重庆理工大学学报（自然科学）

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车用甲醇燃料发动机性能优化研究

杜丹丰，高富新

2022 (4): 1-8.

摘要 ( 429 )

PDF(2901KB) ( 550 )

以四冲程单缸汽油发动机结构参数为基础，利用GT-POWER软件进行建模仿真，验证了所建模型的正确性。通过改变燃料、压缩比和空燃比将原模型优化改进为单缸甲醇发动机模型。针对单缸发动机2 000~9 000 r/min的转速，将甲醇发动机与汽油发动机的性能进行对比分析，以及在甲醇发动机最大扭矩转速(5 000 r/min)时，对甲醇发动机与汽油机进行缸内环境的对比分析。结果表明:优化改进后的单缸甲醇发动机充气效率、缸压比原单缸汽油机高，缸内温度比原单缸汽油机低。最大扭矩和最大功率比单缸汽油机提高6%和10%,燃油经济性也得到了改善。通过优化匹配发动机结构参数，为进一步推动甲醇车用燃料作为发动机替代燃料提供了一定的理论参考。

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采用正交试验与ＲＳＭ的车辆冷却风扇降噪研究

朱茂桃，唐杰，李娜

2022 (4): 9-18.

摘要 ( 124 )

PDF(2493KB) ( 160 )

为了降低发动机冷却风扇的气动噪声值，并保证气动性能不被减弱，基于计算流体力学（computational fluid dynamics, CFD）与计算气动声学（CAA）理论对冷却风扇的气动噪声进行求解，并将气动噪声试验的结果与其对比，验证了该气动噪声计算方法具有可靠性。借助该噪声预测方法，通过正交试验研究各平面叶型参数对风扇噪声性能与气动性能的影响程度及影响趋势。综合分析正交试验分析结果，经Box-Behnken试验拟合出噪声代理模型，求解得到最低噪声参数组合。CFD/CAA联合仿真结果显示，优化后的风扇模型的气动噪声性能和气动性能都有改善，为车辆冷却风扇的参数设计和降噪研究提供了新的思路。

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多目标智能算法的某轿车空调风道改进及乘员热舒适性优化

赖晨光，李亮，周毓婷

2022 (4): 19-27.

摘要 ( 204 )

PDF(3525KB) ( 217 )

轿车空调风道结构设计的好坏将直接影响着乘员热舒适性。为提高乘员热舒适性，采用CFD数值模拟与智能算法相结合，以太阳辐射下高速行驶的某轿车乘员舱为研究对象，选取空调出风口速度均匀系数、人体当量温度为优化目标，基于Kriging近似模型对空调风道结构进行多目标优化设计。同时，应用数据挖掘技术对优化变量与优化目标之间潜在的关系进行分析，并通过乘员舱热环境试验对仿真模型的准确性进行验证。研究结果表明：通过多目标优化算法优化后的空调出风口速度均匀系数提高7.5%,人体当量温度降低5.9%,乘员热舒适性得到明显改善。

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考虑车尾流动结构的被动减阻方法研究

周海超,陈青云,李慧云,秦润芝

2022 (4): 28-34.

摘要 ( 148 )

PDF(2904KB) ( 328 )

为了研究不同汽车尾部的形状对尾流结构和气动阻力的影响，以35°Ahmed汽车模型为对象，在其车尾斜面上边线a与车尾斜面下底边b处，分别采用不同半径圆角进行过渡处理，应用数值模拟探讨了圆角半径对减阻效果的影响。结果表明：与初始模型相比，采用适当圆角过渡方案的模型明显改善了尾流结构，控制了尾部的流动分离，减少了车体的压差阻力，减阻效果最高为6.4%。

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针对汽车最速操纵稳定性的轮胎参数优化

张丽霞，王亚平，潘福全

2022 (4): 35-42.

摘要 ( 128 )

PDF(2121KB) ( 171 )

在设计阶段必须考虑轮胎与整车特性的关系，解决目前操纵稳定性领域对轮胎设计参数的优化往往停留于纵滑、侧偏特性的现象，提出了直接对整车最速操纵稳定性的轮胎参数优化的方法。在通过参数辨识将轮胎有限元模型转为魔术公式轮胎模型并加入到整车模型的基础上，以轮胎的带束层帘线角度、带束层帘线宽度、充气压力和胎面橡胶弹性为优化变量，以最速操纵稳定性综合评价指标为优化目标，进行了28次仿真试验，建立响应面模型，并求得响应面模型的最优解，对轮胎设计参数进行优化。结果表明：优化后，驾驶员负担总指标由4.694减小到3.233,下降了31.12%,整体驾驶员负担变低；侧滑危险评价总指标由2.446减小到2.274,下降了7.03%,侧滑危险程度变低；汽车最速操纵稳定性综合评价指标由3.149减小到2.836,下降了9.94%,汽车最速操纵稳定性得到改进。研究结果可为今后轮胎的设计提供参考。

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基于混合传递路径的摩托车手把振动研究

黄泽好，童勇，杨峻懿

2022 (4): 43-49.

