2024年, 第43卷, 第02期　
刊出日期：2024-04-15

  

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  基于迅颈模块与单解耦头的航拍车辆检测方法

  高宏伟, 王雨桐

  沈阳理工大学学报. 2024, 43(02): 1-6.

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  无人机航拍图像的目标检测需要大量计算资源，导致其在移动端上的应用受到限制，为此提出一种轻量化目标检测网络Faster S。首先，在颈部网络设计了由部分卷积和组卷积组成的轻薄迅颈模块，用以有效聚合不同尺度的信息；其次，在检测头部分设计了一种高效、轻量化的单解耦头输出结构(SDHEAD),用以进一步分离目标检测中分类和定位两个子任务的特征编码。在航拍车辆数据集CARPK上的实验结果表明：与特征金字塔网络(FPN)结构相比，采用迅颈模块提高了模型的检测精度，减少了模型的参数量；相比于其他检测头，SDHEAD具有更强的特征辨别能力；Faster S模型检测的平均精度(AP_(0.5))达到了70.9%,较Yolo-FastestV2提高了12.7%,较Fastestdet提高了3.5%,推理时间仅为29.56 ms,较Nanodet-m降低了76%,模型参数量仅为0.335 M。
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  带运输的混合流水车间调度问题的改进遗传算法

  许可, 叶彩霞, 孙文娟

  沈阳理工大学学报. 2024, 43(02): 7-14.

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  为实现分布式制造环境中上下游工序和机器间的协同生产，研究了带有运输的混合流水车间调度问题。以包含加工时间、运输时间和加工等待时间的完工时间最小为目标，建立了带有运输约束的混合流水车间调度模型，基于Q-learning设计了改进的遗传算法(QGA)求解该模型。在该算法中，首先基于工件序号设计编码和遗传算子等遗传操作；然后根据种群适应度函数构建种群的状态集合，以交叉概率和变异概率的取值作为动作，以最佳个体适应度和种群平均适应度作为奖励；最后采用Q-learning对交叉和变异参数进行智能调整，提高算法的收敛速度与全局搜索能力。仿真实验结果表明，与改进的遗传算法(GA-TS)相比，本文QGA的最大完工时间平均减少了2.0%,收敛速度提升了18.1%。
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  基于AGEP-DNN的水下聚能装药比冲量预测模型

  刘芳, 郝慧敏, 卢熹, 郭策安

  沈阳理工大学学报. 2024, 43(02): 15-21+28.

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  聚能装药比冲量是表征水下爆炸中冲击波对目标破坏作用的重要参数。为实现水下聚能装药比冲量智能预测，提出一种自适应基因表达式编程(adaptive gene expression programming, AGEP)优化深度神经网络(deep neural network, DNN)的聚能装药比冲量预测模型(AGEP-DNN)。考虑装药结构与比冲量数值之间的复杂非线性关系，通过AUTODYN软件建立有限元模型，对水下爆炸过程进行仿真，采用经验公式验证仿真数据的有效性；基于仿真实验数据，设计AGEP算法优化DNN超参数，构建AGEP-DNN模型，对比冲量进行智能预测。实验结果显示，AGEP-DNN聚能装药比冲量预测模型在9种对比智能预测模型中具有最优的预测精度。
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  基于等分剔除的毫米波雷达恒虚警检测研究

  符阳懿, 冯永新, 钱博

  沈阳理工大学学报. 2024, 43(02): 22-28.

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  为解决车载毫米波雷达目标检测过程中在相邻多目标情况下会提高检测门限值，从而导致目标遮蔽现象，引发传统恒虚警(constant false alarm rate, CFAR)检测在多目标环境下产生漏检的问题，提出一种等分剔除恒虚警检测算法(equipartition deletion CFAR,ED-CFAR)。通过将目标两侧的参考单元等分取平均值得到子参考单元，对大于所有参考单元平均值的部分进行处理后排序，剔除部分较大子参考单元，计算得到门限值，与目标的信号幅度进行比较判断目标是否存在。仿真结果表明，在多目标检测的仿真场景下，信噪比为10 dB时，ED-CFAR算法的检测概率比单元平均恒虚警(CA-CFAR)算法提高0.39,比筛选平均恒虚警(CMLD-CFAR)算法提高了0.08,有效解决了传统均值类恒虚警检测在相邻多目标条件下的遮蔽问题。
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  基于改进拍卖算法灾后救援多无人机任务分配

  许可, 高宏宇, 雷鸣, 叶彩霞

  沈阳理工大学学报. 2024, 43(02): 29-37+44.

