2024年, 第43卷, 第06期　
刊出日期：2024-12-15

  

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  面向RatSLAM的自主探索算法

  武皓, 武彤, 张志慧, 唐凤珍

  沈阳理工大学学报. 2024, 43(06): 1-7.

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  类脑同步定位与建图(simultaneous localization and mapping, SLAM)通过模仿大脑神经导航机制实现环境建模，同时获得环境中的位置信息，具有较好的导航能力与较高的鲁棒性，但当前的类脑SLAM系统大都在预先获取的环境数据集上进行定位建图，对于新环境的兼容性较差。为此提出一种主动的类脑SLAM方法，设计基于Bug算法的环境自主探索方法，驱动机器人在环境中自主移动，主动获取环境信息，同时调用经典的类脑SLAM(RatSLAM)方法对环境信息进行处理，形成环境的认知地图。仿真环境和真实环境下的实验结果表明，本文方法取得了较好的建图效果，与通过人工采集数据建立的环境地图相似度较高，具备可行性。
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  基于TWR的WLS和KF融合室内定位方法

  刘姝廷, 张媛媛, 张贺, 娄浩云

  沈阳理工大学学报. 2024, 43(06): 8-12.

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  超宽带(ultra wide band, UWB)传感器室内定位常通过双向测距法(two-way ranging, TWR)测得基站到待测标签距离，采用三边定位法进行室内定位，但因存在非视距误差等因素影响导致定位精度低且发散，为此本文提出采用加权最小二乘法(weighted least squares, WLS)训练数据集，将其定位结果与卡尔曼滤波相结合进行室内定位。仿真实验结果表明，该方法能够解决经典定位造成较大误差的缺点，定位更快速。
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  基于改进粒子群算法优化PID控制的主动悬架性能研究

  张昕, 彭瑞祥, 张宏远

  沈阳理工大学学报. 2024, 43(06): 13-19.

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  针对二自由度主动悬架比例-积分-微分(PID)控制器参数整定问题，引入粒子群算法，借助粒子群算法的全局搜索能力解决PID控制器参数整定问题，考虑到传统粒子群算法收敛速度较慢，设计了一种改进粒子群算法，根据悬架性能评价指标建立目标函数，分别模拟了随机路面激励输入和减速带式梯形冲击路面激励输入，并验证了基于改进粒子群算法优化的PID控制器的有效性。仿真结果表明：改进粒子群算法后目标函数的收敛速度明显提高；基于改进粒子群算法优化PID控制的主动悬架在不同激励输入条件下均具有较好的行驶平顺性；验证了改进粒子群算法的有效性并解决了PID控制器参数整定问题。
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  基于改进YOLOv7-DeepSort的红外视频多目标跟踪

  宫华, 张众垚, 胡雨桐, 刘芳

  沈阳理工大学学报. 2024, 43(06): 20-27.

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  针对红外图像纹理弱及多目标遮挡导致跟踪精度低的问题，构建了基于改进YOLOv7模型和多目标跟踪算法DeepSort的融合红外目标跟踪模型MSB-YOLOv7-DeepSort。采用SE(squeeze and excitation)通道注意力机制和双向特征金字塔网络提高红外目标的特征提取质量；利用轻量化网络MobileNetV3替换YOLOv7骨干网络，提升融合模型的推理速度。实验结果表明，MSB-YOLOv7-DeepSort模型在跟踪准确度、跟踪精确度、正确目标跟踪比例和帧率等方面均具有较好的性能。
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  基于注意力机制及多尺度特征融合的图像去雨

  宋建辉, 胡强强, 刘晓阳, 赵亚威

  沈阳理工大学学报. 2024, 43(06): 28-33.

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  针对去除不同雨纹的同时恢复图像背景细节的问题，提出一种基于注意力机制及多尺度特征融合的图像去雨方法。该网络采用双分支结构，分别用于雨纹去除和背景恢复。雨纹提取模块采用跨空间学习的多尺度注意力机制，通过多尺度上下文信息捕捉、均值计算、权重计算和整体信息综合，帮助改善雨纹去除任务中的图像质量，提高去雨效果。背景恢复模块包括多尺度特征提取部分和特征融合部分，采用多个扩张卷积层，每个卷积层具有不同的扩张因子，以扩大感受野，提取多尺度的图像背景特征；使用大核卷积对提取的多尺度特征信息进行融合调整，从而更准确地进行背景恢复。在多个公开数据集上的实验结果表明：所提方法能够有效去除真实雨图像场景中的雨纹，同时可以更好地恢复图像背景的细节信息。
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  鳞片石墨/铝复合材料的力学性能研究

  孙振东, 杜晓明, 刘凤国, 马明

  沈阳理工大学学报. 2024, 43(06): 34-40.