摘要 ( 95 )

PDF(4009KB) ( 141 )

应用混合传递路径分析方法研究摩托车发动机转速6 500 r/min时手把振动问题。根据传递路径方法基本原理，建立了18个路径输入端和3个路径输出端的振动传递路径分析模型，利用有限元模态叠加法获取结构传递函数，应用逆矩阵法从台架试验获取的工况数据中提取问题工况的发动机激励。各路径振动贡献量及其相位关系分析表明：导致手把振动的主要传递路径为左后下悬置z向；激励源与传递特性分析表明，手把振动是由激励与路径共同作用导致。

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考虑结构差异的城市区域路网交通状态评价

陆百川，王鑫，杨杰毅

2022 (4): 50-58.

摘要 ( 124 )

PDF(1428KB) ( 146 )

考虑了不同微观单元对路网交通整体运行状态影响的差异，提出了一种基于结构差异的城市区域路网交通状态评价方法。以所获交通数据为基础，建立了微观单元交通状态模型，结合节点邻接关系矩阵建立了区域路网交通状态模型；根据路网结构差异性和交通流分布不均衡性，建立了微观单元权重优化模型和区域路网交通状态评价模型，得出反应路网综合交通状态指数PI;然后分析路网PI与交通状态系数的相互关系，确定路网PI所对应的交通状态等级；仿真实例表明，该评价方法能有效地判别区域路网交通运行状态。

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Ｆｒｅｎｅｔ坐标系及凸近似避障原理的无人车局部路径规划

袁春，龚城，何成诚

2022 (4): 59-67.

摘要 ( 243 )

PDF(3627KB) ( 326 )

针对结构化道路下自动驾驶车辆实时局部路径规划问题，提出了一种改进的基于Frenet坐标系及凸近似避障原理的无人车局部路径规划算法。在车辆以及Frenet坐标系下利用栅格法构建车辆前方栅格区域，并引入凸近似避障原理结合车辆动力学缩小自车安全行驶区域，同时考虑车辆的极限转向约束、前轮转角变化率、安全距离、道路对中和侧向加速度等代价函数得到自车最优路径。构建Carsim+Matlab软件在环实时仿真系统，搭建基于Labview+Matlab/Simulink构架的无人车实验平台，并进行真实道路场景下的实车实验，对算法进行测试。结果表明：该算法能够在结构化道路下规划出合理的车辆行驶路线，并顺利实现规避障碍物，且具有一定的舒适性与实时性。

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线控转向汽车路感控制策略

谢立刚，陈勇

2022 (4): 68-74.

摘要 ( 186 )

PDF(1985KB) ( 328 )

线控转向系统取消了转向盘与转向执行机构之间的机械连接，路感由模拟产生。通过Simulink与Carsim平台，建立线控转向汽车整车模型，根据传统转向系统转向过程中产生转向阻力矩的原理，利用动力学方法计算目标转向阻力矩。使用PID控制路感电机，模拟转向阻力矩。根据ISO13674标准，进行转向盘中间位置操纵稳定性试验。仿真结果表明，粒子群优化PID可以更有效地实现路感反馈功能。最后，与传统转向汽车实车试验对比，证明了线控转向系统路感控制策略的有效性。

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基于Ｐ-ＮＡＥＫＦ算法的汽车行驶状态估计

戴凌宇1,冯张棋2,马成宇1,胡子添3

2022 (4): 75-83.

摘要 ( 139 )

PDF(2453KB) ( 185 )

针对传统的卡尔曼滤波算法在进行汽车行驶状态估计时噪声协方差不准确的问题，构建了基于车辆纵向车速、质心侧偏角和横摆角速度的3自由度模型，以扩展卡尔曼滤波（EKF）为例，分析不准确噪声协方差对滤波估计性能的影响，提出一种基于粒子群算法的噪声自适应扩展卡尔曼滤波（P-NAEKF）算法对车辆关键状态进行估计。基于粒子群算法的估计器可对噪声协方差进行准确估计，并将结果嵌入到标准的扩展Kalman滤波算法中实现自适应估计。通过Carsim与Matlab/Simulink联合仿真验证P-NAEKF算法在车辆状态估计时进行估计效果，仿真结果表明：P-NAEKF算法在汽车动态参数估计方面具有优越性。

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十字路口交通信号灯与车队轨迹协同优化

黄栋1，欧健1，肖皓鑫1，杨鄂川2，何磊1

2022 (4): 84-93.

