重庆理工大学学报（自然科学）

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HPPC参数辨识时间域对电池模型精度影响的研究

赵秀亮, 赵明明, 杨政宇

2023 (2): 1-11. doi: 10.3969/j.issn.1674-8425(z).2023.02.001

摘要 ( 313 )

PDF(5150KB) ( 265 )

为保证电动汽车电池系统的安全性，需配备电池管理系统（ｂａｔｔｅｒｙｍａｎａｇｅｍｅｎｔｓｙｓｔｅｍ，ＢＭＳ）对电池进行状态估计，而准确的电池状态估计依赖于合适的电池模型以及精确的模型参数。为了研究混合脉冲功率性能测试（ｈｙｂｒｉｄｐｕｌｓｅｐｏｗｅｒｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ，ＨＰＰＣ）实验的不同阶段辨识参数对电池模型精度的影响，分别在３个温度下，对索尼ＵＳ１８６５０ＶＴＣ６锂离子电池进行ＨＰＰＣ实验，并通过对ＨＰＰＣ实验的２个阶段（１０ｓ零状态响应阶段、４０ｓ零输入响应阶段），提取Ｔｈｅｖｅｎｉｎ等效电路模型的参数，然后通过０．５Ｃ、１Ｃ恒流放电工况进行验证。结果表明：不同温度下模型精度不同，模型精度与温度存在相关性。通过偏差分析，排除了放电过程中电池温升以及连接阻抗的影响。为了进一步解决５、２５℃下仿真与实验结果之间存在偏差的问题，利用ＨＰＰＣ实验的６ｍｉｎ阶段，通过改变时间域进行参数辨识。５℃ 下，０．５Ｃ恒流放电工况平均相对误差从１．４９％降低到４０ｓ及６０ｓ时间域下的０．５５％，结果表明通过改变ＨＰＰＣ参数辨识时间域的方法可以有效提高不同温度下的模型精度。

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锂电池容量衰退模型数据驱动方法研究

臧帏宏, 李中华, 王发成

2023 (2): 12-18. doi: 10.3969/j.issn.1674-8425(z).2023.02.002

摘要 ( 273 )

PDF(2015KB) ( 103 )

电池循环寿命是动力电池的一项重要指标，多次循环之后电池的剩余容量预测成为研究热点。以放电结束搁置期间的电压升高作为表征电池容量衰退的健康因子，再利用后向传播算法（ＢＰ）和支持向量机（ＳＶＭ）方法，建立健康因子与电池剩余容量之间映射模型。以一种在役４２Ａｈ三元锂电池５００余次充放电试验数据为样本，分别采用ＢＰ和ＳＶＭ模型进行剩余容量预测，最大预测误差分别为１．４％、０．６％。试验结果表明：三元锂电池多次循环放电搁置阶段的压升序列与剩余电池容量存在线性关系，可作为健康因子，运用ＢＰ和ＳＶＭ模型可以实现电池剩余容量精确预测，与ＢＰ模型相比，针对小规模数据ＳＶＭ模型可以实现更高精度的有效预测。

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考虑动态曲线特征的退役锂离子电池分选方法

聂金泉, 黄燕琴, 高洋洋

2023 (2): 19-27. doi: 10.3969/j.issn.1674-8425(z).2023.02.003

摘要 ( 171 )

PDF(2348KB) ( 79 )

退役锂离子电池成组时，单体电池间的性能差异会造成模组性能的快速衰减，使得模组循环使用寿命降低，甚至引发安全问题。为此，以１００节退役锂离子电池为研究对象进行充放电实验和内阻测试，提出了一种退役电池一致性分选方法。运用能量差表述电池极化差异，选用容量、能量差、充电电压、放电电压、充电内阻、放电内阻６个指标进行多参数预分选；综合考虑电压偏差与容量偏差，采用Ｋｍｅａｎｓ算法进行动态曲线分选；针对Ｋｍｅａｎｓ算法Ｋ值不确定的问题，分别对电压、能量曲线进行归一化处理，基于频率分布直方图和频率分布曲线分析确定Ｋ值。实验结果表明：该分选方法能有效地改善电池的不一致性，分选后的电池充电电压一致性提高６０％～９４％，放电电压一致性提高１０％～４１％，容量一致性提高５４％～６７％。近处纹理缺失环境下的定位失效问题，保持了较高的定位精度，具有良好的环境适应性。

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充放电多特征融合的锂电池寿命预测方法

高静怡，陈首轩，周明博

2023 (2): 28-37. doi: 10.3969/j.issn.1674-8425(z).2023.02.004

摘要 ( 299 )

PDF(2861KB) ( 427 )

针对电池容量及内阻测量易受环境影响、复杂工况下剩余寿命难以准确预测的难题，提出了一种充放电多特征指标融合的锂电池寿命预测方法。通过分析电池的循环老化数据，研究不同周期充电曲线和放电曲线的特点，提取等压降放电时间、等时间放电压降、恒压充电时间及断电压降４个特征指标，并分析了各特征指标与容量衰减之间的相关性。提出信息熵改进的灰度关联分析法。构建充放电过程融合指标表征电池的健康状态，健康状态表征的均方根误差平均值为０．０２１３，优于单过程融合指标估算误差。以融合特征指标为输出，充放电循环的测量数据为输入，建立卷积神经网络模型对电池的剩余寿命进行在线预测，寿命预测误差约为０．０８９０，稳定性误差约为０．０１６０

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纯电动汽车经济性巡航速度规划及控制方法设计

黄爱宝, 盘朝奉, 梁军

2023 (2): 38-49. doi: 10.3969/j.issn.1674-8425(z).2023.02.005

摘要 ( 292 )

PDF(3775KB) ( 199 )

为提高纯电动汽车续航里程，提出了一种经济性巡航速度规划及控制方法。根据车辆所处的行驶环境，如跟驰模式或巡航模式，分别提出基于长短期记忆模型（ＬＳＴＭ）的短期车速规划方法和基于遗传算法（ＧＡ）的长期车速规划方法。基于分层结构构建经济性巡航控制系统，上层通过构建待优化问题的目标函数并基于遗传算法求解获得规划车速剖面，下层以最优速度曲线作为输入并基于跟踪控制器实现距离控制和速度控制。在Ｃａｒｓｉｍ和Ｓｉｍｕｌｉｎｋ联合仿真平台上搭建了纯电动汽车模型和经济性巡航控制系统模型，结果表明：引入速度规划可以在多场景下为车辆提供能量优化后的最优速度曲线，降低电动汽车的能耗并改善出行效率。

