江苏大学学报（自然科学版）

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荔枝采摘机械手果实识别与定位技术

熊俊涛, 邹湘军, 陈丽娟, 彭红星, 吴定中

2012, 33(1): 1-5. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2012.01.001

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针对采摘机械手在自然环境下对荔枝的识别和精确定位问题进行研究．通过分析自然环境成熟荔枝的颜色特征,选取HSV颜色模型进行阀值分割,去除荔枝图像的复杂背景,并利用模糊C-均值聚类法(FCM)对图像中荔枝果实和果梗进行分割,试验结果表明:有效识别果实和果梗的正确率为933％．通过计算果实“质心”与果梗的距离最大值确定荔枝采摘点,利用基于色调空间的彩色图像匹配法和极限约束法进行果梗采摘点的立体匹配,实现了采摘点的空间定位,定位试验结果表明:定位坐标中深度值误差小于3 cm,深度值误差率小于564％,能满足实际作业中荔枝采摘机械手的定位精度要求．

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桑黄菌诱变菌株液体发酵试验

马海乐, 闫景坤, 祝子坪, 郑惠华, 杨小明

2012, 33(1): 6-10. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2012.01.002

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以激光-紫外线复合诱变筛选的桑黄菌菌株S1为研究对象,通过单因素试验初步研究了液体发酵条件,根据二次回归旋转正交组合设计确定的最佳发酵条件为:装瓶量120 mL、接种量17 mL、发酵温度26 ℃、摇床转速135 r·min-1,并通过验证试验得到实际菌丝产量为(24.47±0.80)g·L-1.在此基础上进行了小型发酵罐试验,得到的最佳发酵条件为:搅拌速度180 r·min-1、温度29 ℃、空气流量6 L·min-1,得到的菌丝和胞外多糖产量分别为(68.23±2.51)g和(10.23±0.35)g.

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穴播轮中种子运动高速摄像分析

王吉奎, 郭康权, 吕新民, 蒋蓓, 李斌

2012, 33(1): 11-15. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2012.01.003

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为揭示种子在穴播轮圆桶形种子室中的运动规律,应用高速摄像分析技术研究脱绒棉种在不同情况下的运动,提出了种子临界深度概念.当种子深度小于临界深度值时,种子在种子室内圈上整体滑动不上升,大于临界深度值时,种子作环流运动;种子不沿种面下落则种子在种子室内圈上整体滑动,否则种子滑动上升,并作环流运动;种子整体滑动时穴播轮转速对种子的运动无影响;做环流运动的种子形成上、下2个带动层,2个带动层之间有中心区域;安装取种器后种子被带起,穴播轮转速大于105 r·min-1时，整个种子室内的种子在种子室内圈形成一个种子圆环.

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基于核Fisher判别分析的粮虫特征压缩方法

张红涛, 毛罕平, 韩绿化

2012, 33(1): 16-20. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2012.01.004

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针对粮仓害虫种类多、类别之间相似度比较高的特点,提出基于核Fisher判别分析的粮虫特征压缩方法.利用高斯径向基核函数,对特征选择后的10维原始数字特征进行核Fisher判别分析,即通过非线性变换将样本数据从输入空间映射到高维特征空间,然后在高维特征空间进行特征提取.从粮虫分类效果方面,将KFDA法与FDA法、PCA法和KPCA法3种方法进行了比较分析.应用KFDA法提取的前4个特征,由最近邻分类器对粮仓中常见的9类粮虫进行分类,验证集的识别率为93.33％.结果表明：KFDA法对粮虫特征的非线性比较敏感,在有效降低特征维数的同时,还提高了类别之间的可分性.

