- 周朔;杜必强;门雪珂;刘洋硕;李亚珊;周吉宇;丁海民;
有机无机杂化二维钙钛矿因其特殊的量子阱结构,在光电半导体领域引起了越来越多的关注,探究不同量子阱结构的光电性能差异性有助于推动二维钙钛矿材料的应用。选取了典型的苯乙胺(PEA)、丁胺(BA)作为间隔层阳离子,通过降温析晶工艺结合组分调控策略制备了厘米级尺寸的二维PEA_2PbBr_4、BA_2PbBr_4、BA_2MAPb_2Br_7钙钛矿单晶,通过电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)等表征手段分析了其晶体形貌结构,通过紫外可见吸收光谱和荧光光谱对比了3种晶体的光物理性能。通过蒸镀对称电极制备X射线光电响应器件,探究了二维BA_2PbBr_4、BA_2MAPb_2Br_7钙钛矿单晶的光电性能,鉴于二维晶体的各向异性差异,分别制备纵置结构和横置结构的器件。基于BA_2PbBr_4的横置结构器件在X射线辐照强度为80.73μGy·s~(-1)时,其最大灵敏度为192.5μC·Gy~(-1)·cm~(-2),BA_2MAPb_2Br_7的器件最大灵敏度为194.6μC·Gy~(-1)·cm~(-2)。纵置结构由于受到量子阱限制的影响,其响应灵敏度相对较低,分别为88μC·Gy~(-1)·cm~(-2)和74μC·Gy~(-1)·cm~(-2)。
2026年05期 v.55;No.422 1-6页 [查看摘要][在线阅读][下载 1675K] [下载次数：363 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：2 ] - 孙文;陶键;陶伟莉;
随着油田开发技术需求的不断提高,智能抽油机井系统的发展日益受到重视,数字孪生技术是实现抽油机井系统智能化监测与管理的有效解决方案。基于Unity3D引擎与数字孪生五维模型,搭建实验室游梁式抽油机数字孪生原型系统。首先通过SolidWorks逆向建模、3DsMAX模型渲染并导入Unity3D系统进行集成,从而搭建虚拟平台;同时利用数据采集卡与传感器实时采集位移、倾角等运动学参数,最后经多次滤波操作后验证了其与仿真数据的一致性。结果表明:抽油机数字孪生原型系统基本实现了抽油机实体三维可视化、运动状态监测和数据解析及可视化等系统功能;且在数据滤波降噪后,能够使虚拟模型和物理实体的悬点位移、速度等运动数据误差均显著减小,位移数据误差为3.09%,速度参数的最大误差为4.24%,加速度参数的最大误差为7.43%,验证了数字孪生在石油装备监控中的可行性。
2026年05期 v.55;No.422 7-12页 [查看摘要][在线阅读][下载 1532K] [下载次数：134 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：2 ] - 屈文涛;方健喆;
清管器运行状态直接影响清管作业效率和安全。为深入了解直板清管器在天然气管道中运行时的摩擦性能,使用ANSYS有限元分析软件建立直板清管器在直管内运行的有限元模型,计算清管器运行过程中的摩擦力,分析了管径内径和摩擦因数对最大摩擦力以及稳定摩擦力的影响。结果表明:清管器运行过程中摩擦力呈明显阶段性变化,出现4个“上升-下降”区间,最终趋于稳定;摩擦力随管道内径增大而减小,内径由201 mm增至209 mm时,最大摩擦力由3 635 N降至2766N,稳定摩擦力由2905N降至2 331 N;摩擦力随摩擦因数增大而增加,摩擦因数由0.1增至0.5时,最大摩擦力由2 108 N升至4 070 N,稳定摩擦力由1 297 N升至3 551 N;最大摩擦力的升高使清管器在变径处堵塞风险增加,稳定摩擦力的升高使清管器持续运行阻力增大,增加清管作业过程堵塞风险。
2026年05期 v.55;No.422 13-16+99页 [查看摘要][在线阅读][下载 1425K] [下载次数：1 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：1 ] - 王萌璠;蔡宗琰;田心平;周昌;
风电机组滚动轴承的健康状态对设备性能有直接影响。但在变工况条件下,目标域数据标签经常缺失,导致诊断性能显著下降。为解决此问题,提出了一种基于LMMD-DANN的故障诊断模型。该模型采用多模块集成架构,结合特征提取网络、局部最大均值差异(LMMD)算法与域对抗神经网络(DANN)。通过引入域对抗机制,在特征提取器与域分类器之间建立对抗关系,增强特征提取能力,实现跨域数据特征混淆;同时采用LMMD算法关注局部特征,促进同类子域特征对齐;引入自适应权重策略,动态调整域分类损失在总损失函数中的权重。在CWRU和JNU轴承数据集上的实验结果表明,所提方法在6个变工况任务中的平均准确率分别达到98.88%和89.1%,证明了LMMD-DANN在变工况无监督故障诊断场景中更具优势。
2026年05期 v.55;No.422 17-23页 [查看摘要][在线阅读][下载 1838K] [下载次数：1079 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：2 ] - 陈世军;缪成;陈鑫宇;
