DreamBlooms/HansPub-15000-to-45000 huggingface dataset:
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user: 2. 多旋翼UAV混合动力系统 混合动力系统是指油动和电动通过某种方式组合在一起发挥某种优势性能的复合动力系统。目前，混合动力系统主要分为三类：串联式混合动力系统、并联式混合动力系统和混联式混合动力系统 [ 2 ] 。它们特点比较如表1所示。 混合动力系统安置在多旋翼UAV上，三种布置形式分别如图1~3所示。 依据目前多旋翼UAV所采用对称动力四周分散布置的结构特点，以及电动多旋翼UAV常因电池电量耗尽需对电池更换致使平凡增加多旋翼UAV起降次数而增加了坠机率、电池需要单独充电、电池航时短、以及油动UAV使用的二冲程活塞发动机耗油率高和可靠性低等缺点，结合三种混合动力特点，在目前的技术条件下，本多旋翼UAV混合动力系统设计采用混联式混合动力系统。该动力系统主要由一台发动机、减速传动装置、一台发电机、蓄电池、4组电动机、稳压整流设备和其它附件组成，多旋翼UAV混联混合动力系统总体图如图3所示。
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user: 3. 多旋翼UAV混合动力系统的设计 3.1. 多旋翼UAV混合动力系统的设计要求 1) 降低二冲程发动机油耗，减少多旋翼UAV长航时对电池的依赖性。 Table 1 Three kinds of hybrid system characteristics compar 类型 串联式混合动力系统 并联式混合动力系统 混联式混合动力系统 特点 发动机只驱动发电机为电池和电动机驱动供电，而不与减速传动或驱动执行装置直接相连，其控制系统最简单，对发动机输出轴具有柔性。但系统降低了整个动力机械效率。 发动机和电动机通过机械耦合装置联接在驱动轴上，发电机不为电动机供电，整个系统具有一定的燃油经济性。但动力电池需要人工充电或补给燃料。 发动机不仅和电动机共同提供动力，而且发动机一部分功率驱动发电机为电池和电动机供电，电池可在电动机低功率情况下自动充满电，该动力燃油经济性较高，但对控制系统要求也较高，且比较复杂。 表1. 三种混合动力系统特点比较 图1. 多旋翼UAV串联混合动力系统总体图 图2. 多旋翼UAV并联混合动力系统总体图 2) 不需要人工为电池充电。 3) 当该混合动力系统的发动机空中停车时，在一定时间范围内仅靠电动机提供的升力能够确保多旋翼UAV的安全着陆，提高多旋翼UAV发动机的可靠性和多旋翼UAV的抗坠毁能力。 图3. 多旋翼UAV混联混合动力系统总体图 3.2. 多旋翼UAV混合动力系统设计计算 为了简化计算过程，不考虑稳压整流的能量损失，假定为理想的稳压整流器;不考虑电机电流控制器能量损失。采用模块法进行设计计算。 3.2.1. 发动机燃油消耗计算 发动机选用二冲程活塞汽油发动机，发动机燃油消耗计算公式 [ 3 ] ： 式中，B为燃油消耗量cm 3 /h，b燃油消耗率g/w·h，P为输出功率w，d为燃油比重g/cm 3 。 3.2.2. 发电机和电动机模型 发电机选用星型连接绕组永磁发电机，电动机选用星型连接绕组永磁电动机，忽略发电机和电动机电刷影响，则永磁发电机和电动机状态方程如下 [ 4 ] ： 式中，R为每相绕组电阻，M为每相绕组间互感，L为每相绕组自感， 、 、 为每相绕组相电流， 、 、 为每相绕组相电压， 、 、 为每相绕组反电动势。模型作为电动机时输入量为相电压，模型作为发电机时输入量为电机电压、角速度、位置角速度，输出为电流。 3.2.3. 电池充电和放电模型 电池选用锂电池，电池充放电模型采用安培计时法有 [ 5 ] ： 式中， 、 、 、 和 分别表示电池初始状态电荷、剩余电荷量、电池电量变化、额定电量和充放电效率。 3.2.4. 减速传动系统 减速传动系统采用同步带减速传动，带轮材料采用铝合金制作，计算如下： 式中， 和 分别为发动机和发电机角速度，rad/s。
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user: 4. 多旋翼UAV混合动力系统仿真 4.1. 混合动力系统参数选择 多旋翼UAV混合动力系统选择如下表2所示。 4.2. 基于MATLAB/Simulink对混合动力系统仿真模型的建立 采用MATLAB/simulink软件对所设计的多旋翼UAV混合动力系统建立如下仿真模型，如图4所示。 4.3. 计算结果与分析 设定油箱容量为550 cm 3 ，对建立的二冲程汽油活塞发动机Simulink模型进行仿真，仿真结果如图5所示。 根据二冲程汽油活塞发动机仿真曲线可知，该发动机高功率低油耗转速范围为8500~10500 r/min，取发动机转速为9500 r/min时，其耗油量为596.142 g/h，输出轴功率为1.701 KW，功耗比为2.853 W∙h/g，550 cm 3 燃油可以运行40 min。 选用4组大疆E800350 KV电动机和2对1345快拆桨进行组合，驱动电源为5500 mAH 6 S电池，进行电动机输入功率和气动拉力输出测试实验，实验测得结果如图6所示。 Table 2 Parameter list of multi-rotor UAV hybrid dynamical syste 名称 相关性能参数 发动机 二冲程汽油活塞发动机OS GT15HZ 14.95 cm 3 ，2.058 KW/14000 rpm，798 g 电动机 4组DJI E800 350KV 424 g和2对1345快拆桨 蓄电池 5500 mAH， 45C， 6S， 847 g 发电机(含稳压整流) 额定发电功率350 W， 580 g 传动系统 采用同步带传动，效率为0.96，传动比1.5，带轮采用 铝合金材料，同步带、小同步带轮和大同步带轮，120 g 油箱 油箱容量550 cm 3 和附件，干重100 g，油箱满油总重501.5 g 汽油混合比重0.73 g/cm 3 电调 4组无刷电调SkyWalker单个电流30A 4个电调共140 g 其余附件 固定螺钉、电线和接头，200 g 动力总重量 3.6105 Kg (附燃油) 飞行器总重量 6.5 Kg以内(包括负载和燃油) 表2. 多旋翼UAV混合动力系统参数列表 图4. 混合动力系统仿真模型 图5. 二冲程汽油发动机性能仿真结果曲线 图6. 电动机输入功率与气动拉力输出测试结果曲线 实验数据显示，4组E800350 KV电动机和2对1345快拆桨组合，最大气动拉力为7.210 Kg，电流为50.0 A，电动机输入总功率为1.232 KW，350 W发电机电功率可以为该4组电动机提供约为3 Kg以内的升力。 设定发动机转速为9500 r/min，此时发动机功耗比为2.853 W∙h/g，经过传动比为1.5传动带减速传动，传动带和发电机效率分别为0.96和0.92，输入发电机转轴转速约为6333.3 r/min，通过整流和稳压，效率约为0.93，发电机共消耗发动机功率400 W，通过仿真计算出发电机发电性能参数曲线如图7所示。 从中可以得出，发动机在功耗比为2.853 W∙h/g情况下，发电机输出电压为为22.211 V，电流约为14.786 A，经整流和稳压输出电功率约为328.550 W，基本满足该混合动力选取的4组电动机中低功率情况下的用电需求。 