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P2.5构型PHEV规则型能量管理策略研究

罗勇, 张嘉璐, 林城华

2023 (2): 50-59. doi: 10.3969/j.issn.1674-8425(z).2023.02.006

摘要 ( 174 )

PDF(3596KB) ( 73 )

基于Ｐ２．５构型的ＰＨＥＶ车型相比其他构型的混动车型集成度更高，油电衔接顺畅，燃油经济性优越。以Ｐ２．５构型的ＰＨＥＶ车型为研究对象，提出一种基于规则的能量管理策略。结合Ｐ２．５构型的优点，将其划分为多种工作模式；基于ＳＯＣ的逻辑门限值的思路，提出ＣＤＣＳ的多阶段能量管理控制策略；利用Ｍａｔｌａｂ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ对ＰＨＥＶ车型的各个关键部件建模并进行仿真。结果表明：建立的整车模型和控制策略准确有效，相比于纯发动机模式，在各工况下仿真结果燃油节省均提升３０％以上，最大可提升６３．３％，说明了基于规则的能量策略能有效提升发动机的燃油经济性。

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融合电池温度控制的混合动力汽车多目标能量管理策略

吴生宇, 邓涛

2023 (2): 60-67. doi: 10.3969/j.issn.1674-8425(z).2023.02.007

摘要 ( 147 )

PDF(2026KB) ( 137 )

针对某款并联式混合动力汽车，为权衡燃油经济性和电池温升效应，制定了多目标优化的能量管理策略。建立了车辆动力学模型和电池温升模型；选定多组动力部件的控制参数和电池相关参数，基于Ｐａｒｅｔｏ最优解进行了多目标参数优化；针对大倍率电流下的温度累积效应，提出了基于温升反馈的电机转矩上限控制策略，以主动控制电流幅值，进而实现电池温度控制。结果表明：多目标优化得到的Ｐａｒｅｔｏ前沿很好地权衡了燃油经济性和电池温升响应，电机转矩门限值调节策略有效地限制了高速工况下的电流幅值，达到了对电池热累积的限制。

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轮毂驱动电动汽车再生制动能量分配策略研究

许洋, 周奎, 杨亚会, 杨倩, 付勇智

2023 (2): 68-76. doi: 10.3969/j.issn.1674-8425(z).2023.02.008

摘要 ( 170 )

PDF(2944KB) ( 190 )

以四轮毂驱动电动汽车制动反馈控制策略为研究内容，以制动稳定时电机制动参与最大程限为目标，考虑防抱死制动系统与电机制动的协调控制对再生制动的影响。依据理想制动力分配Ｉ曲线，确定前后轴制动力分配限值控制线，设计出依照电动机功率分配两桥制动力矩，确保单轴上反馈制动系统介入优先性和参与最大化的优化分配策略。基于Ｍａｔｌａｂ／Ｓｉｍｕ ｌｉｎｋ搭建能量反馈控制模型，在ＵＤＤＳ工况中，对再生制动的可行性进行分析和评价。仿真数据显示，单次运行工况中，采用优化控制策略回收能量０．１２６ｋＷ·ｈ，比传统定比例策略高７７％。相比普通定比例控制和无再生制动功能的控制方案，采用提出的控制策略使得ＵＤＤＳ循环工况下的能量消耗分别减少１．９９％和７．３０％，同时，节能效果为７．２９％，车辆进行再生制动过程中冲击度峰值仅为１．７２ｍ·ｓ－３，制动舒适性良好。

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混合动力商用车能量流测试

冯仁华, 陈昆阳, 赵智超

2023 (2): 77-85. doi: 10.3969/j.issn.1674-8425(z).2023.02.009

摘要 ( 186 )

PDF(3992KB) ( 170 )

以某重型混合动力商用车为研究对象，基于ＣＷＴＶＣ循环工况，在带环境仓的底盘测功机上进行整车能量流试验，研究了该车辆的能量流特性、具体驱动方式、动力系统及关键部件的工况和能效等。试验结果表明：用于驱动车辆的能量占总能量的３０．９９％；散热器和电机冷却回路的换热损失分别占总能量的８．８９％和２．６％；发动机泵气损失、摩擦损失、燃烧损失、排气焓增等的余项损失占总能量的５０．６７％；在驱动模式中，纯电驱动、并联驱动、驱动发电和能量回收分别占总循环时间的９．１％、２９．５６％、１８．５１％和２３．６１％；整车制动能量回收效率为８１．９５％；约有６５％的发动机工作点在２００ｇ／（ｋＷ·ｈ）以下区域，发动机在试验循环的热效率为３６．８１％；约有２４％的电机工作点工作在效率大于９４％的区域；约有５３％的电机工作点工作在效率小于９２％的区域，且主要集中在发动机驱动电机发电和能量回收时。本研究可为该混合动力汽车能效的提高提供指导。

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加权双Q学习算法优化的PHEV能量管理策略研究

郭玉帆, 沈世全, 刘冠颖

2023 (2): 86-96. doi: 10.3969/j.issn.1674-8425(z).2023.02.010

摘要 ( 159 )

PDF(4421KB) ( 198 )

插电式混合动力汽车（ｐｌｕｇｉｎｈｙｂｒｉｄｅｌｅｃｔｒｉｃｖｅｈｉｃｌｅｓ，ＰＨＥＶ）具有节能、环保、无续航里程焦虑的优点，是汽车领域发展的重点方向。但ＰＨＥＶ整车控制策略较为复杂，涉及到多动力源的能量分配，如何设计高效可靠的能量管理策略已经成为ＰＨＥＶ研究的热点与难点。为了提升ＰＨＥＶ的燃油经济性和整车性能，提出了一种基于加权双Ｑ学习的插电式混合动力汽车能量管理控制策略，采用加权双Ｑ学习算法求解ＰＨＥＶ的能量分配。为了验证所提策略的有效性及可靠性，在Ｍａｔｌａｂ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ中搭建整车模型并进行仿真验证。研究结果表明：本文所提策略相比基于规则的ＣＤ／ＣＳ策略，燃油经济性在不同的行驶工况下平均提高６．３８％；在不同的工况下，基于加权双Ｑ学习策略的燃油经济性可达随机动态规划策略的９８％，验证了本文所提策略具有较好的燃油经济性及工况适应性。

