当期目录

2024年, 第38卷, 第1期　刊出日期：2024-02-07 上一期   

“轮胎力学特性建模与结构设计”专栏

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汽车轮胎滚动阻力研究综述 赵又群, 郭硕, 王峰, 何鲲鹏, 林棻, 时西芳 2024 (1):  1-8.  摘要 ( 308 )   PDF(1242KB) ( 809 )   汽车轮胎稳态滚动阻力作为轮胎力学特性之一，对汽车的动力性、燃油经济性、制动性、操纵稳定性以及轮胎使用寿命等具有重要影响。阐述了轮胎滚动阻力产生机理，总结了轮胎滚动阻力的试验测量、数值仿真和理论计算方法；分析了车轮结构参数及材料属性对轮胎滚动阻力的影响；指出了汽车轮胎滚动阻力研究的技术挑战及发展趋势，可为轮胎滚动阻力的研究提供一定的参考 相关文章 | 计量指标

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基于流固耦合的轮胎花纹滑水性能研究 李波, 高陈诚, 贝绍轶, 刘涛, 林棻, 殷国栋 2024 (1):  9-19.  摘要 ( 168 )   PDF(5397KB) ( 139 )   以２０５／５５Ｒ１６型号轮胎为研究对象，基于ＡｂａｑｕｓＣＥＬ流固耦合方法构建轮胎滑水有限元模型。将模拟得到的轮胎垂直刚度与实验数据进行对比，验证轮胎模型可靠性的前提下，优化欧拉域，更好地捕捉并分析轮胎滑水时水流印迹特征。结合ＮＡＳＡ经验公式评估模拟得到的临界滑水速度，验证轮胎滑水模型可靠性，分析不同充气压力和水膜厚度对轮胎临界滑水速度的影响。通过引入Ｖ型横向花纹和增加Ｆ１Ｎｏｓｅ结构优化轮胎花纹结构，验证花纹沟槽子模型优化合理性，对比优化前、后轮胎临界滑水速度和水流压力。结果表明：此优化方法能有效提高轮胎的滑水性能 相关文章 | 计量指标

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轮胎等效模型与快速计算研究 周磊, 肖振, 付宏勋, 张猛, 姜洪旭 2024 (1):  20-29.  摘要 ( 123 )   PDF(4405KB) ( 119 )   复杂的轮胎结构和橡胶等超弹材料是影响轮胎有限元模型精度和计算速度的重要因素。为实现模型的快速计算，通过探索线性材料构建轮胎有限元模型，对模型进行等效处理。构建了轮胎有限元精细模型，并通过台架试验对精细模型的有效性进行验证。对轮胎精细模型提出３种简化方式，分别为实体单元建模、实体单元和壳单元混合建模、实体单元和梁单元混合建模，并采用线性材料计算３种等效模型的充气侧向变形量、充气径向变形量以及径向加载下沉量，最终得到其最优等效模型。通过对等效模型接地印记和接地压力以及各阶模态与精细模型对比，验证了等效模型的准确性和计算效率，为整车有限元仿真提供一种轮胎建模方法 相关文章 | 计量指标

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基于加速度信号的轮胎滚动阻力估计算法 王子寒, 李波, 贝绍轶, 刘涛, 林棻, 殷国栋 2024 (1):  30-40.  摘要 ( 139 )   PDF(2664KB) ( 231 )   提出了一种基于智能轮胎的滚动阻力估计算法，利用轮胎加速度信号实现轮胎滚动阻力更高精度的估算。使用ＡＢＡＱＵＳ软件建立２０５／５５／Ｒ１６子午线轮胎的稳态滚动阻力模型，通过对不同负载、胎压和车速下滚动阻力的仿真结果分析，验证了有限元模型的一致性。通过提取轮胎内衬中心轴线处的加速度信号，使用ＹｕｌｅＷａｌｋｅｒ分析法计算加速度信号的功率谱密度。基于汽车行驶参数和轮胎接地离地瞬间的加速度功率谱密度数据，采用偏最小二乘回归法对轮胎的滚动阻力和滚阻系数进行回归预测。结果表明：结合轮胎加速度信号与行驶参数的回归方程拟合效果比单纯使用行驶参数拟合的效果更好，研究结果为开发节能汽车提供了一定的指导作用 相关文章 | 计量指标

车辆工程

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半挂汽车列车挂车转向ＰＳＯ-ＬＱＲ控制器设计 陆柯伟, 徐晓美, 秦勇杰, 张涌 2024 (1):  41-49.  摘要 ( 133 )   PDF(3182KB) ( 163 )   针对低速转向时挂车跟踪牵引车轨迹性能较差的问题，设计了一种基于粒子群优化（ｐａｒｔｉｃｌｅｓｗａｒｍｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ，ＰＳＯ）的挂车主动转向ＬＱＲ控制器，探讨了不同权重矩阵获取方式对挂车转向控制效果的影响。验证了构建的挂车转向半挂汽车列车运动学模型的可靠性；设计了挂车的低速轨迹跟踪ＬＱＲ控制器，利用ＰＳＯ算法优化了ＬＱＲ控制器的权重矩阵；研究了不同权重矩阵获取方式下的控制器性能。研究结果表明：经ＰＳＯ算法优化后的ＬＱＲ控制器能使挂车更快地进入稳定跟踪状态；当权重矩阵Ｒ分别取作０．１和１时，相比于由人为整定得到的权重矩阵Ｑ对应的挂车跟踪误差，全局最优权重矩阵对应的挂车跟踪误差在单Ｕ形路径下分别减小２６．１％和１９．４％，在匝道螺旋路径下分别减小了４０．９％和４３．４％ 相关文章 | 计量指标

