摘要：随着煤炭分选行业对智能化干分选煤技术需求和煤矸图像识别方法需求的增长,研究煤矿复杂分选条件下煤矸混合特征图像的识别方法显得愈发重要。依据深度学习、图像识别和无线通信等理论,设计基于卷积神经网络的煤矸识别定位系统。根据煤矿分选过程的复杂条件,分析煤矸表面特征的5种状态类别,构建煤矸数据集。基于迁移学习的改进AlexNet网络和RPN网络获取煤矸混合特征图像样本的分类信息和像素坐标,通过相机标定方法获得像素坐标在相机坐标系中的位置坐标。构建煤矸分拣机器人分布式控制系统的局域网络,实现识别定位系统与主控系统的实时煤矸检测信息交互。基于煤矸识别定位系统对煤矸图像的检测模型进行测试,试验结果表明,煤矸识别定位系统的识别模型检测准确率可达90.17%,煤矸目标最大定位误差9.45 mm,系统响应测试时间低于350 ms,满足煤矿复杂分选的基本要求。该煤矸识别模型对煤矸混合特征图像具有较好的检测结果,为煤矸图像识别方法应用于煤矿智能化分选发展提供了研究基础。

摘要：针对配电网非有效接地系统中单相接地故障消弧的难题,现多采用附加有源补偿和消弧线圈相结合的方案对接地故障电弧进行抑制,而有源补偿系统控制策略的性能直接决定了消弧性能。文中设计了基于模型预测控制(model predictive control,MPC)的有源消弧实现方案,首先分析采用注入电流方式的有源消弧原理,然后采用三级联H桥多电平逆变器作为有源消弧系统主拓扑,优选代价函数,设计基于MPC的有源消弧闭环控制系统。该控制系统相较基于比例积分(proportional integral,PI)控制的有源消弧闭环控制系统,无须进行参数整定即可实现对多次谐波电流的精确追踪,进而有效补偿接地电流。仿真及实验结果均表明:文中所提方案能更加有效地抑制接地故障电流,满足不同场景可靠消弧的要求。

摘要：针对点云体素化的三维目标检测方法中点云的特征提取能力不足的问题,将三维目标检测方法SECOND作为基准网络,提出一种采用稀疏3D卷积的单阶段点云三维目标检测(Reinforced SECOND)方法。首先,改进点云分组方式形成鲁棒的抽离体素特征的体素特征编码网络;其次,为增强体素中对检测任务有显著贡献的关键特征,同时抑制不相关噪声特征,把堆叠三重注意力机制引入体素特征编码网络;然后,提出残差稀疏卷积单元,设计了残差稀疏卷积中间网络,提高了该网络层的特征提取能力,保留了更多的原始特征信息;最后,把提出的空间语义特征融合(SSFF)模块引入区域建议网络,自适应地融合低级空间特征和高级抽象语义特征,进一步提高了模型特征的表达能力。在KITTI开源数据集上的实验结果表明:与之前许多基于网格及基于点的方法相比,所提方法显著提高了三维目标检测性能;与基准网络相比,采用所提方法对KITTI测试集car类和cyclist类进行检测,中等难度级别下的3D检测精度分别提高了5.85%和8.9%,困难难度级别下的3D检测精度分别提高了8.54%和8.53%。

摘要：为了实现高精度的鲁棒自适应巡航控制(ACC),提出基于数据驱动的鲁棒反步自适应巡航控制算法.利用反步技术设计虚拟控制器,将车辆间距控制转化为速度控制,避免速度相关型间距策略带来的间距与速度控制耦合;构建基于数据的耦合滑模面并设计状态观测器,补偿车辆复杂的非线性动力学特性、离散误差及外部干扰,提升控制算法的鲁棒性;利用反馈控制及鲁棒控制技术设计数据驱动的ACC鲁棒控制算法;分别选取固定时间间距、变时间间距策略,利用所提ACC算法及基于比例积分(PI)的ACC算法进行车辆自适应巡航控制对比仿真验证.对比实验结果表明,所提算法在控制精度、鲁棒性方面具有优越性.

摘要：针对航天和工业领域中人体佩戴手套执行任务时,手指关节处因受到编织物挤压而造成的手部疲劳损伤以及抓握力下降等问题,设计了一种采用套索驱动的手部助力外骨骼系统。该系统采用以速度为内环、力为外环的力PID控制方法,以拉力传感器反馈输出力,通过力学建模对手部助力外骨骼导线槽开展位置优化。对所设计的外骨骼系统开展抓握实验,结果表明:人体穿戴手部助力外骨骼可再现Feix分类法中全部33种抓握类型;外骨骼抓握指尖力最高可达14N;与不穿戴外骨骼相比,穿戴外骨骼时人体手指关节运动范围能够达到自主弯曲运动范围的63%以上,掌指关节、近端指间关节和大拇指的指间关节角度的皮尔森相关系数可达0.90以上;外骨骼助力抓握使得肱桡肌和桡侧腕长伸肌的肌电均方根峰值分别减小了37.86%和62.46%。实验结果证明所设计的手部助力外骨骼能够明显减少手部肌肉耗能。