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  为提高灾后无人机(UAV)救援的效率，本文研究多无人机灾后侦察任务分配问题。考虑无人机续航时间、灾区地形以及是否遇到飞行障碍等因素，以无人机执行任务总时间最小为优化目标建立多无人机侦察任务分配模型，设计了混合动态规划的改进拍卖算法(hybrid dynamic programming auction, HDPA)求解模型。首先将无人机执行任务所需时间价值化，以单无人机执行任务所获收益最大为优化目标，设计动态规划算法获得单无人机执行任务最优序列作为初始投标方案，以防止拍卖算法陷入局部最优、提高算法的收敛速度；其次设计价格更新机制，解决投标任务之间的冲突，最终获得多无人机侦察任务分配最佳方案。实验结果表明，各无人机执行任务较为均衡，完成任务的总时间与传统的拍卖算法、遗传算法、海洋捕食者算法(marine predators algorithm, MPA)相比平均缩短了3.5%、5.6%、4.75%。
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  基于小波包分解和MCKD的水泵轴承故障诊断方法

  蒋辉, 邱露鹏, 蒋强

  沈阳理工大学学报. 2024, 43(02): 38-44.

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  针对水泵在实际应用中所处环境复杂、故障信号包含大量噪声难以提取的问题，提出了一种结合小波包分解和最大相关峭度解卷积(MCKD)的水泵轴承故障诊断方法。首先，应用小波包分解对原始信号进行分解，根据分解信号的信噪比和标准差选取合适的分量进行重构；然后，采用MCKD算法对重构信号降噪处理，突出信号中的有效周期冲击成分；最后，对处理好的信号进行包络谱分析，从包络谱中得到故障频率。实验结果表明，小波包分解和MCKD方法能够有效提取水泵轴承故障特征频率，可为工程实际应用提供参考。
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  基于高效回环检测的大场景下的SLAM算法

  杨娜, 程磊

  沈阳理工大学学报. 2024, 43(02): 45-51.

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  在室外大场景情况下，激光里程计累计误差会随着时间的增加而逐渐增加。针对现有激光同步定位与地图构建(SLAM)算法精度低、鲁棒性不足等问题，提出一种基于精确高效回环检测的大场景下的激光SLAM算法。该算法以激光里程计框架LeGO-LOAM为基础，改进回环检测部分，使用关键特征(Ring-Key)描述子构建KD-tree查找相似帧加速搜索，回环帧间匹配使用激光雷达虹膜描述子计算汉明距离判断相似度，避免暴力匹配，实现平移和旋转不变性。在KITTI数据集上进行仿真实验，结果表明：与原LeGO-LOAM算法相比，改进算法绝对位姿误差标准差平均降低了51.54%,相对位姿误差标准差平均降低了14.42%。
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  基于元学习的小样本多模态TE过程故障诊断

  杨青, 华春丽, 朱美臣, 吴东升, 王笑臣

  沈阳理工大学学报. 2024, 43(02): 52-57.

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  为解决多模态TE过程在小样本条件下故障诊断精度低的问题，提出了一种基于深度最近邻神经网络(DN4)与压缩和激励(SE)模块结合的集合型故障诊断方法(SEDN4)。首先，使用小波包变换将多模态过程数据转换成二维图像，划分元学习任务；然后，由嵌入网络进行局部特征提取，获得局部特征描述符；最后，使用k近邻搜索得到预测值。当新模态产生时，基于已有模型设计经验，在小样本条件下可快速得到新模态故障诊断模型。实验结果表明，本文方法在小样本条件下能够较好地实现多模态故障诊断，提高了故障诊断准确率，诊断效果较好。
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  石墨膜/铝复合材料制备工艺与性能研究

  杜晓明, 迟清波, 王妍, 刘凤国

  沈阳理工大学学报. 2024, 43(02): 58-63+70.

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  将石墨膜和铝箔以铺层的形式交替排布，采用真空热压烧结技术制备石墨膜/铝复合材料，研究真空热压烧结参数对复合材料微观组织和性能的影响。结果表明：石墨膜在复合材料中分布均匀，符合预期构型设计；真空热压烧结参数对复合材料微观组织影响显著，优化后的制备工艺参数为640℃/50 MPa/100 min,该条件下制备的复合材料界面结合良好，致密度高，没有检测到Al_4C_3相；随着石墨膜体积分数的增加，复合材料面内热导率呈现先增加后下降的趋势，石墨膜体积分数为30%时，复合材料面内热导率最大，为219.71 W/(m·K)。
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  氯化胆碱-乙二醇-水溶液制备镍铁氧体

  孟锦宏, 任本景, 赵学妍, 孙杰, 曹晓晖

  沈阳理工大学学报. 2024, 43(02): 64-70.