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考虑通行方向利用率的交叉口感应式控制 卢毅, 李媛, 夏哲 2024 (1):  50-58.  摘要 ( 108 )   PDF(2572KB) ( 130 )   为缓解城市出行延误中交叉口延误占比较大的问题，提高交叉口的通行效率，以标准的四相位交叉口为研究对象，提出了基于交叉口实时路况信息的感应式通行方向利用率信号控制方法。根据车辆空间占用率、交叉口通行效率、车头间距阈值于Ｐｙｔｈｏｎ中建立了交叉口相位决策优化模型。以长沙市某交通需求变化大的交叉口为例，通过Ｖｉｓｓｉｍ８．０建模，将感应式控制方法与传统的基于车流量的Ｗｅｂｓｔｅｒ控制方法在多种交通需求下进行仿真对比。结果表明：交叉口平均车辆延误在平峰、ＰＨＦ１５、拥堵交通需求下降低了３．２１％、１３．１％、４１７％；交叉口的车均延误降低率随着交通需求的增大呈先增后降的趋势。研究成果证实了感应式控制能适应较为广泛的交通环境，能有效降低交叉口车辆延误 相关文章 | 计量指标

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基于改进扩散模型的图像去雨方法 钱枫, 胡桂铭, 祝能, 邓明星, 王洁, 许小伟 2024 (1):  59-66.  摘要 ( 251 )   PDF(4031KB) ( 273 )   针对图像去雨过度、泛化性差的问题，提出运用改进扩散模型进行单幅图像去雨的方法。通过前向过程添加高斯噪声使数据变为高斯分布，设计残差模块双输入信息通道、添加ＥＣＡ（ｅｆｆｉｃｉｅｎｔｃｈａｎｎｅｌａｔｔｅｎｔｉｏｎ）通道注意力机制模块以构建噪声估计网络，实现全局平均池化而不降低维数，从而捕获局部跨通道交互信息；利用模型网络进行反向采样，预测并剔除雨痕噪声，实现图像去雨。最后通过模拟雨滴数据集和Ｒａｉｎ１００数据集对改进的扩散模型与其他４种算法进行对比实验测试，实验结果表明改进的扩散模型能够有效去除雨痕，其中雨滴和雨线的峰值信噪比分别为３０．３２８５和３４．８９６５，结构相似性分别为０．９２７１和０．９６２０；自制真实雨图数据集，使用ＹＯＬＯｖ７算法对去雨后的图像进行车辆检测，结果表明采用改进的扩散模型去雨能够有效提高车辆检测置信度，进一步验证了所提方法具有良好的去雨效果和泛化能力 相关文章 | 计量指标

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切入场景下基于碰撞风险聚类的改进车速预测方法 马彬, 周世亚, 姜文龙, 史立峰, 赵宇 2024 (1):  67-76.  摘要 ( 130 )   PDF(3889KB) ( 201 )   切入工况的高精度车速预测是保证自动驾驶切入安全的关键依据。为提高自动驾驶汽车切入工况安全，开展了基于车车耦合风险聚类的切入场景自车速度高精度预测方法的研究。首先，依据实验所得自然驾驶数据进行车辆切入切出片段提取，使用Ｋｍｅａｎｓ方法依据碰撞风险与加速度关联特征进行聚类分析。其次，基于支持向量机（ＳＶＭ）模型，对切入切出工况车车交互状态进行在线识别，对切入危险工况进行实时预测。最后，提出基于自回归综合移动平均（ＡＲＩＭＡ）模型的改进车速预测方法，结合在线识别结果进行车速在线优化。仿真结果表明，所提出的基于碰撞风险聚类的改进ＡＲＩＭＡ车速预测方法对提高切入安全效果明显，较传统的预测方法车辆的碰撞风险降低了１０％～２０％。研究结果表明，ＡＲＩＭＡ模型的改进车速预测方法对提高自动驾驶车切入安全具有重要的研究意义 相关文章 | 计量指标

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仿枪虾虾螯纵向混合负泊松比结构设计与耐撞性研究 杨欣, 王瑞祥, 许述财, 秦豪毅, 宋家锋 2024 (1):  77-86.  摘要 ( 134 )   PDF(4377KB) ( 201 )   为提高汽车安全防护结构耐撞性，以枪虾虾螯（大螯）作为仿生原型，通过生物实验提取虾螯微观结构，设计了２４种仿生混合负泊松比吸能结构。以质量比吸能（ＳＥＡ）、结构平均压溃效率（ＣＦＥ）、初始峰值载荷（ＩＰＦ）作为评价结构耐撞性的主要指标，借助经过验证的有限元模型对设计结构仿真模拟，经过结果数据分析确定影响结构耐撞性指标的关键参数ａ（胞元内凹深度），结合实际工况利用加权组合综合评价方法选出最优耐撞性结构。结果显示，当ａ＝６．８０ｍｍ时的ＢＣＤＡ型混合结构耐撞性能最优，优化后ＳＥＡ＝３．２１ｋＪ／ｋｇ，ＩＰＦ＝８．５８ｋＮ，ＣＦＥ＝３１２９％。与单一胞元结构相比，优化后混合模型ＩＰＦ最高降低３５．２４％，ＳＥＡ最高提升３５７２％，ＣＦＥ有所下降，最多降低４７．２０％ 相关文章 | 计量指标

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高速路匝道汇入路段驾驶风格 叶明, 甘静, 胡海玉, 隋毅, 杨金才 2024 (1):  87-95.  摘要 ( 96 )   PDF(2534KB) ( 92 )   为分析驾驶人在高速路匝道汇入路段的驾驶风格，基于ＮＧＳＩＭ数据集进行研究。为保证数据准确性，对数据平滑处理后，设置时空约束剔除异常数据得到匝道汇入合流区的车辆轨迹数据；首先采用因子分析法对原始多维特征进行降维处理得到可完整表征驾驶风格的５个主因子；其次使用Ｋｍｅａｎｓ算法对主因子进行聚类得到谨慎型、稳健型和激进型３种驾驶风格，并对比降维前后的识别结果。结果表明，在匝道汇入合流区路段，激进型驾驶风格更倾向于在短时间内连续换道，并且在整个匝道汇入的过程中与前车的车头间距更小 相关文章 | 计量指标

