2025年, 第39卷, 第5期　刊出日期：2025-10-31

  

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食品与生物工程
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  黄瓜切片热风干燥过程水分迁移及模型研究

  孟庆婷, 张昊

  齐鲁工业大学学报. 2025, 39(5): 1-9. https://doi.org/10.16442/j.cnki.qlgydxxb.2025.05.001

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  为研究黄瓜切片热风干燥过程水分迁移规律,以黄瓜切片为研究对象,分别探究了不同温度和不同切片厚度对黄瓜切片水分比和干燥速率的影响。首先建立用于描述黄瓜切片中水分迁移规律的数学模型,并基于数值模拟软件COMSOL进行了数值模拟分析。结果表明:Page模型更适合用于描述黄瓜切片在热风干燥过程的水分变化规律。在实验设置的工况下,Page模型的决定系数R²均达到0.99,相应的残差平方和RSS和卡方χ²,分别小于0.017 16和0.000 953 351。同时,对实验数据进行拟合,计算出在50~80 ℃范围内,黄瓜切片的有效扩散系数在0.173 5×10^-9~4.189×10^-9之间,热风温度和厚度越大,有效扩散系数越大。数值模拟过程直观描述黄瓜切片水分迁移过程,黄瓜切片的水分浓度从边缘到内部逐渐降低,边缘位置水分浓度下降快,而核心位置水分浓度下降慢,对比分析数值模拟与实验过程干基含水率变化过程,它们变化趋势相同,但实验过程干基含水率下降更快。该模型可为其他物料在热风干燥技术的模拟研究提供借鉴。
机电与信息工程
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  反应釜气液两相反应搅拌数值模拟与流场特性研究

  孔峻松, 李梦丽, 白晨辉, 张明, 廉哲, 孙奎峰, 宿艳彩, 国洪猛

  齐鲁工业大学学报. 2025, 39(5): 10-19. https://doi.org/10.16442/j.cnki.qlgydxxb.2025.05.002

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  反应釜是气液两相反应过程中的核心设备,其内部复杂的流场特性对反应效率和产品质量有着至关重要的影响。由于实验手段在捕捉和分析反应釜内气液两相流的细微特征上存在一定局限,因此数值模拟方法成为研究该领域的重要工具。文中建立了气液两相反应釜的两种不同叶浆的三维模型,利用FLUENT软件进行了气液两相流仿真模拟,在模拟湍流运动时选用了K-epsilon湍流模型。重点分析了两种组合四层桨叶装置在反应釜内的流场特性和气体分布情况,基于两种叶浆的气液两相分布变化、气相均匀性、流场速度分布变化以及速度矢量分布变化等进一步分析了四宽叶浆和四斜叶浆的差异。最终得出在同一搅拌釜、同一转速、相同桨径条件下,四宽叶桨在排量、平均速度和功耗方面均优于四斜叶桨,且四宽叶桨还有助于提高釜内的流动均匀性,可进一步促进气液两相的混合。
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  基于SA-YOLOv5s的输电线路绝缘子损害识别方法

  杨云皓, 韩国政, 朱国防

  齐鲁工业大学学报. 2025, 39(5): 20-29. https://doi.org/10.16442/j.cnki.qlgydxxb.2025.05.003

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  输电线路的绝缘子损坏给电力系统带来诸多安全隐患,引发电弧、火灾等危害。实时高效的绝缘子损害识别技术成为解决该问题的关键。在大量实验的基础上,提出一种基于SA-YOLOv5s的输电线路绝缘子损害识别方法,该方法在YOLOv5s模型的卷积模块中引入CBAM注意力机制,提高模型特征提取能力;使用GhostC3模块替代主干网络的C3模块,降低模型复杂度;使用C2f残差模块替代颈部网络的C3模块,提高检测准确性;使用MPDIoU损失函数替代CIoU定位损失函数,提高检测精度;融合改进多尺度的SAHI切片超推理,提高预测结果的精度与准确度。实验结果表明,改进SA-YOLOv5s模型在数据集上检测的P_mA0.5值为95.2%,P_mA0.5:0.95值为61.9%,检测速度为98帧/s,且绝缘子、绝缘子破裂、表面闪络损坏的预测准确度分别达到99.2%、100%与100%。改进模型满足复杂环境下对小目标及密集目标的检测需求。
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  云架构下的异地多活系统设计

  吴懋颖, 张闯, 王新, 卢瑾

  齐鲁工业大学学报. 2025, 39(5): 30-37. https://doi.org/10.16442/j.cnki.qlgydxxb.2025.05.004

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  随着云计算技术快速发展,企业逐渐采用云原生架构来构建业务系统,这虽然突破传统单集群架构的资源限制,但随着系统云化程度越高,单一数据中心服务、网络故障对业务系统的影响程度将会越大,尤其面对地震、火灾等极端地域级灾难情况下,会导致大面积、长时间的业务中断和数据恢复困难等问题。针对上述问题,双活容灾技术起到了至关重要的作用,基于双活容灾研究现状,从接入层、数据层、应用层3个层次考虑,阐述异地双活的容灾建设方案,为大规模分布式异地双活容灾架构设计提供一定参考价值。
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  基于改进YOLOv8s的PCB缺陷检测

  罗青青, 舒升, 周正贵, 方银银

  齐鲁工业大学学报. 2025, 39(5): 38-44. https://doi.org/10.16442/j.cnki.qlgydxxb.2025.05.005

