重庆理工大学学报（自然科学）

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双遗忘因子最小二乘法车辆质量和时变坡度估计

叶明，卢祥伟

2023 (6): 1-9.

摘要 ( 201 )

PDF(1492KB) ( 277 )

针对双遗忘因子最小二乘法由于数据饱和导致车辆变质量估计失效，在坡道起步时导致坡度估计性能下降的问题，提出一种改进算法。建立了车辆行驶时的纵向动力学数学模型，并根据最小二乘递推估计理论得到双遗忘因子最小二乘递推估计模型；针对原始算法的变质量估计问题，通过引入车速作为车辆停车的判断参数，并在停车后重新初始化协方差矩阵来消除数据饱和的影响；采用ＡＶＬＣＲＵＩＳＥ与Ｍａｔｌａｂ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ联合仿真对识别算法进行了验证。仿真对比分析表明，有效地验证了改进算法的合理性和可靠性，提高了算法在车辆质量和坡度估计时的收敛速度和精度。

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考虑轮轨蠕滑的高速列车制动非线性振动行为研究

鲁昌霖, 王志伟, 王权, 莫继良

2023 (6): 10-19.

摘要 ( 168 )

PDF(5699KB) ( 64 )

为了揭示在制动工况下轮轨蠕滑对高速列车非线性振动的影响，考虑Ｐｏｌａｃｈ轮轨蠕滑和盘片Ｓｔｒｉｂｅｃｋ摩擦，建立了高速列车盘式制动系统的３自由度非线性动力学模型，采用数值积分法求解制动系统的振动响应，并与线路试验数据进行对比，验证了模型的有效性。通过该模型进一步研究了低速下盘式制动系统非线性动力学行为，对比分析了Ｐｏｌａｃｈ轮轨蠕滑模型与双线性轮轨蠕滑模型的差异；探究了平均蠕滑率和轨面条件对制动系统振动的影响；揭示了轮轨黏着与盘式制动系统非线性行为的相互作用机理。结果表明：相比于双线性轮轨蠕滑模型，Ｐｏｌａｃｈ轮轨蠕滑模型受车速影响更为明显，更加符合实际服役情况；平均蠕滑率增大、轨面条件变差将导致混沌运动出现时的制动压力更小，混沌周期振动交替出现的次数增加，制动系统振动行为更为复杂。

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抑制汽车ＥＰＳＰＭＳＭ谐波电流的可变阶跃函数补偿方法

陈士安, 刘刚, 原海波

2023 (6): 20-28.

摘要 ( 109 )

PDF(4986KB) ( 67 )

针对三相逆变器死区时间与导通压降引起汽车电动助力转向永磁同步电机低转速下的谐波电流，提出了对 α及 β轴电压进行可变阶跃函数补偿的方法。为降低补偿电压摄动，保证谐波电流的抑制效果，通过电流平均法获得准确的三相电流极性。为提高输出波形质量，消除电机低速轻载工况下零电流钳位现象，提出利用可变梯形函数进行 α轴及 β轴电压补偿。对未补偿、传统平均电压补偿和可变阶跃函数补偿下的ＥＰＳＰＭＳＭ谐波电流进行数值仿真评估。结果表明：在电机低速轻载工况下，相较传统平均电压补偿法，可变阶跃函数补偿法将电流总谐波失真率再降低约２３．４２％，并消除了零电流钳位现象。

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汽车动力总成磁流变悬置研究综述

付江华, 尹亚坤, 苏锦涛

2023 (6): 29-38.

摘要 ( 212 )

PDF(1850KB) ( 85 )

磁流变悬置作为一种半主动悬置，被应用在汽车动力总成隔振系统中，其性能直接影响乘车的舒适性。从磁流变悬置的结构设计、控制算法和性能仿真分析方法３个方面进行阐述，介绍了不同结构下磁流变悬置的性能特点，并重点突出了结构设计与优化对其隔振性能的影响；对比分析了几种常用控制算法在控制效果上的优劣，指出了ＰＩＤ算法联合其他算法控制的磁流变悬置具有更好的隔振性能；比较了键合图理论分析法和有限元仿真分析法各自的优缺点；针对磁流变悬置研究现状进行归纳总结，指出单一模式结构与单一算法控制存在的不足以及性能仿真分析时遇到的几点问题，并结合当前研究现状对磁流变悬置的发展前景进行了展望。

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自适应多种群遗传优化的ＳＵＶ防侧翻控制方法

付林凯, 金智林

2023 (6): 39-47.

摘要 ( 144 )

PDF(2694KB) ( 64 )

针对ＳＵＶ容易侧翻的问题，研究了自适应多种群遗传算法优化ＬＱＲ差动制动防侧翻控制方法。建立包含横向、横摆、侧倾运动的３自由度车辆动力学模型；根据车辆状态参数设计ＬＱＲ防侧翻控制器，控制４个车轮制动力；提出自适应多种群遗传算法优化ＬＱＲ参数矩阵。选取典型侧翻工况仿真分析，结果表明该方法能够有效防止ＳＵＶ侧翻。与手动调参的控制器相比，ＬＱＲ防侧翻控制器能更快速控制横摆角速度、侧翻指标和侧倾角趋于稳定，提高ＳＵＶ主动安全性；且不同的工况下防侧翻控制具有较强的鲁棒性。

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具有容错性能的线控转向系统固定时间滑模控制

潘公宇, 刘思青

2023 (6): 48-57.