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镂空镜柄的气动声学优化及试验 庄严, 周玮玮, 付杰, 段孟华, 高磊, 王庆洋 2024 (1):  96-102.  摘要 ( 94 )   PDF(3878KB) ( 68 )   为了更好地体现后视镜的造型风格，某自主品牌在新车开发过程中，采用非常规的镂空镜柄设计。旨在通过仿真和风洞试验相结合的方法，对该后视镜镜柄的气动特性进行研究并优化，以降低车内驾驶员处的声学响应。经过仿真发现，原始镜柄造型存在严重的气流分离，并伴随严重的回旋涡流，对风噪非常不利，基于此提出２种优化方案，有效改善了镜柄处速度分布梯度和气流分离。试验结果表明：２种优化方案对声压级和语音清晰度有很好的改善效果，车内声压级分别降低０．２１ｄＢＡ和０．１８ｄＢＡ，语音清晰度均提高１．５％；与此同时，采用声学麦克风阵列成像准确定位到了啸叫所在部件和对应频段，通过改变表面粗糙度的方案，使优化方案二的贡献量进一步提升０．０２ｄＢＡ和０．６％。研究结果不仅验证了该仿真方法在项目开发过程中的可信度，而且可为后视镜镂空镜柄的设计和优化提供参考依据 相关文章 | 计量指标

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电动汽车电池箱轻量化设计 康元春, 刘俊峰 2024 (1):  103-109.  摘要 ( 124 )   PDF(1913KB) ( 87 )   对电池箱进行轻量化设计时，为选择合适的轻质材料，使其与电池箱不同位置板件进行匹配以充分发挥材料性能，采用基于ＣＲＩＴＩＣ权重的ＴＯＰＳＩＳ法和正交试验的方法。建立了电池箱常用金属材料各项性能的决策矩阵，使用基于ＣＲＩＴＩＣ权重的ＴＯＰＳＩＳ法进行标准化处理，消除不同组数据的量纲差异，确定各组数据的客观权重，计算各方案的相对贴合度，从中选出备选材料；使用正交试验设计和极差分析将备选材料与电池箱不同板件进行匹配，得到多材料电池箱，对多材料电池箱进行尺寸优化。优化后的电池箱模型在满足强度、刚度和低阶模态频率等要求的基础上减重５．３ｋｇ，减重率达１１．３７％ 相关文章 | 计量指标

信息计算机

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混合策略改进的粒子群算法 朱茂桃, 刘欢, 吴佘胤, 商高高 2024 (1):  110-121.  摘要 ( 147 )   PDF(5678KB) ( 224 )   针对粒子群算法易陷入局部最优、收敛精度低、收敛速度慢等缺陷，提出了基于混合策略的改进粒子群算法。使用融合Ｃｉｒｃｌｅ映射与精英反向学习的策略初始化种群，提升初始种群的质量，同时加快收敛速度；在粒子速度更新方式中引入蜘蛛移动策略平衡算法的全局搜索与局部搜索；提出了基于自适应ｔ分布的变异策略，增强算法全局搜索和跳出局部最优能力；对１５个单峰和多峰函数进行仿真实验，与其他３种算法进行了对比分析，结果表明：所提出的改进算法具有很强的寻优能力与稳定性。 相关文章 | 计量指标

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隧道场景下行人检测ＤＡ-Ｚｅｒｏ-ＤＣＥ图像增强算法 周桐, 李冬春, 田雨聃 2024 (1):  122-130.  摘要 ( 169 )   PDF(3520KB) ( 344 )   隧道图像受拍摄环境影响，存在光照分布不均、局部遮挡、噪点较多等问题，针对现有图像增强算法在优化过程中的过曝与失真，提出一种隧道图像增强算法ＤＡＺｅｒｏＤＣＥ（ｄｅｎｏｉｓｉｎｇａｔｔｅｎｔｉｏｎｂａｓｅｄｚｅｒｏｒｅｆｅｒｅｎｃｅｄｅｅｐｃｕｒｖｅｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ）。首先，基于ＺｅｒｏＤＣＥ模型，使用ＵＮｅｔ改进用于曲线估计的主干网络ＤＣＥＮｅｔ，并且加入坐标注意力机制来提升对图像局部区域的暗光感知能力。其次，在曲线估计主干网络后加入ＮＡＦＮｅｔ噪声去除模块，有效抑制ＺｅｒｏＤＣＥ在低光照增强后的噪声。此外，为缓解增强图像的失真与过曝现象，将空间一致性损失函数的４邻域计算方式扩展为８邻域计算方式，增强输出结果平滑度。通过ＬＯＬ数据集的消融实验，ＤＡＺｅｒｏＤＣＥ模型比ＺｅｒｏＤＣＥ模型在增强结果上的ＰＳＮＲ（峰值信噪比）提升约１０ｄＢ，ＳＳＩＭ（结构相似性）提升约０．１，验证了模型的有效性和可行性 相关文章 | 计量指标

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数据降维与Ｋ-均值聚类的质量评估 何帆, 何选森, 刘润宗, 樊跃平, 熊茂华 2024 (1):  131-141.  摘要 ( 130 )   PDF(3310KB) ( 102 )   聚类分析在大数据时代应用广泛，但缺乏直观评价聚类质量的有效方法。为此，提出一种具有数据降维和搜寻数据固有聚类数量的处理模式。在数据散射矩阵基础上构造一个增广矩阵，利用线性辨别分析将高维数据变换到最具辨别性的低维特征子空间以实现数据降维。为解决分区聚类算法的随机初始化问题，提出最小－最大规则，避免出现空聚类并确保数据的可分性。对于聚类的结果，计算每个聚类的轮廓系数，通过比较轮廓的尺寸以评价不同聚类数量情况下的聚类质量。对Ｋ均值算法的仿真结果说明，这种处理模式不仅能够可视化确定未知数据所固有的聚类数量，而且能为高维数据提供有效的分析方法 相关文章 | 计量指标