焊缝打磨技术不仅可以显著提升生产效率,降低劳动强度,还能确保打磨质量的一致性,提高焊接产品的表面质量和性能。更重要的是,它能够降低工人在危险工作环境下的安全风险。基于文献计量学方法,结合CiteSpace文献可视化分析软件,对1976—2024年间来源于中国知网(CNKI)中文数据库的349篇文章和来源于Web of Science外文数据库的367篇文章进行系统梳理,对焊缝打磨系统领域的文献发文时间、研究作者、研究机构进行了分析研究。结果表明,焊缝打磨系统领域经历了从起步阶段到快速发展的过程,技术不断突破,研究成果逐渐丰富。但焊缝打磨系统领域尚未形成具备较强科研产出能力的核心作者群体。接着对机器人自动化打磨与路径规划、焊接工艺与质量控制、打磨力调控及优化、材料性能与工艺结合等关键技术及热点关键词进行了归纳总结,阐述了不同研究方法的共性规律及各自的优缺点。最后展望了焊缝打磨系统领域的发展趋势,结果说明焊缝打磨系统正逐渐向智能化、自动化和多场景应用以及新材料工艺优化的方向迈进。通过定量化文献分析揭示了技术演进规律,为焊缝打磨系统的理论创新和工程应用提供了决策依据,特别是在轨道交通、汽车制造、航空航天构件精密打磨、船舶焊接件批量处理等场景中具有重要参考价值。
2026年05期 v.55;No.422 24-34页 [查看摘要][在线阅读][下载 1592K] [下载次数：93 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 王亮;魏望和;傅伟鹏;林锟义;吴欣颢;周欣慧;
针对W波段半矩形环螺旋线行波管在高功率工作下的热问题,利用ANSYS Workbench仿真平台建立了包含慢波结构、介质衬底与金属管壳的三维模型,系统研究了该行波管的热分布特性与热形变规律。基于HFSS电磁仿真软件对半矩形环螺旋线慢波结构进行高频研究,并利用CST软件的粒子-单元模拟方法得到行波管的金属损耗值为6.2 W,电子注截获的体电流损耗为0.9 W。通过Workbench软件对在7.1 W总热流作用下的半矩形环螺旋线行波管进行热仿真,分析了热流非线性分布导致末端区域温度显著升高的特征,行波管最高温度达161.19℃。进一步分析表明,采用氧化铍衬底可使最高温度降低13.84℃,而若无氧铜材料与氮化硼衬底不存在接触热阻时,行波管最高温度仅为85.27℃。热形变仿真显示,慢波线末端最大热形变量达0.004 5 mm。研究结果为毫米波行波管散热设计、材料选型与可靠性提升提供了理论依据。
2026年05期 v.55;No.422 35-40+105页 [查看摘要][在线阅读][下载 1579K] [下载次数：2 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 赵明;刘向东;郭扬程;吴洪山;
针对冬季雪期城市道路横向除雪装置作业效率低、除净率不足的问题,基于链传动原理,研究了执行部件雪刷在除雪作业中的参数,使装置具有更好的除净率。通过动力学仿真试验与除雪试验相结合的研究路径,提出并验证了刷毛排布间距与传动-行进速度比的协同优化方案。根据有限元法,采用显式动力学对刷毛除雪过程进行求解,通过本构方程表征积雪材料与刷毛的弹塑性特性,建立了刷毛除雪的有限元模型,对刷毛在不同排布间距、不同速度比例下进行动力学仿真,分析作业状态下这两种参数对除雪效率的影响。仿真结果表明:刷毛排布间距处于22～28 cm时,对雪层产生的平均剪切应力可达到38.853 MPa,较间距处于15～21 cm及29～35 cm区间内的剪切应力分别高出5.3%、4.4%,该区间下排布的刷毛除雪更有利;行进速度达到11 km/h时,传动速度与行进速度比例达到1.3:1范围内,装置所覆盖积雪的接触面积较比例为1:1及1.5:1的覆盖面积更密集更均匀。试验结果表明:采用排布间距为25 cm、行进速度为11 km/h、传动速度为14 km/h进行除雪,除净率可达94.2%,较未优化前刷毛间距处于40 cm的除雪性能平均可高2.5%,验证了仿真试验的正确性,满足了道路除净率要求,为除雪设备高效作业提出了新的优化方案。
2026年05期 v.55;No.422 41-49页 [查看摘要][在线阅读][下载 2117K] [下载次数：130 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 郭扬程;邢蕾;赵明;刘向东;吴洪山;
为了解决现有清雪铲清雪效率低、对地面损伤程度较大的问题,对清雪铲进行弹性结构设计,并对扭转弹簧部件在不同扭矩下的转动角度进行理论分析。分析得出,扭转弹簧在清雪铲进行清雪作业时的转动角度仅为2.46°,确保了扭转弹簧部件可以实现对雪铲的支撑,完成缓冲减震功能。通过SolidWorks软件绘制雪铲与障碍物的仿真模型,使用HyperMesh对扭转弹簧进行网格划分,基于LS-DYNA的动力学算法对清雪铲进行动力学仿真。通过模拟清雪铲对路面上的障碍物进行碰撞,分析扭转弹簧的形变量、剪切应力及扭转弹簧失效时的等效应力,确定了扭转弹簧部件的有效缓冲范围在0～426 MPa之间。通过验证试验得出,扭转弹簧在形变量为50 mm时,其等效应力为437 MPa,与缓冲性能仿真中的相对误差仅为2.5%,验证了扭转弹簧有效缓冲范围的准确性。