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  以氯化胆碱-乙二醇(ChCl-EG)和水混合溶液为介质，依据三因素五水平均匀设计实验方案，采用溶胶/凝胶-自蔓延法，制备了镍铁氧体(NiFe_2O_4)。X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)和振动样品磁强计(VSM)分析结果表明：NiFe_2O_4中存在少量前驱体焙烧过程中未反应完全的中间产物NiO和α-Fe_2O_3;相较于传统水溶剂制备的NiFe_2O_4,以ChCl-EG部分或完全取代水溶剂提高了NiFe_2O_4的饱和磁化强度(M_s),降低了其矫顽力(H_c)。扫描电子显微镜(SEM)分析结果表明，ChCl-EG完全取代水溶剂后产物的形貌更加规整，颗粒尺寸明显增大。对均匀实验结果进行回归分析，分别得到了M_s、H_c与合成主要影响因素(ChCl-EG含量、pH、柠檬酸与金属离子物质的量比)间的回归方程，根据回归方程阐明了主要影响因素对NiFe_2O_4磁性能的影响。
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  基于混凝土切割面统计方法的纤维取向分布研究

  邓永刚, 杨元品

  沈阳理工大学学报. 2024, 43(02): 71-76.

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  纤维分布和取向是影响纤维增强混凝土力学性能的重要因素。本文采用混凝土切割面统计方法研究不同水胶比和振捣时间对钢纤维混凝土中纤维分布及取向的影响。结果表明：随着水胶比和振捣时间的增加，边壁效应对纤维分布影响减弱；高水胶比条件下纤维在垂直于振捣方向上出现了偏析现象(垂直方向上的不均匀分布),随振捣时间增加，偏析更显著；对于高性能混凝土，增加振捣时间有利于纤维的均匀分布，而普通混凝土应缩短振捣时间。此外，统计结果表明，钢纤维取向角分布呈现高斯分布规律，峰值处于40°～50°。当水胶比为0.45,振捣时间为20 s,纤维取向角在45°附近，纤维数量占比最大，纤维取向系数达到0.73。
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  薄膜电极3D打印装置设计及实验分析

  杨志伟, 张嘉易, 郝永平, 赵洪力

  沈阳理工大学学报. 2024, 43(02): 77-83.

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  针对薄膜电极的制备，设计并搭建了螺杆挤出式3D打印装置。首先设计了螺杆挤出装置，并对螺杆转速、喷头移速以及挤出流量进行了研究，搭建了一种基于电气比例阀的气路控制系统，可实现远程调控气压，从而为螺杆挤出装置供料。然后选取陶泥悬浮液进行打印实验，研究了螺杆转速、喷头移速对打印成型的影响，确定了Fe_2O_3油墨最优配方，进行实验来验证了打印薄膜的平整性，并确定了较优的工艺参数；最后以钒酸锂(LiV_3O_8)为主体的热电池正极油墨为打印材料来打印薄膜电极，并测试其放电性能，结果表明，打印的薄膜电极成型精准，致密性良好，放电性能优异。该打印装置适合电极油墨材料的打印。
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  铜管坯水平连铸水冷调控与实验分析

  王守权, 岳峰丽, 陈大勇, 刘劲松, 陈传来

  沈阳理工大学学报. 2024, 43(02): 84-88.

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  为实现传统铜管坯水平连铸水冷控制系统在线自动化精准控制，提高生产质量与精度，改善管坯组织性能，对现有铜管坯水平连铸一冷水控制进行分析。采用程序设计和物理实验验证的方法，开展了基于可编程逻辑控制器(PLC)闭环策略下石墨结晶器冷却水量自动控制的相关研究。实验结果表明，基于闭环控制逻辑的自动水冷控制系统可以将流量波动控制在±0.5 L/min范围内，离散系数为2.68×10~(-3),明显小于传统水冷控制系统，铜管坯水平连铸一次冷却水闭环控制系统可以实现连铸过程的精确控制。
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  GAN在电动汽车主动发声系统中的应用研究

  梁凯, 张巍, 赵海军

  沈阳理工大学学报. 2024, 43(02): 89-96.

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  为提高电动汽车引擎拟音的个性化效果和质量，引入生成对抗网络(GAN)模型，构建了电动汽车的GAN主动发声模型，设计了模型中各层网络的结构和卷积核大小，利用自适应时刻估计算法优化网络各层权重，并将模型用于样本生成试验。在模型训练中提出一种相位扰动操作，用于解决上采样操作产生音调噪声的问题；为证明GAN模型中不同输入信号的性能差异，构建了基于二维声谱图输入的GAN模型，并用于对照试验。试验结果表明：模型可准确地学习到原始音频信号的特征分布；人耳听觉测试结果显示，生成的声音样本真实度在90%以上；基于留一法(LOO)的1-NN分类评价结果显示，原生音频和二维声谱图GAN模型的LOO精度均大于或接近50%,表明模型训练未产生过度拟合，采用本文方法生成音效真实可靠。