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滚筒试验台自适应防汽车偏摆系统的设计

苏建, 慕乐, 刘晓录, 张栋林, 徐观

2012, 33(1): 21-24. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2012.01.005

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为解决前轮驱动汽车在滚筒试验台上高速检测时偏摆问题,研究了转向驱动轮在滚筒试验台上高速运转时的受力情况和不稳定性,重点分析了在挡轮夹紧车轮后由于挡轮轴线与车轮中心的相对位置不同挡轮的轴向受力情况．采用基于SolidWorks平台的虚拟样机技术开发自动适应轮位和轮胎直径的防车偏摆挡轮系统,提出了利用传感器检测车轮作用在挡轮上的轴向分力,自动识别挡轮轴线与车轮中心的相对位置,从而使挡轮跟随车轮自动定位,在夹紧车轮防止车辆偏摆的同时,实现了挡轮与车轮之间无滑移的纯滚动．结果表明:该系统能够有效实现车轮与挡轮之间的纯滚动,减少了摩擦损耗,达到防止车辆偏摆的目的．

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基于车身板件声学贡献分析的声振优化

王二兵, 周鋐, 徐刚, 封珺, 石文

2012, 33(1): 25-29. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2012.01.006

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以降低车内低频结构噪声为目标,优化车身板件．采用子结构模态综合的方法建立结构动力学模型,并以其在实车工况下的振动响应作为声学边界元模型的边界条件,以车内驾驶员右耳位置为目标响应点,结合计算得到的声传递向量,对汽车车身进行板件声学贡献分析．通过计算得到车身各板件对车内噪声的声学贡献,分析出影响比较显著的关键面板,根据分析结果对车身相应板件进行振动抑制．经试验验证,怠速工况下,车内噪声在频率为20～100 Hz范围内的声压级水平得到比较明显的改善,主要峰值频率最大降幅570 dB,整体噪声水平下降了389 dB．结果表明:板件贡献分析方法可以为控制车内低频噪声提供合理的建议．

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基于混合H2／H∞控制的拼焊板零件成形方法

王春燕, 赵万忠, 王宇, 徐晓宏

2012, 33(1): 30-33. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2012.01.007

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针对拼焊板零件冲压过程中恒压边力方法的不足,提出了拼焊板零件变压边力混合H2／H∞控制目标,建立了控制模型,设计了控制算法和控制逻辑.采用此模型对拼焊板零件冲压成形进行反馈数值模拟,分析了有无变压边力混合H2／H∞控制对拼焊板零件成形缺陷的影响,将混合H2／H∞控制下的最优压边力曲线输入至压机上微机中作为预定义压边力曲线,并在变压边力冲压机上进行试验验证.仿真和试验结果表明:基于混合H2／H∞理论的变压边力控制方法可成功冲压出车身整体侧围内板,可有效避免在恒压边力下的起皱和破裂2种缺陷,该控制方法可同时考虑冲压行程和压边板位置进行压边力优化,具有更好的鲁棒性.

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船舶柴油机Urea-SCR系统催化反应动力学分析

朱元清, 周松, 刘淼, 王金玉

2012, 33(1): 34-38. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2012.01.008

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针对Urea-SCR系统的工作特点,利用计算流体动力学耦合化学反应动力学的方法,对某型船舶柴油机Urea-SCR系统的高负荷性能进行了计算,得到了脱硝率(DeNOx率)、NH3逃逸率和尿素消耗量的关系,探讨了快速SCR反应对脱硝率和NH3逃逸率的影响,分析了催化过程中各组分质量分数的空间分布．结果表明:假定尿素溶液均匀混合在废气中,当(NH2)2CO与NOx摩尔比为0.475时,即NH3与NOx摩尔比为095,脱硝率和NH3逃逸率的匹配最佳,且脱硝率的计算值与试验值的误差保持在5％以内;高负荷时,快速SCR反应可使系统脱硝率进一步提高,并可以明显降低系统NH3逃逸率,避免造成二次污染．

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绕水翼超空化流场的数值模拟

杨敏官, 尹必行, 康灿

2012, 33(1): 39-43. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2012.01.009

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基于Reynolds平均法,采用RNG k-ε模型及Mixture两相流模型,对绕水翼ys930的超空化流动进行了数值模拟,得到了绕水翼各个超空化阶段的超空化形态及各阶段的临界空化数与水翼攻角、来流雷诺数之间的关系,确定了临界空化数与来流雷诺数在不同攻角条件下的0.4次方经验关系式,给出了系数的取值区间.结果表明:超空化的发展经历了超空穴形成、汽液两相共存和完全发展3个阶段;各阶段的临界空化数随水翼攻角的增大而增大,基本呈线性关系;由于回射流的作用,在水翼前缘处形成一个逆时针旋涡,使逐渐长大的空泡脱离水翼吸力面并向下游脱落;在不同空化数下,空泡脱落的位置不同,导致空泡长度的变化.

