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湖南大学学报·自然科学版

湖南大学学报·自然科学版

2025年02期

本刊是由教育部主管、湖南大学主办的综性学术理论刊物，面向国内外公开出版发行。主要报道湖南大学自然科学领域最新研究成果，也适当发表国内外同行专家的优秀学术论文。

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机械工程 | 电池等效电路模型极化参数估计的收敛性分析

机械工程 | 电池等效电路模型极化参数估计的收敛性分析

摘要：为探究动力电池极化参数估计在不同工况下的误差收敛特性，采用李雅普诺夫第二法对估计器的稳定性和收敛性进行分析. 基于等效电路模型和遗忘因子递归最小二乘法推导得到极化参数估计误差的状态方程. 采用李雅普诺夫第二法对状态方程进行分析，得到估计器渐进收敛的必要条件，即持续变化的电流输入，并提出一种图解法用于分析误差的动态收敛特性和论证此必要条件的合理性. 采用实验校准的电池模型产生的数据对理论分析过
机械工程 | 基于整车模型的动力总成悬置系统稳健性优化

机械工程 | 基于整车模型的动力总成悬置系统稳健性优化

摘要：针对纯电动汽车动力总成悬置系统（powertrain mounting system， PMS）参数同时具有不确定性和相关性的复杂情形，基于整车13自由度（degree of freedom， DOF）模型开展纯电动汽车PMS稳健性优化设计研究. 首先，基于蒙特卡洛抽样和相关性变换方法提出一种概率参数相关情形下PMS 固有特性响应不确定性和相关性分析的UTI-蒙特卡洛（UTI-MonteCa
机械工程 | 基于数字风洞的整车热管理性能开发

机械工程 | 基于数字风洞的整车热管理性能开发

摘要：针对某商用车更换大功率发动机以满足国六排放和四阶段油耗法规要求，需要优化冷却系统，提升散热能力. 采用格子玻尔兹曼方法（lattice Boltzmann method，LBM）建立热环境数字风洞，高精度预测整车热平衡与热保护性能，仿真与试验对标，冷却液温度预测值与试验测试值之间的误差小于1 ℃. 基于此以散热器水温和中冷器出风温度作为优化目标，分析冷凝器、中冷器、散热器和风扇侵入量之间的交
机械工程 | 接触热流密度最大值计算及试验研究

机械工程 | 接触热流密度最大值计算及试验研究

摘要：对于非稳态传热过程，现有理论无法很好地解决热流密度初始值的问题.提出接触热流密度最大值及接触热流密度常数的概念，在此基础上，提出接触热流密度最大值的计算公式，确定接触热流密度最大值与两物体之间的初始温差成正比，公式中的比例系数为接触热流密度常数. 通过极短时间的平均热流密度逼近瞬间热流密度的试验原理，搭建热流密度测试平台，开展金属薄片温升试验，计算接触热流密度最大值及接触热流密度常数. 试验
机械工程 | 7003 铝合金型材在线气雾淬火数值模拟及工艺参数优化

机械工程 | 7003 铝合金型材在线气雾淬火数值模拟及工艺参数优化

摘要：为探究工艺参数对7003铝合金型材在线气雾淬火的影响，建立7003挤压铝合金型材在线气雾淬火仿真模型，研究7003挤压铝合金型材在线气雾淬火过程中温度场与应力场的变化，并通过淬火实验验证了型材在线气雾淬火仿真模型的可靠性. 采用响应面优化法探究型材运行速度、纵向喷嘴间距以及周向气雾冷却喷嘴气水比对型材在线气雾淬火时间以及淬火过程中最大等效应力的影响规律，得到该型材在线气雾淬火最优的生产工艺参
机械工程 | 车用正交梯形蜂窝铝面内低速碰撞性能研究

机械工程 | 车用正交梯形蜂窝铝面内低速碰撞性能研究

摘要：制备了一种正交梯形蜂窝铝材料，代替传统形式吸能盒作为车辆的吸能装置，研究该材料在面内方向低速碰撞下的力学性能及能量吸收特性. 首先，用胶接的手段制备一种正交梯形蜂窝铝结构，用试验方法研究该材料的面内压缩过程，获得材料的应力与吸能特性.其次，以理论分析方法研究材料的变形与受力情况，获得材料的吸能特性，并与试验结果进行比较. 最后，以仿真手段模拟材料的受载过程，结合优化设计方法，获得材料的最佳吸
机械工程 | 基于改进傅里叶级数轨迹的运动学参数辨识