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  针对印刷电路板(PCB)缺陷微小难测问题,提出了一种基于改进YOLOv8s的PCB缺陷检测算法,该算法添加Transformer编码单元,并引入DwConv网络标准卷积,实现了提升实时检测PCB缺陷的精度,实验结果表明,改进之后的YOLOv8s模型,PmA从0.909提升到了0.951,增加了4.2%。通过与其他主流目标检测方法相比,改进YOLOv8算法展示了更好的检测精度。
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  离散观测下的高非线性随机时滞系统间歇控制

  张佳鹏, 宋公飞, 夏永康

  齐鲁工业大学学报. 2025, 39(5): 45-55. https://doi.org/10.16442/j.cnki.qlgydxxb.2025.05.006

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  研究了基于离散时滞观测的非周期性间歇控制来稳定高非线性随机时滞系统的问题。设计了一种离散延迟观测的非周期间歇控制器,所设计的控制器可以使受控的随机系统均方指数稳定。与普通的间歇控制器的不同,此间歇控制器是基于离散延迟观测的。利用Lyapunov函数、Ito^公式、M矩阵和间歇性控制策略,建立了受控系统稳定的充分条件,并证明了受控系统的指数稳定、几乎确定的指数稳定以及几乎确定的渐近稳定。最后,通过计算一个数值算例来说明理论结果的有效性,并进行数值仿真。
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  基于GCN集群风场超短期风电功率预测

  陈万康, 张红英, 刘振, 高雁辉, 颜义鹏

  齐鲁工业大学学报. 2025, 39(5): 56-60. https://doi.org/10.16442/j.cnki.qlgydxxb.2025.05.007

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  为提取和整合多种影响风电功率的因素,减少单一因素波动带来的预测误差,基于图卷积网络(Graph Convolution Networks,GCN)提出了一种历史风速和功率数据相结合的模型。该方法以风机为结点,通过构建风机间的图结构,对风场风速与功率两种因素特征提取,该模型可捕捉风速和风功率之间的复杂相互作用,以及风场内不同风机之间的协同效应,有效提取局部和全局特征,适应风电功率的非线性和时变特性。通过在实际风电场数据上的实验结果表明,与传统方法相比,基于GCN的模型在短期风电功率预测上具有更高的准确性和稳定性,为风电场的调度和运行提供了可靠的参考,使模型在面对不同的环境条件时表现得更为稳定。
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  基于蜣螂算法优化深度置信网络的城区地表沉降预测

  刘明众, 王子祎

  齐鲁工业大学学报. 2025, 39(5): 61-69. https://doi.org/10.16442/j.cnki.qlgydxxb.2025.05.008

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  为了对城区地表沉降量进行准确预测,提出基于蜣螂优化算法（DBO）改进深度置信网络（DBN）的城区地表沉降量预测模型。首先,针对深度置信网络存在参数调整困难的问题,引入蜣螂优化算法对参数进行优化设置;其次,以小基线集干涉测量技术（SBAS-InSAR)获取淮南特征区的地表沉降量作为原始序列进行预测计算,采用k折交叉验证以避免过拟合风险,并对比分析了反向传播神经网络、DBN和DBO-DBN模型预测结果。结果表明:(1)DBO-DBN模型预测的准确率为96.30%,均方根误差为0.840 mm,R2值为0.992 6,相较于BP神经网络和DBN模型,改进后的DBO-DBN预测精度提高,地表沉降预测值与真实值绝对误差趋势表现最好。(2)P1、P2两个特征点未来12个月的沉降量进行预测,结果显示P1点未来沉降量在一定范围内波动,P2点未来沉降量基本稳定,二者均未呈现明显的沉降趋势。
数理与统计科学
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  基于AirSim实现对无人机的位置跟踪及编队控制

  郑筱宇, 胡敏, 赵辉宏

  齐鲁工业大学学报. 2025, 39(5): 70-75. https://doi.org/10.16442/j.cnki.qlgydxxb.2025.05.009

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  基于四旋翼无人机的动力学特性,采用比例-微分(Proportional-Derivative,PD)控制方法,并在AirSim平台上进行了位置跟踪和编队控制的仿真研究。通过PD控制律对无人机的位置进行实时调整,确保其速度控制的稳定性。相比于包含积分项的比例-积分-微分(Proportional-Integral-Derivative,PID)控制,PD控制在无人机任务中具有响应速度快、结构简单的优势。基于此,进一步发展了无人机编队控制算法,采用领导-跟随策略,通过Flask和requests库实现了两个无人机的编队控制。与传统的MATLAB/Simulink模拟相比,AirSim平台能够实时响应真实环境的变化,提升仿真逼真度,验证了此方法在复杂场景中的有效性。
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  整循环图的Sombor能量

  周后卿, 韦艳刚, 戴志斌, 任勇

  齐鲁工业大学学报. 2025, 39(5): 76-80. https://doi.org/10.16442/j.cnki.qlgydxxb.2025.05.010

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  循环图是循环群上的Cayley图,整循环图是指其特征值为整数的循环图。图的Sombor能量定义为图的Sombor矩阵的特征值的绝对值之和。借助矩阵理论,以及图的Sombor能量与图的一般能量关系,得到了整循环图的Sombor 能量计算的几个公式。