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心脏泵透皮能源传输系统的试验

荆腾, 徐红霞, 王颢, 王芳群, 钱坤喜

2012, 33(1): 44-48. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2012.01.010

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人工心脏大多通过穿过皮肤的导线进行供电,人为制造了一个可能的感染源,且给病人的日常生活造成很多不便,为了解决这一问题,设计了一套透皮能量传输系统,利用电磁感应原理通过非接触耦合进行能量传递,实现人工心脏植入人体后的无线能量传输.试验研究了该系统变压器次级线圈匝数、开关频率及变压器气隙的大小对系统性能的影响.结果表明:变压器初级线圈30匝、次级线圈60匝时,传输效率最高,性能最好;开关频率为40 kHz时,系统传输效率最高;透皮能量传输系统的传输效率随变压器气隙的增大而减小,当气隙在0～3 mm范围内时效率在60％～80％之间;气隙超过3 mm时效率明显降低.

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单回路脉动热管传热性能的试验

苏磊, 张红, 丁雷江, 丁锐

2012, 33(1): 49-54. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2012.01.011

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通过对单回路紫铜-水脉动热管在风冷方式和定热流加热条件下,稳定运行时的传热性能的试验研究,得到管壁温度沿管长的变化规律,冷热段均温和温降(或温升)、传热温差、传热热阻随传热功率的变化特性．分析了充液率和管径对热管传热性能的影响．结果表明:冷热段均温、传热温差随传热功率的增加而增大,传热热阻随传热功率的增加而减小;小传热功率时,传热热阻对传热功率、管内径和充液率的变化较为敏感;减小充液率,增大管内径,增加传热功率可明显降低热管的传热热阻;较高传热功率时,充液率、管内径和传热功率对传热热阻的影响较小,影响传热热阻的主要因素是冷却热阻,可通过增加管外径或改善冷却条件来降低传热热阻,提高传热性能．

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OFDM信号过采样率盲估计的新方法

刘明骞, 李兵兵, 唐宁洁

2012, 33(1): 55-59. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2012.01.012

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针对低信噪比多径信道下过采样率估计性能低的问题,根据正交频分复用(OFDM)基带采样信号的频谱特性,提出了基于采样信号频谱逼近的过采样率盲估计方法．该方法首先利用改进的移动协方差方法估计信号的载波频率,采用修正的周期图平均法估计信号的功率谱;然后通过选择最佳的滚降系数,设计一个最佳余弦滚降滤波器,使余弦滚降滤波器的截止频率逼近信号的截止频率;最后根据过采样信号的频谱特性原理估计出接收信号的过采样率,实现了不同类型OFDM信号的过采样率的盲估计．仿真结果表明,在信噪比为-2 dB,多径信道条件下OFDM信号的过采样率估计的均方误差不超过02．可见该方法无需任何先验知识,在低信噪比多径信道下具有良好的估计性能．

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磁悬浮开关磁阻电机的支持向量机逆全解耦控制

周云红, 孙玉坤, 黄永红

2012, 33(1): 60-64. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2012.01.013

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针对磁悬浮开关磁阻电机(BSRM)运行过程中容易出现磁饱和现象、并且转矩和径向两自由度悬浮力之间存在严重的非线性强耦合影响,数学模型建立以及解耦控制难度大的问题,新建了考虑磁饱和效应的数学模型．提出了一种基于最小二乘支持向量机(LS-SVM)的逆模型构建以及解耦控制方法,实现了径向两自由度悬浮力和转矩的全解耦控制,并且利用dSPACE系统进行了闭环解耦控制系统的运行试验,以验证模型良好的解耦效果以及对参数变化的较强鲁棒性．结果表明,该方法融合了LS-SVM的非线性逼近能力与逆系统方法的解耦线性化特点,具有较强的自适应性和鲁棒性,可以克服以基于无磁饱和假设的各种数学模型为基础的解耦控制方法不适用于BSRM磁饱和工况的缺陷．