摘要 ( 282 )

PDF(3073KB) ( 308 )

针对十字路口交通环境中，大量车辆由于红灯造成延误和非必要燃油消耗的问题，提出了一种交通信号和车队轨迹协同优化策略，建立了两层优化模型优化信号配时和车队轨迹。其中，上层基于动态规划方法，以总体车辆延误值最小为目标，优化信号配时和周期；下层基于最优控制理论，以燃油经济性为目标，优化车队中头车轨迹并划分队列。最后搭建Vissim/Matlab联合仿真验证所设计策略，结果表明，3种车流输入下延误值分别优化下降32.8%、48.8%和44.2%,燃油消耗分别下降20.2%、21.9%和24.1%,验证了协同优化策略的有效性。

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新型旋叶式压缩机缸体型线设计与性能分析

向银，李俊潇，刘红梅

2022 (4): 94-101.

摘要 ( 110 )

PDF(3327KB) ( 222 )

为提高旋叶式压缩机容积效率与动态接触特性，基于等距曲线包络原理，推导并建立了多项式曲线-圆弧曲线缸体型线数学模型，在保证压缩机密封性能前提下，压缩机基元容积效率得到提升，增加了4.36%;基于刚柔耦合动力学理论，建立了压缩机柔性叶片、刚性转子与组合型线缸体多刚柔耦合动力学模型，研究了新型压缩机叶片动态接触激励。结果表明：叶片与缸体最大接触力Fm较改进前减少18.59%,且振荡波动相对减小；叶片转子槽两侧的最大支反力R1、R2数值较改进前分别减少9.29%、12.09%。缸体型线改进后，新型压缩机具有更高的压缩效率，且叶片与缸体、转子的接触力有明显下降，有助于减小缸体、转子受叶片的冲击，降低叶片磨损、提高机械效率。

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褶皱型空调叶片对乘员舱热舒适性的影响研究

张亚，张丹，贝绍轶

2022 (4): 102-110.

摘要 ( 68 )

PDF(6756KB) ( 162 )

采用k-ε模型和大涡模拟数值计算方法，对分别安装普通平板空调叶片和不同褶皱型空调叶片共5种车舱模型进行仿真计算，得出车舱内的空气流场、温度场、叶片阻力系数等结果，从时均和瞬态流场、温度场等方面展开对比分析。研究结果表明：与普通平板空调叶片相比，褶皱型空调叶片有良好的减阻效果。随着褶皱叶片波峰数的增加，减阻率增加；相比5种计算模型，波峰数为5的褶皱型叶片具有最优的降温效果，降温速率最快。

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石墨烯的化学掺杂

张俊安，田江玲，张庆伟

2022 (4): 111-119.

摘要 ( 279 )

PDF(1567KB) ( 538 )

石墨烯作为一种单层碳原子纳米材料，其平面内碳原子以sp~2电子轨道杂化形成二维蜂窝状晶体结构，厚度仅有0.34 nm,具备优异的光电性能，然而由于石墨烯的带隙为零，限制了其在电子领域的应用。化学掺杂是调制石墨烯电学和物理特性的重要手段。了解不同类型的化学掺杂机制对于提高石墨烯的电学和光学性能，推动其实际应用具有重要意义。围绕替代掺杂与吸附掺杂2个方面综述了近年来石墨烯化学掺杂的研究现状。根据掺杂剂的性质，重点介绍了几种典型的n型和p型掺杂剂及其掺杂机理。除了替代掺杂和吸附掺杂之外，还介绍了一些其他化学掺杂。最后，根据化学掺杂研究面临的主要挑战，对其未来的发展进行了展望。

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考虑残余应力和制动工况的制动盘热机耦合仿真分析

付强，卢纯，莫继良

2022 (4): 120-130.