为了延长多旋翼UAV锂电池使用寿命，设定每小块锂电池放电最低电压不得低于2.75 V，即5500 mAH6 S电池放电最低电压不得低于16.5 V；设定电池标准总电压为22.2 V，电池总容量为5500 mAH，放电电压不得低于16.5 V，对锂电池分别以恒流5 A、10 A、20 A、40 A、50 A进行放电仿真计算，结果如图8所示。 仿真数据显示，锂电池放电同时电池电压下降，电池为5 A恒流放电，放电时间超过1 h，但输出供 图7. 经整流和稳压后发电机发电仿真参数结果曲线 图8. 电池恒流放电仿真结果曲线 给4组电动机功率较小；10 A恒流放电，时间为42.21 min；40 A恒流放电约为5 min；50 A放电时间过短，只有2.8 min。当发动机空中停车时，电池满电情况下，在6.5 Kg多旋翼UAV设计的总重量范围内，电池可为电动机提供2.8 min50 A电能，电动升力为7.210 Kg，可有足够反应和操控时间控制使多旋翼UAV安全降落，提高多旋翼UAV抗坠毁率。 发动机转速设定为9500 r/min时，直流无刷电动机平均机械效率为0.84，5500 mAH6 S电池对电动机组10 A额外供电，分别以单台二冲程活塞发动机和由该发动机组成的混合动力发动机进行模拟仿真，计算结果如图9所示。 仿真计算结果表明，在两种动力输出功率相同情况下，电池以10 A为电动机组额外供电的混合动力比单台同型二冲程活塞发动机功耗比平均提高16.165%。 综合所述，所设计多旋翼UAV混合动力系统，发动机转速为9500 r/min，二冲程活塞发动机输出总功率为1.701 KW，耗油量为596.142 g/h，活塞发动机功耗比为2.853 W∙h/g，其中1.301 KW驱动活塞发动机螺旋桨转动，400 W驱动发电机发电，此时550 cm 3 油箱可供该发动机工作约40 min，通过减速传动发电机输入转速6333.3 r/min，输出电压为22.211 V，发电机发电输出电功率为328.550 W。在电池不提供额外电能情况下，即4组电机输入功率可以达到328.550 W，电动升力最大可达到2.84 Kg。蓄电池在充满电能不充电情况下，额外为电动机组提供10 A电流，即5500 mAH 6 S电池可为电动机提供功率至少可达时间约为43.3 min功率在165 W以上的电功率，此时发动机和电池工作40 min电动机总输入功率可达493.550 W以上，混合动力总功率为1.795 KW以上，此时混合动力功耗比为3.011 W∙h/g，单独二冲程发动机在输出功率为1.795 KW时耗油量为692.432 g/h，功耗比为2.592 W∙h/g，混合动力和单独二冲程发动机在相同输出功率1.795 KW情况下，混合动力比单独二冲程发动机功耗比提高16.165%，整体提高燃油经济性。该混合动力短时间工作最大输出功率可达2.890 KW。发动机空中停车情况下，多旋翼UAV总重量在设定范围内，5500 mAH 6 S电池满电可以为电动机组提供约2.8 min 50 A电流，电动升力达7.210 Kg，可为多旋翼UAV降落提供足够得反应和操纵时间，提高多旋翼UAV发动机的可靠性。飞行过程中当电动机输入功率低于328.550 W时，发电余功可为电池充电。
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user: 5. 结论 设计的多旋翼UAV混合动力具有以下特点： 1) 550 cm 3 油箱容量时，调节二冲程发动机转速为9500 r/min较低耗油率情况下，电池可提供额外 图9. 两种动力油耗仿真结果曲线 10 A长航时低电流为电动机组供电，此时混合动力总功率达到1.795 KW，混合动力燃油功耗比为3.011 W∙h/g，等效同样二冲程发动机以相同输出功率工作功耗比为2.592 W∙h/g，混合动力比单独二冲程发动机功耗比提高16.165%，即混合动力比单独二冲程发动机具有更低油耗特性，降低长航时对电池的依赖性。 2) 发动机空中停车时，电池满电可以为电机组提供约2.8 min 50 A电流，可为多旋翼UAV降落提供反应和操纵降落时间，提高发动机可靠性和飞行器的抗坠毁率。 3) 电动机输入功率小于发电机功率时，余额功率可以为电池充电，无须人工充电或补充电池燃料。
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user: 摘 要 本文对京沪两地民间网祭中所表现出的中国人祖先崇拜进行了探讨。通过随机取样的方法调查了网同纪念网(www.netor.com)中属于北京、上海的各45个民间纪念馆，记录了这种新的祭奠方式的情感表达内容，祭奠人身份、祭奠方式等。比较了这两地祖先崇拜的差异，总结了这两地祖先崇拜的共同特点和网祭的社会心理功能。 关键词 :民间文化心理学，祖先崇拜，网祭，大众传媒心理学
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user: 1. 引言 尽管很多神话学家倾向于认为物神崇拜是宗教的原始形式，但也有很多人认为祖先崇拜才是宗教的原始形式(Wundt， 1912)  (陆丽青，刘瑶，2008) 。然而，这种以祖先亡灵为崇拜对象的原始宗教或民间信仰在当今的西洋文明中已经趋于消失。中华文化则与之形成鲜明对比，祖先神是中国人所信仰的诸神中最可信赖、唯一不可亵渎的神灵。对于乡土中国人，祖先崇拜也逐步演变成为一种具有高度民族凝聚力和向心力的准宗教的心理需求，并通过庙祭、墓祭、家祭、网祭等礼仪行为世代传承于中国的每一个家族。祖先崇拜观念之深在中国民间传统家庭中有非常明显的表现。例如，在鲁西南菏泽地区，新婚媳妇只有去婆家祖坟祭告之后，才能算作家庭成员，据当地民俗这样才能蒙受婆家祖上的福荫佑庥。 中国人的祖先崇拜是不是真正的宗教，学术界尚存争议，但是它对中国人的影响却相当于基督教对西洋人的影响。经分析比较，笔者认为中国人的祖先崇拜具有如下特点：① 崇拜的是与自己有直接血缘关系的祖先，具有本族认同性和异族排斥性。② 对祖先的祭礼是系统的、固定的、长期的行为序列，除逢年过节要祭祀外，家中遇事通常都要禀告亡灵，或求佑，或告慰等。③ 家族的后人相信祖先并没有真正离开他们，而是依然在后代身边，影响着后人。④ 祖先被神化，相信其祖先具有神奇超凡的威力，能庇佑或惩罚后代族人，并能与之沟通互感。 祖先崇拜是中国传统家族中最基本的信仰活动和观念。祖先崇拜的观念早已深入到每一个中国人的心里，成为一种特殊的文化现象。这种观念就像荣格所说的社会潜意识，数千年来潜移默化地影响着中国人的心理与行为。这种祖先崇拜的民间信仰在历史的长期积淀中早已成为中国人的一个民族标签，成为中国人(尤其是汉族、苗族人)与外族人相区别的标志之一。中国人祖先崇拜观念深厚，所以古代的中国人对祖先的祭祀活动十分频繁，礼仪也颇多  (金尚理，2003) 。过去中国社会的性质从基层上说属于乡土社会。乡土社会的特性之一便是人们以农为生，离不开土地，靠土地生活，世代定居于此是他们的常态。人们生于斯，死于斯，终老是乡，安土重迁  (费孝通，1998) 。这可以说是人们每到传统的祭奠节日便到祖先坟前拜祭的一个环境基础。但是，从物质生活背景方面，随着中国社会工业化、城市化程度的提高，以及整个社会的发展，人口的流动性也在不断增大，人们离开故土在外打拼。这在客观上使一部分人失去了在祭奠时日返乡祭祖的客观基础。从历史文化背景方面，由于依次受到“五四运动”、“文革”、改革开放等三种历史因素的冲击，中华正统文化一度由官方形态转向民间形态得以存延。