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油水复合冷却下永磁同步电机温升特性

何联格, 胡书凡, 屈翔

2023 (2): 97-103. doi: 10.3969/j.issn.1674-8425(z).2023.02.011

摘要 ( 205 )

PDF(3053KB) ( 200 )

针对某车用永磁同步电机绕组端部温度高、散热难的特点，采用在电机绕组端部增加喷油管的方法对油水复合冷却条件下的永磁同步电机的温升特性进行计算，研究永磁同步电机水冷和油水复合冷却对温升特性的影响。研究结果表明：增加绕组端部喷油管的油水复合冷却方案对电机冷却效果十分显著，电机绕组最高温度大幅度降低，高低温区温差较小，起到良好的温度均衡作用；且２种额定工况下，油水复合冷却方案较水冷方案下电机最高温度降低２７ ℃，冷却效果较水冷方案提升２０％、１９％。

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电机及控制器冷却流道散热性能分析及结构优化

唐琳, 赖晨光, 谭礼斌

2023 (2): 104-112. doi: 10.3969/j.issn.1674-8425(z).2023.02.012

摘要 ( 273 )

PDF(5079KB) ( 575 )

为降低电机绕组及控制器ＩＧＢＴ温升，提升电机及控制器冷却流道散热性能的同时确保电机及控制器的冷却流道具有较低流动阻力，以某微型电动车驱动系统的冷却流道结构、电机及控制器为研究对象，采用ＣＦＤ方法搭建了电机及控制器的流固耦合分析模型，分析了该冷却流道原始结构下内部速度场及流阻特性、电机绕组温度场、ＩＧＢＴ温度场。采用协同优化方法对电机及控制器冷却流道结构参数进行智能寻优，寻求低流阻、高效散热的冷却流道结构。结果表明：冷却流道原结构存在局部涡旋和流动死区，冷却流道流阻为３１．８７ｋＰａ，电机绕组最高温度为１２０．０４℃。在满足工艺和流阻改善的条件下，选取绕组温升改善最明显的结构作为最终优化结果。优化后冷却流道内部流动存在的局部涡旋、流动死区都得以减少，流动更顺畅，流速更均匀，流动阻力显著下降，流阻较原始模型降低约１２．５ｋＰａ，降幅３９．４％。优化后电机绕组端部最高温度较原始模型降低３．２８℃，降幅２．７％。研究结果可为电机及控制器冷却结构的设计及改良提供理论参考。

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纯电动汽车热泵空调系统控制策略

潘新, 于萍, 田杰

2023 (2): 113-122. doi: 10.3969/j.issn.1674-8425(z).2023.02.013

摘要 ( 414 )

PDF(4816KB) ( 415 )

为保持纯电动汽车车室环境的热舒适性并提高能量使用效率，本文对纯电动汽车热泵空调系统的控制策略进行了研究。利用ＡＭＥＳｉｍ搭建了纯电动汽车热泵空调系统车室仿真平台，设计了开关控制策略、ＰＩＤ控制策略和模糊控制策略。采用Ｍａｔｌａｂ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ分别对３种控制策略进行仿真。在模糊控制策略的基础上加入了前馈控制环节并进行仿真。结果表明：开关控制策略、ＰＩＤ控制策略和模糊控制策略下ＣＯＰ值分别约为１．５０、１．８０和１．８５；引入前馈控制环节前温度波动约为０．５℃，引入后无明显变化。在系统的动态响应和能效比方面模糊控制策略的控制性能优于开关控制和ＰＩＤ控制；加入前馈控制环节后的模糊控制策略有效地提高了系统在外部环境变化时的系统动态响应，降低了车室温度的波动。

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纯电动汽车制冷工况下电池直冷优化设计

胡远志, 罗毅

2023 (2): 123-133. doi: 10.3969/j.issn.1674-8425(z).2023.02.014

摘要 ( 286 )

PDF(3933KB) ( 386 )

针对某款纯电动汽车相对独立的空调系统、电池热管理系统、电机热管理系统，优化设计一种满足夏季制冷工况电池直冷的集成式热管理系统。首先在实验基础上搭建电池生热模型，并且将电池热管理系统中电池冷却方式由液冷改为更高效的冷媒直冷，然后搭建一维整车热管理系统优化模型，并在新欧洲驾驶循环工况下仿真测试。仿真结果表明：采用电池直冷后整车热管理系统对乘员舱、电池及其温差都有更好的温控效果，相比于液冷系统其制冷能效比提高０．４７，整车电能消耗可降低３．１％。

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汽车木陶瓷制动衬片热弹性耦合分析

杜丹丰, 王麒麟, 郭秀荣

2023 (2): 134-141. doi: 10.3969/j.issn.1674-8425(z).2023.02.015

摘要 ( 171 )

PDF(3525KB) ( 119 )

提出了一种以木陶瓷为原料的汽车制动衬片，建立了木陶瓷制动衬片的盘式制动器三维模型，模拟多种工况制动时木陶瓷制动衬片作用下盘式制动器的热弹性耦合特性，并基于Ａｒｃｈａｒｄ磨损模型及ＡＢＡＱＵＳ软件中的ＵＭＥＳＨＭＯＴＩＯＮ子程序实现木陶瓷制动衬片磨损深度的数值模拟。结果表明：以木陶瓷材料作为汽车制动摩擦材料，制动过程中制动盘温度峰值为２５４．２５℃，相较于传统金属型制动衬片制动盘温度峰值低９．９１℃，应力分布均匀，有利于减少制动盘热裂纹的产生，同时降低制动盘“热衰退”效应对车辆制动效能稳定性的影响。木陶瓷制动衬片制动过程中温度最高可达２８１．４１℃，远低于木陶瓷材料热分解温度，具备良好的可靠性。以木陶瓷作为制动衬片摩擦材料，单次高速紧急制动磨损深度最大不超过２．１１μｍ，具备良好的耐磨性。

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成型工艺对复合材料加筋蒙皮结构固化变形的影响

彭晓博, 程勇, 张龙

2023 (2): 142-150. doi: 10.3969/j.issn.1674-8425(z).2023.02.016

摘要 ( 172 )

PDF(3623KB) ( 203 )