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一种改进Ｕ-Ｎｅｔ网络的心电图分类算法研究 王建荣, 尉向前, 辛彬彬, 高睿丰, 李国 2024 (1):  142-149.  摘要 ( 134 )   PDF(1416KB) ( 141 )   基于ＣＰＳＣ２０１８十二导联数据，提出了一种ＵＮｅｔ网络和注意力机制结合的心电图分类算法。首先，针对数据集数据长度长短不一的问题，对数据进行等长处理和归一化处理。然后，利用ＵＮｅｔ网络中跳层连接和编码解码方式，对预处理后较长的数据进行处理。在ＵＮｅｔ网络解码的最后一层加入注意力机制对抗噪声，提升模型的有效信息关注度和准确性。最后，利用ＣＰＳＣ２０１８数据集进行验证。实验结果表明：所提模型能够取得较好的分类效果，识别房颤（ＡＦ）和右束支传导阻滞（ＲＢＢＢ）心律失常的精准率、召回率、Ｆ１值都可以达到９０％以上，平均Ｆ１值可以达到８２．５％ 相关文章 | 计量指标

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混合相似性度量的仪表询价电子表格结构识别 徐传运, 马莹丽, 李刚, 舒涛, 李星光徐传运, 马莹丽, 李刚, 舒涛, 李星光 2024 (1):  150-159.  摘要 ( 77 )   PDF(2784KB) ( 70 )   对仪表企业来说，快速高效地自动响应用户的询价请求，实现无人化询价，具有非常重要的意义。但不同用户提供的物料清单表无统一规范的格式，导致仪表企业只能获得半结构化的询价电子表格，无人化询价系统难以分析与理解。构建无人化询价系统的关键是准确地自动提取仪表参数，而提取参数的前提是正确理解表格结构。因此，以构建无人化询价系统为目标，研究仪表询价电子表格的结构识别，提出混合相似性度量表格结构识别方法（ｈｙｂｒｉｄｓｉｍｉｌａｒｉｔｙｍｅｔｒｉｃｓｆｏｒｔａｂｌｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ，ＨＳＭＴＳＲ）。所提方法结合Ｌｅｖｅｎｓｈｔｅｉｎ距离、Ｄｉｃｅ系数和单元格类型相似度（ｃｅｌｌｔｙｐｅｓｉｍｉｌａｒｉｔｙ，ＴｙＳｉｍ），根据单元格和行数据的相似度解析识别表格结构。同时，建立流量仪表电子表格数据集（ｆｌｏｗｍｅｔｅｒｓｐｒｅａｄｓｈｅｅｔｄａｔａｓｅｔ，ＦＳＤＳ）研究分析仪表询价电子表格的结构，包括７１４个电子表格，８５７４行数据。实际应用表明，所提方法可准确高效地自动识别多种复杂结构的仪表询价电子表格，并在多个评价指标上均取得较好效果 相关文章 | 计量指标

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空压机负荷预测与智能调度算法研究 王华秋, 张燕 2024 (1):  160-168.  摘要 ( 149 )   PDF(1584KB) ( 154 )   针对目前空压机机组调度中存在能源消耗高、资源浪费严重等问题，结合空压机机组的组合特点，对空压机的台数调度进行研究。提出一种多策略改进的哈里斯鹰优化算法（ＭＨＨＯ）和深度回声状态网络（ＤＥＳＮ）相组合的空压机负荷预测模型，在获得一天２４ｈ所需负荷之后，利用ＭＨＨＯ算法对机组组合进行调度和用气量分配。实验结果表明：预测模型对空压机负荷预测具有更高的准确性，提高了机组的运行效率，减少了系统能源消耗，具有应用价值。 相关文章 | 计量指标

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结合图卷积网络的多模态仇恨迷因识别研究 刘旭东, 杨亮, 张冬瑜, 林鸿飞 2024 (1):  169-179.  摘要 ( 150 )   PDF(2339KB) ( 165 )   针对现有迷因识别方法常忽视网络实体作用的情况，提出一种结合图卷积网络的迷因识别方法。提取图像中网络实体信息，利用图卷积网络对网络实体模态和文本模态进行融合，结合外源词典从多角度衡量网络实体和迷因文本之间的关系，构建跨域图；通过注意力模块对文本和图像模态进行交互，结合自蒸馏技术提高模型对信息的利用率。实验结果表明：该方法在ＨａｔｅｆｕｌＭｅｍｅｓ和ＭＡＭＩ数据集上的准确率分别达到７６．０３％和７３．９％，性能优于现有的ＳＯＴＡ模型 相关文章 | 计量指标

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非机动车影响下考虑不均衡车流的信号控制方案优化方法 张广俊, 张智勇, 李永行, 伍权, 乔好 2024 (1):  180-191.  摘要 ( 97 )   PDF(2527KB) ( 70 )   针对目前信号交叉口相位设计过于依赖实践经验、未充分考虑机非交通流特性和非机动车过街模式的影响，导致通行效率低和时空资源利用不足的问题，基于机动车交通流不均衡性提出一种信号交叉口动态放行方案。建立不同放行方案的延误估计模型，综合考虑机非载客性差异，以减小交叉口人均延误为优化目标，采用灵敏度分析方法给出传统相位方案的定量设置条件，以北京市平安里西大街与赵登禹路交叉口为例，对模型的适用性进行验证，利用改进蚁群算法求解得到不同放行方案对应的最佳信号配时。结果表明：当机动车交通流不均衡系数ａｊ＞０．２５时，采用轮转放行＋二次过街；当ａｊ＜０．２５、左转和直行流量之比大于１∶３，且非机动车左转流量在１００～５００辆／ｈ时，采用对称放行＋一次过街；当流量之比小于１∶３时，适宜采用对称放行＋二次过街。与传统放行相位相比，采用对称搭接放行相位方案能使人均延误下降１３．６ｓ，降幅为２５．８１％，有效提高交叉口的通行效率 相关文章 | 计量指标

