能。结果表明:在轴拉荷载作用下,仅最大型号槽道的应力小于限值,其余型号槽道的应力均大于限值;仅最小型号预埋槽道的混凝土压应力大于限值,其余型号预埋槽道的混凝土压应力均小于限值;在横向剪切荷载以及轴拉与纵横向剪切荷载共同作用下,6种型号槽道的应力均大于限值。

• 国际热核聚变实验堆朗缪尔探针用高纯氧化铝陶瓷的制备

  刘春佳,刘翔,练友运,宋久鹏,赵伟

  针对国际热核聚变实验堆偏滤器朗缪尔探针的绝缘部件尺寸小、脆性高、机加工性能差等特点,以高纯超细氧化铝粉为原料,采用粉末注射成形工艺制备高纯氧化铝陶瓷管,并对其物相组成、微观组织、热学和电学性能进行表征和分析。结果表明,高纯氧化铝陶瓷管中氧化铝的质量分数达到99.99%,主晶相为α-氧化铝,晶粒规则,结构致密,具有优良的热导率、抗热冲击性能和电性能。

• 水灰比对水泥基材料裂缝自愈合机制的影响

  陈帅帅,李敏,袁连旺,周宗辉

  采用裂缝开口显微观察、超声波脉冲速度测试以及超声波形分析方法,研究水与胶凝材料的质量比(简称水灰比)对水泥基材料裂缝自愈合性能的影响,借助热重分析、物相分析、微观形貌观察等手段,比较不同水灰比的砂浆试块裂缝内表面水化产物及自愈合产物的差异,评价不同水灰比的砂浆试块裂缝自愈合能力。结果表明:随着水灰比的增大,砂浆试块的自愈合能力明显改善,超声波恢复能力增强;水灰比较小的砂浆试块裂缝自愈合的机制是水泥矿物的继续水化,水灰比较大的砂浆试块裂缝自愈合的机制是碳酸钙沉积。

• 基于大数据的省级政务信息资源共享平台绩效评估方法

  李君,郑爱华,李光宇,刘伟伟,马坤

  针对基于大数据的省级政务信息资源共享平台绩效评估方法定性研究多、定量研究相对较少的现状,为了提升部门业务协同,改进服务质量,根据国家电子政务工程项目绩效评价指标体系,借鉴相关政务信息化平台的绩效指标,确定省级政务信息资源共享平台的绩效评估原则,构建省级政务信息资源共享平台的指标体系;以山东省政务信息资源共享平台建设情况为例,使用层次分析法确定各级指标的权重,利用模糊综合分析法对省级政务信息资源共享平台进行评估,验证绩效评价指标体系的可行性。结果表明,该方法在评估山东省政务信息资源共享平台时运行良好。

• 基于分层粒子群优化的三维点云配准

  黄筱佟,温佩芝,萧华鹏,贺杰,邸臻炜

  为了提高三维点云配准的性能,采用基于分层粒子群优化的迭代最近点算法来完成点云配准;首先将源点云作为粒子群粒子,将粒子分成多个子群,然后以点云的曲率为适应度值,分别求解子群适应度值和全局粒子适应度值,并将子群适应度值、全局粒子适应度值和粒子当前速度三者结合,共同搜寻最优粒子,以得到能够精确表达点云结构的特征点,最后采用迭代最近点算法对特征点进行配准。仿真结果表明,通过合理设置粒子速度权重和子群规模,相对于标准迭代最近点算法,分层粒子群优化算法的三维点云配准效率提升显著,配准均方误差略有减小。

• 基于菌群优化算法优化生产车间传感网能耗

  王海林,张春光,唐超尘,刘鑫

  为了降低制造车间传感网能耗,采用基于菌群优化的径向基函数神经网络算法对传感网数据进行融合,去除冗余感知数据并降低数据维度;首先分析传感网节点的分簇及数据传输方式,然后建立基于径向基函数神经网络的生产车间传感网数据融合模型,引入菌群算法,利用菌群算法的趋化、复制和迁徙操作对神经网络的权重进行优化,获得稳定的径向基函数神经网络结构。结果表明,相比常用传感网能耗优化算法,采用菌群优化的径向基函数神经网络优化效率高,在网络能量一定的情况下,能有效减缓节点的"脱网"速度,并增加汇聚节点的接收数据量,通过改变菌群趋化步长的策略获得更优的优化性能。