机械工程 | 基于改进傅里叶级数轨迹的运动学参数辨识

摘要：针对高端制造领域焊接机器人焊接效率低、精度差、运行不平稳等多种问题，提出一种基于改进傅里叶级数轨迹的焊接机器人运动学参数辨识方法. 首先，依据MDH（modifieddenavit-hartenberg）准则建立焊接机器人的运动学模型，并基于微分运动学建立焊接机器人的误差模型；随后，通过模式搜索算法找到最优的改进傅里叶级数轨迹，从中选出50个条件数最小的位姿点作为实验位姿集；最后，提出一种递
机械工程 | 基于柱状特征与随机有限集的激光SLAM 方法研究

机械工程 | 基于柱状特征与随机有限集的激光SLAM 方法研究

摘要：传统的基于数据关联的同时定位与建图（simultaneous localization and mapping，SLAM）方法易引起观测与目标之间的误匹配，进而导致位姿估计精度下降. 结合柱状特征提取方法和随机有限集理论，提出一种基于序贯蒙特卡罗实现的车辆3D激光SLAM方法. 利用M估计抽样一致性算法从分割后的点云中提取稳定的柱状特征，捕获单帧点云中的静态存活特征和新生特征；在Rao-Bl
机械工程 | 基于DBSCAN 的改进RANSAC 点云平面拟合算法

机械工程 | 基于DBSCAN 的改进RANSAC 点云平面拟合算法

摘要：针对随机采样一致性（random sample consensus，RANSAC）算法对含有噪声的点云数据进行平面拟合时效果不佳和容易产生误识别的问题，对算法进行改进. 通过基于密度的噪声应用空间聚类（density-based spatial clustering of applications with noise，DBSCAN）算法改变RANSAC算法初始点集合的选择策略，并使用主成分
机械工程 | 小模数齿轮断续滚齿热力耦合建模与试验研究

机械工程 | 小模数齿轮断续滚齿热力耦合建模与试验研究

摘要：小模数齿轮加工过程中，滚齿切削时易于产生显著的热变形，进而影响其尺寸精度和服役性能. 基于展成法加工原理和齿坯材料切除机制，提出小模数齿轮断续滚齿切削热力耦合计算模型. 设计多级滚切速度下的钢制小模数齿轮试件试验，测算试件表面缺陷、粗糙度与公法线偏差. 对比公法线偏差测量值和塑性应变仿真值，验证上述计算模型的正确性. 研究齿轮模数、切削速度和传热条件对切削应力、表面温度及热变形的影响规律.
机械工程 | 基于GADF 和CWT 并行输入模型的滚动轴承智能诊断研究

机械工程 | 基于GADF 和CWT 并行输入模型的滚动轴承智能诊断研究

摘要：滚动轴承运行工况的变化与噪声干扰等随机不确定性因素会导致网络特征提取不完整，从而无法捕捉故障突变等局部奇异信息. 针对上述问题，提出一种并行二维深度可分离残差神经网络（parallel two-dimensional depthwise separable residual neural network， P2DDSResNet）模型，通过格拉姆角分场（Gramian angular dif
机械工程 | 融合寿命信息与多性能退化信息的元动作单元可靠性评估

机械工程 | 融合寿命信息与多性能退化信息的元动作单元可靠性评估

摘要：针对机床可靠性建模困难、可靠性数据匮乏等问题，从元动作单元出发，提出一种融合寿命信息与多性能退化信息的可靠性评估方法. 利用“功能—运动—动作”（functionmotion-action，FMA）分解法将机床分解至最小运动单元，即元动作单元，机床的可靠性水平通过准确评估关键元动作单元的可靠性来保证. 建立随机效应下非线性Wiener过程的性能退化模型，刻画试验样本退化过程存在的个体差异性、
机械工程 | 基于参数化概率盒模型的系统可靠性分析方法

机械工程 | 基于参数化概率盒模型的系统可靠性分析方法

摘要：针对机械系统存在的一类随机和认知不确定性混合的问题，提出一种基于参数化概率盒（probability box， p-box）模型的系统可靠性分析方法. 基于序列迭代解耦方法获得单失效模式的最小可靠度指标；针对随机与认知不确定性混合的多失效模式问题，建立基于参数化p-box不确定性的系统可靠性分析模型；考虑各失效模式之间的相关性，通过线性相关度分析方法计算得到各失效模式间的相关系数矩阵；提出串
电气与信息工程 | 电梯永磁同步曳引机封星制动转矩提升方法