2026年05期 v.55;No.422 50-54+127页 [查看摘要][在线阅读][下载 1544K] [下载次数：104 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：1 ] - 马凯;王琰;高丽华;
针对小型封闭空间噪声控制不稳定问题,设计了一种基于FPGA的前馈主动降噪控制系统。该系统包括噪声采样、自适应降噪控制器、反相噪声输出3个部分。在硬件设计方面,搭建了FPGA芯片XC7Z020最小系统、音频芯片ADAU1761电路、功放电路,能够实现多线程、并行处理运算,完成音频数据采集、FFT变换、相位和幅度调整、IFFT变换、数据输出等任务,满足系统实时性要求;在软件设计方面,采用前馈结构的FxLMS (滤波-x最小均方差)算法,有效避免因次级通道而产生的延时,通过次级干扰抵消现有噪声,使最初噪声得到衰减,从而达到降噪目的。通过对比实验分析,在主动降噪控制器开启的情况下,相同环境下噪声A计权声压级、最大声压级降幅明显,降噪效果显著,特别适用于降低或减弱舰船、控制室等小型封闭空间的持续噪声。
2026年05期 v.55;No.422 55-59页 [查看摘要][在线阅读][下载 1537K] [下载次数：5 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：1 ] - 李放;龚闪闪;乔雪涛;刘康东;赵乙衡;许华威;
为深入研究和探索改善机床综合性能的新方式,以满足现代化机床向高精度、高智能、高速度等方向发展的需求,提出用钢-聚丙烯纤维增强树脂混凝土(SPFRRC)材料替换铸铁材料用于磨床床身。综合运用“HORSFIELD最密填充理论”“贝雷法”以及“排水法”确定骨料最佳级配、骨料粒径分布和骨料最低空隙率,进一步优化SPFRRC材料的力学性能,制备成型效果较好的试件并检测其基本性能参数。以铸铁材料磨床床身为比对原型,对SPFRRC材料磨床床身结构重新进行设计,采用SolidWorks与ANSYS Workbench对两种材料磨床床身进行三维建模和有限元静态、动态以及热态性能模拟,分析和计算铸铁材料和SPFRRC材料磨床床身综合性能以及床身轻量化。研究成果如下:相较于铸铁材料磨床床身,SPFRRC材料磨床床身在质量方面降低35.9%;在静态性能方面,最大变形降低28.33%,最大应力降低68.77%;在动态性能方面,前6阶模态频率均有不同比例增加;在X轴、Y轴以及Z轴方向的最大振动响应分别降低81.17%、84.23%以及55.42%;在热态性能方面,最大热变形与热应力分别降低14.62%和60.41%。从以上研究结果可得出以下结论:SPFRRC材料在确保磨床床身降低质量的同时,能显著改善磨床床身静、动、热态等综合性能,并可有效实现绿色制造和低碳排放。
2026年05期 v.55;No.422 60-70页 [查看摘要][在线阅读][下载 2295K] [下载次数：105 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 段飞;邓辅秦;陈杏文;刘珠明;
针对扫描电子显微镜中二次电子信号收集效率不足的问题,基于电磁场建模与数值模拟方法,研究了二次电子运动特性及其对收集效率的影响机制。通过MEBS软件3D模块,建立了典型成像系统下二次电子运动轨迹的电磁场数值模型。通过对探测器电位、探测器尺寸与工作距离等参数的仿真分析,系统探讨了提高收集效率的优化策略。在仿真过程中,采用有限差分法计算成像系统电磁场分布,并基于三维轨迹模拟追踪二次电子的运动行为。结果表明,适当提高探测器电位可显著提升收集率,在样品室侧壁ET探测器系统中,电位为300 V时收集效率明显高于200 V和100 V。但电位过高会导致表面电荷积累,影响主束稳定性,因此需在收集效率与束流稳定性之间权衡。仿真还显示,增大探测器尺寸能扩大二次电子捕获范围,提高信号收集率。镜筒内环形探测器外径由8.6 mm增至9.8 mm时,收集效率由27.78%提升至50%;样品室侧壁ET探测器直径由5 mm增至8 mm时,效率由11.11%升至22.22%。但探测器尺寸的增大需兼顾系统稳定性及空间布局要求。此外,工作距离对收集效率亦有显著影响。在加速电压8 000 V下,工作距离为12 mm时收集效率可达22.22%,而18 mm时降至10%。短工作距离有助于提高二次电子引导效率,需结合电压条件与探测器配置优化设置。研究结果为扫描电子显微镜中信号电子收集系统的优化设计提供了理论支持,对提升成像质量与信号稳定性具有重要意义,可为SEM探测系统的优化设计提供理论依据和工程参考。