摘要 ( 187 )

PDF(9222KB) ( 26 )

为了探明残余应力对制动过程中制动盘热机耦合响应状态的影响，在考虑接触压力分布与非均匀热流密度的基础上，利用三维全尺寸制动盘有限元模型进行了不同制动工况组合下的温度位移耦合瞬态仿真分析。结果表明：制动盘从实施制动到散热结束的服役过程中，其热机耦合响应主要沿周向且呈现拉压交替特点；在实施紧急制动和坡道制动时，产生的残余应力会使制动盘周向应力的变化范围增加并呈现偏向于受拉的应力状态；制动盘面残余应力的峰值与温度峰值同步出现，其幅值与制动盘结构和温度的幅值、分布及变化速率有关；通过优化制动盘面温度分布状态可降低制动盘表面温差、减小制动盘面残余应力，提高制动盘服役寿命。研究成果可为制动盘热机耦合受力状态的改善提供参考和工程指导。

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液压机械传动装置模式切换优化控制

王越航，曹付义，席志强

2022 (4): 131-137.

摘要 ( 114 )

PDF(2099KB) ( 160 )

针对液压机械传动装置（HMT）模式切换时易出现动力中断、冲击度大且切换前后稳定输出转速不一致等问题，提出了一种排量预测及转矩协调控制的模式切换方法。该方法通过建立HMT模式切换数学模型，基于二次型最优控制理论，对切换过程离合器转矩进行了协调控制；根据模式切换前后液压调速系统流量平衡方程，建立了基于所处工况信息（输入转速、负载转矩）的排量预测模型，通过控制变量液压泵排量阶跃调节至预测值，实现了模式切换前后稳定输出转速的基本一致。仿真结果表明：与传统方法相比，该方法可使HMT模式切换过程最大输出转矩损失系数降低29.85%、切换时间减少17.82%、切换冲击度控制在合理范围内，同时，排量调节有效减小了切换前后稳定输出转速的误差，模式切换品质得到明显提高。

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热压烧结Ｆｅ３Ａｌ金属间化合物滑动摩擦磨损性能研究

尹敏1,王建2,邢建东2

2022 (4): 138-142.

摘要 ( 104 )

PDF(2296KB) ( 117 )

考察了25～500℃条件下热压烧结Fe3Al与GCr15轴承钢配副时的干滑动摩擦磨损性能，利用扫描电子显微镜、X射线光电子能谱分析了Fe3Al磨损面、磨屑的形貌和物质组成。结果表明：热压烧结Fe3Al与GCr15轴承钢配副滑动磨损时摩擦因数在1～1.8,Fe3Al的磨损机制以氧化磨损为主。室温条件下，Fe3Al磨损率随着载荷的增加而增加，随着滑动速度的升高而降低。200～500℃条件下，Fe3Al呈现出优异的磨损抗力，磨损率相比室温下降一个数量级。

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目标关联学习的端到端多目标检测与跟踪联合方法

冯欣，殷一皓，吴浩铭

2022 (4): 143-152.

摘要 ( 225 )

PDF(2344KB) ( 265 )

在目前的多目标跟踪方法中，基于tracking-by-detection框架的跟踪方法因其较高的准确性而成为目前最主流的跟踪方法。该类方法通常采用独立的目标检测、特征提取和跟踪方法实现多目标跟踪，但这种多阶段的目标检测与跟踪方法效率低，不适合实时的应用场景。针对上述问题，提出了一种基于目标关联学习的端到端目标检测与跟踪方法，通过使用单一网络同时实现目标检测与层间特征融合的可区分特征提取，并采用目标关联网络学习目标间的特征关联性，端到端地实现多目标跟踪结果。实验结果表明：在MOT17数据集上，该方法的多目标跟踪综合准确度指标MOTA达到65.2,整体的预测速度达到9帧/s,比现有先进的多目标跟踪算法在速度和精度上都有明显提升，是一个可满足实际应用的高效目标检测和跟踪方法。

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用于高动态场景图像序列获取的自动曝光模型

侯幸林，周培培，赵景波

2022 (4): 153-161.

摘要 ( 179 )

PDF(2203KB) ( 161 )

一个高动态场景通常需要在多幅低动态图像中表达，然而，已有方法获取的图像数量通常过多，且曝光时间无法精确控制。针对该问题，提出了一种自动包围曝光模型，无需考虑相机响应曲线，可自动计算不同亮度区域的曝光时间。构造联合概率分布函数，把场景划分成多个亮度区域；设计曝光良好性准则，估计每个亮度区域的粗曝光时间；设计模糊控制器，对粗曝光时间进行精调，从而获取一个数量最少的曝光图像序列，为高动态场景的图像融合提供了更好的图像数据。

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基于ＴＯＡ算法的超声波定位节点布局研究

巫茜，曾青，罗金彪，邝茜，黄浩

2022 (4): 162-169.