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多智能体系统圆形编队控制与一致性 张华, 杨艳, 肖斯斯 2024 (1):  192-200.  摘要 ( 123 )   PDF(2426KB) ( 162 )   针对一组具有非恒同速度的多智能体系统圆形编队控制问题，提出了一组混合的分布式控制器。该控制器由两部分组成，一部分作用于系统的相位上，一部分作用于角频率上，其中角频率上的控制器主要协调系统中相位变化和初始角频率对系统稳定性的影响。编队设计主要基于系统的相位控制实现，为此给出了２种编队设计方案，即基于位置方法和基于位移方法，基于位置方法的智能体在进行编队时能够实时感知自身的期望中心位置并收敛到与之对应的期望位置；基于位移方法的智能体需要实时感知于邻居之间的相对位移，进而收敛到自身于邻居之间的期望中心位置之差。研究结果表明：在任意初始状态下具有非恒同速度的多智能体系统，在控制器的作用下能够使智能体以指定的角频率逐渐形成期望的圆形编队队形，且所有智能体的相位是同步或平衡的，其角频率能够渐近一致且收敛到指定的值。由５个智能体构成的系统仿真表明：在系统稳定后截取的４个周期的运动轨迹是稳定的圆周运动，并且基于位置方法模拟出来的中心位置与期望中心位置之间的误差小于０．０１，基于位移方法的相对位移与期望位移之间的误差小于０．０００２，验证了编队控制方案的有效性和准确性。 相关文章 | 计量指标

机械材料

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寒区再生砖骨料混凝土路用性能多目标优化 纪泳丞, 裴智阳 2024 (1):  201-211.  摘要 ( 70 )   PDF(4900KB) ( 99 )   以５～１０ｍｍ、１０～２０ｍｍ再生砖骨料和水灰比为自变量因子，将抗压强度、耐磨性能和抗冻性能等路用性能作为目标，采用中心复合试验设计，确定混凝土中不同因素的影响程度。对试验结果进行回归拟合，提出因子与混凝土路用性能之间的拟合模型，并利用方差分析验证模型的可靠性和稳定性。利用响应面３Ｄ图对模型深入分析，确定因子对再生砖骨料混凝土三项寒区路用性能影响程度，从高到低依次是：水灰比、１０～２０ｍｍ砖骨料和５～１０ｍｍ砖骨料。结合渴求函数优化寒区再生砖骨料混凝土的路用性能，以满足３种寒区路况的要求：最大限度强化抗压强度和抗冻性；最大限度提高耐磨性，同时保持优异的抗压强度和抗冻性；根据权重强化抗冻性。研究结果表明：提出的拟合模型可根据工程目标反向求出最佳配比，优化再生砖骨料混凝土的制备工艺，为实际工程应用提供参考 相关文章 | 计量指标

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机场道面水平钻孔注浆材料的制备与性能研究 方学东, 魏江, 刘雨星, 冯自立 2024 (1):  212-220.  摘要 ( 81 )   PDF(3673KB) ( 97 )   为满足机场不停航施工道面下基层水平注浆工程对材料的需求，开展了复合硅酸盐水泥和硫铝酸盐水泥复配试验。制备出符合施工要求的硅酸盐硫铝酸盐复合水泥砂浆，并使用维卡仪、截锥圆模、压力试验机等设备研究了材料的凝结时间、流动性、１ｄ抗压强度等。结果表明：硫铝酸盐水泥掺加比例越高，凝结时间越短；水灰比及减水剂掺量对流动性影响较大，同时对其他性能有一定影响。在确认最佳配合比时，经圆柱体强度试件模拟的钻孔注浆和现场试验段重锤式弯沉仪及探地雷达实测结果表明：复合水泥砂浆具有良好的工作性能，道面强度及结构恢复至钻孔前水平，能满足机场不停航施工要求。 相关文章 | 计量指标

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３８ＭｎＶＴｉ非调质钢的ＴＴＴ曲线的测定与分析 陈浩东, 谢丁, 陈元芳 2024 (1):  221-228.  摘要 ( 89 )   PDF(4060KB) ( 123 )   研究了３８ＭｎＶＴｉ非调质钢在等温冷却过程中的奥氏体转变产物及转变量与时间的关系。通过Ｇｌｅｅｂｌｅ１５００Ｄ热模拟试验机获得不同等温温度的膨胀曲线。采用膨胀法，通过Ｇｌｅｅｂｌｅ１５００Ｄ热模拟试验机获得不同等温温度的膨胀曲线，再计算和运用Ｏｒｉｇｉｎ软件拟合得到３８ＭｎＶＴｉ非调质钢的等温转变曲线（ＴＴＴ曲线）。结果表明：３８ＭｎＶＴｉ非调质钢渗碳体的析出温度为７５０°C、铁素体析出温度为８４０°C、马氏体析出温度为３６０°C以及马氏体转变终止温度为２１２°C。在５４０、５１０、４８０、４３０°C等温冷却条件下贝氏体的最大转变量分别为１６９％、２６８％、３８．５％、５５．３％。 相关文章 | 计量指标

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飞机除冰冲击射流多相流耦合模型研究 龚淼, 申远航 2024 (1):  229-236.  摘要 ( 93 )   PDF(3676KB) ( 272 )   以飞机除冰喷洒作业为研究对象，对冲击射流与冲击壁面进行建模和数值模拟，分析了冲击壁面的速度压力分布特性。用相场函数φ解释了相场和水平集模型模拟出的射流偏转现象，探讨了冲击射流周围压强分布梯度不均匀的原因，以Ｒｅａｌｉｚａｂｌｅｋε湍流模型为基础对比了不同多相流数值模型的模拟结果。发现冲击射流的截面沿着中心轴线呈锥状发展，在滞点处流速迅速衰减为０，压强达到最大值。壁面射流在偏离滞点０．１５～０．２ｍ的位置逐渐获得最大流动速度。最后对比了实验常用的紊流系数与不同多相流模型的模拟结果。综合考虑模型模拟出的速度、压力分布特性及射流紊流系数得出结论：混合物模型和相传递混合模型比较适合进行飞机除冰射流以及类似的大流速、多流体微团类的流动研究。 相关文章 | 计量指标