• 基于空间降维和多核支持向量机的网络入侵检测

  田桂丰,单志龙,廖祝华,王煜林

  提出空间降维和多核支持向量机算法进行网络入侵检测;从网络中抓取数据包,通过局部线性嵌入数据降维获得属性降维后的数据样本;通过差异化设置参与局部线性嵌入运算的邻居数,验证适合样本集的邻居数,将多项式核函数、高斯核函数和Sigmoid核函数进行两两组合,分别验证多核支持向量机的网络入侵检测性能。结果表明,在合理设置局部线性嵌入邻居数和核函数组合方式的条件下,基于空间降维和多核支持向量机的网络入侵检出率较高,检测时间较短。

• 双偏振天气雷达雨区衰减测量偏差的修正

  杨正玮,邵世卿

  针对现有的测量雨区衰减方法受到标定局限性的限制,导致测量值存在偏差的问题,提出基于标定源的双偏振天气雷达雨区衰减测量偏差修正方法;安装双偏振天气雷达设备,并测量雨区衰减数据,以测量衰减数据为偏差修正的初始数据,分析测量偏差来源与类型;利用标定源对双偏振天气雷达设备进行标定,实现雨区衰减测量偏差修正。修正效果测试对比实验结果表明,与传统的偏差修正方法相比,该修正方法在大部分区间内的回波统计值更大,修正效果更加明显。

• 中国西南山区传统古镇景观格局特征——以贵州省旧州、寨英、天龙、土城镇为例

  马庚,韩会庆,张俊杰,马家琦,石临风

  为了探讨人类活动干扰下传统古镇景观格局特征,以贵州省旧州、寨英、天龙、土城4个古镇为例,利用ArcGIS 10.6、 Fragstats 4.2软件,对中国西南山区传统古镇景观空间格局特征进行研究。结果表明:旧州、天龙镇的人工景观类型斑块类型面积、斑块所占景观面积比例、边缘密度均远大于寨英、土城镇的;水田、林地、旱地和林地分别为4个古镇最大的景观斑块类型;与寨英、天龙、土城镇相比,旧州镇的景观蔓延度较低,景观多样性较高;与寨英、土城镇相比,高强度城镇建设和农业生产活动导致旧州、天龙镇的Shannon多样性指数的变化趋势差异性突出。

• 大汶河流域土地利用变化特征及预测

  沈振涛,赵强,高倩,武玮,刘玉玉

  以大汶河流域为例,通过分析土地利用变化转移矩阵,计算土地利用变化动态度和转移状态;结合元胞自动机-马尔科夫模型,对大汶河流域土地利用格局进行模拟,并对2030年土地利用变化进行预测。结果表明:1985—2017年间研究区土地利用动态度为0.91,土地利用转移状态为0.27,土地利用整体属于弱平衡型转换,其中水体、耕地和草地面积缓慢增加,建筑用地面积明显扩大,林地面积显著减小,未利用地呈逆向转换,说明大汶河流域城市化进程处于不断扩张阶段;2030年研究区建筑用地、草地面积将有所增加,林地面积将大幅度减少,耕地、未利用地以及水体面积基本不变。

• 三岔河上游景观格局变化对径流量的影响

  王杰,赵翠薇,贺中华,田仁伟,徐志荣

  基于地理信息系统空间分析方法、 Mann-Kendall秩次相关法和景观格局指数分析法,探究2000—2015年景观格局变化对三岔河上游径流量的影响。结果表明:在变化趋势上,1990—2015年间的年降水量与年径流量变化趋势存在一致性,但是年径流量的变化幅度大于年降水量的;在景观水平上,径流量变化与最大斑块面积指数、景观形状指数、聚集度指数呈正相关,而与景观破碎度、 Shannon多样性指数、 Shannon均匀度指数呈负相关;在类型水平上,径流量变化与林地、草地的散布及并列指数呈负相关,而与建设用地、耕地的最大斑块面积指数呈正相关。