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弱通信条件下多机器人编队控制及稳定性分析

姜丽梅, 张汝波

2012, 33(1): 65-70. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2012.01.014

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为消除弱通信因素给多机器人编队控制系统带来的影响,基于一致性理论,提出了一种时延依赖的分布式编队控制算法．利用编队图描述机器人群体内部的网络拓扑结构,通过图的矩阵表示,基于矩阵论和控制理论研究具有通信时延的多机器人系统形成稳定的期望编队的条件．根据Lyapunov稳定性定理,得到了线性矩阵不等式(LMI)形式的时延独立和时延依赖的稳定条件,并在此基础上进一步证明采用的控制方法能够保证多机器人系统全局渐近地收敛至期望队形和期望速度．最后,通过一个多机器人编队实例对控制算法和结论进行验证．结果表明在满足系统稳定条件下,所采用的编队控制算法能够保证多机器人系统形成稳定的期望编队．

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基于插入损耗法的噪声源内阻抗建模及误差分析

史国生, 赵阳, 颜伟, 董颖华, 朱志毅

2012, 33(1): 71-76. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2012.01.015

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针对传导电磁干扰滤波器设计中人工电源网络阻抗、噪声源内阻抗、负载阻抗与EMI滤波器的阻抗匹配问题,建立了插入损耗法的误差理论模型及其等效电路．分别分析了串联和并联插入损耗法的测量精度及其系统误差,据此提出了相应的测试条件和测试方法,即当被测阻抗远大于负载阻抗时,采用串联插入损耗法;当被测阻抗远小于负载阻抗时,采用并联插入损耗法;当被测阻抗与负载阻抗相当时,可改变负载阻抗．理论与试验研究表明,该方法在适用范围内能够快速有效地提取EMI噪声源内阻抗,从而实现噪声源与EMI滤波器之间的最大阻抗适配,为EMI滤波器的设计及传导电磁干扰噪声抑制提供理论依据．

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基于改进层级任务网络规划的Web服务自动组合

萧毅鸿, 周献中, 朱亮, 苏正炼, 陆晓明

2012, 33(1): 77-82. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2012.01.016

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为了在单一Web服务无法满足问题求解需求时可以自动地组合多个Web服务以解决复杂问题,利用服务本体描述语言OWL-S对常规Web服务进行语义封装,并选用层级任务网络(HTN)规划作为技术手段．在分析了OWL-S与HTN的相似性后,对HTN的操作算子(operator)和方法(method)定义进行改写,并对常规HTN规划算法进行扩展,使之成为具有领域知识的HTN规划,更适用于解决领域相关的服务组合问题．最后提出了一种基于改进HTN规划的服务自动组合规划器框架并搭建了试验系统．案例研究结果表明,这种改进的HTN规划算法在领域本体的配合下可以有效支持Web服务的自动组合．

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微纳米薄膜材料中激光皮秒超声的数值模拟

许伯强, 张子国, 徐晨光, 徐桂东, 杨小平

2012, 33(1): 83-87. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2012.01.017

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基于双温模型和热弹性耦合理论,采用有限元方法,针对Al／Si3N4和Al／Si3N4／Si两种层状薄膜材料中激励皮秒超声,建立激光飞秒超声的有限元数值模型,得到Al薄膜中电子和晶格的温度场,进而分析薄膜内部的应变和表面位移响应.对比研究了双温模型理论和傅里叶热传导理论的计算,结果表明皮秒超声研究采用双温模型求解温度场更为合适,数值分析得到应变具有幅值较小且波形展宽的结果.表面位移响应峰的形成是超声波在薄膜材料界面处发生反射引起的.