从科学技术背景方面，正如计算机技术曾在20世纪90年代给北美传统丧葬礼仪带来技术创新、网络服务渐渐取代牧师  (Thomas， 2001) 类似的情形，中国也在近年出现了网祭这种新型祭奠方式。网祭，即网络祭奠，又叫“网上祭奠”、“网上祭扫”或“网上纪念”，就是指在互联网这种虚拟的环境下，通过模拟现实生活中的祭奠形式来祭奠祖先。通过这种方式，用户可以完成如平常生活中一样的祭奠。比如可以为亲人献花、酹酒、上香等等。这种祭奠方式方便快捷，既适应现代社会的生活快节奏，又符合我们中国人的祖先崇拜心理，因此网祭为很多中国人所使用。虽然网祭是模拟传统祭奠，但是它也具有自己的特点并非与传统祭奠完全相同。目前国内学者在这方面的研究还较少。 民间文化心理学旨在研究“主要存在于中下层社会的非官方主流、非学院式、非典籍规定的行为模式及其背后蕴藏的信仰和观念”  (李朝旭，宋璐，姜璐璐，2008) ，从2007年6月13日民间文化心理学研究组在曲阜成立之初他们即对网祭的特点、社会功能及其所反映出的祖先崇拜观念的地域差异进行初步探索  (李业敏，2007；李成，2007) ，以便于学界更好地认识网祭，希望网祭能更好地为国人服务，提高国人的生活质量。更重要的是，也是践行前辈“研究中国人特有而重要的现象”  (杨国枢，2005) 之心理学志业理念。2008年5月发生四川大地震，国家设立全国哀悼日并发起了“汶川大地震遇难同胞网络公祭活动”，更加凸显了这一新型祭奠形式所具有的独特心理安抚功能和重要社会调节功能。
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user: 2. 方法 2.1. 取样 为了消除四川大地震对于网祭行为的影响，从网同纪念网(http://www.netor.com/)上随机抽取北京、上海两地的各45个纪念馆在震前的一年内(2007年4月6日至2008年4月5日)的所有留言、图片和其他访问信息。要求纪念馆必须是付费的，且由晚辈为其同族祖先(父母等)建立，并剔除功能不全的免费馆，剔除官方性质的名人馆与公祭性质的纪念馆。 2.2. 设计与步骤 先抽取有代表性的纪念馆进行分析，确定好分析维度。然后收集取样馆内的留言、图片信息、祭奠人署名等信息。 通过内容分析法对留言的内容及其表达的心理含义进行分类记录。比如将“斯老：上午好！好久没来看望您老了，今天我休息，刚刚忙完家务，就来看您老了！您老还好吗？”概括为问候看望；将“这是一个思念长辈的日子，就像这满满的花朵，我们对您的思念从来都是这么满满的”概括为思念怀念；将“今天是个特殊的日子，想起你们，感谢你们！在这个世界上，是你们给了我生命，没有爹妈就没有我！世上最亲的是你们，爹妈永远活在我心里！我心永远和你们在一起！”概括为感恩倾诉；将“亲爱的爷爷，在新的一年里，希望您能继续保佑我们全家平平安安，身体健康远离疾病。”概括为求佑求助；将“今天是中元节，我在这里遥祝您老天国一切都好！”概括为祝福祝愿；将“衷心感谢您的亲人朋友长期以来关照！谢谢您的亲人朋友长期以来经常看望我的父母！”概括为友馆致谢；不属于以上六类的归为“其他”。 把祭奠节日宏观上分为日常祭奠、中国节日祭奠、西洋节日祭奠和生卒祭四类。 在此将祭奠方式进行了归类，并据此统计了所有馆的祭奠方式。 现实生活的祭奠人往往是族内后辈子孙，身份比较单一，但是网祭则祭奠人身份较多，是网祭的一大特点。笔者将其分类进行了统计。 采用Microsoft记事本、Microsoft Excel 2003、SPSS for Windows 11.5等软件进行数据处理与统计。
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user: 4. 分析与讨论 4.1. 祭奠节日差异 京沪两地民众在中国节日期间进行祭奠的频数明显多于西洋节日。祭奠者在祭奠节日选择上的本土化以及民族延续性心理由此可见。 从表1我们可以看到，京沪两地都是日常祭奠次数最多。这反映了网祭的方便快捷性。然而，两者又有区别，在祭奠节日这个维度下，两地有显著差异。 上海人日常祭奠次数多于北京人带有了一种日常问候的意味，这可能反映了上海人心目中的祖先更像是一个还健在的、富有亲和力的、和蔼的亲人。他们认为祭奠是一种时常性的拜访与看望而不一定非在具体节日的时候才祭奠。 北京人的中国节日、西洋节日和生卒祭的祭奠次数都显著多于上海人，可能是出于自己比较传统的祖先崇拜观念，对祖先更加敬畏与仰重。他们可能认为在这些节日祭奠祖先是必须的，而且北京人还将这种祭奠习惯推广到了西洋节日中。 4.2. 具体节日差异 在这个维度下，我们发现京沪两地在列出的所有节日中都有祭奠，两地在这一点上具有一致性。两地在大部分节日如春节、清明等的祭奠上并无差异。而且春节、清明和中秋节这三个节日在北京与上海中都是祭奠次数最多的三个节日。这些都说明网祭也具传统性的特点，即在传统节日期间拜祭祖先。这也是中国人祖先崇拜的一个突出特点。但是北京在寒衣节和劳动节的祭奠次数上显著多于上海；而上海在冬至、圣诞节上的次数显著多于北京。这说明在节日方面，北京人比上海人受到更多的本土传统文化与正统马克思主义政治力量的影响，上海更多受到西洋文明影响。 冬至拜祭祖先的习俗在北京及全国大部分地区已不太常见，但在我国闽台和江南吴越地区还有冬至祭祖习惯，在这些地区有“冬至大如年”、“亚岁”、“肥冬瘦年”的说法  (胡朴安，1923) 。上海地处此文化圈内，可能受其影响，因此表现出与北京的差异。 4.3. 祭奠方式差异 中国人的祭奠是受其祖先崇拜观念影响的，他们往往认为祖先虽在另一世界，但是依然能够享用来自人间的祭品。所以中国人的祭奠方式有很多，通过祭品表达了晚辈对先祖的种种感情。 从表3中我们发现献花是这两地使用次数最多的，虽然献花是民政部屡次倡导的文明祭扫方式，也是网同纪念网站首选方式，但它毕竟不是中国人传统的祭奠方式。上海比北京更多使用献花反映出现代文明对传统文明的互动。 上香、点烛、冥币以及超度等都是十分传统的祭奠方式。他们具有独特的灵性沟通意义。只在特殊节日才使用的祭奠方式，比如中元节的点灯，九九重阳节的插茱萸等，也是中国传统的祭奠方式。同样北京人在这些方面较上海人更多使用。 4.4. 情感表达差异 中国传统的祭奠不仅仅是后人为祖先献上祭品让其享用，祭奠人实际是在借祭奠来表达自己对祖先的情感。网祭也同样如此，祭奠人通过留言，表达自己对先人的情感。 如前所述，北京人的祖先崇拜观念比较传统，他们更倾向于认为自己的祖先具有神奇超凡的能力，能庇佑或惩罚后代族人并与之沟通互感，所以北京人多在祭奠时与祖先感恩倾诉自己内心的“敬”，对他们致以祝福祝愿，仰望他们在另一世界过得更好。从前文祭奠节日差异中我们发现上海人认为祖先更亲近，和蔼一些，因此上海人更多地借网祭表达心中对先人的“爱”，这体现于日常的问候、看望、思念怀念。 4.5. 祭奠人身份差异 从表5我们可以看出网祭中最多的是儿女。这反映了中国人祖先崇拜的血缘特点。但是网祭又具有独特的特点，祭奠人的身份还有友馆和访客。从表5可知友馆是祭奠人身份中祭奠次数仅次于儿女的，也对其他纪念馆进行祭奠，这与传统的祭奠人身份有所不同。这种友馆来访的频数已经成为一种国人历来看重的“人气”资源，代表着馆主后人的荣耀。但这尚不能理解为传统的公祭，而仅是网民内部的人际支持。 上海的祭奠人身份是“兄弟姐妹”、“夫妻”的祭奠次数显著多于北京；北京的“祖孙”、“友馆”身份的祭奠次数则显著多于上海。