摘要 ( 136 )

PDF(3545KB) ( 69 )

针对发生电机转矩故障的线控转向系统转角控制问题，建立了线控转向系统的等效动力学模型及转矩故障模型；为提高系统响应速度及容错性能，以理想前轮转角为跟踪目标，设计了一种具有容错性能的非奇异固定时间滑模控制器；针对控制器中的扰动和故障上界难以确定的问题，结合非奇异滑模面给出了一种自适应方案；基于李雅普诺夫稳定性条件，证明了闭环控制系统的固定时间稳定性。Ｓｉｍｕｌｉｎｋ和Ｃａｒｓｉｍ联合仿真结果表明：所提控制方法使闭环转向系统具有更快的响应速度，且在发生转矩故障及饱和的情况下，仍能有效地维持系统稳定，并保证转角跟踪精度。

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变工况下半主动悬置系统滑模控制特性分析

张明亮，李祥，李岚，潘道远

2023 (6): 58-65.

摘要 ( 85 )

PDF(4370KB) ( 84 )

为提高变工况下发动机半主动悬置系统的隔振性能，提出一种基于天棚阻尼参考模型的滑模控制方法。根据牛顿第二定律建立１／４半主动悬置系统力学模型，以理想天棚阻尼控制系统作为参考模型，引入误差动力学模型进行滑模控制器设计；考虑车辆在行驶过程中切换挡位以及加减速等变工况的影响，建立半主动悬系统仿真模型验证滑模控制的有效性。分析结果表明：半主动悬置系统采用滑模控制后的隔振性能得到明显改善，趋于稳定的时间更短；在相同的挡位切换工况下，随着车速上升，滑模控制改善半主动悬置系统隔振性能随之下降；在相同的车速切换工况下，随着挡位上升，滑模控制改善半主动悬置系统隔振性能随之提高。

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运用粒子群算法优化ＨＥＶ再生制动模糊控制策略

范卫峰, 高爱云, 付主木, 杨杰

2023 (6): 66-74.

摘要 ( 149 )

PDF(3619KB) ( 74 )

为了提高ＨＥＶ制动能量回收率，同时保证汽车制动效果，提出粒子群算法优化ＨＥＶ再生制动模糊控制策略。设计考虑制动效果和制动能量回收的多段前后轮制动力分配曲线，尽量将制动力分配给前轮。通过模糊控制器，实现前轮机械制动力和再生制动力合理分配。为了进一步提高制动能量回收和保证汽车制动效果，以制动效果和制动能量回收为优化目标函数，利用粒子群算法优化模糊规则。结果表明，在ＬＹＤＣ行驶工况下，设计的多段前后轮制动力分配曲线和粒子群算法优化后的模糊规则均有效提高了再生制动能量回收，同时满足了制动效果的要求。

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线控转向系统路感反馈与主动回正控制

张君, 邱江波, 屈翔, 张小锋

2023 (6): 75-84.

摘要 ( 272 )

PDF(1550KB) ( 49 )

针对线控转向（ＳＢＷ）系统无法将路感直接通过方向盘传递给驾驶员的问题，建立方向盘模块和回正力矩的动力学模型，设计了助力力矩、限位力矩、摩擦力矩和阻尼控制力矩的综合路感模拟控制算法。考虑到车辆在低速行驶方向盘回正不足的缺陷，设计了主动回正控制算法，并推导出具体公式。仿真和硬件在环试验结果表明：所设计的路感模拟控制算法满足低速转向轻便、高速路感清晰的要求，同时能够减小方向盘回正残余角，提高车辆的回正性能。

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一种改进Ｄｅｌａｕｎａｙ三角剖分的临时道路检测方法

王超, 王立勇, 苏清华, 丁炳超, 张政, 贾晓亮

2023 (6): 85-92.

摘要 ( 129 )

PDF(3330KB) ( 45 )

针对由交通锥桶引导的临时道路，提出一种改进Ｄｅｌａｕｎａｙ三角剖分算法，实现该特殊场景下的道路检测。使用ＹＯＬＯｖ４算法对图像中的交通锥桶目标进行识别，并融合图像信息与激光雷达获取的交通锥桶点云信息，对融合后的交通锥桶信息进行Ｄｅｌａｕｎａｙ三角剖分，提出一种Ｄｅｌａｕｎａｙ三角网滤波算法与局部优化策略，根据路况变化实现Ｄｅｌａｕｎａｙ三角网权重与损失值的实时计算，有效滤除损失值总和不满足条件的三角边，算法减少了Ｄｅｌａｕｎａｙ三角网内的噪声约束，有效实现车道线与可行驶路径的快速规划与实时更新。实车实验结果表明：该算法平均耗时３５．４ｍｓ，所检测路径绝对轨迹误差为０．２ｍ、准确率为９７％，相比传统Ｄｅｌａｕｎａｙ三角剖分算法，改进后的算法满足实时性要求，降低了路径检测误差，提高了路径检测准确率。

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混行交通下高速匝道入口智能车辆汇流方法

王蛟, 蔡英凤, 陈龙, 刘擎超, 王海

2023 (6): 93-101.

