东北大学学报（自然科学版）

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基于深度信念网络的滑坡敏感性评价

王卫东，何卓磊，韩征，钱于

2020, 41 (5): 609-615. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2020.05.001

摘要 ( 763 )

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PDF(1345KB) ( 905 )

滑坡敏感性评价中各致灾因子之间存在复杂非线性关系，传统的评价模型难以揭示该类复杂关系，以致评价结果精度受限.基于文献调查与实地调研，选取高程、地貌类型、岩性、坡度、与构造线距离、与水系距离和年均降雨量为主要致灾因素，在地理信息系统(GIS)中建立了基于深度信念网络(DBN)模型的区域滑坡敏感性区划模型，并以四川区域为例进行了实例分析.最后通过ROC曲线特征将评价结果与逻辑回归(LR)和人工神经网络(BPNN)模型评价结果进行了对比分析，并探讨了各评价模型对不同致灾因子的响应.研究表明DBN模型具有更高精度以及较低的假阳性率和假阴性率，更适合于大区域、复杂致灾因素的区划滑坡敏感性评价工作.

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库水位上升条件下浮托减重型滑坡离心模型试验

李松林，汤明高，许强，付小林

2020, 41 (5): 616-623. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2020.05.002

摘要 ( 645 )

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PDF(2886KB) ( 849 )

为研究三峡库区浮托减重型滑坡复活变形特征，以木鱼包滑坡为原型，概化设计了大尺寸离心模型试验.运用高速相机、孔压和土压力传感器，获取了滑坡变形演化的高清影像、孔压和土压等数据，分析了库水作用下该类滑坡的变形特征和机理.研究结果表明:在库水位上升过程中，滑坡发生了两次明显变形.第一次变形时，中后部首先产生拉张裂缝，随后前部出现压应力集中和隆起现象，为典型推移式滑动.两次变形均经历了从初始变形到加速变形最后减速并停止的过程，累计位移呈典型的“阶跃状”特征.结合孔压和土压数据分析，滑坡变形主要受库水入渗产生的浮托力影响.滑体材料固结压密和衰减蠕变，以及下滑后势能损失是滑坡变形逐渐停止的主要原因.

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注二氧化碳促排煤层瓦斯机制转化过程实验研究

杨天鸿，陈立伟，杨宏民，裴蓓

2020, 41 (5): 623-628. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2020.05.003

摘要 ( 603 )

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PDF(969KB) ( 798 )

为了厘清注CO₂促排煤层瓦斯机制及主导作用，采集了豫西荥巩煤田二煤层构造软煤煤样，利用大尺度煤层注气促排瓦斯模拟实验平台，进行了注 CO₂促排瓦斯实验.实验结果表明:注CO₂促排煤层瓦斯是一个动态演化过程，结合国内外专家对煤层注气驱替瓦斯机理的认识，给出了置换效应和驱替效应定义.以出气口CH₄体积分数的变化规律，将注气过程分为3个阶段对煤层注CO₂驱替瓦斯机制转化过程进行了研究.在CO₂突破腔体以前，主要表现为置换效应，注入CO₂的置换效应占主导地位；CO₂突破腔体之后，注入的CO₂一部分与CH₄发生置换吸附，另一部分与CH₄流出腔体，此时置换和驱替效应共存.针对整个实验过程，CO₂置换效应表现得更为明显，起主导作用.

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预制管廊横向接头抗弯力学模型及取值方法

王鹏宇，朱承金，王述红，姚骞

2020, 41 (5): 629-634. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2020.05.004

摘要 ( 639 )

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PDF(530KB) ( 729 )

接头导致预制预应力综合管廊结构刚度分布不均匀，内力以及变形发生变化，而抗弯刚度是衡量管廊接头性能的重要指标以及评价管廊结构整体力学性能的重要参数.在考虑横向接头截面实际构造形式以及受力变形特点的基础上，通过内力平衡和变形协调条件，建立了可以表征接头截面从受力到破坏各阶段的力学模型以及相应的理论解析表达式.通过数值模拟的方法对接头抗弯刚度影响因素进行了敏感性分析，并在此基础上将理论计算结果与数值模拟结果进行对比，最后根据得出的抗弯刚度变化规律提出了管廊横向接头抗弯刚度两阶段取值方法，研究结果可为预制管廊的设计和理论分析提供参考.

