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2022年  第35卷  第1期

先进制造与智能控制
一种工业机器人模态分析仿真与试验研究
管恋哲, 张振山, 崔国华, 潘颖
2022, 36(1): 1-8. doi: 10.12299/jsues.21-0179
摘要:

以某工业机器人为研究对象,基于模态理论,通过仿真和试验方法开展机器人的模态分析. 首先建立典型姿态下机器人的三维模型,利用ANSYS Workbench软件与ADAMS软件分析机器人的理论模态,得到固有频率和模态振型等动态特性,并确定了振动薄弱部位. 其次使用力锤法开展机器人试验模态分析,并对机器人进行振动试验验证仿真结果的正确性. 最后针对振动表现剧烈部位提出优化方案. 分析结果表明:该机器人关节2、关节3易引起低频振动,且机器人小臂相对其他部件刚性较弱. 研究结果可对机器人优化设计与工作性能改进提供理论和试验参考.

天然气压差发电控制系统的研究
祝宸, 马西沛, 范平清, 方宇
2022, 36(1): 9-15. doi: 10.12299/jsues.21-0153
摘要:

为解决天然气管道沿线调压站站内设备供电难的问题,设计一款适用于10~40 kPa天然气低压差发电的小功率发电控制系统. 控制系统选用国产芯片作为主控芯片,前端选用永磁同步发电机(PMSG)作为能量回收装置. 在设计的控制系统硬件电路中,采用最大功率点作为控制输出,通过采用本安电路达到防爆要求;以钛酸锂电池作为能量存储及仪器设备的能源. 在程序设计上实现对管路电磁阀的控制,以解决在蓄电池充满电和过高压差情况下输入过载的问题,并采用多种保护策略以防止整流后过高的电压破坏元器件. 通过试验台的搭建对控制系统性能进行测试,功能上基本达到预期要求.

中性笔芯无色硅油注入量检测系统研究
李志伟, 郭亨长, 李宏伟, 任远红, 周武能
2022, 36(1): 16-22. doi: 10.12299/jsues.21-0207
摘要:

针对中性透明笔芯和无色硅油灰度差异小所导致的硅油注入量检测困难等问题,提出并设计一种基于机器视觉的无色硅油注入量检测方法与系统。该系统硬件部分主要包括图像采集单元和外部光源控制单元等,通过调节外部光源照射角度实现无色硅油区域灰度差异的增强;软件与算法部分运用一种灰度区域直方图算法,在搭建的人工交互界面上选取相应的感兴趣区域(ROI)及参数,实时显示长度检测结果。试验结果表明,该系统能准确检测硅油连续长度,系统的实时性及稳定性较好,准确率高,具有一定的推广应用价值。

基于幂次趋近律的麦克纳姆轮全向移动机器人轨迹跟踪控制
杨凌耀, 张爱华, 徐金龙, 张中杰
2022, 36(1): 23-30. doi: 10.12299/jsues.21-0195
摘要:

针对基于一般滑模的麦克纳姆轮全向移动机器人在轨迹跟踪过程中收敛速度慢、耗时长及控制存在抖振等问题,提出一种利用多幂次趋近律实现系统快速收敛的滑模控制. 通过控制4个麦克纳姆轮的角速度实现机器人3个自由度的位置变化,完成3输入4输出的控制,根据所建的数学模型,使用多幂次趋近律在系统趋近滑模面的不同阶段进行针对性调节保证收敛速度,用双曲正切函数替换趋近律中的符号函数改善抖振问题,利用Lyapunov理论证明3输入4输出控制系统的稳定性,最后 通过仿真验证所提出算法的有效性.