摘要 ( 178 )

PDF(3883KB) ( 66 )

高速公路匝道入口处的车辆汇流问题是智能驾驶车辆决策系统面临的难题。其中，人类驾驶车辆和智能驾驶车辆混行汇流是最为复杂的情况之一。为了提高汇流区车辆的通行效率，降低污染物质的排放量，通过分析车辆在车道中的分布情况对通行效率的影响，创新了基于深度Ｑ学习（ｄｅｅｐＱｎｅｔｗｏｒｋ，ＤＱＮ）算法的智能驾驶车辆汇入模型，根据平均道路时空利用率条件对算法的优化目标函数进行了改进。同时根据真实数据集数据进行分析，定义了场景中车辆的驾驶风格，并建立了混行交通仿真场景。试验结果表明：在３种不同的交通流量条件下，与智能驾驶者模式（ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｄｒｉｖｅｒｍｏｄｅｌ，ＩＤＭ）模型相比，基于ＤＱＮ的主道车辆换道模型使得匝道汇流区整体的通行效率平均提高２３．１０％；每车燃油消耗量平均减少１２．７％；每车各种污染气体排放量降低１０％～２０％。

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联合神经与遗传算法的发动机进气管参数优化

张袁元, 陈丹, 韦思航

2023 (6): 102-109.

摘要 ( 107 )

PDF(2505KB) ( 44 )

以进气管结构参数为研究对象，联合神经与遗传的集成优化算法，提升发动机动力与经济性能。通过搭建发动机的一维性能仿真模型，结合外特性性能曲线对模型边界参数进行了修正，研究了进气管长度和管径对发动机性能的量化影响；进一步基于神经网络遗传算法分析了适用于不同工况的进气管最优参数。结果表明，在发动机４０００～５５００ｒ／ｍｉｎ转速范围，扭矩提升明显，５０００～７０００ｒ／ｍｉｎ转速范围，比油耗降低明显。在所设定的优化目标下，扭矩优化率最高提升１２．０８％，比油耗降低１．５１％。联合一维系统仿真模型和神经网络遗传算法，对进气管结构参数进行优化，系统集成方法可以为可变进气参数设置提供数据基础。

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面向无人车近距离行人跟踪的自适应双重识别技术

黄文艺, 王博, 孙超

2023 (6): 110-118.

摘要 ( 180 )

PDF(3988KB) ( 95 )

智能无人小车的感知系统作为前端输入，对小车的功能应用至关重要，但是现有的传感器均存在视野盲区，导致无人小车对近距离目标不敏感，易引发安全问题。因此，对近距离目标有效识别和跟踪成为了亟需解决的问题。提出一种自适应双重识别技术，该技术采用当前主流目标检测器和目标跟踪器，并结合重识别技术对近距离行人进行实时跟踪。该方法弥补了当前深度学习算法强依赖数据集的不足，提高了算法的通用性，增强了无人小车感知范围，提升了无人车的商业价值。实车实验表明，该算法可实现对近距离行人从远至近、从近至远的持续跟踪，行人ＩＤ保持稳定。

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椭球语义对象辅助的ＲＧＢＤ相机重定位方法

林中文, 曾碧, 刘建圻

2023 (6): 119-128.

摘要 ( 127 )

PDF(3112KB) ( 45 )

提出了一种基于椭球语义对象的ＲＧＢＤ重定位方法。首先，在相机跟踪过程中，利用深度点云对观测对象进行单帧初始化，采用椭球体描述被观测的地图对象，通过对象共视图关联地图对象和相应的目标检测结果，以构建椭球对象级语义地图；然后，基于地图对象的位置进行相机重定位；最后，利用ＩＣＰ（ｉｔｅｒａｔｉｖｅｃｌｏｓｅｓｔｐｏｉｎｔ）点云配准算法优化相机位姿。ＯＲ１０数据集测试表明，在词袋方法（ｂａｇｏｆｗｏｒｄｓ，ＢｏＷ）和随机蕨方法（ｒａｎｄｏｍｆｅｒｎｓ，ＦＥＲＮＳ）表现较差的大视差环境下，该重定位方法仍能有较高的成功率，且算法运行时间与这２种方法相近。

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改进灰狼算法的变电站巡检机器人路径规划

张威, 张鑫中, 王丛佼, 孙兵

2023 (6): 129-135.

摘要 ( 117 )

PDF(2157KB) ( 87 )

为进一步提高智能变电站巡检机器人的巡检效率，针对传统灰狼算法易陷入局部最优和收敛效率低的问题，改进灰狼算法，用于智能变电站巡检机器人路径优化。根据灰狼算法中不同参数对算法性能的影响，仿真分析了基于收敛函数和种群权重参数，以及同时进行混合改进后灰狼算法在智能变电站巡检机器人路径规划中的性能。结果表明：混合改进的灰狼算法，不仅缩短了智能变电站巡检机器人优化路径，还提高了路径规划效率

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多策略鲸鱼算法优化粒子滤波的ＳＬＡＭ精度研究

蔡艳, 杨光永, 黄训爱, 徐天奇

2023 (6): 136-145.

摘要 ( 127 )

PDF(3497KB) ( 37 )

针对传统粒子滤波算法重采样导致粒子贫乏，需增加粒子数以提高估计精度，提出一种基于多策略鲸鱼算法优化的粒子重组粒子滤波算法。首先，通过鲸鱼算法的气泡网捕食机制，使最优粒子引导粒子集向高似然区域移动，提高估计精度；其次，实时计算最优粒子附近的粒子密度，当密度大于设置的随机搜索阈值时，引入Ｌｅｖｙ飞行策略，扩大搜索空间，当其大于最大密度值时，自适应调整迭代次数；最后，在重采样阶段，将筛选后保留的粒子与剩余粒子重新组合成新的粒子，以此增加粒子多样性。通过仿真实验改进算法在ＳＬＡＭ中的性能，结果表明：该算法与标准算法相比，其位姿与路标估计精度更高，鲁棒性更佳。

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基于变质心高度策略仿人机器人变步长步态规划

何翔

2023 (6): 146-152.