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寒区隧道围岩水热耦合数值分析

张泽，王述红，杨天娇，张雨浓

2020, 41 (5): 635-641. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2020.05.005

摘要 ( 702 )

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PDF(1195KB) ( 871 )

寒区隧道土体中的水分迁移和相变是冻害问题的主要诱因.基于混合物理论，建立考虑水分迁移和水冰相变的联合求解微分方程对水热耦合问题进行求解，并使用 COMSOL Multi-physics 软件进行模块开发，实现渗流-温度耦合数值模拟，进而将模拟结果与土柱冻结实验的结果进行对比，证明水热耦合模型是正确的.最后以西藏自治区米林隧道为例，对温度场、水分场模拟分析并对是否考虑水分迁移的温度场进行对比.结果表明:随着时间的增加，隧道顶部边界气温由-0.82℃降低到-9℃，隧道内部边界温度由-0.74℃ 降低到-11.11℃，并在3月份隧道温度回升；含冰量峰值出现在1月份，在3月份含冰量开始下降.同时，未考虑水分迁移的温度场中热传导速度较快，证明相变潜热对隧道中温度场的分布影响远大于液态水靠重力迁移造成的热对流传热.研究成果直观反映富水寒区隧道的冻害发生过程，具有一定的参考价值.

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不同浓度料浆流变特性与混合骨料级配相关性试验

温震江，高谦，王永定，何建元

2020, 41 (5): 642-648. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2020.05.006

摘要 ( 661 )

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PDF(1045KB) ( 923 )

为了探究混合骨料配比及粒径级配对料浆流变特性的影响，首先对矿山充填常用的废石和棒磨砂及其混合骨料进行粒径分析，并得到相应的特征粒径.其次采用流变仪对不同骨料配比、不同质量分数条件下的料浆进行测定，采用H-B流变模型拟合出相应的流变参数.然后对流变参数和流变特性进行分析，并基于最小二乘法研究骨料粒径级配与料浆流变特性的相关性.最后对料浆稳定性进行讨论，并通过建立力学模型确定了混合骨料不沉降离析的临界粒径范围为13.8~21.6mm.试验结果表明:料浆屈服应力和表观黏度均随料浆质量分数的增大而增大；随着剪切速率的增大，料浆流变特性表现出不同的模型特性；料浆流变特性参数与骨料粒径级配的相关性随着特征粒径值的增大而增大.随着质量分数的提高，料浆屈服应力与骨料粒径级配相关性逐渐减弱，而表观黏度与之相反，质量分数和骨料粒径级配对料浆稳定性有很大影响.

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干湿循环与持续浸泡下老黏土强度与变形特性变化

黄少平，晏鄂川，陈前，尹晓萌

2020, 41 (5): 649-654. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2020.05.007

摘要 ( 556 )

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PDF(1452KB) ( 860 )

为探究重塑老黏土强度与变形受干湿循环与浸泡作用影响规律，系统开展大量三轴压缩试验，结合数理统计方法建立重塑老黏土强度与变形受干湿循环、浸泡作用劣化模型.研究结果表明:随干湿循环次数增加黏聚力呈指数衰减，前期衰减幅度较大，衰减趋势不断减缓逐渐趋于稳定；干湿循环过程中裂隙由试样四周向中间发展，裂隙增长、增大、增多，裂隙发育是强度衰减的根本原因之一；试样呈应变硬化现象，抗剪强度随干湿循环增加显著降低.同时，黏聚力随浸泡时间增加亦呈指数衰减，前期衰减最明显，浸泡1，2d衰减幅度最大.受端部效应影响，试样近端部变形微弱；横向变形随干湿循环次数、浸泡时间的增加呈增大趋势，集中于距离顶端40~50mm处.干湿循环对土体强度、变形的劣化作用明显强于浸泡作用.