• 电磁阻尼耦合悬架的内共振参数匹配分析

  党壮,刘灿昌,贺成泰,苏红建,张鑫越,栾军超

  为了解决电磁阻尼耦合悬架因非线性振动机理复杂而存在机电耦合系数匹配困难,制约其在汽车领域中推广应用的问题,建立电磁悬架机电耦合动力学模型,推导悬架与电磁电路动力学微分方程,应用多尺度法,得到耦合系统中悬架与电路系统固有频率之比为1∶3时的内共振幅频方程和内共振一次近似解。结果表明:在调节电阻值接近线圈固有电阻的前提下,保持其他参数不变,分别改变线圈固有电感、电路电压以及外界激励幅值、频率的数值,会对悬架及电量的幅频响应曲线峰值产生不同影响;悬架的幅频响应曲线峰值随着线圈固有电感和电路电压的增大而减小,随着外界激励幅值与频率的减小而减小;电量的幅频响应曲线峰值随着外界激励幅值与频率的增大而增大,随着电路电压的减小而增大。

• 基于小波规则的燃料电池电动汽车能量管理策略

  王永军,孙宾宾,李文涛,高松,颜敬昊,魏国

  通过分析影响燃料电池电动汽车燃料电池使用寿命的机理,提出一种具有实用性的基于小波规则的能量管理策略;根据负载瞬态功率需求,构建Haar小波双通道滤波器组,实现整车需求功率的小波一级功率分流,初步满足燃料电池的基频功率需求;结合基于规则的控制策略实现二级功率分流,以平衡峰值功率和负载高频波动功率;结合MATLAB-Simulink联合仿真平台进行仿真验证。结果表明,与单一的基于规则的控制策略相比,基于小波规则二级功率分流的控制策略能够更好地抑制燃料电池的瞬态峰值功率,确保燃料电池工作在高效区间,更有效地延长燃料电池使用寿命,并且经济性较好。

• 智能车辆路径跟踪与稳定性的模型预测控制

  邹旭东,贾志强,张丽霞

  为了改善车辆在路径跟踪时因车速较快或路面较差而发生侧滑的情况,提出一种智能车辆转向与制动联合控制器;在模型预测控制理论的基础上,通过监测轨迹偏差、横摆角偏差以及横摆角速度偏差3个控制参考量,在每个控制时域得到最优的前轮转角和附加横摆力偶矩,并以单轮制动逻辑分配给4个车轮制动力矩;利用CarSim和MATLAB Simulink软件,对车辆以不同车速在不同路面上跟踪轨迹的工况进行联合仿真。结果表明:控制器可以使车辆中低速行驶在冰雪路面和干燥沥青路面上精确、稳定地跟踪期望路径,具有良好的鲁棒性;高速行驶时车辆的横向稳定性仍然良好,但是在冰雪路面上会损失一定的跟踪精度。

• 基于数字信号处理器的振动信号采集及边缘计算系统设计

  刘旭,刘海宁,林心园,李发家,崔焕勇

  针对机械设备振动信号状态监测中多通道高频采样时数据吞吐量大导致的网络带宽、存储空间和计算资源占用高及通信成本高的问题,基于TMS320F28335型数字信号处理器设计一种8通道信号采集及边缘计算系统,完成振动信号的采集以及信号在边缘端的初步处理;基于该系统主要元件包括微机电系统加速度计、 AD7606型模数转换采样芯片和CH395L型以太网协议栈芯片,完成系统的硬件设计,并利用子带编码技术,实现边缘计算算法在该系统的部署。结果表明,该系统能有效地采集机械设备的振动信号,基于子带编码的边缘计算方法提高了振动信号的信息密度,系统计算结果表示了机器的健康状态,可有效地用于机械设备的状态监测与进一步故障诊断。