摘要 ( 115 )

PDF(2974KB) ( 153 )

针对仿人机器人步态切换越障需求，提出一种基于变质心高度策略的变步长步态规划方法。首先，分析质心（ＣｏＭ）高度变化对机器人步态的影响，将１个步行周期分为３个阶段，包括质心下降、上升和定高度过程，规划质心高度轨迹。然后，规划零力矩点（ＺＭＰ）参考轨迹，基于变高度倒立摆模型，通过托马斯算法解算质心轨迹。为了增强鲁棒性，考虑到机器人越障时步行参数变化的步态切换需求，提出一个具有等式约束的二次规划问题，求解质心优化轨迹。最后，以ＮＡＯ机器人为实验平台，进行变步长步行对比实验。结果表明：所提出的基于变质心高度策略的步态规划方法，能够实现机器人大步幅变步长稳定步行，实现步态平滑切换，相比于恒定质心高度方法，所提方法的步行平均能耗降低约１０％。

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高速齿轮传动系统动力学特性研究

陈旭, 黄一伦, 胡玉梅

2023 (6): 153-160.

摘要 ( 150 )

PDF(5721KB) ( 144 )

针对高速齿轮传动系统工作过程中的冲击振动问题，以某齿轮传动系统中三根高速轴上的齿轮为研究对象，利用ＡＮＳＡ有限元前处理软件建立带轴承的多级平行轴齿轮传动系统模型。采用瞬态动力学仿真分析与模态分析相结合的手段，研究了弧齿锥齿轮以及渐开线直齿轮在复杂轮系中的非线性动力学特性。结果表明：在高速齿轮传动系统中，轴的弹性、轴承游隙以及来自其他齿轮副的动态激励会导致齿轮副发生偏载、啮合力增大、啮合稳定性变差以及低频共振等异常现象。

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新型干混防水砂浆配制及性能研究

吴进良, 向兴隆, 黄一凡, 吴雅琪, 王冠, 彭德权

2023 (6): 161-167.

摘要 ( 177 )

PDF(1402KB) ( 36 )

：为提高干混防水砂浆的物理、力学及耐久性能，通过正交试验研究聚羧酸粉体减水剂、有机硅憎水剂、可再生分散性乳胶粉与纤维素醚掺量４个因素对干混防水砂浆物理力学指标与耐久性的影响，对结果进行极差分析以得到最优配合比。通过ＸＲＤ、ＳＥＭ技术分析最优配比砂浆与不掺外加剂的基准砂浆的成分和微观结构，发现前者水化产物生成量较后者减少，但微观结构大幅改善。最优配比砂浆与基准砂浆相比，各项性能得到明显改善，保水率提高１１７％，稠度损失率下降７．４％，砂浆的抗折、抗压强度虽轻微下降，但１４ｄ拉伸粘结强度大幅提高，达到２７８．３％，抗渗性能和收缩性能也显著提高。

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基于ＡＮＳＹＳＷｏｒｋｂｅｎｃｈ和ＨｙｐｅｒＷｏｒｋｓ的航空沉头螺钉动力学分析与参数化研究

赵文龙，付建建，刘根，唐茂，潘勇军，王囡囡

2023 (6): 168-177.

摘要 ( 110 )

PDF(6043KB) ( 216 )

为探究某航天工程应用中沉头螺钉的断裂失效行为，开展了对沉头螺钉的动力学分析与参数化研究。通过ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ建立了沉头螺钉的三维模型，并导入ＡＮＳＹＳＷｏｒｋｂｅｎｃｈ和ＨｙｐｅｒＷｏｒｋｓ两类有限元分析软件中，分析并验证了不同网格划分方式、网格大小和约束位置对沉头螺钉最大应力的影响程度。基于有限元分析结果，在ＡＮＳＹＳＷｏｒｋｂｅｎｃｈ中研究了十字槽深度、同轴度、沉头角度和圆角半径对沉头螺钉最大应力的影响规律及各参数的灵敏度。研究结果表明：采用两类有限元分析软件得到的应力结果基本一致，仅相差０．１％。采用ＡＮＳＹＳＷｏｒｋｂｅｎｃｈ时的计算效率更高，沉头螺钉的最大应力位置发生在头杆结合处的过渡圆角处，与实际断裂位置完全一致；相比十字槽深度、沉头角度和圆角半径，同轴度参数对最大应力的影响更明显。该分析结果可为工程技术人员预判沉头断裂影响因素及优化结构提供重要参考。

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活塞环表面等离子电解沉积陶瓷涂层的试验研究

姚江微，赵卫东，梅德清，朱昭君，陆海丰，田立安

2023 (6): 178-186.

摘要 ( 101 )

PDF(2826KB) ( 87 )

为提升活塞环性能，采用液相等离子体电解沉积陶瓷涂层的技术方案，进行了活塞环表面强化的试验研究。分析了工作电压、处理时间和基体表面粗糙度对涂层结合力的影响规律，表征了ＰＥＤ陶瓷涂层的形貌和相组成。在此基础上，对比分析研究了ＰＥＤ陶瓷活塞环的硬度、摩擦学性能、耐腐蚀性能。研究结果表明：ＰＥＤ陶瓷涂层表面呈蜂窝状形貌，涂层的相由 γ Ａｌ２Ｏ３相和 αＡｌ２Ｏ３相构成，且以 αＡｌ２Ｏ３相为主晶相；ＰＥＤ陶瓷涂层与基体的结合力随工作电压的提高及处理时间的延长，均呈先增大后减小的趋势，随基体表面粗糙度的增大而增加。经ＰＥＤ处理后，试样的表面硬度可达１１８５ＨＶ，其摩擦系数和磨损率分别降低了６．４％、２９４％；极化电阻提升至１．７５×１０４Ω·ｃｍ２，较未处理活塞环提高一个数量级以上。

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交叉门控融合的改进语义分割网络及应用

陈海永, 刘新如

2023 (6): 187-195.