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运动车辆对隧道火灾顶棚射流温度分布的影响

刘斌，毛军，李桂强，郗艳红

2020, 41 (5): 655-661. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2020.05.008

摘要 ( 496 )

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PDF(1100KB) ( 682 )

以公路隧道内小轿车着火、客车驶经火源的场景为例，依托某隧道工程建立火灾计算模型，利用重叠网格技术和火灾数值模拟方法，研究了车辆运动速度对隧道火灾温度分布的动态影响规律.结果表明:当车辆以11.11m/s的速度经过火源时，火源中心横、纵截面隧道顶部的烟气温度最低；当车辆诱导气流对温度分布的影响达到最大时，横断面烟气温度呈现出由着火车道至车辆经过车道先降低、后升高的规律；在最高温度点上游15m范围内纵向烟气温度平稳衰减，且在车速为11.11m/s时衰减速率最大.

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X型准零刚度隔振器的隔振特性分析

姚国，于永恒，张义民，武志花

2020, 41 (5): 662-666. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2020.05.009

摘要 ( 1434 )

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PDF(599KB) ( 1849 )

将一种X型结构应用于准零刚度隔振器以改善其低频隔振性能.根据牛顿运动定律建立了系统的动力学方程.利用增量谐波平衡法对非线性常微分方程进行求解，得到系统的幅频响应曲线.讨论了等同约化刚度γ值对系统传递率的影响.研究结果表明:水平弹簧的无量纲预压缩长度的合理区间为 (0，2).在共振区时，γ值的增大可以减小力传递率.在较高频率激励下，γ值的变化对系统隔振性能影响较弱.随着γ值减小，共振区的位移传递率急剧减小.此外，γ值的减小也会引起共振频率减小，并且使得跳跃现象消失.因此，X型准零刚度隔振器的等同约化刚度γ值是一个可以有效反映系统低频隔振效果的理想参数.

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一种自适应PC-Kriging模型的结构可靠性分析方法

于震梁，孙志礼，张毅博，王健

2020, 41 (5): 667-672. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2020.05.010

摘要 ( 706 )

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PDF(450KB) ( 955 )

为提高小失效概率及耗时的复杂结构可靠性评估精度和效率，提出了一种基于PC-Kriging(polynomial-chaos-based Kriging)模型与自适应k-means聚类分析相结合的结构可靠性分析方法.PC-Kriging的回归基函数采用稀疏多项式最优截断集合来近似数值模型全局行为，并用Kriging来处理模型输出的局部变化.在基函数的建立上，PC-Kriging采用最小角回归(LAR)计算功能函数可能的多项式基函数集的数量，同时用Akaike信息准则(AIC)来确定最优多项式形式.自适应k-means聚类分析确保每次迭代添加若干个对失效概率贡献较大的样本点.通过两个数值算例分析，结果表明所提出方法在能够保证失效概率估计值的有效性和准确性的同时减小结构功能函数的评估次数.

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熔丝加工成型薄板的动力学特性及响应

姜世杰，孙明宇，董天阔，陈丕峰

2020, 41 (5): 673-678. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2020.05.011

摘要 ( 581 )

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PDF(639KB) ( 651 )

通过熔丝加工成型(fused filament fabrication，FFF)理论与实验相结合，研究了悬臂边界条件下FFF薄板的固有特性和振动响应.首先，针对FFF薄板的分层和正交各向异性等特点，基于正交多项式法对其进行理论建模.然后，通过Ritz法获取FFF薄板的固有特性，再利用频域振动方程解析研究薄板内任意一点的振动响应.最后，以聚乳酸(PLA)FFF薄板为例，实验研究了其固有特性和动态响应，以分析验证理论模型的正确性.结果表明:本文建立的FFF薄板理论模型，能够准确预测出薄板的固有特性和动态响应结果，理论模型可靠.