似乎是昭示上海人更看重横向的同辈关系，而北京人的祖孙代际关系更融洽，且外人支持更广。 4.6. 两地民众网祭中祖先崇拜心理的共同特点 从本研究的结果来看，京沪两地民众虽在以上几方面中表现出差异，但其祖先崇拜心理依然显现出一些共同特点：① 在中国节日期间进行祭奠的频数明显多于西洋节日；② 清明节、除夕/春节、中秋节祭奠频数明显多于其他节日；③ 祭奠方式较多选择献花、点烛、上香、酒食；④ 情感方面多倾向于表达问候看望、思念怀念、祝愿祝福；④ 祭奠者身份多为儿女、友馆。 4.7. 研究启示 网祭是一种新生的祖先崇拜的表达方式，它具有积极的社会功能： ① 发扬孝的传统美德，培育孝亲观念。对逝去祖先的祭祀，与为祖先尽孝有相通之处。并且对祖先的恭敬之情也会扩大至对在世的父母亲人的尊重、孝顺。同时晚辈在与长辈一起进行祭奠先人的时候也会培养其对长辈的尊重之情。丧葬祭念也被发现是孝道认知的一个重要因素  (范丰慧等，2009) 。 ② 培养正确生死观、荣辱观。在祭奠中，祭奠人能清楚地感到自己与祖先的血脉关系。祭奠者是家族的一员，身上流淌着祖先的血液，自己就是家族的延续。从族群繁衍的背景中反思个体生命的意义，既感觉到自己的渺小，又体验到自己的重要。从而，对于生死、名利得失与荣辱的看法，将会有更加深刻的体悟。 ③ 心理上的安慰寄托功能，具有满足心理安全需要的作用。网祭有生动形象的特点，图片、声音这些多媒体信息都能在网络中使用，这比传统的祭奠更加生动。而且它不受时空限制，更加便捷灵活。通过祭奠人们可以宣泄自己对逝去的亲人的感情或者向他们倾诉自己生活中的感受，这些对自我的心理调适有很大益处。 而且人们还可以从网络上获得来自他人的心理支持。特别是2008年发生在我国四川汶川的大地震，截至2008年9月25日12时，汶川地震已确认69，227人遇难，374，643人受伤，失踪17，923人。这是迄今为止最新的数据。短期爆发的这样重大创伤性事件，人数众多，创伤之大，个体心理咨询恐一时难以发挥作用。这次网络公祭就是一个十分鲜明的例子，遇难同胞的家属可以感受到全国人民对他们的关心与鼓励，获得心理上的支持。 祖先崇拜是带有鲜明中国特点的心理活动，推进心理学的本土化研究，不能不研究这一现象，时代在不断发展，中国人的网祭正是在发展的社会与传统的文化交织之下产生的一种心理现象，代表着传统文明与现代文明的和谐。所以系统地揭示网祭的特点及其内在心理机制对于我们认识中国人的社会心理嬗变具有重要意义。网祭与祖先崇拜是一个现今还没有深入开展研究的民间文化心理学领域，笔者只是从京沪两地的纪念馆中随机抽取有限样本对网祭中所隐含的祖先崇拜心理进行了初探，结果难免会有偏颇之处，仍然需要更加深入的研究予以检验与印证，并且对于不同地域祖先崇拜心理的差异等问题还需进一步研讨。
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user: 5. 结论 虽然互联网跨越时空，但民间网祭仍然具有地域文化差异，例如，本研究中发现京沪两地存诸多不同，北京人“敬”祖宗，上海人“爱”祖宗，前者的祖先崇拜甚于后者。 网祭不同于传统祭祖形式的地方在于，它是个体本位，而非家族本位的。日常祭奠多于节日祭奠，反映了网祭更加便捷。 民间网祭的四种主要形式是献花、酒食、点烛与上香，表现出时新与旧俗共存局面。 作为民间网祭行为背后的心理根据，祖先崇拜并未随着中国大陆特殊的历史背景与时代推进而趋于消失，即便是在京沪两现代化大都市中也顽强存在。
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user: 摘 要 本文介绍了载波相移脉宽调制适用于大功率场合的理论依据，讨论了级联H桥多电平变流器较其他形式变流器的优势，采取了载波相移脉宽调制在级联H桥变流器的实现方法，采用基于CPS-SPWM调制级联型多电平变流器的并联电力有源滤波器的拓扑结构，探讨了三相瞬时无功功率理论在检测层面的应用，并对其进行仿真和分析。仿真结果表明，在较低的开关频率下，基于CPS-SPWM调制级联H桥并联型APF可以对负载谐波和无功功率进行准确、有效的补偿。 关键词 :载波相移脉宽调制，级联式H桥多电平变流器，并联有源电力滤波器，负载谐波
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user: 1. 引言 有源电力滤波器(Active Power Filter， APF)是一种进行谐波动态抑制的新型电力电子装置 [ 1 ] ，在稳定电网系统、提高用电效率和提升电能品质方面扮演者重要角色。 某些应用场合需要大功率、大容量，然而开关器件的功率处理能力与开关频率之间往往两者难以兼顾，故在APF系统难以应用脉宽调制(Pulse Width Modulation， PWM)技术。为解决性能与容量上的矛盾，人们试图从大功率变流器的电路拓扑和控制策略两方面着手以应对功率器件未有本质突破所带来的桎梏。 多电平变流器的开关调制策略有多电平空间矢量调制 [ 2 ] 、阶梯波脉宽调制 [ 3 ] 、基本频率调制载波层叠式PWM [ 4 ] 、错时采样空间矢量调制 [ 5 ] 、载波相移SPWM等 [ 6 ] [ 7 ] 。CPS-SPWM技术可以很好的应用于大功率场合，输出波形得到极大地改善，谐波得到明显得抑制，滤波器的容量可以相应的减小，由此成本得到显著的控制。同时因其等效开关频率高、传输带宽宽，可以引入各种先进的控制策略，优化整个系统的性能指标。在将CPS-SPWM技术应用于APF时，功率主电路的复杂性没有因此增加，故并没有大幅增加我们的工作量。 本文的主要工作是：给出CPS-SPWM在级联型多电平变流器的实现方法，详述基于 - 的瞬时无功功率理论 [ 8 ] 在检测方面的应用，根据仿真结果分析将CPS-SPWM引入级联式有源电力滤波器的优势。
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user: 2. 基于CPS-SPWM技术的级联H桥型APF [ 9 ] PWM(Pulse Width Modulation)控制技术 [ 10 ] 在很多场合应用广泛，通过对一系列脉冲的宽度进行调制，来等效地获得所需要波形(含形状和幅值) [ 11 ] 。由于PWM控制技术具有频率控制以及斩波控制的优点，其载波频率与调制输出波形效果成正比，故其传输特性好、性能优越。CPS-SPWM是对PWM技术的拓展，使其更好的应用于大功率场合。 CPS-SPWM技术的运用可以在比较低的开关频率下得到比较高的等效开关频率，很好的解决功率器件的容量和开关频率二者之间的矛盾。在大功率和特大功率场合，由于器件容量和器件频率的限制，传统的SPWM技术难以应用，CPS-SPWM技术使SPWM技术应用于大功率和特大功率场成为可能。 2.1. CPS-SPWM基本原理 CPS-SPWM在大功率场合具有明显的优势，其调制方法原理是使各三角载波相位相差 ，且每级H桥单元的左右桥臂使用相位相反的正弦调制波。将各个H桥单元的输出进行叠加，就能得到其输出电压波形有 个电平。图1是单极倍频CPS-SPWM调制法的调制波形，可输出 电平，图2是载波水平移相调制输出电压波形。 2.2. 级联式H桥APF拓扑 图3是将级联式H桥接成星形时，其N单元串联三相电路。 每相都是由N个相同的H桥单元串联组成。图4是H桥基本单元及其输出电压，其中(a)是H桥基本单元结构图，输出电压如(b)所示。 设Udc是直流侧电容电压，Uds是交流侧输出电压，S1~S4是4个相同的功率开关管，由它们组成单相全桥结构，H桥工作时通过改变S1~S4的状态及导通顺序完成。本文APF每相都是由四个H桥单元组成，H桥级联逆变器输出的总电压由各H桥电平相互错开一定的角度叠加得到。 将双极性CPS-SPWM调制应用于N单元级联H桥多电平变流器时，2N以下的载波谐波和边频以及 2NF±1次以下的低次谐波可以得到有效地消除，同H桥单元输出电压相比，输出的基波电压幅值为其N 倍，则等效开关频率为其2N倍。对CPS-SPWM进行MATLAB仿真，变流器由三个H桥单元级联而成，得到变流器的输出电压波形如下图5，输出的谐波分布如下图6所示。在此仿真中，正弦波调制波频率为50 Hz，三角载波的频率为7.5 kHz，可知谐波大体位于45 kHz附近。 经过仿真，证明了该策略传输性能较好，并且可以在较低的功率器件开关频率下实现较高的等效开关频率，克服了PWM技术在大功率场合的不足，同时说明了它是一种适用于H桥级联多电平变流器的PWM调制策略。