2026年05期 v.55;No.422 71-78页 [查看摘要][在线阅读][下载 2081K] [下载次数：3 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 王泽成;张振杰;陈俊吉;黄映文;熊运业;
为精准分析压电悬臂梁的最大挠度并优化其结构参数,满足精密驱动、微型定位等领域对压电器件高精度变形的需求,融合压电理论与改进后的蜉蝣优化算法(MOA),建立了高效的压电梁挠度优化仿真模型。基于逆压电效应推导了压电梁的挠度计算公式,以最大挠度为核心优化目标,通过MATLAB实现了改进后的MOA算法的参数寻优。针对标准MOA随机初始化的缺陷,采用纵横交叉策略初始化种群,提升初始解的协同性,引入惩罚函数来处理约束,通过雄性与雌性蜉蝣的差异化移动与交配繁殖实现全局寻优。仿真结果表明:改进后的MOA算法收敛速度快且稳定,迭代100次后获得最优结构参数,最优参数为梁长L=112.66 mm,压电层厚度h_1=5.57 mm,最大挠度w=-55.57 mm,此研究为压电悬臂梁的结构设计提供了高效的仿真方法。
2026年05期 v.55;No.422 79-84页 [查看摘要][在线阅读][下载 1466K] [下载次数：4 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：1 ] - 杨影丽;
分数槽集中绕组磁动势的谐波过大,会产生很强的谐波磁动势,导致电机的涡流损耗增加。针对定槽数z_0和极对数P_0满足Z_0=2p_0±1,Z_0=2p_0±2和Z_0=2p_0±4关系的常用单元电机,首先分析奇数槽单元电机的磁动势和谐波绕组系数,及偶数槽单元电机的磁动势和谐波绕组系数,接着运用MATLAB进行编程计算各次谐波及谐波幅值,将计算的数据导入Excel表格,生成各谐波次数与谐波幅值对应的图形,通过对谐波磁动势及绕组系数的分析,得到磁动势谐波次数、谐波幅值和谐波绕组系数的规律,该规律是电机绕组设计的核心,可以量化谐波磁场的强度,可以评估分数槽设计对减少气隙磁密谐波的影响,对降低噪声和提高电机效率至关重要。
2026年05期 v.55;No.422 85-91+132页 [查看摘要][在线阅读][下载 1625K] [下载次数：7 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 章鹏;雷波;张三胜;王欢;陈航;
采用2 000W连续激光器结合高速振镜系统对电芯负极极片涂层微槽刻蚀开展加工工艺研究,探讨了激光功率、扫描速度等参数对微槽的深度、宽度以及深宽比的影响规律。结果表明功率为300W,扫描速度为10 000 mm/s时,微槽的深度、宽度以及深宽比能达到最优。最后采用SEM与EDS对加工微观形貌以及元素含量进行分析,发现刻蚀区域截面的孔隙变大有利于锂离子移动,且刻蚀区域周边氧元素含量未发生变化,说明石墨未发生严重烧蚀,但表面存在石墨颗粒飞溅。基于此营造氧气氛围辅助表面处理,在吹走表面飞溅颗粒的同时,相比未加辅助气体,能提高33%的加工效率。通过激光调控极片表面微结构,为提升电池倍率性能与循环寿命提供了新方法。
2026年05期 v.55;No.422 92-99页 [查看摘要][在线阅读][下载 1745K] [下载次数：0 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：1 ]
- 仝玮;陈波;刘良成;刘冬梅;薛建议;
传统《电路分析基础》课堂普遍存在理论与工程结合不强的痛点问题,抽象的电路原理、公式推导难以让学生将理论与实际应用建立联系,导致学生工程思维匮乏、系统的工程素养难以形成。立足本课程教学改革痛点,以大功率直流分断技术这一典型工程应用为主线,推进项目化课程建设。通过拆解工程项目中的分断电路设计、参数优化、性能测试等核心任务,将电路等效变换、暂态分析、功率计算等核心知识点嵌入各任务环节,构建“项目驱动—任务导向”的一体化框架。同时,同步搭建包含仿真平台、实验设备的配套实践资源体系,打破理论与实践的壁垒;引入“过程+终结”多元评价机制,过程性评价涵盖任务完成质量、团队协作表现等,终结性评价侧重工程问题解决能力,实现基础理论与工程实践的深度贯通。该改革方案有效推动课程从传统“知识传递”模式向“能力塑造”模式转型,显著提升学生的工程实践能力与创新思维,可为同类工程基础课程的教学改革提供可迁移的实施范例与借鉴路径。
2026年05期 v.55;No.422 100-105页 [查看摘要][在线阅读][下载 1483K] [下载次数：57 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 杨立权;赵锟;车路宽;吕青青;吴宣东;王晓俊;李群;李光喜;