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  为研究石墨体积分数对复合材料显微组织、力学性能的影响规律，采用真空热压烧结技术制备不同石墨体积分数的石墨/铝复合材料，并对其进行性能测试。结果表明：石墨片在复合材料中分布均匀、取向高度集中；随着石墨体积分数的增加，复合材料的硬度从45.01 HV降低至35.64 HV,拉伸强度从150 MPa降低至5 MPa,抗弯强度从192.12 MPa降低至25.04 MPa;通过拉伸和弯曲试件的断口形貌观察发现，随着石墨片体积分数的增多，鳞片石墨/铝复合材料的断裂由韧性和脆性混合断裂转变为完全脆性断裂。随着石墨体积分数的增加，鳞片石墨在压力作用下聚集并相互挤压，导致鳞片石墨/铝复合材料的力学性能下降。
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  超高速激光熔覆Ni基Ti₂AlC陶瓷涂层性能

  韩珩, 郭炜娇, 于兴福

  沈阳理工大学学报. 2024, 43(06): 41-47+54.

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  矿用液压支架立柱在井下苛刻工况下长期服役时易发生磨损、腐蚀、变形等问题，进而导致性能退化，严重时引发安全事故。为延长液压支架立柱的使用寿命，利用超高速激光熔覆技术在27SiMn钢表面上制备Ni基Ti₂AlC陶瓷涂层，对其微观组织结构、物相、微观硬度等进行表征，并研究其摩擦磨损性能。实验结果表明：制备的涂层与基材冶金结合强度大，涂层致密；涂层的中上部主要由黑色细胞枝晶、灰白色细胞晶体以及浅灰色连续基质组成；涂层的物相以硬质相TiC、Al₂O₃,润滑相Ti₂AlC、微量Ti₃AlC₂,金属间化合物Ni₃Ti、Ni₃Al及γ-Ni固溶体为主；涂层的平均显微硬度为549.5HV_0.2,约为基体的3倍，涂层的摩擦磨损性能相比基体显著提高。
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  改性壳聚糖对Ni(Ⅱ)的吸附性能研究

  吴操, 张丽芳, 宋轩宇, 许代兵

  沈阳理工大学学报. 2024, 43(06): 48-54.

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  为研究改性壳聚糖对水中Ni（Ⅱ）的吸附性能，以三聚磷酸钠为交联剂，对经过乙酸-双氧水体系氧化后的壳聚糖进行一步离子交联，制备改性壳聚糖吸附材料。通过扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱仪、X射线衍射仪等对材料的微观形貌、分子结构及物相进行表征；采用条件实验探究改性壳聚糖吸附性能的影响因素，并对其吸附热力学进行分析。结果显示：改性后的壳聚糖呈纳米片状结构，成功实现了三聚磷酸钠中P—O与壳聚糖中—NH₂之间的交联；在三聚磷酸钠浓度为10 g/L、双氧水用量为5 mL、交联温度为40℃条件下制备的改性壳聚糖表现出较好的吸附性能，当pH为7、吸附时间为120 min、三聚磷酸钠改性壳聚糖投加量为50 mg时，其对Ni（Ⅱ）的去除率达到83.71%;改性壳聚糖对Ni（Ⅱ）的吸附行为符合Langmuir等温吸附模型，吸附过程为自发吸热过程。
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  PVA纤维水泥稳定碎石力学性能及耐久性能研究

  冯仲文

  沈阳理工大学学报. 2024, 43(06): 55-60+66.

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  为改善水泥稳定碎石力学及耐久性能，研究了不同PVA纤维长度与掺量下水泥稳定碎石系列力学性能，确定了PVA纤维最佳掺配长度及掺量。在此基础上，借助冻融循环与疲劳试验，研究了普通水泥稳定碎石与PVA纤维水泥稳定碎石耐久性能差异。结果表明：随着PVA纤维长度或掺量的增大，PVA纤维水泥稳定碎石系列力学性能均先增大后减小；长度12 mm、掺量0.9 kg/m³的PVA纤维水泥稳定碎石综合性能最佳；28 d龄期时，在冻融5、10、15次后，长度12 mm、掺量0.9 kg/m³的PVA纤维水泥稳定碎石抗压强度保持率为90.21%～84.39%;长度12 mm、掺量0.9 kg/m³的PVA纤维水泥稳定碎石在应力强度比为0.7～0.8下，疲劳寿命提升了135.29%～175.01%。
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  SnSe掺杂SnS薄膜的制备及热电性能研究

  赵康, 张权辉, 陈上峰, 李美玲, 田辉, 孙乃坤

  沈阳理工大学学报. 2024, 43(06): 61-66.

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  硫族化合物SnS在光学及热电领域具有巨大的应用前景。为提高SnS的热电性能，采用化学气相沉积法在柔性云母基底上制备SnSe掺杂（原子分数分别为5%、10%、20%）的SnS基薄膜，使用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、拉曼光谱仪和塞贝克系数测试系统研究掺杂浓度对薄膜的形貌和组成、晶体结构、光学和热电性能的影响。测试结果表明：所有样品均为正交相，随着掺杂量的增加，更多的Se原子取代晶格中的S原子，导致晶格常数增大；Se原子对S原子的替代导致A_g振动模式发生红移；室温下，10%SnSe掺杂的SnS薄膜功率因子相对最大，为0.018 mW/（m·K²）,相比SnS本体提高了5倍。
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  炮钢表面电弧离子镀Cr涂层的制备及磨损性能

  李冬冬, 卢旭东, 郭策安, 李建普, 陈玉

  沈阳理工大学学报. 2024, 43(06): 67-72+79.