考虑不同成型工艺的影响，研究了加筋蒙皮复合材料结构的固化变形。通过真空袋压工艺，分别采用共固化、共胶结和二次胶结固化制备了碳纤维／环氧复合材料加筋蒙皮结构并测量其固化变形。针对不同的成型工艺，采用瞬时线弹性固化本构模型，将固化残余应力作为预应力，提出一种考虑不同成型方式的有限元仿真方法，并与实验结果进行对比。分析了成型工艺、铺层方式和加筋厚度对加筋蒙皮结构固化变形的影响。结果表明：成型工艺、铺层和加筋厚度等对结构的固化变形有较大影响，通过合理的铺层，增加加筋厚度及选择合适的成型工艺，可以较大降低加筋蒙皮结构的变形量。

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冲击载荷下频率响应函数的高斯过程回归方法

任程, 刘世洲, 郜伟

2023 (2): 151-157. doi: 10.3969/j.issn.1674-8425(z).2023.02.017

摘要 ( 151 )

PDF(2226KB) ( 183 )

锤击法测试是学术和工业界广泛采用的实验模态分析方法，通常使用谱估计方法计算频率响应函数（ＦＲＦ），极易受到测量数据长度和质量的影响。近年来，贝叶斯学习技术为系统和控制领域提供了一种新的探索途径。受此启发，应用复高斯过程对ＦＲＦ的先验信息进行统计描述，发展了冲击载荷下ＦＲＦ估计的贝叶斯推断方法，不仅得到了ＦＲＦ的最大后验估计，还给出了ＦＲＦ估计的方差。利用ＱＲ分解技术改善了超参数优化的数值正定性。通过数值算例和振动实验证明了提出方法的有效性和可靠性。

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EPB盾构螺旋输送机的参数多目标优化

陈怀远, 陈江义, 秦东晨

2023 (2): 158-165. doi: 10.3969/j.issn.1674-8425(z).2023.02.018

摘要 ( 137 )

PDF(1750KB) ( 73 )

为了提高ＥＰＢ盾构螺旋输送机的输送效率，减小输送机螺旋体的磨损并降低运输过程中的功率损耗，结合离散元软件ＥＤＥＭ、ＮＳＧＡⅡ优化算法和熵权ＴＯＰＳＩＳ法，提出一种盾构用螺旋输送机结构参数优化方法。通过离散元软件ＥＤＥＭ按照设计好的正交试验进行仿真，得到输送机的质量流率、螺旋体平均磨损量和运行功率性能指标，并对仿真的可靠性进行验证。利用Ｍａｔｌａｂ软件将仿真得出数据进行拟合，建立多个结构参数间的性能指标函数。采用ＮＳＧＡ Ⅱ算法对螺旋输送机参数进行优化，得到Ｐａｒｅｔｏ前沿解集，并由熵权ＴＯＰＳＩＳ法确定最优解。结果表明：当螺旋输送机安装倾角为２４．６９°，螺距为６１３．２５ｍｍ，螺旋内径为６９６．３４ｍｍ，螺旋轴径为２１１．８８ｍｍ时，输送机整体性能最好，其他条件相同的情况下，质量流率提高了１０．５６％，螺旋轴磨损量减小了８．６４％，功率损耗降低了６．４１％。研究结果对ＥＰＢ螺旋输送机的设计改进有一定的参考价值。

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一种对极数互质的高精度绝对式角位移传感器

吴昶亮, 于治成, 蒲红吉

2023 (2): 166-172. doi: 10.3969/j.issn.1674-8425(z).2023.02.019

摘要 ( 206 )

PDF(3048KB) ( 186 )

提出了一种对极数互质的高精度绝对式时栅角位移传感器。在Ｎ对极的单圈增量电场式时栅角位移传感器的基础上增加一个Ｍ对极的传感器，实现组合测量，其中，２个增量式传感器对极数Ｎ和Ｍ为互质数，对极数多的作为精测部分，保证传感器的测量精度；对极数少的作为粗测部分，利用２个增量式传感器输出行波相位差和空间角度对应关系实现传感器的绝对角位移测量。采用差动感应电极结构消除共模干扰以保证测量精度，这种对极数互质组合测量传感器既能够较容易实现绝对定位，又能够保证传感器的高精度。采用印制电路板技术制造了外径１５４ｍｍ、内径１００ｍｍ、厚度２ｍｍ的传感器样机，搭建了实验平台进行测试，测试结果表明：该传感器的整周测量范围原始精度可达 ±１．８″。

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融合ＭＳ３ＤＣＮＮ和注意力机制的高光谱图像分类

吴庆岗, 刘中驰, 贺梦坤

2023 (2): 173-182. doi: 10.3969/j.issn.1674-8425(z).2023.02.020

摘要 ( 238 )

PDF(4768KB) ( 232 )

针对高光谱遥感图像分类中空间信息利用不充分、样本标记数量不足的问题，提出一种基于多尺度３ＤＣＮＮ和卷积块注意力机制的高光谱图像分类方法。采用特征映射方式从不同感受野充分挖掘并融合高光谱图像的空间特征和光谱特征，对融合后的空谱特征进行卷积块注意力机制处理；通过残差思想构建深层网络，采用Ｄｒｏｐｏｕｔ方法处理过拟合问题，最后通过Ｓｏｆｔｍａｘ分类器进行分类。在ＩｎｄｉａｎＰｉｎｅｓ、ＰａｖｉａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ和ＳａｌｉｎａｓＶａｌｌｅｙ３个高光谱数据集上进行大量实验，分类结果表明：所提方法优于其他经典方法。

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在线教学平台生态系统演化博弈模型构建及稳定性研究

张露, 郑月龙, 罗洪川

2023 (2): 183-196. doi: 10.3969/j.issn.1674-8425(z).2023.02.021

摘要 ( 152 )

PDF(2105KB) ( 165 )

以在线教学知识交互为研究对象，研究在线教学平台相关主体博弈互动关系，在线教学平台生态系统构建及稳定性问题。借鉴平台生态系统思想，建立了知识供给方、知识需求方及在线教学平台参与的三方演化博弈模型，揭示了在线教学平台生态系统运行机理。结果表明：供给收益差额、平台收益差额及平台额外收益差额对知识供给方和在线教学平台策略选择有积极影响；成本差额对参与方策略选择有负向影响，同时也影响到其他参与方的策略选择；在线教学平台生态系统参与方收益影响系数相互影响其他方策略选择；在线教学平台对知识供给方的收益影响系数对知识供给方及在线教学平台策略选择有积极影响，深度学习收益影响系数对三方策略选择均有积极影响；随着在线教学平台奖励增加，知识供给方、在线教学平台策略由参与、维持运营演化至深度参与、积极开发。