热轧H型钢R角处两种线形缺陷对比分析
冯岩青, 吴娟, 王厚昕, 赵一臣
2022, 36(1): 31-34. doi: 10.12299/jsues.21-0159
摘要:

企业生产热轧H型钢过程中,在型钢腹板与翼板连接R角处且接近腹板一侧的位置,会出现两种位置相同、形貌相似的线形裂纹. 为有效区分这两种缺陷,通过现场取样、试验分析及生产数据统计等手段,采用金相观察、扫描电镜等分析方法,对两种线形缺陷组织进行宏观及微观分析. 研究结果表明,两种线形裂纹形成原因不同,产生工序也不同:一种为铸坯产生的热裂纹,后期加热轧制后形成R角处腹板裂纹;另一种为矫直工序产生的冷裂纹,在成品R角处形成矫直裂纹.

纺织化工与环境
复合纤维素压片糖果配方优化及质量评价
余枭然
2022, 36(1): 35-40. doi: 10.12299/jsues.21-0238
摘要:

选择以不同方式直接影响人类肠道微生物群组成和/或发酵能力的抗性淀粉与抗性麦芽糊精,复配开发具有润肠通便功能的压片糖果. 试验研究糖醇类甜味剂异麦芽酮糖醇与甘露糖醇的复配联用,使产品甜味具有柔和醇厚的味质,酸味剂DL−苹果酸使产品酸味圆润,刺激缓慢但持久,润滑剂硬脂酸镁可防止压片黏冲,采用湿法制粒压片工艺. 产品以感官评价为指标,经单因素试验与正交设计试验优化配方,并通过片重差异、硬度及脆碎度指标进行质量评价. 最佳配比为复合纤维素粉72%,异麦芽酮糖醇13%,甘露糖醇13%,DL−苹果酸0.25%,硬脂酸镁1.0%,平均片重812 mg,平均硬度488.01 kPa,脆碎度< 1%. 该配方制得的压片糖果表面光滑,口感适宜,硬度适中,适合除婴幼儿、孕妇、乳母以外的各年龄段人群的食用需求,具有很强的健康意义与广阔的市场前景.

板蓝根挥发性成分的GC-MS分析及抗菌抗氧化活性研究
郝方嘉, 张宁, 杨娟, 赵琳静
2022, 36(1): 41-45, 104. doi: 10.12299/jsues.21-0205
摘要:

通过气相色谱–质谱 (GC-MS) 对板蓝根挥发性成分的化学组成进行分析,并通过 Kirby-Bauer 药敏纸片法、普鲁士蓝法、铁还原抗氧化能力 (FRAP) 和 1,1-二苯基-2-三硝基苯肼自由基 (DPPH·) 清除法研究其体外抗菌和抗氧化活性. 结果表明,板蓝根挥发性成分的质量分数较低 (0.038%),通过NIST数据库分析从中鉴定出60种化学成分,主要包括异硫氰酸酯、芳香烃类、羧酸类等. 板蓝根挥发性成分对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌有一定抑菌作用,平均抑菌圈直径分别为8.1和6.5 mm;板蓝根挥发性成分具有较好的还原能力,对DPPH自由基清除效果明显, IC50值为7.169 mg/mL.

微观尺度下生物再生剂−沥青的融合扩散特性
汤文, 李悦, 郭颖君, 吕悦晶
2022, 36(1): 46-54. doi: 10.12299/jsues.21-0190
摘要:

运用分子动力学方法构建生物再生剂−沥青模型,通过微观模拟探究再生剂−沥青的融合扩散行为. 首先采用FTIR试验结合SARA模型确定老化前后的12种沥青分子结构,选用动物废弃物生物再生剂的主要成分类固醇和羧酸,建立沥青−再生剂的扩散体系分子动力学模型. 采用密度、相容性指标验证分子动力学模型的可靠性,分析不同温度、老化状态下生物再生剂在基质沥青与老化沥青中的融合扩散行为. 结果表明:生物再生剂在老化沥青中的扩散系数高于在基质沥青中的扩散系数;在相同温度下类固醇的扩散性能优于羧酸;两种生物再生剂的扩散系数随着温度升高而升高,高温条件下体系动能更大,使体系分子更容易摆脱分子力的约束.