自启动三相永磁同步电机为鼠笼结构,具备运行稳定性高、高效节能、可塑性强等优势。在工作环境日益复杂、能源危机不断逼近的当下,其开发价值持续提升。基于三相异步电机Y160M-6改进设计出自启动三相永磁同步电机,利用Ansoft软件RMxprt模块验证设计电机性能,再使用Ansoft软件Maxwell模块建模分析电机空载和负载时磁力线和磁密分布的合理性。结果表明,设计电机的功率因数达0.914 814,效率为90.199 5%,相较于原电机Y160M-6 (功率因数0.78、效率86%),性能显著提升;空载与负载状态下电机磁密分布均匀,整体磁密约2T,无磁饱和现象,隔磁桥设计有效抑制漏磁。该设计验证了永磁材料在电机高效化改造中的核心价值,构建了“性能验证+磁场分析”的完整设计仿真流程,为同类高效节能电机的优化设计提供了可行方案与技术参考。
2026年05期 v.55;No.422 106-111+173页 [查看摘要][在线阅读][下载 1550K] [下载次数：11 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：1 ] - 白玉洁;樊浩研;王煦璞;高岳达;张新宇;
针对直流配网电能计量中普遍存在的相对误差较大问题,提出一种基于S变换模矩阵的误差修正方法。通过高精度传感器和数据采集系统,实现对直流配网电能计量数据的全面采集与预处理,有效消除噪声和干扰成分。利用S变换模矩阵对预处理后的数据进行特征提取,精准捕捉电能计量信号中的关键时频信息。在此基础上,设计计量误差识别与修正算法,通过对比实际测量数据与理想模型,识别并量化计量误差。实验结果表明,应用该方法后,直流配网电能计量的相对误差显著降低,被有效控制在±0.25%以内,相较于修正前普遍超过±0.5%的误差范围,实现了计量精度的显著提升。研究成果不仅为直流配网电能计量误差修正提供了新思路和新方法,同时也为提高直流配网运行效率和可靠性奠定了坚实基础,对于推动直流配网技术的发展具有重要意义。
2026年05期 v.55;No.422 112-115+120页 [查看摘要][在线阅读][下载 1355K] [下载次数：0 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 王钊;花雨洁;
针对变压器空载合闸时励磁涌流引发继电保护误动、设备损坏等问题,提出基于非饱和区等效瞬时电感数据的励磁涌流抑制方法。通过提取铁心非饱和区等效瞬时电感动态特征,构建励磁涌流判别准则,结合电压补偿与自适应限流策略,实现涌流的快速识别与主动抑制。利用等效瞬时电感波动函数区分励磁涌流与内部故障,通过动态调整补偿电压抵消自由磁通分量,并优化电流环限幅控制以兼顾响应速度与波形保真度。实验结果表明,所提方法相较于传统选相投旁通对和非线性吸能技术,能更有效抑制涌流峰值,其电流波形变化极具规律性,呈现平滑过渡且无明显突变或波动,励磁涌流被抑制后电流迅速稳定在较低水平,峰值远低于未抑制时的4 kA,且能在约1/4个工频周期内使电流波形进入稳定状态,具有更高的工程适用性,为提升变压器合闸操作安全性提供新思路。
2026年05期 v.55;No.422 116-120页 [查看摘要][在线阅读][下载 1422K] [下载次数：2 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ]
- 张建兵;唐代伟;郝雯娟;黄文波;
针对移动机器人的功率控制,设计了一款STM32控制的超级电容储能双向DC-DC变换控制器。该控制器通过硬件设计与嵌入式控制相结合,采用信号调理电路将测得的电压和电流信号处理为真实值,并通过这些反馈数据实现了功率、电流和电压的多闭环控制。根据负载情况,系统能够自动调节控制状态,实现了输入功率的变换调节。当负载功率小于设计输入功率时,控制器将多余的能量存储至超级电容组;当负载功率大于设计输入功率时,系统则反向输出,通过并行电源为负载提供能量,保持电源端输入功率恒定。实验结果表明,该控制器能够根据移动机器人负载情况和能量缓冲的变化自动调整控制状态,保证输入功率的稳定,实现恒功率控制、高效储能及能量释放。
2026年05期 v.55;No.422 121-127页 [查看摘要][在线阅读][下载 1607K] [下载次数：306 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 惠相君;孙一栋;董汉莛;
针对现有压电尺蠖驱动器以单自由度为主或以多层式多自由度为主的情况,提出了一种新型单层压电驱动的二自由度尺蠖型驱动器,该执行器具有低制造成本、大运动范围和高分辨率的特点。所提出的驱动器由x向和y向两个运动平台组成,两个平台均由3个柔性模块组成,即两个用于交替夹持框架的钳位模块和一个直线驱动模块。这些模块由8个压电叠堆驱动,通过对压电叠堆施加特定的电压信号,可以控制两个运动平台输出持续的直线运动。基于结构一体化的设计思想,x向和y向两个运动平台均采用钳驱一体式设计,这种设计能有效降低加工与装配的难度,提升平台运动精度。在介绍驱动器运动原理与结构设计的基础上,利用有限元软件分析了关键柔性部件的位移输出和应力分布等关键指标,仿真结果可以看出均能较好地满足设计要求。
2026年05期 v.55;No.422 128-132页 [查看摘要][在线阅读][下载 1511K] [下载次数：5 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：1 ] - 童喆锴;吴瑞珉;