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一种结合注意力机制的IGBT失效预测方法研究

蒋闯, 艾红, 陈雯柏

2023 (2): 197-205. doi: 10.3969/j.issn.1674-8425(z).2023.02.022

摘要 ( 159 )

PDF(2825KB) ( 114 )

针对ＩＧＢＴ的可靠性分析问题，提出一种长短时记忆网络和卷积神经网络为骨干网络的深度学习模型，将其应用于ＩＧＢＴ失效预测。模型中，引入的注意力机制给予不同维度的特征的重要作用部分更大的权重，以加强重要信息的影响。同时，网络结构的交叉连接充分挖掘不同层级的特征，融合的多层级特征提升了模型的泛化性与鲁棒性。在美国国家宇航局的ＩＧ ＢＴ加速老化数据集上进行验证，结果表明：相比于当前的主流模型，注意力机制以及交叉连接２种方案预测准确率的均方根误差分别提升１２７％和０．７８％。基于此，进一步提出基于注意力机制与带有跳连结构ＬＳＴＭＣＮＮ相融合的网络模型，预测准确率的均方根误差提升２６８％。结论表明：在ＩＧＢＴ的失效预测中，注意力机制与交叉连接分别从不同的角度提升模型的泛化性与鲁棒性，充分表明所提方法的有效性。

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结合关键点和注意力机制的人员着装检测方法

孔华永, 聂志勇, 隋立林

2023 (2): 206-214. doi: 10.3969/j.issn.1674-8425(z).2023.02.023

摘要 ( 209 )

PDF(2429KB) ( 205 )

针对工业生产安全系统中缺乏自动监管功能，设计了一种基于人体关键点定位和图像区域注意力机制的人员着装检测算法，对工地、码头、矿场等施工场所的工作人员进行工装佩戴标准检测，从而保障工作人员安全。结合人体姿态估计算法对人员着装区域进行定位，提出一种基于图像区域的注意力机制对服装特征进行有效表征，将复杂的人员着装检测任务解耦为目标检测和图像分类任务，提高了工业场景中的人员着装检测效率和性能。在ＭＳＣＯＣＯ及自定义煤矿场景着装检测数据集上的实验证明，提出的模型在人员定位和着装检测任务上均取得了优异的效果（ＭＳＣＯＣＯ数据集上ＡＰ５０达到最优），具有较强的鲁棒性，可以适用于多种复杂环境。

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协作机器人参数辨识与误差补偿算法研究

秦蒙, 陈良培, 孟琨泰

2023 (2): 215-224. doi: 10.3969/j.issn.1674-8425(z).2023.02.024

摘要 ( 189 )

PDF(3708KB) ( 219 )

为探索协作机器人动态特性，提高末端定位精度，以库卡ＬＢＲ轻型类人手臂协作机器人模型为例进行研究。基于ＲＢＦ神经网络和滑模控制算法设计协作机器人动力学控制策略并分析动态特性和末端位置误差。基于ＬｅｖｅｎｂｅｒｇＭａｒｑｕａｒｄｔ非线性阻尼最小二乘算法进行协作机器人参数辨识和误差补偿。ＡＤＡＭＳＭａｔｌａｂ联合仿真结果表明：基于ＲＢＦ神经网络设计的滑模控制器动态控制效果较好，极限工况末端误差平均约为４．７ｍｍ，主要是重力负载的影响。基于ＬｅｖｅｎｂｅｒｇＭａｒｑｕａｒｄｔ非线性阻尼最小二乘算法进行变参数误差补偿后末端平均误差小于０．２ｍｍ，有效提升了位置精度，为协作机器人的控制和误差补偿研究提供了理论基础

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谐振补偿的多级式互感器组地线取能方法研究

杨奕, 李旭东, 冯波

2023 (2): 225-232. doi: 10.3969/j.issn.1674-8425(z).2023.02.025

摘要 ( 147 )

PDF(2984KB) ( 317 )

为解决常规电流互感器取能装置在架空线路弱电流下存在供电死区的问题，提出了一种谐振补偿的多级式互感器组地线取能方法。首先，分析了该取能方法原理，建立了等效电路模型，并推导了相关参数与系统中各回路电流以及输出功率的函数关系；其次，基于系统相关参数匹配电容进行无功补偿，以实现取能系统的最大功率输出；然后，设计仿真电路初步验证了所提出的取能方法的可行性；最后，搭建实验装置以验证方案可行性。实验结果表明：在地线电流低至３Ａ时，本装置输出功率可达１．４６Ｗ，是常规互感器谐振补偿取能方法输出功率的９～１０倍，符合在线监测终端设备供电要求。

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考虑轨迹数据的公交运行状态识别

邓红星, 白伊杨

2023 (2): 233-240. doi: 10.3969/j.issn.1674-8425(z).2023.02.026

摘要 ( 125 )

PDF(3898KB) ( 218 )

运用公交ＧＰＳ数据并采取地图匹配算法对公交实际运行状况进行刻画，统计车辆的单程耗时、到站时间间隔，量化分析公交行程时间可靠性，评价公交线路的运行效果，提出了基于行程时间增加率识别线路拥堵高发路段的方法。以哈尔滨市公交车轨迹数据为例分析了８４路公交运行情况，结果表明：该线路单程准时度为８８．３３％，单程准时稳定度为６１．５５％，基于行程时间增加率的拥堵模型能够有效识别线路常发性拥堵路段，在热力图可视拥堵高发路段的空间分布情况。通过轨迹数据分析发掘公交运行变化特征，可为解决城市交通拥堵问题、提高公交服务水平及可靠性提供参考依据。

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基于改进核极限学习机的风电功率短期预测

黄文聪, 潘风, 杨子潇

2023 (2): 241-250. doi: 10.3969/j.issn.1674-8425(z).2023.02.027

摘要 ( 127 )

PDF(2904KB) ( 117 )