摘要 ( 162 )

PDF(3500KB) ( 167 )

为解决传统人工势场法在低空复杂环境下的无人机路径规划中存在目标不可达、易陷入局部极小值、出现局部震荡等难题，提出了一种改进的人工势场法，并将该方法扩展至三维空间。首先，在斥力势场函数中引入无人机与目标点的相对距离，以解决目标不可达问题；其次，提出一种三维目标分段法，该方法能确保无人机逃离局部极小值并消除局部震荡路径；最后，通过仿真实验验证了改进方法的有效性。研究结果表明：提出的改进人工势场法能应对复杂环境带来的风险，为无人机快速规划出合理可行的三维路径，具有一定的应用价值。

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一种基于格式保持加密的高安全Ｓ７-４００工控蜜罐构建方法

崔永富，翟江涛，林鹏

2022 (4): 170-176.

摘要 ( 132 )

PDF(1938KB) ( 209 )

工业控制系统蜜罐存在系统信息容易被攻击者嗅探，安全性不能满足要求的问题。针对此问题，提出一种改进的Conpot蜜罐方案，针对Conpot蜜罐设计时存在指纹信息的缺陷，对配置文件中序列号等指纹进行擦除和替换，并依据实际PLC指纹对蜜罐XML配置文件重新配置以仿真S7-400设备。为使生成序列号与真实PLC在面对攻击者扫描时格式一致，在对PLC命名规则分析基础上，采用格式保持加密算法进行相关字段的生成，从而提高安全性。验证了所提方案可有效提高Conpot蜜罐的安全性。

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基于ＣＮＮ和ＢＬＳＴＭ的连续手语识别

张淑军，王帅，李辉

2022 (4): 177-186.

摘要 ( 271 )

PDF(2774KB) ( 338 )

相对孤立词识别，连续手语识别对上下文的时间依赖性更强、语义更加复杂且时序分割困难，目前的研究在识别精度、背景抗干扰性和抗过拟合能力等方面仍存在不足。为此，提出一种基于CNN和BLSTM的连续手语识别方法，通过自适应视频采样，对输入视频数据进行预处理，去除无关背景的干扰；在CNN空间特征提取的基础上，利用BLSTM双向语义依赖挖掘能力，对连续手语视频进行时序建模，构建CTC损失函数解决时间序列标签对齐问题。该算法在CSL和ConGD数据集上分别取得了98.4%和62.5%的平均识别率。

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一种新的基于聚类的试探性ＳＭＯＴＥ算法

王曜，郑列

2022 (4): 187-195.

摘要 ( 157 )

PDF(1207KB) ( 148 )

针对传统过采样算法中常常出现的生成噪声点、数据分布边缘化、未增强足够特征的问题，提出了一种新算法：试探性少数类过采样技术（tentative synthetic minority over-sampling technique, TSMOTE）。该算法先将少数类样本进行K-means聚类，然后创建正类安全水平等指标，运用试探性的思想，放出试探点求出每个少数类样本对应的警戒点，获取最适合新样本生成的空间区域，最后在簇心和警戒点之间进行合成少数类过采样技术（synthetic minority over-sampling technique, SMOTE）,确保新样本的生成质量。在12个公开数据集上的大量实验表明：TSMOTE算法可以有效提高分类器对少数类样本和整体数据集的分类性能。

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考虑个人出行意愿及出行需求的区域公共交通可达性分析

邓红星，胡翼，何炜

2022 (4): 196-202.

摘要 ( 148 )

PDF(4507KB) ( 204 )

综合考虑个人出行意愿阈值、不同时段居民出行需求以及相关可达性评价指标，建立城市区域公共交通可达性模型。以哈尔滨南岗区为研究对象，通过手机信令数据提取出行需求数据，并在出行阈值的条件下基于高德地图API接口获取实时可达性评价指标，计算各交通小区区域公共交通可达性水平。研究结果能较全面地综合反映城市区域公共交通系统的可达性水平，为规划城市公共交通网络、优化公交线网布局、解决城市交通问题提供参考。

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基于Ｏｎｌｉｎｅ-ＲＢＦＮＮ的航空发动机动态模型研究

王志浩，魏民祥，叶志锋

2022 (4): 203-212.