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user: 3. 基于三相瞬时无功功率理论的 检测法 [ 12 ] 三相瞬时无功功率理论 [ 13 ] 的提出使谐波检测有了显著的提升，基于三相瞬时无功功率理论的 - 检测法又是在此基础上的一次显著提升。 、 检测法的原理图7所示，此方法需要用与a相电压 相位相同的正弦信号 及余弦信号 ，这两个信号可分别由PLL和一个正、余弦信号发生器来获得。得到 、 如式(1)。 当电网电压波形是标准正弦波时，由大量仿真实验验证使用以上两种方法都能准确检测出所需谐波及无功电流分量。当电网电压为非标准正弦波时，采用p-q检测法 [ 14 ] 获得的谐波有一定误差，而 、 图1. 载波水平移相PWM调制法的载波分布 图2. 载波水平移相调制输出电压波形 图3. 级联式H桥电路主电路 图4. H桥基本单元及其输出电压 图5. 3单元级联H桥输出电压的仿真波形 图6. 3单元级联H桥输出电压谐波分布 得到的波形是精确无误差的，因此， 、 检测法优于p-q检测法。 (1) 针对有源电滤波器的特性，设计了与电网并联的PWM逆变器控制系统，此系统检测与控制环节引入瞬时无功功率理论，将其与PID控制策略 [ 15 ] 结合，实现并网逆变器的电压、电流双环控制 [ 16 ] 。图8为本文基于 - 运算法的三相谐波检测原理框图。
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user: 4. 仿真研究 本文利用计算机仿真软件，基于CPS-SPWM级联式H桥三相五电平变流器的并联APF系统进行仿真研究。在仿真中，算法选择为ode23tb，最大仿真步长设定为1e-6。为验证CPS-SPWM控制策略以及级联H桥拓扑结构的可行性，搭建了基于CPS-SPWM的级联H桥的三相并联型APF仿真模型，如图9。为实现380 V三相电网的谐波补偿，达到谐波有效、准确补偿，在仿真我们选用了三个级联H桥，参考参数如下：电网为三相对称电压源，线电压为工频电压380 V，谐波源为三相不可控整流H桥外接电阻R与电感L串联负载，其中PI调节器参数为K p = 0.1，K i = 0.002，R = 40 Ω、L = 2 mH，并网电感为0.40 mH，H全桥逆变器直流侧电压为150 V，开关频率为7.5 kHZ。 仿真模型如下。 其中，谐波检测算法为蓝色集成系统Subsystem，分别用基于p-q算法和基于 - 的三相瞬时无功算法进行仿真，得到结果是 - 效果更好一些。其仿真结果的主要图形如图10。 通过仿真结果表明，该APF的拓扑结构对谐波及无功电流起到很好的补偿作用，同时也证明 - 谐 图7. i p 、i q 检测框图 图8. 基于i p -i q 运算法的三相谐波检测原理框图 图9.三相APF仿真模型 图10. APF工作波形图；(a) 电网电压波形；(b) 电网电流波形；(c) APF 输出补偿电流波形；(d) 补偿后网侧电流波形 波检测法是一种很好的谐波检测手段，具有实际可行性。从仿真结果得出，网侧电流经过补偿后已经非常近似正弦波形，具有相当显著的补偿效果。通过仿真图发现，网侧电流经补偿后出现的尖刺现象比较明显，出现这一现象因为，电流变化率在负载电流突变处趋于无穷大，从理论角度出发有限的开关频率并不能对该电流变化实现完全追踪，所以造成电流THD的变大。通过MTATLAB仿真，验证了该控制算法和谐波检测方法的的实际可行性，拓扑结构的合理性，对谐波以及无功电流有良好补偿作用，基本满足各项指标。
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user: 5. 结论 本文在查阅大量有关技术文献的基础上，分析和总结了APF在国内外的发展状况，并对级联式H桥APF拓扑结构及控制策略进行了分析，介绍了基于 - 瞬时无功功率理论及无功电流检测方法，同时研究了载波移相调制技术。对级联式H桥APF进行了仿真，掌握了基本控制方法，也证实了方案的可行性，本文主要研究成果如下： 1) 通过对APF拓扑结构进行分析，选择了级联式H桥APF拓扑结构。 2) 简要介绍了瞬时无功功率理论及无功电流检测方法，并基于 - 瞬时无功功率理论来进行谐波检测。 3) 对级联H桥进行详细分析，设计了基于CPS-SPWM控制策略，并用MATLAB进行了仿真，仿真的结果表明了本文所用各种控制技术的正确性。 4) 针对仿真中电压为380V的级联H桥APF进行了仿真分析，验证了控制策略的有效性及精确性。 本文对级联式H桥APF的研究取得了较大进展，但工作还不够完善，还需后续工作的跟进，因时间有限，没有做出样机，只是使用软件进行仿真验证，与实际工程中还有差距。
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user: 摘 要 本文介绍了一种基于逆向工程与3D打印技术实现洗衣机创新设计的新方法。首先通过光学激光扫描仪采集洗衣机的初始点云信息，并利用Geomagic Studio软件和UG软件对其进行数据处理与模型重构，获得该产品改进后的三维模型；然后利用3D打印技术快速输出实体模型并进行验证，根据验证反馈对三维模型进一步改进，如此反复直至满足目标要求，实现产品的设计创新。整个创新设计的过程，缩短了设计周期，降低了设计成本，简化了设计制作流程，是一种洗衣机创新设计的新方法。实践证明，逆向工程与3D打印技术相结合的方法，在产品创新设计领域具有明显的优势以及应用前景。 关键词 :逆向工程，3D打印技术，Geomagic Studio，UG建模，创新设计
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user: 1. 引言 逆向工程技术又被称为反求工程技术，是一种再现产品设计技术的过程，即对现有的模型或者产品样件，利用三维扫描设备或者数字化测量设备，快速、准确的得到其初始点云数据或者轮廓坐标值，并用三维建模软件对其进行模型重构，最终得到产品的三维数据模型的过程 [ 1 ] - [ 3 ] 。运用逆向工程技术可以快速提供三维CAD模型，实现原产品的模型复制和新产品的快速开发，以便及时掌握市场信息，提高生产的效率。 3D打印技术，是一种通过3D打印设备逐层增加材料来制造三维产品的技术，故又被称为“增材制造”。作为一种快速成形技术，3D打印技术又被誉为“第三次工业革命”的核心技术 [ 4 ] [ 5 ] 。与传统制造技术相比，3D打印可以实现产品的结构优化，同时还可以节约材料和节省能量。在新产品的开发优化、快速反求工程、单件及小批量零件的快速加工制造、复杂模型的快速加工生产和模具设计制造等方面 [ 6 ] ，3D打印技术相较于其他技术有很大的优势。 随着逆向工程技术与3D打印技术相互结合，不仅产品的创新设计周期得到有效缩短，而且其综合制造的成本也随之减少 [ 7 ] 。因此，越来越多的企业都很重视这两种技术结合的推广和应用。本文以洗衣机的创新设计为基础，通过实践证明，逆向工程与3D打印技术相结合的方法，在产品创新设计领域具有明显的优势以及应用前景。