：针对环境变化造成风力发电功率波动大和核极限学习机易陷入局部最优解的问题，构建了一种基于完全噪声辅助聚合经验模态分解（ｃｏｍｐｌｅｔｅｅｎｓｅｍｂｌｅｅｍｐｉｒｉｃａｌｍｏｄｅｄｅｃｏｍ ｐｏｓｉｔｉｏｎｗｉｔｈａｄａｐｔｉｖｅｎｏｉｓｅａｎａｌｙｓｉｓ，ＣＥＥＭＤＡＮ）、小波阈值去噪和粒子群算法优化核极限学习机的风电功率短期预测模型。首先，利用ＣＥＥＭＤＡＮ对风力发电输出功率密切相关的环境因素进行分解，得到若干个规律性较强的模态分量，利用阈值去噪法对含噪声较多的第一模态分量进行去噪，削弱环境因素的非平稳性；然后，将分解后的子分量和风电功率历史数据作为粒子群优化后的核极限学习机算法的输入进行预测；最后，选用河北张家口某风电场的实测数据进行实验对比分析。实验结果表明：所提出的改进风电功率预测组合模型的预测精度更高，适应于不同季节环境下的风电功率预测。

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雾霾参数对电晕老化硅橡胶外绝缘特性影响研究

毕茂强, 帅垭灵, 邓润坤

2023 (2): 251-259. doi: 10.3969/j.issn.1674-8425(z).2023.02.028

摘要 ( 132 )

PDF(4180KB) ( 132 )

为研究雾霾的各参数和电晕放电对复合绝缘子伞裙的共同老化作用，以一种硅橡胶材料为试品，分别在单霾、盐雾以及雾霾环境中对试品进行不同时长的电晕老化试验，通过测试老化试品的闪络电压、电阻率、憎水性和泄漏电流进行评估分析。结果表明：闪络电压随老化时长的增加而降低；老化后试品的表面电阻率、体积电阻率和憎水丧失特性跟老化环境关系不大；在电晕老化早期，雾霾环境中的颗粒撞击是硅橡胶表面被破坏的主要原因；在后期，环境中的无机盐成分加速了电晕老化，且硫酸铵的作用比硝酸钠更强。研究结果可为评估雾霾频发地区复合绝缘子的使用寿命提供理论依据，在复合绝缘子抗雾霾、防污闪等方面提供参考。

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含电动汽车智慧楼宇的多时间尺度MPC能量管理策略

姜晓锋, 魏巍, 王永灿

2023 (2): 260-271. doi: 10.3969/j.issn.1674-8425(z).2023.02.029

摘要 ( 157 )

PDF(4551KB) ( 79 )

针对含电动汽车智慧楼宇，在考虑电动汽车的出行特性下，提出一种基于模型预测控制的多时间尺度能量管理策略。首先，分析电动汽车出行特性，利用蒙特卡洛抽取电动汽车到达、离开时刻，以及充电始末荷电状态。其次，建立智慧楼宇的分布式电源、储能及可控负荷模型，基于混合整数二次规划，提出日前能量管理策略。然后，提出基于模型预测控制的日内滚动优化策略，实现对日前运行方案的动态修正。最后，与多种能量管理策略对比，表明所提策略可有效解决由日前预测误差导致的联络线功率波动问题，提升系统在预测不确定场景下的鲁棒性，降低系统运行成本，提高经济性。

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多源异构数据贝叶斯变权融合可靠性评估模型

唐莉, 程世娟, 张晓洁

2023 (2): 272-277. doi: 10.3969/j.issn.1674-8425(z).2023.02.030

摘要 ( 173 )

PDF(1260KB) ( 181 )

采用贝叶斯方法构建多源异构变权融合的可靠性评估模型，解决产品在可靠性评估中遇到的小样本数据问题。首先，分析各信息源与现场数据似然函数的尾部梯度特征，通过两者绝对值误差大小，确定各信息源权重；然后，考虑现场试验数据对先验及多源融合的权重影响，基于贝叶斯变权融合方法，得到产品的可靠性分析；最后，通过实例验证了该变权融合模型的合理性和有效性，评估结论优于贝叶斯等权融合的可靠性评估模型。

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基于STSS模型的改进及其应用

匡婵, 郑海涛, 赵宜婵

2023 (2): 278-288. doi: 10.3969/j.issn.1674-8425(z).2023.02.031

摘要 ( 134 )

PDF(4114KB) ( 115 )

随着信息技术的迅猛发展和大数据时代的到来，一些时空数据集不仅规模庞大，还包含着各种不同的信息变量，因此需要合适的表达来描述这类时空数据的特征。在Ｆｒｅｎｃｈ等提出的ＳＴＳＳ模型的基础上，引入协变量函数和周期函数对响应变量的影响。利用ＳＴＳＳ模型关于基函数和惩罚函数的运用，对大规模数据做平滑处理，同时还伴随着协变量以及周期性对观察变量的影响，这样的结合使得改进的模型能更全面、更贴合实际地描述时空数据的结构和变化。最后使用模拟数据和真实时空数据验证了该方法的优越性和适用性。

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考虑碳排放的生鲜农产品冷链物流配送路径优化模型

邓红星, 周洁, 胡翼

2023 (2): 289-297. doi: 10.3969/j.issn.1674-8425(z).2023.02.032

摘要 ( 367 )

PDF(1701KB) ( 328 )

考虑碳排放、时间窗、货损等因素，通过碳税计算碳排放成本，以最小化配送成本为目标，构建了生鲜农产品冷链物流配送路径优化模型，结合实例运用遗传算法求解，分别计算不考虑碳排放和考虑碳排放的生鲜农产品冷链物流路径优化方案，对比分析结果得出结论：考虑碳排放因素可以有效控制和提升生鲜农产品的流通率，降低生鲜农产品的货损率，控制物流配送成本以及减少碳排放量。本模型可为生鲜超市冷链物流配送优化提供有效决策信息。

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空气雾化喷嘴内流场的特性分析

陈有锦, 袁锐波, 张剑

2023 (2): 298-306. doi: 10.3969/j.issn.1674-8425(z).2023.02.033

摘要 ( 141 )

PDF(4493KB) ( 82 )