钢铁业皮带运输机以运输矿粉、煤粉等散料为主,量大面广,是冶炼原料输送的大动脉。然而,皮带机运量大、设备多,环境恶劣,传感器难于部署维护,检测不精准不及时,托辊、皮带卡顿撕裂易造成停机影响生产。针对皮带机恶劣工况设备故障检测难的问题,提出了一种基于四足机器人的巡检系统和方法,通过视觉、红外、声音、激光等多感知融合,研究皮带机狭窄复杂环境下,四足机器人自主导航、避障以及异音、异温等自动分析、自动检测技术。开发多传感器融合定位导航技术,采用激光SLAM建图结合高鲁棒性点云配准算法实现机器人在皮带机狭窄通廊高精度实时定位。开发二维路径规划的自主导航与动态避障系统,通过全局规划器和局部规划器设计实现了导航路径跟随和自动避障。针对皮带机关键设备异温异音设计了视觉/声音/温度多感知检测系统,搭载红外/可见光吊舱、声纹相机等检测设备,设计缓冲和防护结构提升其在皮带机恶劣环境中的可靠性,开发自动感知算法,实现皮带机全线异常自主检测和预警。四足巡检机器人在现场进行了大量测试,现场皮带机通廊狭窄,宽度不足800 mm,四足机器人自主导航成功率达90%,验证了狭窄环境自主导航算法可靠性,进行了红外温度、设备异音检测测试,检测成功率高于90%,验证了四足机器人自动检测方法的有效性。
2026年05期 v.55;No.422 133-137页 [查看摘要][在线阅读][下载 1426K] [下载次数：6 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 袁陆;展一贤;
青少年和儿童正处于身体快速发育阶段,骨骼尚未定型,肌肉力量相对薄弱,与成人相比,他们的身体对长期不良坐姿更为敏感。不正确的坐姿不仅会加重肌肉负担,更可能直接影响骨骼生长与关节对位,进而导致进行性脊柱侧弯等严重畸形,对其身心健康造成长远损害。提出开发利用Kinect体感设备获取彩色图像数据集深度图像信息数据,对人体坐姿情况下RGB-D图像数据进行采集以及预处理,采用机器视觉方法实时识别青少年的异常坐姿,构建了一个多模态融合的神经网络模型,对坐姿数据进行特征提取以及分类,及时提醒纠正错误坐姿。实验对比发现,所提出的方法能有效提高坐姿识别精度,能更好地帮助青少年养成良好的就坐习惯,减缓身心压力,利于身心健康,提高学习效率。
2026年05期 v.55;No.422 138-142页 [查看摘要][在线阅读][下载 1483K] [下载次数：42 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 鲍时超;王炜杰;谢勇;
为解决无人驾驶矿车在面临矿区多变的道路环境时要实现精确路径跟踪难度大的问题,设计了一种基于运动学LQR的路径跟踪控制算法。该算法通过矿车的运动学模型,以矿车横纵向坐标、航向角与参考路径横纵向坐标、航向角之差为状态变量,以当前车速、当前转角与参考车速、参考转角的差值作为控制变量,构建状态空间方程,基于线性二次型方法推导最优控制律。通过台架测试和实车测试,所设计的算法相较于纯追踪算法,矿车横向位置与参考位置的平均跟踪误差绝对值和均方根误差均有所降低。基于运动学LQR路径跟踪控制算法实际运行横向误差平均值约为0.09 m,最大横向误差约为0.36 m,横向误差均方根值约为0.12 m,相比纯追踪控制算法,其横向误差降低达40%,满足矿山的安全运行要求。
2026年05期 v.55;No.422 143-147页 [查看摘要][在线阅读][下载 1382K] [下载次数：3 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ]
- 赵健州;张臻;周晓晓;张俊慧;
针对中大型尺寸玻璃盖板热弯装备存在的热弯模具中上模具设计过重导致玻璃盖板碎片、热弯模具受力不均导致产品良率低、热弯模具过重导致其精准移位困难及腔体温度实时性反馈延迟导致控制精度不高等技术难题,开展多工位联动热弯装备设计与验证。通过采用石墨模具与玻璃支撑柱体的协同设计,解决上模具过重直接导致玻璃盖板碎片问题。提出高精密气缸与超声振动复合施压系统,通过PID闭环控制及波动叠加模型实现热弯模具均匀施压。开发双拨叉伺服传输机构,解决重型模具在多工位之间精准转移难题。构建自适应PID温度控制系统,通过多传感器融合优化加热策略,实现温度精准控制。实验结果表明:U形(350 mm×45 mm)、L形(300 mm×125 mm)、S形(425 mm×67 mm)玻璃盖板的曲面弧度精度为±0.5°～±0.7°,轮廓尺寸误差不大于±0.07 mm,平面度不大于7.5μm,热弯时间控制在115～180s。研究成果为中大型玻璃热弯装备国产化提供技术方案,未来可进一步探索柔性玻璃、陶瓷复合材料的多材料热弯技术,以适应智能终端产品多样化发展需求。
2026年05期 v.55;No.422 148-152+190页 [查看摘要][在线阅读][下载 1521K] [下载次数：0 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 郝春娜;张逢阳;王健;朱冠华;柳鹏;何恩球;孙娇娇;