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混合动力汽车传动系统扭振建模与分析

宋大凤，高福旺，曾小华，于福康

2020, 41 (5): 679-685. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2020.05.012

摘要 ( 721 )

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PDF(1400KB) ( 926 )

针对混合动力扭振分析复杂化的特性，以某P2构型的混合动力运动型实用汽车(SUV)为研究对象，建立传动系统集中质量模型，分析其固有特性和激振响应特性.然后基于AMESim仿真软件对传动系统进行扭振影响因素分析，对离合器刚度、阻尼等主要参数进行灵敏性分析，探讨其对扭振的影响特点.仿真结果表明，改变离合器减振刚度可以影响传动系统固有特性，进而改变其共振峰值及频率；增大离合器阻尼有利于降低传动系统衰减共振的峰值，但是不利于高速时的减振.

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考虑螺栓连接的吊挂式薄壁柱壳固有特性分析

马辉，付强，李坤，樊富友

2020, 41 (5): 686-692. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2020.05.013

摘要 ( 488 )

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PDF(2133KB) ( 728 )

以含螺栓连接的吊挂式薄壁柱壳为研究对象，采用商用有限元分析软件ANSYS建立了系统的全实体/梁-壳混合有限元模型.基于所建立的模型，分析讨论了自由/约束边界，法兰/吊挂处预紧力对系统固有特性的影响，并通过试验进行了对比验证.研究结果表明:本文所建立的有限元模型能较好地模拟螺栓连接处界面接触压力及其分布情况，且在保证一定精度的前提下，梁-壳混合模型较全实体模型的计算效率高；吊挂约束的存在对系统的固有频率和振型影响较大；法兰处螺栓预紧力对系统第5~8阶固有频率影响较大，而吊挂处螺栓预紧力对系统前3阶固有频率影响较大.

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基于微观划痕的疲劳强度预测

丁明超，张元良，咸宏伟，王金龙

2020, 41 (5): 693-699. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2020.05.014

摘要 ( 642 )

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PDF(1341KB) ( 795 )

对微观划痕进行截面观察，确定截面具有三角形的几何特征.提出了适用于确定微观划痕投影面积的两原则:方向无关和长度无关.据此，建立了微观划痕疲劳损伤参数area_Δ，定义为多条微观划痕中截面三角形面积平方根的最大值.最后，结合area_Δ和Murakami理论，提出了基于微观划痕的疲劳强度模型.利用高强度钢FV520B-I疲劳强度实验和Ti-6Al-4V钛合金现有文献数据对模型进行验证，结果表明该模型具有一定的疲劳强度预测精度优势.

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进给系统成对安装的角接触球轴承热分析

赵春雨，侯森林，李朕均

2020, 41 (5): 700-705. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2020.05.015

摘要 ( 682 )

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PDF(931KB) ( 754 )

考虑轴承的离心力、陀螺力矩等因素建立滚珠的动载荷平衡模型，利用牛顿-拉弗逊法求解.然后对轴承、丝杠轴、轴承座取温度节点，考虑轴承热节点之间的接触热阻并利用轴承内部温度变化结合润滑剂的黏温效应实时修正轴系热源发热量、热边界条件等特性参数，建立机床进给轴承系统成对安装角接触球轴承的瞬态热网络模型.利用差分矩阵结合Matlab软件数值求解预测出不同进给速度下轴承座表面等重要节点的瞬态温升曲线，分析不同转速下轴系温度场的变化.并对不同进给速度下的轴系安排实际工况下的试验验证，证明了预测模型的有效性.

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喷嘴调节锥对水蒸气喷射泵性能影响的数值模拟

王晓冬，孙浩林，孙浩

2020, 41 (5): 706-710. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2020.05.016

摘要 ( 576 )

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PDF(817KB) ( 753 )

喷嘴的喉部面积大小对水蒸气喷射泵性能至关重要，提出了一种可调式喷嘴结构，通过调节锥位置改变来调节喷嘴喉部面积，以此作为计算模型，数值分析了调节锥位置对喷射泵性能的影响.比较了不同调节锥位置条件下水蒸气喷射泵内部的速度场、轴线压力分布、近壁面流场迹线.结果表明，在相同的工况下，调节锥位置可以显著影响喷射泵的性能，随着喷嘴喉部面积的减少，喷射泵内部的激波位置向入口方向偏移，强度持续减弱，边界层脱离现象先减弱后增强，当调节锥位置处于喷嘴喉部后15mm附近，喷射泵性能达到最佳值.