摘要 ( 109 )

PDF(2836KB) ( 137 )

为解决航空发动机在出现性能退化时模型精度下降的问题，提出了一种基于在线径向基函数神经网络（online radial basis function neural network, Online-RBFNN）的航空发动机动态模型。采用连续K均值（K-Means）算法和FTRL（follow the regularized leader）在线学习算法，对典型RBFNN进行改进，实现在线学习功能。以某型涡扇发动机正常退化数据为原始样本，建立低压涡轮机（low pressure turbine, LPT）出口总温度动态模型，并与其他多种算法建立的模型进行对比，动态模型的平均绝对误差、均方根误差和校正决定系数分别为0.59、1.7和0.997 8;将所建立的动态模型在同型号但不同飞行包线区域、不同退化形式的发动机运行数据上进行测试，模型输出结果的误差可分别控制在[-9,8]K和[-10,9]K范围内。研究结果表明，基于Online-RBFNN的动态模型能有效避免模型精度下降的问题，且具有良好的自适应能力

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ＡＣＰＳＯ和分层定位模型在含ＰＶ配电网故障定位中的应用

宫宇，张莲，李涛

2022 (4): 213-221.

摘要 ( 112 )

PDF(1200KB) ( 135 )

针对光伏电源（PV）等分布式电源大量接入配电网会导致配电网架构变得复杂的情况，提出一种基于自适应混沌粒子群算法（adaptive chaotic particle swarm optimization, ACPSO）的含PV配电网分层故障定位方法。考虑不同光照强度对于PV发出的故障电流的影响，构建了适用于光伏电源动态投切的开关函数和适应度函数。分析故障位置对于开关函数的影响，搭建配电网分层故障定位模型。在含PV的配电网上进行仿真测试，结果表明：新分层故障定位模型和求解算法能够大幅降低变量搜索维度，提高故障定位的准确度和收敛速度，并对畸变信息有一定的容错性。

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一类多重积分蒙特卡罗近似求解及其局部加权回归拟合

许昌林，舒洪铭

2022 (4): 222-234.

摘要 ( 109 )

PDF(4342KB) ( 151 )

从概率论角度出发，通过构造随机变量序列及其分布，结合辛钦大数定律和依概率收敛，对一类n重积分的极限问题进行证明；利用多维连续型随机变量数学期望和重积分之间的关系，对n重积分进行离散化处理，在此基础上构造蒙特卡罗算法，并对给出的一类n重积分当n→∞时的极限过程进行模拟计算；在蒙特卡罗法近似计算结果的基础上，利用局部加权回归对计算结果进行拟合，利用R软件给出蒙特卡罗法和局部加权回归拟合过程的可视化，当重积分重数n不断增加时，近似计算结果和回归拟合曲线都能很好地逼近极限值；对一类n重积分极限中的参数进行修正，并将文献给出的在固定区域[0,1]×[0,1]×…×[0,1]上一类n重积分极限的结论推广至一般区域[0,u]×[0,u]×…×[0,u]上，然后利用蒙特卡罗法对一般区域上n重积分当n→∞时的极限过程进行模拟计算，并利用局部加权回归对其进行拟合，从而进一步验证结论的合理性。

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中国人口出生率的地域差异研究

苏理云，余海琴，郭雯

2022 (4): 235-242.

摘要 ( 186 )

PDF(1387KB) ( 183 )

根据中国东中西部地区的区域划分，采用地理探测器q统计、Brown-Mood中位数检验和层次聚类法探究1979—2019年中国人口出生率的空间分层异质性，揭示中国人口出生率的地域演变及差异原因。研究结果表明：中国人口出生率具有空间分层异质性，地域差异明显；区域间人口出生率差异呈现扩大趋势后逐渐收敛，其中东部和中部之间没有显著的差异，而东部-西部和中部-西部在1986—2003年间存在显著的地域差异；东部和中部经济发展较好的地区更注重下一代的质量，人口出生率较低，西部欠发达地区人口出生率较高。

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集成学习方法的已实现波动率预测和偏度信息含量研究

王云润，乔高秀

2022 (4): 243-253.

摘要 ( 105 )

PDF(1195KB) ( 342 )

为了探究风险中性偏度和历史偏度的信息含量及其对已实现波动率的预测能力，以S&P 500指数为研究对象构建出4个偏度指标，基于单个机器学习算法，提出数据驱动的窗口平均集成预测方法来克服市场结构突变导致的模型不确定性问题。经实证研究发现：风险中性偏度的预测能力整体上优于基于日数据和日内高频数据的历史偏度指标；在预测方法上，非线性支持向量回归（SVR）预测效果优于线性最小二乘估计和带惩罚项的线性回归，且基于SVR的窗口平均集成方法对波动率的预测效果最优。

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一类具有ＶＣＴ意识的ＨＩＶ／ＡＩＤＳ传染病模型

张婷，张太雷

2022 (4): 254-261.