大型空分压缩机作为钢铁冶金、石油化工等关键工业领域的核心设备,其叶轮口圈密封间隙设计精度对机组效率和能耗影响显著。为满足大型空分压缩机叶轮口圈变形及转子动挠度测试需求,为密封间隙优化提供技术支撑,开展了探头支架的设计与优化工作。借助Creo软件构建1:1实体模型,并导入ANSYS Workbench实施有限元分析。设定关键部件采用Q235B普通碳素结构钢,经网格划分得到38440个单元与68 532个节点,对探头安装面施加100N垂直力并约束支架底座位移。分析结果表明,最大等效应力处于探头支架横板靠近固定板区域,为48.939 MPa,远低于材料屈服极限;最大变形量在载荷施加区域,为12.833 mm,满足不超15 mm的要求,刚性契合实验标准。基于此,提出增加固定板增强刚性、采用长圆孔连接实现探头连杆多维度调节等优化方案,以适配不同尺寸转子测量。实际应用证实,该探头支架在转子高速运转时稳定可靠,精准测量叶轮口圈变形量与转子动挠度,测量精度达标且测试效率大幅提升,为大型空分压缩机密封间隙优化设计筑牢根基,有力助推工业绿色高效发展。
2026年05期 v.55;No.422 153-157页 [查看摘要][在线阅读][下载 1394K] [下载次数：53 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 黄书博;徐丽东;刘书洋;韩子彦;康莉莉;高鹏;王永浩;梁欣怡;
在现代轨道交通领域,车辆的智能化和自动化程度不断提高,对车辆通信系统的可靠性、实时性和灵活性提出了更高要求。多功能车辆总线(Multifunction Vehicle Bus,MVB)作为一种广泛应用于轨道交通车辆的通信标准,其性能直接影响着列车的运行安全与效率。然而,MVB协议的复杂性以及实际应用场景的多样性,给其开发和测试带来了诸多挑战。传统的开发和测试方法往往效率低下,难以满足快速迭代的需求。阐述了基于CODESYS平台的多功能车辆总线协议通信开发与测试相关内容。介绍MVB的协议结构以及所具备的功能,为后续开发测试提供理论基础。介绍CODESYS的平台架构及平台优势,利用CODESYS平台搭建自定义库的优点,基于该平台进行开发的流程;再根据搭建MVB的功能需求进行中央控制单元的逻辑程序开发,最后在该平台开展的测试结果验证了该平台进行软件开发的可扩展性和复用性,可以满足MVB控制和诊断需求。
2026年05期 v.55;No.422 158-162+184页 [查看摘要][在线阅读][下载 1799K] [下载次数：45 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 王凯坡;姬晓东;邢运亮;贾帅;陈泽峰;孙广斌;
近年来,外加电流阴极保护系统广泛应用于海洋石油平台、船舶等工程设施,介绍了外加电流阴极保护系统的工作原理及组成,其中重点介绍多路控制器、辅助阳极、参比电极的技术特点、作用和材料选择;结合南海某平台实际工程项目,阐述了张紧式外加电流阴极保护系统在海洋石油固定平台导管架防腐设计上的应用;对ICCP系统调试方法和步骤做了说明,主要包括安装检查、系统启动运行、运行模式切换、监测和控制系统功能测试等内容,并分析总结了系统运行中的常见故障原因及处理方法。运行结果表明,外加电流阴极保护系统调试完成后运行稳定,持续监测显示导管架保护电位满足设计要求,达到了阴极保护效果,对导管架海洋平台工程项目具有重要借鉴意义。
2026年05期 v.55;No.422 163-167+196页 [查看摘要][在线阅读][下载 1557K] [下载次数：5 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 陶波;魏晓婷;
城市轨道交通列车司控器是列车牵引和制动控制的关键部件,司控器单节点故障易导致正线列车救援,对运营服务造成极大影响。系统梳理了司控器的主要功能、常见失效形式及其控制系统,并在此基础上设计了一种应急备用司控器作为解决方案。应急备用司控器使用3D打印技术制作箱体,并将控制元器件布置在箱体内。通过导线束接入列车控制系统,应急备用司控器可实现主司控器在列车降级运行模式下的基本功能。将应急备用司控器部署在广州地铁某线路列车上,模拟主司控器在不同运营场景下的各种常见失效形式,当主司控器故障导致列车无法牵引时,通过操作应急备用司控器可以启动列车就近退出服务,避免列车救援。应急备用司控器的投入应用,解决了长期以来司控器单节点故障易对运营服务造成较大影响的技术痛点,可有效提升列车运营服务的可靠性。
2026年05期 v.55;No.422 168-173页 [查看摘要][在线阅读][下载 1596K] [下载次数：1 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：1 ] - 何家龙;鄢家乐;程楷;