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电静液执行器双向远程控制的位置跟踪精度研究

蔡衍，周捷，陈杰，宋锦春

2020, 41 (5): 710-715. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2020.05.017

摘要 ( 646 )

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PDF(1404KB) ( 744 )

电静液执行器(EHA)的位置跟踪精度常会受到系统中的不确定性影响.提出了一种基于定量反馈理论(QFT)的鲁棒位置控制器，能利用系统样本来描述操作者、主动机械手以及环境中存在的参数不确定性，以定量计算设计边界，可视化地调节系统稳定性和透明度，从而改善了EHA双向远程控制的位置跟踪精度.应用该控制器，基于EHA实验台和触觉力反馈设备，针对四种常用双向控制方案进行与软硬环境的接触实验，结果表明四种方案中FR方案结构简单兼具良好透明度，最适于EHA的远程控制.

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基于VOF方法的湿式离合器润滑油路CFD数值模拟

张志君，金柱男，辛相锦，孙霁宇

2020, 41 (5): 716-722. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2020.05.018

摘要 ( 639 )

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PDF(1394KB) ( 824 )

为进一步提高湿式离合器的润滑与冷却效率，通过改变通油孔的布置方式，在原有离合器油路结构的基础上设计了其他3种油路结构，采用VOF方法对油路气液两相动态特性进行CFD数值模拟，研究不同油路结构对润滑油流速分配、摩擦间隙充油效率以及排油效率的影响，并筛选出最优结构.原有润滑油路内存在涡流，导致润滑油流速分配不均匀，摩擦间隙充油效果相对较差.通过布置通油孔避免了涡流的产生，使润滑油流速分配均匀，但存在润滑油对流现象，导致部分摩擦间隙达不到较好的充油效果，其中V字形油路结构在润滑油流速分配、摩擦间隙充油效果以及润滑油循环方面优于其他结构，有助于提高离合器润滑与冷却效率，减少离合器发热，提高离合器的使用寿命.

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薄带连铸因瓦合金的组织、织构及力学性能研究

宋红宇，刘海涛，王国栋

2020, 41 (5): 723-728. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2020.05.019

摘要 ( 835 )

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PDF(3199KB) ( 1254 )

将薄带连铸技术引入因瓦合金的制备流程，利用金相显微镜、XRD、EBSD、微观硬度计、拉伸实验机等设备，围绕薄带连铸因瓦合金的组织织构演化及力学性能开展研究.结果表明:在钢液过热度较高的条件下，因瓦合金凝固组织以粗大的柱状奥氏体晶粒为主，织构为强烈的λ纤维织构(<100>//ND).冷轧过程中形成大量的变形亚结构，使硬度(HV)由铸态的165提高至230~240，冷轧织构以典型的铜型织构(112<111>)及S型织构(123<634>)为主.0.7mm厚冷轧板经900℃退火10min，形成包含大量退火孪晶的再结晶组织，织构较漫散，其屈服强度、抗拉强度和断后延伸率分别达293MPa，433MPa和33.4%，与传统流程制备的0.7mm厚因瓦合金的性能相当.

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数值模拟喷射夹角对VIGA制粉雾化过程的影响

郭快快，陈进，刘常升，陈岁元

2020, 41 (5): 729-735. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2020.05.020

摘要 ( 1003 )

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PDF(1970KB) ( 1342 )

通过计算流体力学软件数值模拟和实验相结合的方法，以高温合金雾化过程中气、液、固三相的交互作用机制为研究对象，采用欧拉-拉格朗日法的VOF(volume of fluid)多相流模型和DPM(discrete phase model) 离散相方法，研究了喷射夹角对熔体主雾化和二次雾化过程TAB(Taylor analogy breakup)破碎过程和粒度分布的影响，并与同步实验结果进行了对比.研究结果表明，随着喷射夹角的增大，回流区面积逐渐减小.金属熔体的初次破碎形态呈“倒喷泉状→伞状”，初次液滴的尺寸为0.3~0.9mm.初次破碎液滴的气体韦伯数(We)为10~90，随喷射夹角的增大，粉末的平均粒径逐渐降低，喷射夹角为36°时，实验制备的粉末粒径与数值模拟得到的粉末粒径基本一致，表明了数值模拟合金雾化破碎过程的合理性.