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基于Ｐａｒｅｔｏ控制的多目标ＰＳＯ算法在铣削参数优化中的应用 王奇, 陈曦, 刘海妹, 赵彻, 徐波 2024 (1):  237-247.  摘要 ( 94 )   PDF(3931KB) ( 131 )   工艺参数是影响零件加工质量和效率的关键因素，工艺参数的优化和调节是改善加工工艺的最有效方法。针对铣削加工参数优化问题，提出了一种基于应用实例的多目标切削参数优化方法。首先，以材料去除率、切削力和刀具寿命为目标函数，建立了统一的切削工艺参数多目标优化数学模型。随后，使用切削数据对目标函数进行组合，建立了该问题的数学模型，研究了适用的求解方法以获得最优解，并通过实验验证了参数优化的有效性。该方法可为加工参数的选择提供指导和依据。 相关文章 | 计量指标

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绝对式圆时栅偏心状态自诊断测量方法研究 陈磊, 于治成, 许小虎, 樊星辰, 李佳豪 2024 (1):  248-254.  摘要 ( 75 )   PDF(3385KB) ( 118 )   针对圆时栅传感器在安装过程中因定子和转子不同心而在整周测量结果中的较大１次谐波误差，影响传感器测量精度的问题，提出了一种基于多测头结构的绝对式圆时栅偏心状态自诊断测量方法。采用多测头结构在圆时栅转子的内外圈分别布置单个和４个独立的感应测头，根据内外圈感应信号的比相关系，判断传感器安装偏心程度，实现传感器在偏心状态下的自诊断功能。通过ＬａｂＶＩＥＷ搭建的测量系统，能同时处理内圈单路感应信号和外圈４路感应信号的相位计数值，得到传感器的绝对位置信息并显示绝对角位移值。实验结果表明，传感器样机经过诊断指示调整安装后，整周测量误差精度可达±１′′，有效提高了传感器的测量精度 相关文章 | 计量指标

能源动力环境

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热失控状态气液两相的锂离子电池建模及修正方法研究 廖世勇, 吴浩, 吴胜利, 邢文婷 2024 (1):  255-263.  摘要 ( 159 )   PDF(2609KB) ( 136 )   锂离子电池在应用过程中因滥用而发生热失控现象，导致电池内部产生大量气体，传统的固液两相模型难以准确描述热失控机理。针对以上问题，以１８６５０电池组为研究对象，构建气液两相的锂离子电池模组的电化学热耦合模型，研究了热失控气体对锂离子电池内部应力、温度、电解液浓度的影响规律，同时利用ＣＯＭＳＯＬＭｕｌｔｉｐｈｙｓｉｃｓ５．５软件进行了有效性验证和理论模型修正。研究结果表明，锂离子电池热失控气体对电池内部应力、温度、电解液浓度有着明显的正反馈影响规律。内部应力的理论修正值与仿真值峰值均在相近时刻出现，且误差为０．０４ＭＰａ，计算精确率提高了８０％。电池内部温度到６０°C左右时发生热失控，产生的热失控气体在内部温度升高到１６０°C时被点燃，６４０ｓ时达到最高仿真温度，修正温度分别为１７７、１７２°C，热失控气体产生的热点现象是影响电池包内部的温度分布不均的主要原因。电解液浓度理论修正值和仿真值从１２００ｍｏｌ／ｍ３同步下降至８３７ｍｏｌ／ｍ３，形成气液两相流，电解液与电极材料反应和分解造成了电解液浓度降低 相关文章 | 计量指标

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孤岛微电网基于分布式一致性算法的二次控制 肖蕙蕙, 熊文星, 李海啸, 吴泓林, 余建武, 魏书剑 2024 (1):  264-272.  摘要 ( 107 )   PDF(2802KB) ( 122 )   在孤岛微电网分布式电源（ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄｇｅｎｅｒａｔｏｒ）并联系统中，采用下垂控制时，由于线路阻抗不匹配导致电源输出无功功率，无法按容量分配。为此，在下垂控制的基础上，提出了一种采用一致性算法调节虚拟阻抗值的分布式二次控制策略。通过一致性算法得到分布式电源之间的无功功率差额，再输入比例积分控制器中得到虚拟阻抗校正值，通过调节虚拟阻抗值实现ＤＧ之间无功功率的合理分配。针对引入虚拟阻抗和负载变化导致的电网电压的跌落，采用基于一致性算法的二次电压控制恢复电网的电压水平，保证电网的稳定性。所提策略不需要了解线路阻抗值信息，仅需要邻近ＤＧ的功率信息就可以对虚拟阻抗进行自适应调节，在部分ＤＧ故障时仍能够实现精准的无功功率分配和电压的恢复，增强了系统的可靠性。仿真结果表明所提策略的可行性和有效性。 相关文章 | 计量指标

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城市道路交通减污降碳协同增效的动态评估 贾书伟, 于海平 2024 (1):  273-280.  摘要 ( 97 )   PDF(4017KB) ( 129 )   碳达峰、碳中和目标导向下，城市交通污染物与ＣＯ２减排（简称减污降碳）研究已成为一项紧迫任务。为此，引入自愿倡导型策略，利用沉没成本效应原理阐明出行新需求的诱发机理，构建一种考虑沉没成本效应和公民绿色出行认知程度提升的机动车出行抑制算法。以小型客车为例，通过动态仿真和情景方案的对比分析，探究减污降碳协同增效的优化策略。结果表明：污染收费政策对小型客车减污降碳具有“双重”效应，适度的收费能够实现缓堵和减排的“双赢”，但收费过高易诱发出行新需求，产生副作用。与基准情景相比，自愿倡导型策略使小型客车ＰＭ污染程度、ＣＯ２排放量及温室效应影响程度大约下降３３．９８％、２１．７２％和３０６９％，具有减污、降碳及抑制副作用增长的协同增效功能 相关文章 | 计量指标