摘要：为解决运动诱发脑-机交互过程中,意念感知环路与运动反馈神经环路协同激活时序同步性弱的问题,受到脉冲时间依赖的突触可塑性理论的启发,开展了运动激活响应的时序作用规律探索与闭环脑机时序同步强化的方法研究。基于应激刺激下运动中枢激活响应特性,通过采集与整合不同应激运动响应任务下力-位移-脑电多源信息,开展了应激诱发下中枢环路时序激活响应检测方案设计;基于检测得到的时序参数,应用脑功能网络分析技术对脑-机交互过程运动感知反馈激活时序规律进行了有效量化。通过在线实验验证和统计分析,验证了应激运动诱发范式保留了传统运动诱发模型的特点:既能够不通过真实运动而激活皮层运动区域,又能有效增强受试者在脑控闭环过程中的运动感知激活响应时效性;在受试者群体中,闭环脑控的感知与反馈响应的时延在0.15~0.90 s之间,最大激活响应时间的持续时间为400~600 ms,激活响应的同步性相较于传统范式具有增强效果。所提方法揭示了应激诱发脑机调控过程的时序作用规律,可为实现运动感知同步性增强的脑-机接口设计提供有力的理论支撑。

摘要：直流系统中短路电流上升速度快、峰值高,而未来随着系统电压等级和容量的进一步增加,短路电流开断更为困难。为了降低直流断路器开断要求,在开断过程中考虑故障电流快速抑制是至关重要的,但现有的直流开断方案很难同时兼顾限流和开断过程。文中提出了一种电流转移和阻尼一体的新型直流断路器拓扑结构,该断路器在保证大容量开断和低成本的同时,能实现故障电流的快速限制。首先,对所提出的直流断路器开断原理进行介绍。然后,针对方案中阻尼模块和磁耦合转移模块的关键影响因素展开分析,获得了阻尼模块和磁耦合模块的参数优化设计。最后,基于仿真模型对所提出的开断方案进行了仿真分析,验证了所提出的拓扑结构在不同工况和不同电压等级下的开断适应性,并通过实验验证了所提出的阻尼式直流开断方案的有效性。

摘要：针对二氧化碳工质在超临界二氧化碳(SCO_(2))布雷顿循环冷端处于近临界状态,物性随温度变化剧烈,冷端换热器的设计和运行控制难度大等问题,基于换热器分段设计的方法,设计了应用于超临界二氧化碳动力循环冷端换热的直通道印刷电路板换热器(PCHE)和变截面通道PCHE,分析了SCO_(2)在不同流道形式的PCHE中的流动和换热特性。利用SIMULINK建立换热器的仿真模型,研究入口参数偏离设计工况时对不同流道形式换热器的SCO_(2)出口参数的影响。结果表明:SCO_(2)侧流道截面渐扩的设计能增强PCHE的换热性能,但同时会增大SCO_(2)侧的压损;流道截面渐扩的PCHE在冷侧和热侧入口参数偏离设计工况时,能更好地稳定SCO_(2)的出口温度,拓宽了冷端参数的运行范围。

摘要：深埋软岩隧道围岩表现出显著的塑性软化与剪胀特性,而当下的理论分析很少同时考虑这两点,导致预测结果与隧道实际变形行为存在一定误差.为解决该问题,本文基于Kelvin-Voigt流变模型和Mohr-Coulomb强度准则,考虑了塑性阶段时围岩软化与剪胀特征,并引入了掌子面空间约束效应,建立了深埋软岩隧道黏弹-塑性计算分析模型.进一步,为考虑锚杆对隧道围岩的支护作用,在理论模型中,利用等效刚度法建立了加固围岩的力学模型.结合围岩塑性半径与锚杆长度相对关系,给出了6种工况下考虑锚杆加固作用的隧道黏弹塑性力学响应的时效解答.此外,通过数值解与理论结果的对比,理论模型的正确性和有效性得到了较好的验证.最后,为研究锚杆支护对围岩的加固效果,基于理论解答,讨论了锚杆安装时间、锚杆刚度及开挖速度对隧道变形的影响.结果表明:在不考虑锚杆加固作用下,开挖速度仅影响围岩前期变形的发展规律,但对围岩的最终变形量几乎没有影响.若不考虑塑性变形将大大低估围岩变形,造成预测结果与实际情况偏差过大.若隧道开挖速度越快,锚杆的安装应尽量提前,才能保证锚杆有效地发挥限制围岩变形的作用.锚杆刚度与隧道位移存在一种亚线性关系,且锚杆刚度的增加也能够延长围岩进入塑性变形所需的时间.本文的研究结果对相关隧道的设计具有一定的指导作用.

摘要：作为变电站重要基础设施之一,变电站绝缘子的抗震性能直接影响了电力系统的可靠性。采用低周往复加载试验,从高度、轴压比及绝缘子拼装数量三个方面探讨了变电站绝缘子的抗震性能,对比分析了各绝缘子试件基于上述参数下破坏特征、滞回曲线、变形能力、耗能能力和承载能力等抗震性能指标。试验结果表明,绝缘子试件在低周循环加载试验后均发生了弯曲破坏。随着绝缘子试件高度和绝缘子拼装数量的增加,其耗能能力与承载能力逐渐减弱。随着轴压比的增加,滞回曲线的饱满程度和累积耗能能力显著降低,承载能力逐渐增强。基于实验建立的精细化有限元模型与试验结果进行了对比从而验证了模型的可靠性,为本课题后续电力系统抗震性能分析提供有效依据。