提出了基于仿真软件研究空气雾化喷嘴的内流场特性的方法，通过ＣＦＤ仿真软件分析了不同气体压力、不同液体流量对喷嘴内流场的速度、湍动能以及液体体积分数的影响。研究表明：混合腔中径向截面积不变时，速度和湍动能几乎不随气体压力或液体流量的变化而发生变化，液体体积分数均匀速下降。在混合腔的径向截面积缩小以后，当液体流量一定时，速度和湍动能与气体压力呈正相关关系，且增长的幅度也越大。而液体体积分数随着气体压力的增大不断下降，减小的幅度也不断增大，气体动力增大的同时对液体的约束力逐渐增强。当气体压力一定时，根据气体压力的增加，速度和湍动能随着液体流量的增加出现上升的趋势，但增加的幅度逐渐减小，液体体积分数随液体流量的增加逐渐下降，但减小的幅度也逐渐减小。

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采用单分类方法的行星滚柱丝杠故障检测

牛茂东, 马尚君, 蔡威

2023 (2): 307-315. doi: 10.3969/j.issn.1674-8425(z).2023.02.034

摘要 ( 142 )

PDF(3687KB) ( 102 )

针对行星滚柱丝杠（ｐｌａｎｅｔａｒｙｒｏｌｌｅｒｓｃｒｅｗｍｅｃｈａｎｉｓｍ，ＰＲＳＭ）在实际应用中故障机理不明和故障种类少，难以有效进行故障决策这一现存问题，提出采用单分类模型———深度支持向量数据描述（ｄｅｅｐｓｕｐｐｏｒｔｖｅｃｔｏｒｄａｔａｄｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎ，ｄｅｅｐＳＶＤＤ）进行故障检测，判断ＰＲＳＭ是否处于正常状态。首先，在ＰＲＳＭ试验台上采集正常状态、润滑失效和滚柱一侧断齿３种状态的振动信号；其次，对数据进行归一化并通过窗口裁剪的方式进行数据增强，以扩充样本数量；然后，通过小波包变换对信号进行分解，以初步提取数据的特征；最后，利用ｄｅｅｐＳＶＤＤ实现ＰＲＳＭ故障检测，同时与单分类支持向量机（ｏｎｅｃｌａｓｓｓｕｐｐｏｒｔｖｅｃｔｏｒｍａｃｈｉｎｅ，ＯＣＳＶＭ）和支持向量数据描述（ｓｕｐｐｏｒｔｖｅｃｔｏｒｄａｔａｄｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎ，ＳＶＤＤ）方法进行对比，结果表明，ｄｅｅｐＳＶＤＤ具有更好的分类能力和较高的训练效率，较为适合实现ＰＲＳＭ故障检测。

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SMA驱动手指康复机器人模糊自适应控制方法研究

王扬威, 吕佩伦, 郑舒方

2023 (2): 316-323. doi: 10.3969/j.issn.1674-8425(z).2023.02.035

摘要 ( 134 )

PDF(3474KB) ( 240 )

针对形状记忆合金（ｓｈａｐｅｍｅｍｏｒｙａｌｌｏｙ，ＳＭＡ）丝驱动手指康复机器人弯曲角度难以精确控制的情况，提出一种模糊自适应ＰＩＤ控制算法，该方法基于手指康复机器人的运动学模型和合金丝驱动模型，利用电阻映射的弯曲角度反馈，采用模糊自适应参数实现位置控制。搭建手指康复机器人实验测试平台，分别采用传统ＰＩＤ和模糊自适应ＰＩＤ控制方法对食指进行位置控制实验，并分析稳定后食指各关节位置的控制效果。研究结果表明与传统ＰＩＤ控制算法相比，模糊自适应控制算法相比于ＰＩＤ控制达到角度稳态时间提高２～３ｓ，调节时间更短，位置误差２°，在外界扰动条件下能在３ｓ内完成自适应调节，具有较强的鲁棒性，能够更好地补偿ＳＭＡ相变过程中的迟滞问题，证明了方法的有效性。

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一种小型码垛机械臂刚柔耦合动态特性分析

林红刚, 袁锐波, 罗威

2023 (2): 324-330. doi: 10.3969/j.issn.1674-8425(z).2023.02.036

摘要 ( 140 )

PDF(3114KB) ( 115 )

设计了一款小型码垛机械臂，对机械臂的３种工况位姿进行运动学研究。当前对机械臂的刚柔耦合分析多为ＡＮＳＹＳ软件与ＡＤＡＭＳ软件的联合仿真，通过在ＡＮＳＹＳ软件中建立柔性体的模态文件，使用ＡＤＡＭＳ软件的双向数据交换接口完成刚柔耦合动力学分析。然而，随着软件的不断更新迭代，这个分析过程可以在ＡＮＳＹＳ的仿真平台Ｗｏｒｋｂｅｎｃｈ软件的瞬态动力学分析模块ＴｒａｎｓｉｅｎｔＳｔｒｕｃｔｕｒａｌ中实现。采用ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ软件对机械臂进行模型的设计，再利用ＡＮＳＹＳ软件对机械臂分别进行静力学与刚柔耦合动力学仿真分析。实验结果表明：采用静力学刚性分析时，结果的精度低，并进一步得出：采用最大等效应力来分析不能准确判断结构的安全；刚柔耦合仿真结果表明，在３种不同位姿情况下，机械臂大臂的最大应力值为８２．９４１ＭＰａ，大臂的最大移动速度为２．４５５１ｍ／ｓ，同时机械臂能达到１３７２．７ｍｍ的最大工作范围。通过ＡＮＳＹＳ的瞬态动力学运动仿真可有效预测机械臂的运动规律和应力分布，对机械臂的使用寿命进行下一步的计算。

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近30年松萝酸研究趋势的文献计量学分析

赵颖, 李芮

2023 (2): 331-343. doi: 10.3969/j.issn.1674-8425(z).2023.02.037

摘要 ( 98 )

PDF(6524KB) ( 112 )