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采用改进北方苍鹰算法的微电网优化调度研究 陈将宏, 王羲沐, 李伟亮, 李雪莲, 袁腾 2024 (1):  281-289.  摘要 ( 135 )   PDF(1281KB) ( 101 )   微电网系统通常由多种分布式电源组成，为降低运行成本，常使用智能算法对微电网进行调度。智能算法在求解微电网调度模型时容易陷入局部最优解，导致求解精度差，因此在北方苍鹰算法的基础上，提出了一种混合策略改进的北方苍鹰算法（ＨＮＧＯ），利用反向学习、Ｍｅｔｒｏｐｏｌｉｅｓ准则以及自适应ｔ分布变异提高求解精度，同时构建了考虑可再生能源出力特性的需求响应模型，使负荷曲线与可再生能源出力曲线更贴近，然后建立日运行成本最低的微电网优化调度模型，并利用ＨＮＧＯ求解。对比仿真结果显示所提算法具有更好的求解精度，且所提需求响应模型能显著降低燃料成本 相关文章 | 计量指标

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前景理论视角下废旧动力电池回收监管演化博弈分析 许礼刚, 刘荣福, 陈磊, 倪俊 2024 (1):  290-297.  摘要 ( 91 )   PDF(2242KB) ( 85 )   废旧动力电池具有较强的负外部性，违背了新能源汽车设计的初衷。为促进废旧动力电池有效回收，将前景理论与演化博弈论耦合，综合考虑政府、企业（汽车生产）和公众之间的利益，促使政府和公众对企业进行共同监督，构建三方博弈模型。针对初始意愿、罚款组成、风险态度系数和损失规避系数的不同情况，进行模拟数值仿真，并结合现实中废旧动力电池的认识度、奖惩机制和盈利信心进行分析。研究表明：提高公众或政府的初始监督意愿，可以促进企业回收废旧动力电池；当企业的回收策略为亏损时，提高企业对公众的补偿金额、降低企业的风险态度系数和损失规避系数，可以促进企业积极回收；在废旧动力电池回收过程中，共同监督的效果优于单独监督 相关文章 | 计量指标

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双层规划模型下物流始端集中网点运营优化研究 王文洋, 赵峻锐, 罗玉平, 张旭, 贾鹏 2024 (1):  298-307.  摘要 ( 112 )   PDF(2939KB) ( 110 )   我国物流产业平均成本高，综合利润率低，长此以往不利于物流产业与互联网消费市场的发展。根据集货行为实现物流业降本增效这一基本理论，提出物流始端集中化经营策略，探寻符合我国实际情况的高效低成本的快运物流运营模式。首先，以物流与用户接触的网点为出发点，建立降低成本与增加利润的双层规划模型。其次，对物流商与用户是否选择此模型所构造策略进行博弈分析。最后，对快递网点数据进行实证分析，采用极点搜索法求解策略模型的最优解，并依据最短路径问题的解决进一步改进集中化策略实施的时间约束。研究发现，理论和实证结果均表明物流始端网点的集中化策略可以达到高效低成本的优化目标，极点搜索法和策略博弈可以有效解决物流优化中的双层规划模型问题。 相关文章 | 计量指标

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基于ＳＣＳＳＡ-ＣＮＮ-ＢｉＬＳＴＭ的行驶工况下锂电池寿命预测 刘泽宇, 彭泽源, 韩爱国 2024 (1):  308-318.  摘要 ( 170 )   PDF(3325KB) ( 427 )   随着锂离子电池广泛应用，电池寿命预测的重要性日益突显。锂离子电池剩余寿命（ＲＵＬ）的准确预测是其健康管理的关键组成部分。基于此提出了一种名为ＳＣＳＳＡＣＮＮＢｉＬＳＴＭ的算法，旨在实现应用于整车的锂离子电池ＲＵＬ预测。采用卷积神经网络（ＣＮＮ）和双向长短时记忆神经网络（ＢｉＬＳＴＭ），并结合了正余弦和柯西变异的麻雀优化算法（ｓｉｎｅｃｏｓｉｎｅａｎｄＣａｕｃｈｙｍｕｔａｔｉｏｎｓｐａｒｒｏｗｓｅａｒｃｈａｌｇｏｒｉｔｈｍ，ＳＣＳＳＡ），形成了一种新型的混合神经网络，以提高锂离子电池ＲＵＬ预测的准确性和稳定性。ＣＮＮ用于电池健康状态（ＳＯＨ）深度特征的全面提取，而ＢｉＬＳＴＭ以双向方式研究这些深度特征，并通过密集层生成锂离子电池的ＲＵＬ预测。为验证所提出方法的有效性，首先使用ＮＡＳＡ的电池数据，将多个常用模型与所提出的混合神经网络模型进行比较。研究结果显示，混合模型的决定系数（Ｒ２）提高了４％～２３％，ＲＵＬ绝对误差降至１，这表明模型具备更高的预测准确性。随后，在整车层面进行了ＣＬＴＣ动态工况下的循环试验，并对寿命衰减数据进行了预测。最终的结果显示，ＳＣＳＳＡＣＮＮＢｉＬＳＴＭ模型对应的均方根误差（ＲＭＳＥ）、Ｒ２分别为１．６４、０．９８Ａｈ，展现出了良好的预测和泛化性能。 相关文章 | 计量指标

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动态工况下基于ＷＯＡ-ＢｉＧＲＵ的ＰＥＭＦＣ性能退化预测 杨柳, 王巍 2024 (1):  319-327.  摘要 ( 106 )   PDF(2691KB) ( 70 )   质子交换膜燃料电池（ｐｒｏｔｏｎｅｘｃｈａｎｇｅｍｅｍｂｒａｎｅｆｕｅｌｃｅｌｌ，ＰＥＭＦＣ）是重要的现代可持续能源发电装置，准确估计其性能退化对实际应用至关重要。传统的数据驱动方法缺少对老化机制的考虑，因此对性能退化过程中的电压恢复现象的处理欠佳。通过分析ＰＥＭＦＣ运行数据中的多种特征信息，提出一种动态工况下的ＰＥＭＦＣ性能退化预测方法，更好地处理电压恢复现象。首先使用随机森林算法进行数据特征分析，确定模型训练使用的特征量。然后建立双向门控循环单元模型（ｂｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌｇａｔｅｄｒｅｃｕｒｒｅｎｔｕｎｉｔｓ，ＢｉＧＲＵ），并使用鲸鱼优化算法（ｗｈａｌｅｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎａｌｇｏｒｉｔｈｍ，ＷＯＡ）进行参数优化。最后，使用经过优化的ＢｉＧＲＵ模型进行ＰＥＭＦＣ性能退化预测，并进行预测效果评估。在ＰＥＭＦＣ动态数据集上的实验结果表明，预测效果较ＧＲＵ提高了２８．１％～３３．７％，较ＢｉＧＲＵ提高了２５．５％～３１．２％。 相关文章 | 计量指标