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user: 2. 基本思路 逆向工程技术与3D打印技术的结合，实现了从产品–设计–产品的过程，即根据已有的产品，通过分析来推导出实现该产品的具体方法，是检验产品设计合理性的一种最佳方式。创新设计流程图如图1所示。 在传统的零件设计过程中，设计者不仅需要设计出目标样件，同时还需要设计出相应的模具，进而制作样机来检验洗衣机设计的合理性。如果设计的产品经过验证合格，则设计过程结束，进行下一个工序。但如果设计的样品不合格，仍旧需要重新再设计，再次进行开模验证。如此反复的设计–再设计，导致设计成本高、周期长。 图1. 创新设计流程 而本文介绍了一种基于逆向工程及3D打印技术的洗衣机创新设计新方法。首先使用光学首先通过光学激光扫描仪采集洗衣机的初始点云信息，并利用Geomagic Studio软件和UG软件对其进行数据处理与模型重构，获得该产品改进后的三维模型；然后利用3D打印技术快速输出实体模型并进行验证，根据验证反馈对三维模型进一步改进，如此反复直至满足目标要求，实现产品的设计创新。
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user: 3. 三维模型重构 3.1. 点云数据的采集 点云数据的采集，是实现逆向工程的第一步，也是基础和关键的一步。通常，点云数据的采集可以通过三维数字化测量或者扫描设备得到。为了获取较高精度的点云数据，通常采用三维激光扫描仪进行非接触式测量。以某洗衣机波轮的点云数据采集为例。 本文采用的是无臂手持式MetraSCAN3DTM光学三坐标三维扫描系统和C-TrackTM双摄像头传感器组合而成的三维扫描仪。实行的扫描操作顺序如下：零件表面清洁–喷白色显影剂–贴标识点–扫描–保存文件。扫描得到的洗衣机波轮的点云数据如图2所示。 3.2. 点云数据的处理 通过三维扫描仪扫描之后获得的是实物的轮廓数据，是由很多的密集点组成的点云图像。在扫描过程中由于测量的仪器镜头误差，扫描现场光线的变化，扫描的工件形状和人工操作等各种因素均有可能导致零件关键特征部位点云数据的缺失，点云数据存在重叠和误差部分 [ 8 ] ，产生大量噪声数据，因此不能在此基础上直接建模，必须先对采集的点云数据进行相应的预处理。以波轮为例。 本文使用Geomagic Studio 12软件对其进行处理。打开文件，使用相应的命令将不同角度的点云模型组合为一个点云文件。为便于观察其几何形状，需要对点云进行“着色”处理。设置偏差限制参数，将模型外的红色点云手动进行删除，尽量减少点云数量。删除重叠点云，以规定的密度减少曲面上的点，将洗衣机波轮内外采集到的点云数据合并成一个完整的点云文件，即完成了点云的预处理。完成“封装”操作的点云图像如图3所示。 3.3. 三维模型的重建 UG (Unigraphics NX)是一个交互式CAD (计算机辅助设计)/CAM (计算机辅助制造)系统，它可以完成产品零件的建模、装配以及对建立的模型进行动力学仿真及有限元分析等工作 [ 9 ] ，可用于产品从设计优化到开发的全过程。另外，在曲面造型设计方面，UG相较于其他的三维软件更有优势。 本文使用的是UGNX8.0软件进行模型重建、装配。因波轮的形状对称，所以在模型重建时，可只创建1/4模型，再做阵列即可做出整体形状，这样不仅可以减少一半的工作量，而且可以提高模型重建的真实度和对称度。 图2. 波轮的点云 图3. “封装”的波轮 首先从Gemagic studio软件中截取出截面的点云。把所需的几个基本曲率相同的大的截面点云截取出来，然后依次导入到UG8.0中。因为两者都是同一个坐标系，故导入进来的点云数据不会有变动。然后根据点云数据选择基本指令，把详细的截面做出，当多个曲面有连接部分时，应定义曲面的连接方式，保证曲面的连接尽量平滑光顺，没有交叉重叠的部分，避免产生明显的“折痕” [ 10 ] 。创建的各个曲面片体通过相应的命令处理后，达到没有缝隙和多余超出的部分。同时，“实体化”曲面转换成实体，得到实体模型。对得到的1/4实体模型做阵列处理，即可得到完整的波轮模型。如图4所示。 用软件重建好所有的样件模型后进行模型的装配过程，整个洗衣机的外部结构中一共扫描重建了9个零部件，按照装配的要求，对其进行相应的装配，最终达到我们预期组装模型的效果。
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user: 4. 模型的3D打印 3D打印技术，作为快速成形技术的一种，可以更直观的展示经过逆向工程技术所重建的产品模型，以便观察产品的合理性，以及进行产品的生产工艺制定，评估和进一步的改进。 3D打印技术已被广泛应用。例如在航空航天、生物医疗、模具制造、艺术创意、服装、建筑等领域，3D打印技术可替代这些领域所依赖的传统加工工艺，提高产品的制作效率 [ 11 ] - [ 13 ] 。 目前，市场上的3D打印机种类繁多，根据打印材料的不同，3D打印机可以分为FDM (熔融层积成型法)、SLS (粉末激光烧结法)、SLM (金属粉末激光烧结法)、SLA (紫外线光固化成型法)、DLP (投影仪光固化成型法)、3DP (三维印刷法)和LOM (分层切割成型法)等打印机。 根据洗衣机的形状、尺寸等特征以及强度、精度的要求，选用SLA光敏树脂打印机。该打印机固化快速、成型精度高，用该打印机打印出来的产品样件具有表面效果好、机械强度高、气味低、耐储存、通用性强等特点。 本实验使用西安交通大学的SPS350B快速成型机。根据所需打印的零件的尺寸、成型表面质量、加工时间等要求，通过该成型机附带的RPbuild控制软件进行制作工艺参数设定如下表1所示。 成型完毕后的样件随着升降台升出液体树脂表面，取出样件，用酒精进行清洗、去除支撑、打磨、表面涂覆、二次固化后得到单个的模型零件，所有的模型零件组装结果如图5所示。 本产品是融逆向工程技术和3D打印技术于一体的产品，其快速造型方式和制作生产特点，与原始的产品在结构造型和零部件加工制作方面有着明显的区别。针对这些区别的转换，并以此所形成的创新设计方法，成为文中创新产品设计的核心内容。 图4. 波轮模型 图5. 洗衣机实体图 Table 1 The process parameters of SPS350 名称 参数 填充扫描速度 2800 mm/s 扫描间距 0.1 mm 支撑扫速度 800 mm/s 跨跳速度 12，000 mm/s 轮廓扫描速度 1800 mm/s 补偿直径 0.12 mm 工作台升降速度 2.00 mm/s 表1. SPS350B快速成型机工艺参数