摘要 ( 131 )

PDF(2120KB) ( 145 )

通过建立一类具有自愿咨询和检测（voluntary counseling and testing, VCT）意识分类的HIV/AIDS传染病模型，确定了模型的基本再生数，证明了当R0<1时，无病平衡点全局渐近稳定；当R0>1时，无病平衡点不稳定，地方病平衡点局部渐近稳定且疾病一致持久。通过关键参数对基本再生数的敏感性分析表明，VCT意识与基本再生数之间存在着强相关性。数值模拟结果表明：大规模扩大艾滋病自愿咨询和检测，覆盖率达到感染人数的90%后，艾滋病人数量呈现低流行状态且有下降趋势。说明提高VCT意识可以控制艾滋病人数量，从而有效控制疾病的传播。

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二乙基亚硝胺诱导斑马鱼肝癌模型的探索与优化

胡光，李丹，陈阳

2022 (4): 262-267.

摘要 ( 168 )

PDF(2801KB) ( 134 )

斑马鱼作为一种模式生物，具有其他动物模型所不具备的高通量等优势，非常适用于疾病模型的构建与药物筛选。采用斑马鱼构建肝癌疾病研究平台：以二乙基亚硝胺（DEN）作为癌症诱导剂按低（50μg/mL）、中（100μg/mL）、高（150μg/mL）3个浓度梯度对斑马鱼进行给药处理，诱导斑马鱼肝脏癌症的发生；同时采用石蜡切片、HE染色的方式观察肝脏细胞的癌变过程，并对其他相应的评价指标进行量化处理。结果表明，DEN能显著诱导斑马鱼肝脏发生脂肪组织病变、腹腔积液、肝脏癌变等病理过程，该模型与现有的模型相比，评价方法更加快速、经济，评价指标更完善。

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构巢曲霉几丁质酶ＣｈｉＢ的结构分析与重组表达

赵静，郭小利，金盛宇

2022 (4): 268-273.

摘要 ( 91 )

PDF(1768KB) ( 107 )

真菌的细胞壁由几丁质、葡聚糖等成分构成，几丁质酶在真菌细胞壁的重构过程起到重要作用。分析显示，人类条件致病真菌构巢曲霉的几丁质酶B（Aspergillus nidulans Chitinase, AnChiB）属于糖基水解酶家族18 （glycosyl hydrolases family 18）二型（type II）几丁质水解酶。结构分析显示，AnChiB的N端18个氨基酸残基为信号肽，蛋白质三维结构为由8个α-螺旋和8个β-折叠组成的（β/α）8 TIM桶状结构，催化位点位于第4个β-折叠上；在第7个α-螺旋和β-折叠间存在一个插入序列，与桶状结构形成一条狭长的底物结合沟，底物结构位点延底物结合沟分布。本研究利用大肠杆菌（Escherichia coli）重组表达系统重组表达并纯化了AnChiB。酶学性质分析显示AnChiB能够水解晶体几丁质，最适pH为5。同时表达量分析显示AnChiB在构巢曲霉生长早期表达量升高，并在48 h达到最高峰。本研究表明AnChiB可能参与构巢曲霉生长过程中的细胞壁重构。

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ＵＶ-Ｂ辐射强度对鸢尾叶关键酶活性的分析

李莹，何顺武，曹平

2022 (4): 274-280.

摘要 ( 114 )

PDF(1987KB) ( 87 )

选取鸢尾叶片为试验材料，通过3种不同辐射强度（分别为168、210、252μw/cm~2）的UV-B辐射，在不同辐射时间（第3、7、14、21 d）取样测试，根据关键酶活性计算公式处理实验结果，采用Excel绘制出不同辐射强度梯度和时间梯度下横向与纵向对比的酶含量变化曲线，探究辐射强度及辐射处理时间对酶活性的响应机制，考察了紫外可见分光光度法探究UV-B辐射增强对鸢尾叶片中APX、PAL、GR关键酶活性的影响。结果表明：鸢尾中不同的关键酶抗辐射能力不同，在辐射处理时间不变且辐射强度为252μw/cm~2时，PAL、APX酶活性较好，抗辐射能力强，GR酶在辐射强度为168μw/cm~2时，活性较好，不能承受高强度辐射；当辐射强度不变且辐射处理时间在第7 d时，PAL、GR酶含量较高，APX酶在辐射时间第14 d时，含量较高，酶活性较好，鸢尾叶片中APX、PAL、GR的活性对UV-B辐射变化响应的敏感性存在差异。

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无过渡金属条件下，高效、高度实践及环境友好的Ｈ２Ｏ２／ＮａＣｌＯ促进硫代酰胺转酰胺方法

许莉，刘迪，谭晶耀

2022 (4): 281-290.