摘要 ( 202 )

PDF(3115KB) ( 60 )

针对太阳能电池表面的断栅、划痕、黑斑等导致的缺陷分割精度差的问题，提出一种交叉门控融合的改进语义分割网络。使用门控机制选择性地融合网络中的多尺度信息，充分利用底层细节信息和高层语义信息，增强微小缺陷的特征表示，并结合上下文模块提高获取全文信息的能力。为了进一步解决太阳能电池缺陷边缘信息弱的问题，引入ＰｏｉｎｔＲｅｎｄ模块对缺陷边缘的点进行采样，对边缘中不确定的点实行自适应细分策略，实现对缺陷边缘的精细分割。实验结果表明：所提方法在太阳能ＥＬ组件电池数据集上的ｍＩｏＵ达到了６５．５３％。和现有的语义分割算法相比，所提方法能够有效细化目标边界，更好地处理微小微弱缺陷。

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基于注意力及特征融合的红外行人检测算法

邓天民, 王丽, 刘旭慧

2023 (6): 196-203.

摘要 ( 125 )

PDF(4498KB) ( 96 )

针对红外图像行人检测算法中复杂背景行人误检率高、密集行人检测精度低以及远景小目标行人漏检等问题，提出了一种基于注意力及特征融合的红外行人检测算法（ａｔｔｅｎｔｉｏｎａｎｄｆｅａｔｕｒｅｆｕｓｉｏｎｙｏｕｏｎｌｙｌｏｏｋｏｎｃｅ，ＡＦＦＭＹＯＬＯ）。提出了一种注意力特征提取模块（ａｔｔｅｎｔｉｏｎｆｅａｔｕｒｅｅｘｔｒａｃｔｉｏｎｍｏｄｕｌｅ，ＡＦＥＭ），融入网络主干部分，抑制无关背景信息，加强关键特征信息的提取。设计了一种多尺度特征融合模块（Ｍｕｌｔｉｓｃａｌｅｆｅａｔｕｒｅｆｕｓｉｏｎｍｏｄｕｌｅ，ＭＦＦＭ），嵌入网络颈部部分，实现不同尺度间特征信息的有效融合，增加大尺度检测层，加强目标检测器对远景小目标行人的特征提取能力。在ＦＬＩＲ数据集做验证实验，结果表明：ＡＦＦＭＹＯＬＯ取得了８９．１％的平均精度，相比于基线算法ＹＯＬＯｖ５提高了２．４％，ＡＦＦＭＹＯＬＯ具有更好的表现，对红外图像行人的检测效果有明显提升。

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采用ＴＣＮＨＳ的滚动轴承剩余使用寿命预测

王体春, 吴广胜, 咸玉贝, 胡玉峰

2023 (6): 204-211.

摘要 ( 119 )

PDF(2529KB) ( 57 )

滚动轴承作为旋转机械中的关键部件，对其剩余使用寿命ＲＵＬ（ｒｅｍａｉｎｅｄｕｓｅｆｕｌｌｉｆｅ）的准确预测可以帮助维修人员及时制定维修计划，延长设备工作时间，保证安全。由于利用数学建模精确建立轴承退化过程的模型涉及到复杂的物理过程，所以以深度学习为基础的基于数据驱动的方法已经成为主流方法。提出了一种融合混合膨胀卷积与自适应斜率软阈值函数的时间卷积神经网络ＴＣＮＨＳ（ｔｅｍｐｏｒａｌｃｏｎｖｏｌｕｔｉｏｎａｌｎｅｔｗｏｒｋｗｉｔｈｈｙｂｒｉｄｄｉｌａｔｅｄｃｏｎｖｏｌｕｔｉｏｎａｎｄｓｅｌｆａｄａｐｔｉｖｅｓｌｏｐｅｔｈｒｅｓｈｏｌｄｉｎｇ）用于滚动轴承寿命预测。模型使用混合膨胀卷积ＨＤＣ（ｈｙｂｒｉｄｄｉｌａｔｅｄｃｏｎｖｏｌｕｔｉｏｎ）解决了栅格效应问题，并利用自适应斜率软阈值函数（ｓｅｌｆａｄａｐｔｉｖｅｓｌｏｐｅｔｈｒｅｓｈｏｌｄｉｎｇ）进一步筛选特征。为了验证ＴＣＮＨＳ模型的有效性，基于ＰＨＭ２０１２轴承数据集进行了实验，结果表明：改进方法提升了模型的性能，预测结果准确。

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基于多尺度混合注意力ＬＳＴＭ雷达回波外推方法

刘瑞华, 高翔, 邹洋杨

2023 (6): 212-221.

摘要 ( 256 )

PDF(5211KB) ( 89 )

针对基于雷达回波图的短临天气预测准确度不高的问题，提出了多尺度混合注意力长短时记忆网络模型。模型以长短时记忆网络为基础，设计引入辅助分支，提取增强图像的全局信息。设计了混合注意力特征提取模块，提取数据的细粒度和粗粒度的信息。实验结果表明：模型在ＨＳＳ和ＣＳＩ２种指标上优于ＣｏｎｖＬＳＴＭ、ＰｒｅｄＲＮＮ、ＲＡＰＮｅｔ等９种模型。在５、２０、４０ｄＢｚ情况下，比ＰｒｅｄＲＮＮ模型的ＨＳＳ指标分别提升了１．０２％、２．４６％、７．９４％，比ＣＳＩ指标分别提升了０．５４％、２．２９％、４．９１％，改进明显。

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基于多通道双注意力网络的ＣＯＶＩＤ１９图像分类

朱玲, 王明辉

2023 (6): 222-231.