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  为了增强炮钢表面的摩擦磨损性能，采用电弧离子镀技术在炮钢表面沉积硬Cr涂层和软Cr/硬Cr涂层。采用扫描电镜、能谱仪和X射线衍射仪对炮钢和涂层的微观形貌、成分以及相组成进行表征。结果表明：在硬度和耐磨性方面，硬Cr涂层和软Cr/硬Cr涂层较炮钢基体均显著提升，其中软Cr/硬Cr涂层的纳米硬度最高，相较于炮钢，硬度提升了173%,并具有较高的H/E和H³/E²值；在磨损方面，炮钢的磨损量最高，其次是硬Cr涂层，而软Cr/硬Cr涂层的磨损量最低。炮钢的磨损机理主要为粘着磨损和磨粒磨损，硬Cr涂层为轻微氧化磨损和磨粒磨损，而软Cr/硬Cr涂层为粘着磨损、磨粒磨损和氧化磨损。
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  淮南矿区典型煤样自燃特性热重-红外联用实验研究

  肖峻峰, 尹诗元, 陶然, 郭仕鹏, 刘雨晨

  沈阳理工大学学报. 2024, 43(06): 73-79.

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  为降低煤矿安全事故发生风险，针对煤自燃氧化出现紧急危险性等问题，研究淮南矿区典型煤样的自燃特性。以淮南张集煤矿6、8、11-2和13-1煤样为例，通过热重-红外(TG-FTIR)联用技术分析煤样在升温氧化过程中的质量变化和气相产物析出特性。实验结果表明：四种煤样的升温氧化过程均可分为5个阶段，包含6个特征温度点；燃烧阶段各煤样反应活化能按由大到小排序为6煤、8煤、11-2煤、13-1煤；主要气相产物吸收峰强度按由高到低排序为13-1煤、11-2煤、8煤、6煤；根据活化能大小和主要气相产物吸收峰强度判断各煤样自燃风险按由高到低排序为13-1煤、11-2煤、8煤、6煤。本文结果可为类似矿区矿井火灾防治提供基础理论支撑。
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  隧道瓦斯防治综合检测监控技术实践和分析

  杨毅, 武磊

  沈阳理工大学学报. 2024, 43(06): 80-84+90.

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  云南省鲁巧高速巧家隧道设计瓦斯段落长，瓦斯灾害严重。为确保施工安全，对有毒有害气体进行实时、全覆盖检测监控，采取智能监控系统、人工检测、重点作业重点跟踪检测的综合检测监控安全防控技术手段，结合建立的瓦斯预警管理机制和措施，通过现场实践，比计划工期提前2个月，且瓦斯浓度总体稳定在0.00%～0.16%安全管控范围内，取得了良好的安全和经济效益，对类似隧道具有借鉴意义。
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  基于DBO-SVM的采空区煤自燃危险性预测

  薛凯隆, 崔欣超, 祁云, 齐庆杰

  沈阳理工大学学报. 2024, 43(06): 85-90.

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  为实现采空区煤自燃危险的准确预警，避免自燃火灾的发生，引入蜣螂优化（dung beetle optimizer, DBO）算法与支持向量机（support vector machine, SVM）算法相结合的煤自燃预测模型。选取O₂、N₂浓度等十种指标作为自燃预测输入指标，自燃危险性等级作为输出指标，对所建模型进行训练，以四种分类性能评价指标检验模型的预测性能和精度，同时将DBO-SVM模型分别与DBO优化反向传播神经网络（BPNN）模型、粒子群优化算法（PSO）、优化BPNN神经网络模型以及SVM模型的预测结果进行对比分析。结果表明：DBO-SVM模型准确率相较于DBO-BPNN、PSO-BPNN、SVM模型分别提高了13.33%、20%、33.33%。将DBO-SVM模型应用于山西晋牛煤矿工作面煤自燃预测，该模型能快速准确地对不同矿井采空区煤自燃危险性进行预测，表明DBO-SVM模型相较于其他模型更具普适性和稳定性，更适合钻孔自燃预测。
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  两跨连续组合板静力性能数值模拟研究

  王东, 魏子钧

  沈阳理工大学学报. 2024, 43(06): 91-96.

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  为考察多个因素对两跨连续钢-混凝土组合板静力性能的影响，通过ABAQUS软件建立组合板静力性能的有限元模型，用7组足尺试验数据验证该模型的可靠性。结果表明：有限元模型可有效预测钢-混凝土组合板的静力性能，试件极限承载力的模拟值与试验结果最大相差8.0%;在弯矩预测方面，有限元模拟值与试验结果最大相差4.0%。