基于元分析的服装在线品牌社群顾客互动与顾客忠诚关系研究
李炅, 陈李红
2022, 36(1): 55-61, 90. doi: 10.12299/jsues.21-0185
摘要:

为得到在线品牌社群顾客互动与顾客忠诚关系的量化整合结果以及了解服装领域中的二者关系,采用元分析方法研究国内外2011—2020年发表的16篇相关文献中的5137个独立样本. 研究发现:在线品牌社群顾客互动各维度对顾客忠诚均具有中等程度的促进作用;社群类型在顾客互动各维度与顾客忠诚的关系中起调节作用. 对两者之间的研究进行阶段性归纳,在关注顾客互动的同时结合自身社群类型调整侧重点,并对服装领域中两者关系进行研究,最终为服装在线品牌社群运营提出建议.

基于三维人体测量的男青年上身体型分类
王伟, 李艳梅
2022, 36(1): 62-68. doi: 10.12299/jsues.21-0170
摘要:

为提高青年男性上装的合体性,选取安徽地区300名18~25岁青年男性为研究对象,通过三维人体扫描仪采集7个主要上身部位的相关数据,使用SPSS软件进行因子分析,得到影响上身体型特点的3个公共因子:横向因子、长度因子、围差因子. 计算各因子的权重,选取身高、腰围、胸腰差3个特征指标,最终确定男青年上身体型为高瘦体型、矮痩体型、中等身高偏瘦体型、中等身高偏胖体型,各占比25.09%、28.00%、37.09%、9.82%. 研究结果有助于了解安徽地区人体体型特征,为地区的服装企业在改进服装结构方面提供可行性参考.

现代交通工程
基于单眼视觉和超声波室内障碍物检测系统在智能车上的应用
唐明, 李媛媛
2022, 36(1): 69-76. doi: 10.12299/jsues.21-0136
摘要:

提出一种基于单眼视觉和超声波测距的树莓派智能机器人车检测静态和动态障碍物的方法. 采用改进的单眼视觉障碍物检测算法,对室内的静态和动态障碍物进行轮廓检测,并利用超声波传感器测量机器人车与障碍物之间的距离. 针对静态障碍物检测,在图像预处理阶段引入图像增强,并通过HSV图像提取不同障碍物颜色特征,以提高障碍物轮廓标定的效率和准确率. 针对动态障碍物检测,结合背景差分与3D图像显示技术实现动态目标捕捉,并设置距离决策模块记录障碍物位置信息. 试验结果表明,该方法可有效减少障碍物检测的平均消耗时间以及障碍物位置信息的错误率,提高室内障碍物检测的效率和准确性.

基于复杂网络的地铁火灾风险链分析
吴先源, 丁小兵, 牟庆泉
2022, 36(1): 77-82. doi: 10.12299/jsues.21-0219
摘要:

轨道交通系统运营空间相对封闭,为保证地铁安全运营,探究风险间相互传递形成的链式效应意义重大. 基于风险链理论,对城市轨道交通火灾事件的风险因子、孕险环境、承载体特征展开研究,分析地铁火灾风险间相互传递形成的链式传导效应;建立地铁火灾风险链演化模型,采用复杂网络理论中出入度、子网节点数、中介中心性和紧密中心性4个评价指标,综合评估火灾风险网络节点重要度. 结果表明:模型中风险间传递性强,地铁车站内明火是风险控制的关键节点. 研究成果为从地铁火灾风险链角度控制风险传递,降低火灾传递过程中关键风险发生的概率提供理论支持,避免次生灾害和衍生灾害导致更严重的后果.