摘要 ( 135 )

PDF(3592KB) ( 71 )

针对逆转录聚合酶链反应对新冠肺炎（ＣＯＶＩＤ１９）的检测存在一定的假阴性率、消耗时间过长等问题，提出了一种基于深度迁移学习的多通道双注意力网络（ＭＤＡＮｅｔ）对肺部图像进行检测。在深度迁移学习的框架下，引入了多通道双注意力模块，利用多个通道的位置关系，融合不同尺度的图像特征。将注意力机制和轻量级卷积神经网络相结合，扩大ＭＤＡＮｅｔ感受野，提高了对图像复杂区域和边缘区域的特征提取能力。ＭＤＡＮｅｔ在不同数据集上进行了实验，二分类任务和三分类任务分别能取得９９．２５％和９９．３９％的平均准确率，表现出良好的分类性能。

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采用社交粒子群辨识的回潮工艺模糊控制研究

邬剑升，桂腾跃，张旷世，余数，王华秋，向力

2023 (6): 232-241.

摘要 ( 78 )

PDF(2074KB) ( 69 )

在烟叶回潮过程中，补偿蒸汽阀门开度通常会影响工艺气温度，而工艺气温度与产品感官质量显著相关，如果采用ＰＩＤ算法对补偿蒸汽阀门开度进行控制，容易引起控制器输出振荡。提出了一种基于参数辨识的模糊控制器，对松散回潮工艺气温度实现过程控制。利用结构简单、易于实现和适应能力强的社交粒子群算法对被控对象进行参数辨识，建立基于输入输出的对象模型，采用斐波拉契搜索法对模糊控制变量的输出量化因子进行搜索，根据模糊控制规则对补偿蒸汽阀门开度进行调整，实现过程稳态控制。通过和其他重要的控制方法相比，所提的基于参数辨识的模糊控制方法能减小工艺气温度的波动，提高控制性能。

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多信息融合和自注意力识别新冠磷酸化位点

闫路, 来佳丽, 王明辉

2023 (6): 242-248.

摘要 ( 101 )

PDF(2828KB) ( 30 )

由严重急性呼吸系统综合症冠状病毒２（ＳＡＲＳＣｏＶ２）引起的疾病正在威胁着人们的健康。识别磷酸化位点是理解感染新型冠状病毒的分子机制的重要步骤。由于实验方法的局限性，建立有效的预测模型是非常有必要的，由此提出一种新的新冠磷酸化位点预测模型ＳｅｌｆＤｅｅｐＩＰｓ。利用二肽组成（ＤＣ），增强氨基酸组成（ＥＡＡＣ），组成、转化和分布（ＣＴＤ），ＢＬＯ ＳＵＭ６２四种特征提取方法将蛋白质序列信息转化为数字信息，并首尾相连融合这些特征，采用互信息方法去除冗余信息。利用ＢＩＬＳＴＭ和自注意力机制结合构建深度学习模型预测新冠磷酸化位点。利用五折交叉验证对模型进行检验。训练集的ＡＣＣ和ＡＵＣ值分别达到８３．６２％和９１．７０％，独立测试集的ＡＣＣ和ＡＵＣ值分别达到８２．５６％和９１．２３％。实验结果表明：ＳｅｌｆＤｅｅｐ ＩＰｓ方法能够有效识别新冠磷酸化位点。

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改进的深度回声网络在空调负荷预测中的应用

王永海, 李云峰, 董军, 关爱章, 王华秋, 向力

2023 (6): 249-258.

摘要 ( 123 )

PDF(1312KB) ( 51 )

针对深度回声状态网络的输入权值随意性太大、中间状态数量庞大、关键参数凑试决定等问题，运用灰色关联度计算属性间的相关性从而确定输入权值。采用聚类算法简化中间状态，并用坐标轮换法搜索最佳的深度网络层数和储备池个数，对算法进行改进。通过ＵＣＩ标准数据集的实验，发现改进后的算法提升了预测精度和速度。采用改进的深度回声网络预测卷烟厂空调负荷，通过当前时刻的内外部条件，解决由于负荷数据周期性波动所造成的预测效率低的问题，及时准确地预测出了下一时刻的空调负荷，提前对冷水机组的运行策略进行了调节，从而达到空调节能的目的。

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基于广义部分线性单指标的ＢＰＨ与ＭＳ的关联性研究

唐敏，郑海涛，李清华

2023 (6): 259-267.

摘要 ( 103 )

PDF(1924KB) ( 119 )