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硅橡胶导电复合材料电性能的DC／AC测试

廖波, 周国庆, 刘卓典

2012, 33(1): 88-91. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2012.01.018

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对炭黑-碳纤维硅橡胶导电复合材料的伏-安特性进行了DC／AC测试.测试结果表明：该种导电复合材料具有非欧姆特性,电压与电流之间具有非线性关系.交流测试情况下,当交流电激励频率变化较小时,输出电流基本不受影响;而当频率变化较大时,输出电流发生了较明显变化,电流随着频率的增大逐渐增大.由此可知试样的电阻抗随着交流频率的增大而不断减小.在炭黑-碳纤维硅橡胶导电复合材料的导电体系中,隧道导电(电容阻抗)与搭接／接触导电(电阻阻抗)同时存在,隧道电流是非欧姆特性及频率增大时阻抗减小的主要原因.结果分析表明：对该类导电复合材料进行电阻(抗)测试时,需了解所使用测试仪器的激励电源模式.

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磁控溅射GeSbTe相变薄膜黏附与摩擦特性

付永忠, 程广贵, 王权

2012, 33(1): 92-95. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2012.01.019

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室温下通过调整磁控溅射时间制备了不同厚度的GeSbTe薄膜.利用原子力显微镜和台阶仪观察薄膜的表面形貌,测量薄膜厚度，并借助TriboIndenter纳米力学测试系统,分析探讨了薄膜的黏附和摩擦特性.研究结果表明:随着溅射时间的增加,薄膜表面粗糙度减小,厚度增加,同时表面质量提高;探针直径、相对湿度、薄膜表面质量以及探针载荷等因素对薄膜的黏附和摩擦特性均有重要影响；在满足存储要求的前提下,通过减小探针直径、降低相对湿度能够有效降低黏附力和摩擦力;而提高薄膜表面质量,为探针施加合适的载荷,有助于改善探针与薄膜表面之间的摩擦特性.

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C194铜合金薄板激光弯曲试验及力学性能分析

黄舒, 周建忠, 胡玲玲, 杨小东

2012, 33(1): 96-101. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2012.01.020

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采用脉冲激光对C194铜合金进行激光弯曲成形试验,研究激光参数对弯曲角度的影响规律,并对弯曲前后试件的抗拉强度、载荷位移曲线、显微硬度、表面形貌和表面粗糙度进行对比分析．结果表明:板料弯曲角度随激光功率、离焦量的增大呈先增大后减小的趋势,随扫描速度的增大而减小,随扫描次数的增加而逐渐增大,且扫描次数较少时,两者呈近似线性关系;激光弯曲成形后的试件抗拉强度,随激光功率的增加呈逐渐减小趋势,但低功率条件下的晶粒细化效果反而提高了成形件的抗拉强度;成形后试件扫描区硬化作用并不明显,平均硬度比母材仅提高了33％;激光弯曲工艺产生的不均匀温度场使板料面粗糙度和x,y向截面粗糙度均有不同程度的增加．

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超滤膜浓缩重组α-乙酰乳酸脱羧酶及酶法清洗

蒙健宗, 齐向辉, 李丛, 吴华德, 农翠菲

2012, 33(1): 102-105. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2012.01.021

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采用聚醚砜超滤膜对重组枯草芽孢杆菌α-乙酰乳酸脱羧酶液进行超滤浓缩,研究了温度和pH值对膜通量的影响,进行了化学法和酶法对超滤膜的清洗再生条件的试验.结果表明:酶液pH值对膜通量影响显著,浓缩10倍时,pH=5.1的膜通量仅为pH=7.1的20.3％;在压力为0.1 MPa、酶液温度35 ℃、pH=7.1条件下,超滤可保持较高膜通量,酶活力回收率可达89.6％.酶法清洗超滤膜时,中性蛋白酶活性超过1.25×104 U·L-1可对超滤膜形成二次污染;活性为1.25×104 U·L-1的中性蛋白酶与体积分数1％的次氯酸钠复合清洗可达到最佳的清洗再生效果,膜通量恢复率提高到97.0％.