摘要 ( 93 )

PDF(1466KB) ( 82 )

在室温下，以易获得的硫代酰胺为起始原料，乙醇为溶剂，利用H2O2/NaClO原位产生的单线态氧促进反应得到酰胺。通过考察氧化剂、引发剂、温度及溶剂对反应的影响，得到最优反应条件，在此条件下考察了底物范围及官能团的兼容性，酰胺类化合物产率高达99%。所有酰胺化合物均经NMR（nuclear magnetic resonance spectroscopy）以及MS（mass spectrum）进行了结构确证。整个合成过程无过渡金属参与，条件温和，操作简单，底物范围广，对环境友好，为酰胺类化合物的合成开辟了一条实用且有吸引力的途径。

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Ｂｅ与ＣＨ混合材料物理性质分子模拟研究

曹宇，褚衍运，祁建敏

2022 (4): 291-298.

摘要 ( 82 )

PDF(4137KB) ( 252 )

铍金属与CH材料作为惯性约束聚变靶的烧蚀层材料，其极端状态下的状态方程对于优化靶丸的设计具有至关重要的意义。采用密度泛函理论分子动力学模拟的方法，研究了Be与聚苯乙烯混合物在密度和温度范围分别为1～5 g/cm~3以及10~4～10~6 K下的状态参数，并基于非平衡分子动力学理论，采用ReaxFF反应力场研究了含有不同比例Be金属时对聚苯乙烯材料热导率的影响。通过计算材料的介电函数获得聚苯乙烯在含有少量Be金属时的吸收系数与反射率。该计算结果可为后续进行靶丸烧蚀实验研究提供理论基础。

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漂浮基空间机器人关节轨迹跟踪的时延估计控制

徐河振，于潇雁，陈力

2022 (4): 299-305.

摘要 ( 96 )

PDF(1485KB) ( 110 )

针对漂浮基空间机器人系统出现的载体姿态及位置不受控问题，提出了一种基于时延估计的跟踪控制方法。该控制方法采取时延估计为主体框架，对不确定参数及动力学特性进行实时估计，获得不确定项的估计误差，并在控制设计方案中对误差进行补偿。首先根据第二类Language方程建立机器人动力学模型，并结合时延估计简化动力学模型；然后结合滑模变结构控制，对估计误差进行修正和补偿，同时进一步引入指数趋近律方法，能有效削弱滑模带来的抖振问题，进一步提高了系统的稳定性；利用Lyapunov函数在设定参数下，保证了闭环系统的渐近稳定性和鲁棒性能，最后通过仿真验证了该方案可靠。

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伺服系统超高速机械密封热力变形分析与研究

郭军刚，宋振坤，高春峰

2022 (4): 306-312.

摘要 ( 114 )

PDF(2625KB) ( 124 )

超高速机械密封作为运载火箭伺服系统中的核心基础元件，其密封石墨镶嵌环镶装后引起的密封端面变形及残余应力释放，导致密封环蠕变变形，可能使机械密封在长期带压贮存条件下发生渗漏。针对现役机械密封石墨镶嵌密封环结构，采用数值分析与试验研究相互补充、相互验证的方式，研究机械密封副端面变形规律和静环座残余应力分布，获得了镶嵌环最大接触应力与端面变形最大值的位置，分析了影响镶嵌环端面变形的关键因素，揭示其密封副界面慢渗特性。通过机械密封在温度应力下的变形分析以及密封静环座残余应力分布测试验证，为超高速机械密封试件可靠性试验筛选提供一个合理的、高效费比的技术途径。

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采用ＬＶＤＴ位移传感器的高温阀位置伺服系统设计

张立娟，程相，左哲清

2022 (4): 313-318.

摘要 ( 142 )

PDF(3017KB) ( 192 )

为解决传统数字阀驱动复杂、控制器体积大、可靠性差等问题，设计了一种高温阀位置伺服系统控制器。该控制驱动器采用LVDT位移传感器进行高温阀阀芯位移的检测，通过控制前置级偏心拨杆阀，实现对主功率级高温阀的位置控制。介绍了伺服系统的总体方案、硬件设计、Simulink仿真模型，控制技术等，并对系统样机进行了实验。证明了该伺服控制器体积小、动态高、分辨率高，实现了对高温阀流量输出的精确控制。

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