数理科学与应用
基于LTNE的二维饱和多孔介质平板热流固完全耦合数值分析
戴倩, 岳飞龙, 李培超
2022, 36(1): 83-90. doi: 10.12299/jsues.21-0134
摘要:

针对目前多孔介质热流固耦合数学模型多为不完全耦合模型,且物理模型多为一维或一维轴对称模型的现状,对二维饱和多孔介质平板热流固完全耦合问题进行数学建模和数值分析. 采用强耦合方式实现热流固3个物理场的完全耦合. 在平板左侧施加30 ℃流体和固体温度边界条件及固定位移边界条件,平板其他边界温度场和位移场假设为自然边界条件,平板四周加载0 Pa的孔隙压力边界条件. 利用COMSOL Multiphysics有限元分析软件的偏微分方程(PDEs)模式实现上述完全耦合模型的求解,得到渗流场、应变场以及双温度场的数值解. 数值结果表明,随时间增加,流体和固体温度、应变及孔隙压力沿x轴方向传递,同时发现x轴方向应变远大于y轴方向应变. 此外,随时间增加,y轴方向应变和孔隙压力最大值逐渐减小. 研究建立的数学模型和数值解有助于深入认识二维饱和多孔介质热流固完全耦合力学行为.

两类笛卡尔乘积图的邻点全和可区别全染色
叶宏波, 杨超, 殷志祥, 姚兵
2022, 36(1): 91-97. doi: 10.12299/jsues.21-0252
摘要:

\begin{document}$f:V(G) \cup E(G) \to \{ 1, 2,\cdots , k\}$\end{document}

是图G的一个正常k−全染色,令权重

$\phi (x) = f(x) + \mathop \Sigma \limits_{e \mathrel\backepsilon  x} f(e) + \mathop \Sigma \limits_{y \in N(x)} f(y)$

,其中

$ N(x) = \{ y \in V(G)|xy \in E(G)\} $

. 对任意的边

$ uv \in E(G) $

,如果有

$\phi (u) \ne \phi (v)$

成立,则称

$ f $

为图

$ G $

的一个邻点全和可别正常k正常k−全染色. 图G的邻点全和可区别全色数是指对图

$ G $

进行邻点全和可区别k−全染色所需要的最小色数k,记为

${\rm{ftnd}}{{\rm{i}}_\Sigma }(G)$

. 本研究猜想:对于最大度为

$ \Delta $

的图

$ G $

(

$ {K_2} $

除外),

${\rm{ftnd}}{{\rm{i}}_\Sigma }(G) \leqslant \Delta  + 2$

. 研究得到路与路的笛卡尔乘积图和路与圈的笛卡尔乘积图的邻点全和可区别全色数均为

$ \Delta  + 1 $

,证实了上述猜想.

基于超效率SBM模型的安徽省大气环境效率分析
郭家乐, 姚德利
2022, 36(1): 98-104. doi: 10.12299/jsues.21-0088
摘要:

基于安徽省2010—2018年各投入产出的面板数据,采用考虑非期望产出的超效率SBM(Slack-Based Measure)模型测算安徽省16市大气环境效率,并利用STATA软件分析改善大气环境的内在要素. 实证结果表明:安徽省大气环境效率整体偏低且呈现“皖中>皖南>皖北”的特点;加大工业R&D经费和废气治理设备运用运行费用投入有利于降低大气污染物的产生,且后者效果更为显著,据此给出大气治理投入方面的建议.

我国茶文化旅游研究进展的知识图谱分析
徐甜甜, 孙瑞红, 叶欣梁
2022, 36(1): 105-112. doi: 10.12299/jsues.21-0139
摘要:

茶文化旅游是一种新兴的乡村生态旅游形式,为厘清茶文化旅游领域的主体结构、基础知识框架、阶段热点与整体发展趋势,借助Citespace和VOSviewer作为文献分析的辅助工具,对近28年(1993—2021年)中国知网收录的关于茶文化旅游的文章进行可视化分析,总结归纳该领域的核心作者与机构、研究重点以及主要发展变化,以期使研究规范严谨,开拓研究者思路,进一步促进茶文化与旅游的融合.