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Zr-MCM-41的合成及其在苯酚叔丁基化反应中催化性能

姜廷顺, 戚砾文, 吴多林, 周旭平, 赵谦

2012, 33(1): 106-109. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2012.01.022

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采用水热法合成出不同硅锆摩尔比的Zr-MCM-41介孔分子筛,采用XRD、N2吸附-脱附、TEM等方法进行表征.将Zr-MCM-41介孔分子筛用H2SO4溶液修饰得到SO2-4／Zr-MCM-41,结果表明:合成的样品具有典型的MCM-41六方介孔结构,随着硅锆摩尔比的减小,样品比表面积和孔体积减小,硅锆摩尔比为5时,介孔骨架趋向混乱,MCM-41介孔结构难以生成;SO2-4／Zr-MCM-41对苯酚与叔丁醇的烷基化反应有较高的催化活性,随反应温度升高,对4-TBP的选择性增加,而对2,4-DTBP的选择性降低.叔丁醇与苯酚摩尔比为2、空速为2 h-1、反应时间为2 h、反应温度为140 ℃时,苯酚转化率达到82.9％.

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真空联合堆载预压处理深厚软基试验和数值分析

汪志强, 唐彤芝, 黄康理, 明经平, 刘加才

2012, 33(1): 110-114. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2012.01.023

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为提高深厚软基的深层加固效果,对某高速公路软基采用真空联合堆载预压法处理，改进了竖向排水通道形式．在试验路段中分别设置150 mm宽的塑料排水板和插入100 mm袋装砂井作为新型竖向排水体,其中细管长度10 m，直径8 mm,对比验证了两种新型竖向排水体在提高深厚软弱土层排水固结的功效．结果表明:150 mm宽塑料排水板内真空度衰减较少,预压期地基沉降量大,8 mm细管可增大袋装砂井中真空压力的传递深度．在修正剑桥模型的基础上,考虑了软土的流变性以及卸载后再加载的变形特性,改进土体本构模型,提出了相应的真空预压有限元数值计算方法．实例验算表明:计算值与实测值的数据大小及其变化规律都吻合较好．

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冻融后预应力混凝土构件疲劳损伤模型

刘荣桂, 张益多, 陈妤, 刘涛

2012, 33(1): 115-119. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2012.01.024

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通过7根预应力混凝土梁进行不同冻融循环次数后的疲劳试验,研究冻融环境下构件由于疲劳累积损伤而造成的刚度衰减规律,试验结果表明冻融作用对构件在疲劳荷载下挠度的发展起加剧作用,且随着冻融次数增多作用愈明显.在冻融循环和疲劳荷载的共同作用下,试验梁的剩余刚度在弯曲疲劳过程中呈现三阶段衰减规律,并且在第2阶段近似呈线性衰减,构件发生疲劳破坏时,其剩余刚度衰减至初始刚度的66％左右.根据损伤理论得到试验梁基于刚度衰减的累积损伤值D与循环寿命比n／Nf之间的关系模型,该模型考虑了冻融效应对疲劳累积损伤的影响,可为寒区预应力混凝土梁疲劳寿命预测提供有价值的参考.

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我国交通运输业碳足迹测算

罗希, 张绍良, 卞晓红, 张韦唯

2012, 33(1): 120-124. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2012.01.025

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通过构建交通运输业碳足迹测算模型,利用能源消费量、运输周转量等数据对2004—2008年我国交通运输业能源消费碳足迹进行测算,结果表明:我国交通运输业能源消费碳足迹总量呈持续增长趋势,从2004年的37 025.34万t上升到2008年的48 849.43万t,年均增长7.17％.其中,5年来终端能源消费产生的直接碳足迹占89.06％.不同能源消费碳足迹中柴油消费碳足迹所占比例最大,为46.65％,其次是汽油消费碳足迹,占17.85％,二者均呈逐年上升趋势.单位换算周转量碳足迹呈明显下降趋势,从2004年的485.72 kg·(104 t·km)-1下降到2008年的408.45 kg·(104 t·km)-1,年均降幅为4.24％.

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