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user: 5. 产品的创新优化 打印出来的产品要投入实际使用，用事实去检验产品的性能。该洗衣机三维模型打印组装好后，经实际检验后发现仍有改进的余地，在充分考虑现有产品的结构特点后，对本产品进行结构上的优化。该洗衣机将箱体与内筒作为一个整体，但其内壁很光滑，衣物在洗涤时得不到充分的摩擦搅拌，故在其筒的内壁结构上按照一定的顺序添加一些光顺的凸起，在减少对衣物的损伤前提下，尽可能好的增加洗衣的洁净效果，减少洗衣的时间。经过优化后的三维模型，用3D打印机打印出来进行下一步验证。经过实际检验，证明了通过经过优化后的产品有更好的洗涤效果。同时也证明了此次结构优化的可行性。
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user: 6. 结语 本文介绍了基于逆向工程与3D打印技术实现洗衣机创新设计的新方法。首先通过光学激光扫描仪采集洗衣机的初始点云信息，并利用相应软件对其进行点云数据处理与模型重构，获得该产品改进后的三维模型；然后利用3D打印技术快速输出实体模型并进行验证，根据验证反馈的结果对三维模型做进一步改进，如此反复直至满足目标要求，实现产品的设计创新。实践证明，改方法简化了设计流程，大大缩短了设计周期，降低了设计成本，在产品创新设计领域具有明显的优势以及应用前景。
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user: 摘 要 某型航空发动机使用多年来，积累了大量的故障诊断案例，并且发动机维修专家也积累了丰富的排故经验，这些经验较容易表示成案例的形式。本文利用案例推理技术对某型航空发动机智能故障诊断进行研究，讨论了发动机故障案例表示与组织、故障案例检索及学习等关键技术，并用发动机故障实例进行了应用验证，结果表明：该诊断方法是合理有效的，具有良好的故障诊断性能。 关键词 :航空发动机，故障诊断，案例推理
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user: 1. 引言 某型航空发动机是飞机的动力装置，随着使用时间的增加，发动机及其附件的各种故障逐渐暴露出来。目前在发动机维修排故过程中，由于故障诊断的技术力量缺乏和设备资源落后，一些疑难故障特别是发动机性能故障给维修人员造成了很大的困难，往往无法得到解决，许多部件过早地被更换，浪费了大量的维修资源，延长了故障排除时间。 随着人工智能技术的迅速发展，以知识处理为核心的智能诊断技术，例如规则推理 [ 1 ] [ 2 ] 、人工神经网络 [ 3 ] [ 4 ] 、案例推理等已成为设备故障诊断技术的主要发展方向。在基于案例推理 [ 5 ] (Case-Based Reasoning，简称CBR)的诊断方法中，诊断知识是以案例形式表示。当出现新故障时，通过检索案例库查找与当前故障相似的案例，并对其处理措施作适当调整，使之适应于处理新故障。在一些诊断领域中，由于诊断对象结构复杂，难以用规则或模型来获得和表示领域知识，但却拥有大量案例来记载故障发生的环境和解决故障的经验。在这些领域中，案例比规则、模型更容易获取，因此CBR方法能够有效的解决领域知识获取难的问题。CBR在汽车、旋转机械等复杂系统的故障诊断中已得到了良好的应用 [ 6 ] [ 7 ] ，而且诊断结果是具体的案例，比较生动丰富，相比于人工神经网络抽象的推理，用户更容易理解接受。 在对某型发动机的维修排故过程中，故障常以案例的方式来处理，某型发动机使用多年来，积累了大量的故障诊断案例，并且外场和修理厂的维修专家也积累了丰富的排故经验，这些经验较容易表示成案例的形式。因此，本文采用基于案例推理的航空发动机智能故障诊断方法，规范外场发动机故障案例的量化记录，吸收外场和修理厂的专家丰富的排故经验知识，提高发动机故障诊断的准确性。
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user: 2. 基于案例推理的某型发动机故障诊断方法 2.1. 案例推理的理论简介 CBR的工作原理，就是模仿人类的认知心理过程——利用已有的经验和知识来解决新问题。整个推理过程可以分为三个阶段：检索、重用、学习 [ 8 ] [ 9 ] 。 1) 案例表示与组织 CBR在很大程度上依赖于案例的表示与组织。案例的组织是为案例检索服务的，它的好坏直接影响着案例检索的效率。因此，案例库应该根据其案例表示的特点，以有利于提高检索效率和准确率的方式进行表示与组织。 2) 案例检索 案例检索过程一般分为二个步骤进行，即案例索引与案例匹配。首先，根据当前问题的特征，按照案例组织的索引机制，从案例库中快速缩小案例匹配的范围。然后，在通过索引初步筛选出的案例集中，根据一定的相似度计算方法进行匹配以找出与当前问题最相似的一个或几个案例。常用的案例相似度计算方法主要有Tversky匹配法、带权重近邻匹配法等 [ 9 ] 。 3) 案例重用 根据当前问题的特征属性、问题背景等，从检索出来的案例(集)中获取若干求解方案，判别是否符合当前问题的求解要求，若符合，则重用这些案例提供的求解方案。 4) 案例学习 重用的案例如果能解决当前问题，则输出求解方案，并转入案例的学习。每获得一个新问题的解，都可以将其作为一个新案例存入案例库，从而扩充案例知识，解决知识获取的瓶颈。 2.2. 发动机故障案例的表示与组织 案例是内容和结构的统一体，案例的内容是对研究领域中某个具体问题以及问题相关的环境、状态特征、问题求解方案以及问题求解的反馈信息，是具体化、特殊化的知识，能够导致特定结果的一组特征、属性的集合。案例的结构则是对案例内容的组织和表达方式。在不同应用领域中，案例的结构和表现形式可能有所差异，但所有的案例都能够导出一组特定结果的特征和属性集合。 发动机故障具有三个基本属性：故障现象、故障征兆、故障原因。故障现象是故障外在的表现形式；故障征兆时故障发生时所表现的异常症状。故障原因则是指引起故障现象、故障征兆的系统特征属性。本文通过对大量的某型发动机故障案例进行分析，并结合案例推理诊断过程的需要，归纳总结出一个合理的故障案例规范化描述框架，将发动机的故障案例定义成一个五元式C = ，式中： I是故障名，是案例的唯一标识符； F是故障种类； M是故障F发生时系统所表现的征兆集合； K是引起故障现象及征兆的系统原因； S是关于故障解决方案的描述。 故障征兆在案例的检索过程中，作为匹配的目标与依据，是案例间进行相似度比较的基础。由于故障征兆的类型各异形式各不相同，故需要对故障征兆进行参数化处理，把征兆的属性以数值的形式量化表现出来，这样才能将不同的征兆都化为可以比较的数据，从而方便进行案例检索的工作。考虑到某型发动机故障征兆的各种类型的特点，本文将其征兆分为三种：数值型、逻辑型、描述型。下面介绍这三类征兆的参数化方法： 1) 数值型 所谓数值型征兆，是指其取值是以一定范围内的连续实数来表示的征兆。对于此类征兆，就直接用它的实际测量值为征兆取值。 在本文所设计的诊断方法中，发动机的排气温度、转速、压气机出口压力等都是属于数值型征兆。 2) 描述型 所谓描述型征兆，是指那些没办法用传感器等仪器定量记录下来，而需要靠维护人员主观感受或判断辨别的征兆。其取值可采用分值法来表示，例如，将发动机喘振严重程度划分为3级，那么相应征兆的取值集合可表示为{1， 2， 3}，如表1的定义： 3) 逻辑型 逻辑型征兆只有正常或者不正常这两种取值的状态，它的参数化方法比较简单，可以定义为： 在本文中，起动开关信号、超温灯、防喘告警信号等开关量和报警量等都属于逻辑型征兆。 