为了尽早干预代谢综合征（ｍｅｔａｂｏｌｉｃｓｙｎｄｒｏｍｅ，ＭＳ）的某些代谢因素降低良性前列腺增生（ｂｅｎｉｇｎｐｒｏｓｔａｔｉｃｈｙｐｅｒｐｌａｓｉａ，ＢＰＨ）的发病率并且为预后提供参考，探讨两者之间的相关性。前瞻性选取２００６—２０１４年某体检队列数据作为研究对象，筛选ＭＳ和ＢＰＨ的相关指标，采用统计学方法以及构建广义部分线性单指标模型（ｇｅｎｅｒａｌｉｚｅｄｐａｒｔｉａｌｌｙｌｉｎｅａｒｓｉｎｇｌｅｉｎｄｅｘｍｏｄｅｌ，ＧＰＬＳＩＭ）分析ＢＰＨ与ＭＳ之间的相关性。采用ＧＰＬＳＩＭ分析，结果显示ＰＳＡ＞３．９ｎｇ／ｍＬ的体检者患ＢＰＨ的几率比ＰＳＡ≤３．９ｎｇ／ｍＬ的体检者高５５．８％；收缩压每增加约３１ｍｍＨｇ，患ＢＰＨ的几率是原来的１．２０２倍；Ｇｌｕ＞５．２９ｍｍｏｌ／Ｌ的体检者患ＢＰＨ的几率比Ｇｌｕ≤５．２９ｍｍｏｌ／Ｌ的体检者高２６．５６％；ＡＬＴ每增加约２３Ｕ／Ｌ，患ＢＰＨ的几率是原来的０．８１５倍。可见，高血压、高密度脂蛋白、高血糖等代谢异常是ＢＰＨ的危险因素，针对ＢＰＨ的影响因素可以采取相应的干预措施。

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有参数失配的双层网络的实用同步

蔡建平, 甘立军

2023 (6): 268-278.

摘要 ( 114 )

PDF(3169KB) ( 31 )

针对一类具有参数失配的双层网络同步问题以及控制过程中的资源浪费问题，设计了动态事件触发牵制控制器，根据Ｌｙａｐｕｎｏｖ稳定性理论，推导出了双层网络实现有层间误差界同步的矩阵形式充分判据与层间同步误差界的估计式，证明了动态事件触发机制不存在芝诺现象。使用２个数值例子，验证了理论的正确性，并分别讨论了参数失配和控制增益对控制器的触发次数以及多种误差界的影响。得到了控制器可减少更新次数、节约资源且具有鲁棒性的结论。

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一个含指数项超混沌系统的动力学分析及仿真

张付臣, 周雯静

2023 (6): 279-284.

摘要 ( 141 )

PDF(4664KB) ( 63 )

基于四维超混沌系统，通过数值仿真和理论分析研究了一类含有指数项的四维超混沌系统的动力学行为，包括这类系统的耗散性及其维数、Ｐｏｉｎｃａｒé截面、Ｌｙａｐｕｎｏｖ指数、初值敏感性、分岔图等性质，揭示了四维超混沌系统的分岔和混沌现象。研究结果表明：此混沌系统具有广阔的应用潜力，可用于数据安全保护和信息加密。

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航站楼离港旅客聚集影响因素研究

李明捷, 王涛, 苗容瑜, 黄欣宁

2023 (6): 285-293.

摘要 ( 110 )

PDF(1981KB) ( 72 )

为明确航站楼离港旅客聚集影响因素及形成机制，提高航站楼运行安全和效率，运用偏序集理论对ＤＥＭＡＴＥＬＡＩＳＭ进行改进，克服传统两者联合建模过程中阈值确定的经验性和不确定性。通过原因度、中心度、因素权重图和对抗层级拓扑图相结合的形式对影响因素的重要度排序和关联性进行研究，对航站楼旅客聚集致因进行深入分析，并以西南某干线机场为例验证方法的实用性。研究结果显示：航班计划变更、极端天气、高峰客流处于对抗层拓扑图的顶层，基于中心度、原因度绝对值和的对应权重分别为０．１６、０．１１、０．０８，是影响航站楼离港旅客聚集的最直接因素；位于模型底层的航站楼供电设施、旅客流线以及飞机机械故障是根源影响因素。表明要应对大规模的航站楼旅客聚集，必须提高机场及相关单位自身的服务意识和保障能力。

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扩展的极简（Ｇ′／Ｇ）展开法获取杆中非线性波动方程的精确解及分析

范凯，刘健康，孙宝，李占龙

2023 (6): 294-300.

摘要 ( 151 )

PDF(1550KB) ( 117 )

对扩展的（Ｇ′／Ｇ）展开法进行等价简化，将２个Ｒｉｃａｔｔｉ方程的精确解耦合为非线性波动方程的精确解。使用扩展的极简（Ｇ′／Ｇ）展开法获取非线性波动方程的２６个精确解，发现耦合解中不仅分布有极简（Ｇ′／Ｇ）法与极简（Ｇ／Ｇ′）法获取的精确解，还存在新形式的精确解。对讨论得到的位移梯度解ｕ１３，１４及对应的应变波函数，代入材料参数进行数值模拟，发现扭结孤立波和钟状应变波，且杆半径越大，对材料的抗拉强度要求越高。

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燃料电池空气进气流量建模与仿真分析

刘振博, 张宁, 谢雨

2023 (6): 301-307.

摘要 ( 224 )

PDF(2851KB) ( 64 )

质子交换膜燃料电池负载电流变化时，其进气流量不当会导致发生氧饥饿，降低电池的输出效率。为此，搭建了空气供给系统模型，采用传统ＰＩ控制、模糊控制和模糊ＰＩ控制策略分别对空气进气流量进行控制，将阴极实际进气流量与理想进气流量的差值作为控制器输入，通过控制空压机的电压来控制空压机转速，进而控制空气进气流量，实现闭环控制。以过氧比随阶跃电流的变化曲线作为观测对象，对３种控制策略进行仿真分析。仿真结果表明：３种控制策略均可将原来的控制时间由１．５ｓ缩短为０．５ｓ，其中，模糊控制的超调量最小；模糊ＰＩ控制后空压机消耗能量降低最为明显，比前馈调节降低了１．０２％。

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车载燃料电池散热部件排布方式热管理研究

贾秋红, 朱灵, 崔篧鹏, 杨孝才

2023 (6): 308-316.