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基于Minimax理论的多机电力系统干扰抑制控制器设计

常玲，井元伟

2020, 41 (5): 736-740. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2020.05.021

摘要 ( 487 )

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PDF(499KB) ( 702 )

为了解决具有耦合性能的多机电力系统的干扰抑制问题，提出了一种基于Minimax理论的干扰抑制算法.该方法将广义哈密顿理论进行改进，建立多机励磁系统的伪广义哈密顿形式，并将Minimax理论引入到具有干扰的多机电力系统中.通过构造与性能函数有关的检验函数，对多机励磁系统的最坏干扰程度进行计算，确定最大破坏程度下的干扰抑制控制器.该方法避免了对系统干扰程度的假设，降低了传统干扰抑制方法因为不等式放缩等原因造成的保守性.仿真结果表明，在大扰动影响下，该方法和控制策略能够使系统状态快速收敛于平衡点，能够有效提高电力系统的暂态稳定性能.

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基于Super-Twisting滑模观测器的永磁同步电机无传感器控制

刘震，苗述，李汶浍，刘晶晶

2020, 41 (5): 741-746. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2020.05.022

摘要 ( 827 )

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PDF(1115KB) ( 1106 )

针对永磁同步电机矢量控制系统的高性能要求，提出一种基于二阶super-twisting滑模理论的永磁同步电机转子反电动势观测器.对电机反电动势观测值进行运算处理得到电机转子位置与转速，并采用矢量控制对电机转速进行控制，从而实现永磁同步电机的无传感器控制.根据Lyapunov稳定性理论，该观测器的收敛特性，super-twisting算法相比于传统一阶滑模算法极大地削弱了系统的抖振，降低系统超调的同时减小了系统调整时间.仿真和实验结果均表明该方案可有效实现转子位置与转速的估算，且系统具有良好的鲁棒性和动态响应能力.

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知识型员工工作家庭冲突对创造力的影响——一个被调节的中介效应模型

张兰霞，韦彩云，杨钦帅，付竞瑶

2020, 41 (5): 747-753. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2020.05.023

摘要 ( 683 )

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PDF(414KB) ( 977 )

依据资源保存理论和情绪事件理论，以294名知识型员工为样本采集的数据，采用层次回归分析方法，探究了知识型员工工作家庭冲突对其创造力的影响，并验证了工作倦怠的中介作用和情绪智力的调节作用.结果表明:知识型员工工作家庭冲突能够显著地负向预测其创造力；工作倦怠在知识型员工工作家庭冲突与创造力间起中介作用；情绪智力不但能够显著地调节工作倦怠对创造力的影响，而且也可调节工作倦怠在工作家庭冲突与创造力间的中介效应，即员工的情绪智力水平越高，工作家庭冲突通过工作倦怠影响员工创造力的间接效应越弱.

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CEO管理认知异质性与跨国公司OFDI政治风险区位偏好——基于中国跨国公司微观数据

舒波，杜晓君

2020, 41 (5): 753-760. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2020.05.024

摘要 ( 632 )

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PDF(455KB) ( 674 )

以CEO管理认知异质性为视角，选择2009~2017年中国沪深两市跨国公司OFDI事件为研究样本，基于高阶理论探索CEO管理认知异质性与跨国公司OFDI政治风险区位偏好之间的逻辑关系与边界条件.结果表明:CEO管理认知异质性(显性知识和隐性知识两个维度)与跨国公司OFDI政治风险区位偏好之间存在显著的U型关系，CEO风险忍受对CEO管理认知异质性与跨国公司OFDI政治风险区位偏好之间U型关系的正向调节作用不显著.

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