考虑到发动机故障发生的不同部位、征兆、原因以及整个故障诊断所具有的复杂性，若只是笼统地去构建出一个统一标准的故障案例组织形式，那就无法对故障诊断所具有的知识经验进行完整地刻画，不能满足故障诊断推理中对于领域知识的需求。而且如果构建一个高容量的大型故障案例库，那么在其中进行案例的索引和匹配就势必会影响故障诊断的效率。基于以上的原因，我们选择按故障分类的思想来构造故障案例库。 经过深入研究某型发动机故障和维修日志，考查了故障案例的整体结构、分布上的表征和规律以及对案例推理过程的影响，我们从大量的故障案例中归纳抽取故障的故障征兆，并根据这些故障征兆和现象将整个故障案例库按照故障类型分类，确定每一类故障案例的故障征兆、征兆权重以及案例的组织结构。在此思想的基础上，我们将案例库分为多个以故障类型分类的案例集。然后，根据故障案例中的关键的故障征兆与现象，将整个故障案例库组织成为一个多级的层次结构，建立分层索引机制，见图1。 Table 1 Parameterization of engine surg 喘振等级 分值 无喘振现象 1 有轻微的喘振 2 有明显的喘振 3 表1. 发动机喘振的参数化 图1. 案例分层组织示意图 2.3. 发动机故障案例的检索 案例检索的最终目的就是通过将待诊断的目标故障案例与案例库中所储存的旧的故障案例进行相似度比较，从而找到与其最相似的案例。第一步：类选。当故障发生时，首先根据系统自动检测到或人工输入的确定性征兆，按照图1建立的案例库的层次结构进行索引，初步检索出当前故障所属的故障案例种类。第二步：精选。在检索出来的故障案例类中，采用基于带权重的k-近邻法来计算当前故障与各个案例的相似度。将案例的相似度排序，提供与当前故障最相似的一个或几个案例，为下一步案例重用做准备。 带权重的k-近邻法为 [ 9 ] ： (1) 其中 表示案例 和案例 的相似度， 表示第 个征兆在整个案例中的权重， 表示案例 和案例 在第 个征兆上的相似度， 表示案例征兆数。 将 按下面公式计算 (2) 其中， 和 分别为案例 和案例 的第 个属性值。 2.4. 发动机故障案例的重用及学习 在本文中，由于在案例的匹配时，相似度计算采用k-近邻的计算方法，故候选案例与目标案例的相似度越大，匹配度越高。因此重用相似度最大的那个故障案例作为最终的参考案例来指导发动机故障诊断。本文采用增量式的学习方法，即通过对新案例的添加来不断的积累经验和知识。将学习的阈值设定为0.9，当匹配得到的最佳案例与目标案例的相似度大于等于0.9时，表明目标案例与最佳匹配案例的相似度非常高，这样就不需要再将目标案例存储到案例库中；当匹配所得的最佳案例与目标案例的相似度小于0.9时，说明当前故障与最佳匹配案例还是存在一定的差别，特别是在故障征兆的表现上。因此，系统将当前故障按案例表示的方法，在其所属的故障种类中生成一个新的故障案例，添加到案例库中储存起来，作为以后进行故障诊断的新依据。
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user: 3. 应用实例 故障现象：X号发动机地面开车最大状态转速 = 94.5%，排气温度为 620 ℃ ，油门与凸轮箱销孔位置正确，燃调连杆接头灵活，弹簧压缩量及慢车间隙合格。 故障诊断过程如下： 1) 案例索引 由该故障的故障信息，从索引树的根节点开始搜索，在一级确定性征兆索引中找到“性能故障”索引节点，并在其二级确定性征兆索引中找到“转速低”索引节点，得到该节点下当前故障所属故障案例种类的所有非确定性征兆、征兆权重和候选案例集。 该故障案例种类所包含的不确定性征兆及征兆权重如表2所示。 候选案例集中只有三个案例，为简单起见下面只列出其不确定性征兆及故障原因，如表3所示。 为了便于进行案例匹配中相似度的计算，我们将此候选案例集中各案例的数值型征兆进行差值归一化，即以候选案例集中此类数值型征兆的最小值为基准，将每个数值型数据减去这个最小值，得到各数据与最小值的差值，再将差值求和，分别用各案例的差值除以所求之和，所求得的这个在0到1之间的新数值即为差值归一化的结果，可以代表原数据进行相似度的计算。将目标案例和候选案例集中的数值型征兆进行归一化的结果见表4。 2) 案例检索 采用2.3节描述的带权重k-近邻法计算得候选案例集中各案例与待诊断案例匹配的相似度见表5。 Table 2 Uncertain signs and their weight 征兆名称 排气温度(℃) 转速(%) 油门与凸轮箱销孔位置是否正确 燃调连杆接头是否灵活 弹簧压缩量及慢车间隙是否合格 征兆权重 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 待诊断故障征兆 620 94.5 1 1 1 表2. 不确定性征兆及其权重 Table 3 Information of candidate cas 案例号 排气温度(℃) 转速(%) 油门与凸轮箱销孔位置是否正确 燃调连杆接头是否灵活 弹簧压缩量及慢车间隙是否合格 故障原因 1 615 94.7 0 0 1 操纵系统调整不当 2 618 94.6 1 1 1 燃油流量调节器内部故障 3 550 88 1 1 1 转速控制器内部故障 表3. 候选案例信息 Table 4 Normalized information of cas 案例号 排气温度(℃) 转速(%) 油门与凸轮箱销孔位置是否正确 燃调连杆接头是否灵活 弹簧压缩量及慢车间隙是否合格 故障原因 1 0.320 0.338 0 0 1 操纵系统调整不当 2 0.335 0.333 1 1 1 燃油流量调节器内部故障 3 0 0 1 1 1 转速控制器内部故障 待诊断案例 0.345 0.328 1 1 1 待诊断 表4. 归一化后的案例信息 Table 5 Similarity of candidate cas 案例号 相似度 1 0.553 2 0.995 3 0.788 表5. 候选案例相似度表 3) 案例的重用 从表5可以看出案例号为2的案例与待诊断故障相似度最大，所以选择该案例进行排故指导。案例2的故障现象、故障原因和排故措施等详细信息如下： 故障现象：2010年3月X号发动机最大状态转速为94.6%，排气温度为 618 ℃ ，油门与凸轮箱销孔位置正确，燃调连杆接头灵活，弹簧压缩量及慢车间隙合格。 故障原因：燃油流量调节器内部故障。 排故措施：更换燃油流量调节器。 按照该案例所提供的排故方法对目标案例进行故障排除，排故过程中发现燃油流量调节器性能衰减，故更换燃油流量调节器，并重新调整燃油流量调节器弹簧拉杆及慢车间隙后，地面开车，最大状态转速 = 96.4%，调整螺钉外拧1/2圈后转速为97.3%，排气温度及其他参数均合格，故障排除。 4) 案例的学习 案例2与目标案例的相似度为0.995，大于设定的学习阙值0.9，故可以认为这两个案例十分相似，不需要再进行案例的学习。
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user: 4. 结论 本文对案例推理技术在某型航空发动机故障诊断的应用开展研究，针对发动机故障案例的具体特点和表现形式，研究了发动机故障案例表示、故障案例组织、故障案例检索及学习等关键技术。最后采用某型航空发动机故障实例进行了应用验证，结果表明该诊断方法具有良好的故障诊断性能，能够有效的指导维修人员进行排故。