摘要 ( 128 )

PDF(3758KB) ( 71 )

针对车载燃料电池在不同环境温度和不同工况下运行的散热需求，研究散热部件排布顺序对其冷却液温度与输出电压的影响。基于Ｍａｔｌａｂ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ建立并验证质子交换膜燃料电池热管理系统的动态模型，在环境温度为０～１０℃和３０～４０℃的温度区间内，车载燃料电池分别在２种工况下运行，分析其散热部件中冷却水箱与散热器不同排布顺序下质子交换膜燃料电池冷却液温度和输出电压的变化规律。研究结果表明：车载燃料电池在不同工况运行过程中，散热部件排布不同将直接影响其冷却液进口温度、冷却液出口温度、冷却液进出口温度差、输出电压；环境温度变化过程中，车辆行驶速度较小且行驶速度变化均匀的工况下，其散热部件排布方式选取ＴＲ排布更为合理，反之，则选取ＲＴ排布更为合理。

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火焰图像的张量平行因子分析识别法

郭旭凯, 李海广, 龚志军

2023 (6): 317-324.

摘要 ( 117 )

PDF(4462KB) ( 43 )

正确识别火焰燃烧状态是维持稳定燃烧的前提条件，而现存方法智能化水平低、主观性强、燃烧状态识别困难。为提高识别的准确性，提出一种基于张量分解的火焰图像识别方法。根据ＲＧＢ颜色空间模型中的火焰像素的分布特点，将图像序列升维构造成三维张量，并在此基础上使用平行因子分析法对火焰图像进行识别。分析结果表明：相对于传统单张火焰图像的区域识别和特征融合方法，对火焰图像构成张量直接进行分解不仅能找到火焰图像序列之间的联系，而且能更大程度上保留信息，提高图像识别精度。与理论值进行比较分析后发现，采用新方法后的平均误差在０．５％内，准确率达到９９．５％以上，可为连续火焰图像的识别提供参考。

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进气湿度对质子交换膜燃料电池输出性能的影响

卫超强, 张君善, 宛泉伯, 李永利

2023 (6): 325-331.

摘要 ( 153 )

PDF(3703KB) ( 45 )

为探明进气湿度对质子交换膜燃料电池（ｐｒｏｔｏｎｅｘｃｈａｎｇｅｍｅｍｂｒａｎｅｆｕｅｌｃｅｌｌ，ＰＥＭ ＦＣ）输出性能的影响，基于ＣＯＭＳＯＬＭｕｌｔｉｐｈｙｓｉｃｓ和Ｍａｔｌａｂ平台搭建ＰＥＭＦＣ分析模型，得到ＰＥＭＦＣ的极化曲线，并对其输出性能进行分析。研究结果表明：增加进气湿度有助于改善质子交换膜的水含量和电导率，降低欧姆阻抗，提高电池的输出电压和功率，有助于理解进气湿度对燃料电池输出性能的影响规律，对ＰＥＭＦＣ的实际应用有指导意义。

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ＦＳＡＣ赛道地图构建算法研究

兰建平, 郭文韬, 汤文靖, 佘依函

2023 (6): 332-339.

摘要 ( 111 )

PDF(3734KB) ( 33 )

针对中国大学生无人驾驶方程式大赛（ｆｏｒｍｕｌａｓｔｕｄｅｎｔａｕｔｏｎｏｍｏｕｓＣｈｉｎａ，ＦＳＡＣ）的直线加速、八字环绕和高速循迹的比赛项目，提出一种基于单目相机与组合惯导融合的锥桶地图构建算法。采用ＹＯＬＯｖ３对锥桶种类进行检测，单目相机测距和组合惯导定位确定锥桶位置，并使用改进的Ｋ近邻（Ｋｎｅａｒｅｓｔｎｅｉｇｈｂｏｒｓ，ＫＮＮ）算法对所得锥桶进行滤波处理。实验结果表明：所提出算法对比于马尔科夫随机场算法（Ｍａｒｋｏｖｒａｎｄｏｍｆｉｅｌｄ，ＭＲＦ），其精度提升４３％，召回率提升２．９％，锥桶位置的平均误差降低了５２．８％，可为无人驾驶的感知定位建图提供参考；能较好地解决ＦＳＡＣ方程式赛车地图构建问题，为ＦＳＡＣ方程式赛车的决策规划提供判断依据。

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垭口地形对输电线路风场分布特性影响分析

董慎学，石峰，刘刚，王有威，徐兆国

2023 (6): 340-346.

摘要 ( 107 )

PDF(3416KB) ( 148 )

微地形下的输电线路容易发生风偏事故，研究微地形下输电线路风场分布特性是解决线路风偏问题的基础。本文以风害严重的宁夏石嘴山地区为研究对象，对该地区地形、气象资料进行分析，建立了典型垭口微地形流体仿真计算模型，分析了不同尺寸垭口微地形下的风场分布特性及对后方输电线路处风速分布的影响。研究发现：风在经过该地区垭口山体时，风速变化可分为３个特征区域：风进入垭口至垭口中心位置之间的加速区、垭口中心至垭口出口一定范围内的减速区和垭口后方的加速区。在垭口加速区内，该地区垭口上方的最大风速相对初始风速增长近５５％，垭口山顶相对最大风速增长近３１．４％，经过垭口后的风速随高度增大而增大。对比不同长度垭口型山体风速，在垭口后方减速区内，长山体较短山体风速下降幅度更大。垭口山体高度增加后，山体对风的遮挡作用占据主导地位，减速区风速大幅降低。垭口山体后方的减速区及加速区内，风速普遍高于同尺度其他地区风速。

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