工业换热器压力管道承担着介质输送与热量交换的重要功能,其运行效能与安全可靠性对整个生产系统具有决定性影响。压力管道运行过程中长期经受介质腐蚀、压力波动、温度变化及交变载荷等多种因素影响,容易导致材料失效,进而引发腐蚀减薄、疲劳断裂、介质泄漏等各种安全问题。系统探讨工业换热器压力管道主要检验方法,重点分析了无损检测、耐压试验、金相检验及化学成分分析等技术的应用特点及优化方向,并针对腐蚀、裂纹、泄漏等典型失效模式,提出材料优化、结构改进、智能监测等防控策略。结果表明,多技术协同检测、智能化升级及全生命周期管理可显著提高缺陷检出率与管道寿命。为工业换热器压力管道的安全评估与风险防控提供了系统化解决方案,对保障化工、能源等领域关键设备的稳定运行具有重要意义。
2026年05期 v.55;No.422 174-178页 [查看摘要][在线阅读][下载 1356K] [下载次数：13 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：1 ] - 孙秋艳;王行洲;秦立宇;彭泳强;
针对闲置的涂覆设备开展小型改造,实现废旧设备重新利用,解决原设备涂覆方式低效、硅脂浪费大、涂覆后清洁繁琐的问题。设备改造时创新采用导热介质定量涂覆代替原喷胶刮板涂覆,更改为X、Y、Z三轴联动模组与回字形路径控制算法,确保导热介质沿预设轨迹均匀涂覆,有效规避涂覆过程中的断点与堆积现象;同时重新设计电气原理图、进行结构设计仿真优化,通过操作面板完成参数设定,实现管状介质的定量挤出与位置精确定位;完成模组、无刹车伺服、运动控制卡、电源模块、继电器、点胶头等器件选型,对导热介质的涂覆效果进行温升试验对比差异。实验结果显示,采用定量涂覆设备的模组温升更为均匀,最高温差较传统刮板涂覆方式降低约2.1℃,散热性能优势显著,同时,定量涂覆层的厚度控制在±1 mm范围内,一致性好,有效避免局部过热风险。
2026年05期 v.55;No.422 179-184页 [查看摘要][在线阅读][下载 1637K] [下载次数：0 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 黄冠豪;薛雁月;廖毅达;
传统钢制发电机因封闭结构导致内部运行状态难以实时监测,给运维、教学及研发带来挑战。为突破这一技术瓶颈,提出一种基于氮化硅透明材料的发电机设计方案,旨在实现内部结构可视化并提升设备综合性能。研究过程中,首先系统分析氮化硅的光学、热学、电学及机械性能,发现其在可见光波段透光率超80%,工作温度范围达-250～1 800℃,抗拉强度最高达1 600 MPa,显著优于传统钢材Q235A。针对发电机核心部件开展透明化设计,将定子系统(如铁心端板、定子机座)、连接结构(如钢管、支撑架)及辅助组件(如出线箱)替换为氮化硅材质,并采用多模态连接技术——非承重部件通过高强度环氧胶粘接,主承力结构采用锁扣-卡槽-螺栓模块化装配,确保结构强度与可拆卸性。试验表明,该可视化发电机在教学场景中可直观展示机械运动、通风路径及故障点,使教学实验课程准备时间减少40%;在运维检修中,无需拆机即可快速定位电刷磨损、线圈过热等故障,检修时间缩短60%以上,结合氮化硅部件不小于10次的可重复拆装特性,综合成本较传统发电机下降35%。与现有技术相比,研究首次将高透明氮化硅陶瓷应用于发电机核心部件,突破了封闭结构限制,实现了运行状态的可视化监测,同时利用材料低密度、高耐热性优势提升了设备环境适应性和使用寿命。研究成果为发电机智能化运维提供了新材料-结构解决方案,对推动电力设备领域材料革新与技术进步具有重要意义。
2026年05期 v.55;No.422 185-190页 [查看摘要][在线阅读][下载 1529K] [下载次数：2 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 尹如锦;汪蓉;王光磊;代宁伟;张新星;
针对当前该设备滤棒吸阻波动大的问题,通过导丝舌部件的替换优化,从核心结构层面解决滤棒吸阻稳定性差的难题。采用“结构借鉴-仿真分析-理论验证-实验检验”的系统研究思路:首先借鉴ZL29A滤棒成型机导丝舌在气流控制与丝束梳理方面的结构优势,结合KDF3E设备工况进行适应性结构优化设计;并对优化前后的导丝舌内部流场进行仿真分析;依据滤棒成型机导丝舌流场压力损失方程对KDF3E滤棒成型机导丝舌进行理论分析,最后通过实验验证优化效果。流场仿真结果表明,优化结构使丝束通道内气流更平稳,涡流减弱;实验验证发现,将ZL29A滤棒成型机的导丝舌替换到KDF3E成型机上后,滤棒成型车间整体改进后吸阻SD从53.610降至50.696,绝对偏移量均值从49.934 Pa降至46.63 Pa,整体指标明显优化,改进措施对滤棒吸阻控制具有积极效果。基于ZL29A导丝舌的替换优化方案可有效改善KDF3E成型机的气流场特性,提升丝束开松与梳理的均匀性,对滤棒吸阻控制具有显著积极效果。
2026年05期 v.55;No.422 191-196页 [查看摘要][在线阅读][下载 1476K] [下载次数：4 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：1 ] 下载本期数据