对近３０年发表的松萝酸研究文献进行文献计量分析，探讨其当前研究现状、热点和发展趋势。检索ＷｅｂｏｆＳｃｉｅｎｃｅ中１９９０—２０２１年发表的松萝酸相关研究文献，运用科学计量学工具ＶＯＳｖｉｅｗｅｒ１．６．１７和ＣｉｔｅＳｐａｃｅ５．８．Ｒ３绘制松萝酸网络知识图谱，进行国家、作者、关键词共现以及聚类分析，最终得到９９８篇外文文献纳入计量分析。松萝酸相关研究领域年度发文量逐年上升，表现为动态发展走高趋势，尤其是近１５年一直维持较高的研究热度。全球７６个国家的研究作者间形成多个紧密联系团队，中国在１９９０—２０２１年期间发表的外文文献数量排在第５位，且与１５个国家在松萝酸研究中有合作。３０年来，各国学者在天然来源、提取分离、药理活性及毒性方面较全面地进行了松萝酸的各项研究。近５年，相较于早期和中期研究阶段，松萝酸的研究热点发生了迁移，从来源、提取分离、抗炎抗菌、抗氧化活性等方面逐渐向抗肿瘤活性评价及机制研究、新型递送系统研究转变，较好地预测了松萝酸研究的热点和发展趋势，可为后续研究提供参考。

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狂犬病病毒核衣壳蛋白的原核表达与鉴定

谷志鹏, 向梦玲, 凌洪权

2023 (2): 344-349. doi: 10.3969/j.issn.1674-8425(z).2023.02.038

摘要 ( 125 )

PDF(1628KB) ( 126 )

为实现狂犬病病毒核衣壳蛋白在原核系统中高效表达，参考ＧｅｎＢａｎｋ中发布的ＲＶＮ基因序列（登录号为１４８９８５３），在不改变ＲＶＮ蛋白氨基酸序列的情况下，对该基因的密码子进行优化，化学合成Ｎ基因，并将其克隆至原核表达载体ｐＥＴ２８ａ（＋）中，构建重组质粒ｐＥＴ２８ａ（＋）／ＲＶＮ，将该质粒转化至大肠杆菌ＢＬ２１（ＤＥ３）感受态细胞中进行诱导表达，利用Ｈｉｓｔａｇ镍柱进行重组ＲＶＮ蛋白的纯化，对纯化后的ＲＶＮ蛋白进行ＳＤＳＰＡＧＥ鉴定及Ｗｅｓｔｅｒｎｂｌｏｔ分析。结果表明：重组质粒双酶切后在１３５９ｂｐ处有目的条带，经测序后与其所对应的已知基因序列完全相符，当重组菌在ＩＰＴＧ浓度０．１ｍｍｏｌ／Ｌ、３０℃诱导６ｈ，ＲＶＮ蛋白表达量最高；经过镍柱纯化获得了ＲＶＮ重组蛋白；ＢＣＡ法测得重组ＲＶＮ蛋白浓度达１．７８３ｍｇ／ｍＬ；在５１ＫＤ处可见明显的蛋白印迹，与预期目的条带相符；使用该方法成功在大肠杆菌系统高效表达了ＲＶＮ蛋白，为后续狂犬病的检测与新型疫苗的研制奠定了基础。

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东亚飞蝗DSCAM2多克隆抗体制备

邱佳, 余瑛

2023 (2): 350-356. doi: 10.3969/j.issn.1674-8425(z).2023.02.039

摘要 ( 119 )

PDF(1815KB) ( 80 )

制备唐氏综合征细胞粘附分子２（ＤＳＣＡＭ２）多克隆抗体，拟为ＤＳＣＡＭ２功能探索提供免疫学工具。采用生物信息学方法对ＤＳＣＡＭ２抗原结构进行分析；利用ＤＮＡ重组技术构建ＤＳＣＡＭ２８２８－９５７重组表达菌株；采用Ｎｉ亲和层析技术纯化重组ＤＳＣＡＭ２８２８－９５７蛋白，免疫小鼠制备ＡｎｔｉＤＳＣＡＭ２多克隆抗体；采用ＥＬＩＳＡ法检测抗体效价、ＷｅｓｔｅｒｎＢｌｏｔ法检测抗体特异性、瑞氏－吉姆萨染色和免疫荧光检测ＤＳＣＡＭ２在东亚飞蝗血淋巴细胞定位；采用ｓｉＲＮＡ敲低ＤＳＣＡＭ２，进行血淋巴细胞计数。结果表明，所构建的ｐＥＴ３０ａ（＋）ＤＳＣＡＭ２８２８－９５７／ＢＬ２１（ＤＥ３）原核菌株成功表达重组ＤＳＣＡＭ２８２８－９５７蛋白；用Ｎｉ螯合亲和层析分离获得的ＤＳＣＡＭ２８２８－９５７重组抗原免疫小鼠，获得了效价高且特异性好的ＤＳＣＡＭ２多克隆抗体；细胞定位分析显示ＤＳＣＡＭ２在东亚飞蝗嗜碱性粒细胞高表达；敲低ＤＳＣＡＭ２表达水平，引起东亚飞蝗总血淋巴细胞数量增多。

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结核分枝杆菌1-脱氧-D-木酮糖-5-磷酸还原异构酶抑制剂的3D-QSAR研究及优化设计

谢稳, 谢双龙, 余娜

2023 (2): 357-368. doi: 10.3969/j.issn.1674-8425(z).2023.02.040

摘要 ( 141 )

PDF(2236KB) ( 98 )

结核分枝杆菌是导致结核病的病原体，１脱氧Ｄ木酮糖５磷酸还原异构酶是结核分枝杆菌代谢的关键限速酶，因此被作为一个有潜力的抗菌靶点。收集了３５个对结核分枝杆菌１脱氧Ｄ木酮糖５磷酸还原异构酶（ｍｔＤＸＲ）有体外抑制活性的膦胺霉素衍生物，运用比较分子场分析方法和比较分子相似性指数分析方法对它们进行三维定量构效关系研究，建立了相应模型。结果表明：ＣｏＭＦＡ模型的最佳主成分值ｎ＝７，交互检验系数ｑ２＝０．６０１，相关系数ｒ２＝０．９７９；ＣｏＭＳＩＡ模型的最佳主成分值ｎ＝８，交互检验系数ｑ２＝０．６０９，相关系数ｒ２＝０．９８３。数据显示所建模型拥有较为可靠的预测能力。同时，利用分子对接进一步考察膦胺霉素类小分子抑制剂和靶点活性部位氨基酸残基的非键作用，结合３ＤＱＳＡＲ等势图，明确了该类化合物分子结构上可供加工和优化的区域，进而设计出１４个全新的膦胺霉素衍生物，并对它们进行活性预测，得到了拥有更高预测活性的新化合物２７ｍ，为ｍｔＤＸＲ抑制剂的进一步开发提供了理论依据和重要参考。

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