电气与信息工程 | 电梯永磁同步曳引机封星制动转矩提升方法

摘要：电梯接触器封星和传统电子封星存在中高速阶段封星制动转矩下降的问题，为保证电梯在中高速失控时安全有效地制动，提出一种基于最优电阻的永磁同步曳引机电子封星制动转矩提升方法，不需要额外装置，利用原有驱动系统实现制动转矩的提升. 电机的定子电阻不同，传统电子封星下的制动转矩特性不同，通过分析电子封星下某一固定脉冲宽度调制（pulse-width modulation，PWM）占空比下的电压和电流关系
电气与信息工程 | 高精度流水线逐次逼近混合型模数转换器设计

电气与信息工程 | 高精度流水线逐次逼近混合型模数转换器设计

摘要：为满足数字X射线系统中光电二极管阵列读出电路对平均性能优越的模数转换器（analog-to-digital converter， ADC）的要求，设计一款高精度流水线逐次逼近混合型模数转换器. 采用带有预放大级的增益增强型放大器结构，实现了高能效运放设计. 使用最低有效位（least significant bit， LSB）平均抗噪声方法，简化第二级比较器结构，有效降低了系统功耗. 运用基
电气与信息工程 | LCL 并网逆变器有源阻尼预测无差拍平均模型控制

电气与信息工程 | LCL 并网逆变器有源阻尼预测无差拍平均模型控制

摘要：为解决LCL并网逆变器固有的谐振问题，提出优化的电流控制方法和有源阻尼方法；为减小数字控制系统延时对电流控制和有源阻尼的影响，提出无差拍平均模型和复合型延时消除方法. 由于控制模型是电流控制和延时补偿的基础，通过引入过采样方法并融合信号处理技术，建立逆变器侧电流反馈控制的无差拍平均模型，将传统单样本瞬时控制转化为多样本平均控制，改善控制模型的准确性. 基于所建模型，通过引入结合双重脉冲宽度调
电气与信息工程 | 基于平坦理论的三相交错并联双向DC-DC 变换器改进型高阶滑模控制

电气与信息工程 | 基于平坦理论的三相交错并联双向DC-DC 变换器改进型高阶滑模控制

摘要：针对直流微电网中储能系统功率波动、负载侧负荷频繁投切等不确定因素引起母线电压产生波动的问题，以储能系统中三相交错并联双向DC-DC变换器为研究对象，提出一种基于级联有限时间扩张状态观测器（cascade finite-time extended state observer， CFT-ESO）的微分平坦和改进型超螺旋滑模双闭环复合控制策略. 首先，建立三相交错并联双向DC-DC变换器的数学模
电气与信息工程 | 基于变时域策略的线性系统事件触发预测控制

电气与信息工程 | 基于变时域策略的线性系统事件触发预测控制

摘要：针对具有加性扰动的约束连续线性时不变系统，提出一种基于变时域策略的线性系统事件触发模型预测控制方案. 首先，基于最优状态轨迹与实际状态轨迹之间的偏差设计无Zeno行为的事件触发机制，以减少求解优化问题的频率. 其次，为了降低实际状态趋近终端集时求解优化问题的计算复杂度，设计一种更为高效的指数收缩形式的自适应预测时域更新机制. 再次，基于双模控制策略，提出自适应事件触发模型预测控制算法，并给出
电气与信息工程 | 大风区接触网正馈线气动阻尼片抑舞效果分析

电气与信息工程 | 大风区接触网正馈线气动阻尼片抑舞效果分析

摘要：为抑制大风区兰新高速铁路接触网正馈线在挡风墙尾流影响下发生的大幅舞动，基于空气动力学理论，建立了安装气动阻尼片后的接触网正馈线几何模型，结合用户自定义程序（user-defined program，UDF）与动网格技术实现正馈线舞动响应的流固双向耦合求解. 研究结果表明：当固接式气动阻尼片安装角度为140°时，正馈线舞动振幅最小；悬挂式气动阻尼片垂直向下悬挂，安装后具备抑舞效果. 不同悬挂式
电气与信息工程 | 110 kV 绝缘包覆引流线鸟粪闪络特性及仿真分析

电气与信息工程 | 110 kV 绝缘包覆引流线鸟粪闪络特性及仿真分析

摘要：为了降低鸟粪闪络事故发生的概率，开发了一种新型绝缘包覆引流线，采用高性能硅橡胶绝缘材料对钢芯铝绞线进行全面包覆，并在引流线表面加装伞裙. 通过仿真分析硅橡胶绝缘层和鸟粪对引流线空间电场分布的影响，模拟实验研究了绝缘包覆引流线防鸟粪闪络特性. 仿真结果表明，随着绝缘层厚度增加，其表面电场强度逐渐减小；半导体层厚度增加，引流线表面电场强度减小. 实验结果表明，裸导线包覆绝缘层能显著提高引流线的绝

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