“智能机器人感知、规划及应用技术”专栏

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改进ＪＰＳ的无人机路径规划研究 唐嘉宁, 闫搏远, 陈云浩, 颜衡, 程俊涛 2024 (1):  328-337.  摘要 ( 143 )   PDF(3871KB) ( 112 )   针对传统ＪＰＳ算法在路径规划时虽然会减少扩展节点的数量，但会使障碍物区域的扩展节点数目增加这一问题，提出了一种改进跳点搜索规则的ＳＪＰＳ算法。该算法利用基于距离和方向的启发式函数，相比ＪＰＳ算法可以更准确地描述从当前点到目标点的估计代价，从而减少时间代价、路径代价和拜访节点个数。对于规划出的路径不平滑的问题，提出了基于Ｂｅｚｉｅｒ曲线和直线混合的轨迹优化方法，将生成的轨迹进行平滑处理，使它的曲率更加连续。仿真实验结果表明，ＳＪＰＳ算法减少了大量的拜访节点，通过新的跳点规则提高了路径规划的速度。最后，将ＳＪＰＳ算法应用在自主搭建的无人机上进行实验，在同一规划任务下，ＳＪＰＳ算法比ＪＰＳ算法路径规划时间代价减少９８．６％，路径代价减少８１．１％，拜访节点个数减少９９．７％，可以满足无人机在执行飞行任务时对路径规划实时性要求较高的需求 相关文章 | 计量指标

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改进ＲＲＴ算法的采摘机械臂路径规划 赵辉, 郑缙奕, 岳有军, 王红君 2024 (1):  338-345.  摘要 ( 113 )   PDF(1872KB) ( 94 )   针对采用传统的快速随机扩展树（ＲＲＴ）算法的采摘机械臂在果园工作环境中搜索路径时间长，最终路径不平滑、拐点多等问题，提出了一种改进的ＲＲＴ避障算法。改进的算法采用高斯采样策略，减少了采样的随机性，避免产生更多不必要的随机树，增加规划的导向性；再添加Ａ代价函数去除路径的冗余点，最后使用贪婪算法简化路径，减少拐点，让机械臂可以快速、准确、平稳地沿着最佳路径运动到目标点。仿真表明，改进后的算法有效地减少了路径规划的时间，缩短了路径长度，具有良好的可行性和有效性。 相关文章 | 计量指标

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针对ＦＳＡＣ赛场环境的全局锥桶建图算法研究 张要强, 李刚, 薛玉斌 2024 (1):  346-354.  摘要 ( 82 )   PDF(2766KB) ( 138 )   针对中国大学生无人驾驶方程式(FSAC)赛车在高速循迹的“U型弯道”工况中,由于识别的锥桶有限,导致路径规划失效的问题,提出了一种基于激光雷达以及组合惯导系统的锥桶地图构建算法。该算法从当前帧激光点云中提取出锥桶中心点云,通过乘以雷达到组合惯导的标定矩阵和组合惯导实时解算的车辆在地图坐标系中的位姿矩阵,将激光坐标系下的锥桶点云投影到地图坐标系下,完成锥桶地图的构建与更新。将算法进行实车验证,3次实验结果表明:该算法的平均召回率为98.7%,平均精准度为98.1%,构建好的地图能够供给规划算法,拟合出赛道的全局最优路径进行加速跟踪,提高了赛车的感知预判能力和路径规划效率 相关文章 | 计量指标

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改进海洋捕食者算法的机器人路径规划研究 黄训爱, 杨光永, 樊康生, 徐天奇 2024 (1):  355-367.  摘要 ( 119 )   PDF(2986KB) ( 113 )   为解决海洋捕食者算法（ＭＰＡ）收敛速度慢、收敛精度低、易陷入局部最优的问题，提出一种多策略改进海洋捕食者算法（ＩＭＰＡ）。引入Ｌｏｇｉｓｔｉｃ混沌映射初始化种群，增加捕食者种群多样性；基于当前迭代次数ｔ的自适应移动步长动态调整策略，增强算法逃离局部最优的能力；在ＩＭＰＡ迭代后期，加入中垂线算法（ＭＡ），基于中垂线策略的游离粒子位置更新方法，能够加快更新捕食者的位置，增强算法的寻优速度和寻优精度，避免算法陷入局部最优。最后通过改变ＩＭＰＡ阶段转换寻优过程，进一步平衡搜索过程，加强全局与局部适应性。选用６个基准测试函数对算法性能进行测试，测试结果显示：ＩＭＰＡ收敛速度更快，收敛精度更高；最后将改进算法应用于移动机器人路径规划，仿真结果表明：该算法规划的路径长度更短，搜索效率更高。 相关文章 | 计量指标

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改进粒子群算法在六轴机械臂关节空间轨迹规划中的应用 杜超斐, 刘睿, 丁军, 黄霞, 金辉 2024 (1):  368-378.  摘要 ( 167 )   PDF(4598KB) ( 243 )   以xArm6机械臂为研究对象,提出了一种基于改进粒子群算法的时间最优353分段多项式插值的关节空间轨迹规划方法。该方法以机械臂运行时间最优为目标,在满足速度、加速度及变加速度的约束条件下,用引入了自适应惯性权重以及概率突跳特性的改进粒子群算法对各段插值时间进行优化。相比于传统粒子群算法,改进的粒子群算法迭代速度更快,同时不易陷入局部最优。仿真结果表明,机械臂运行平稳,且6个关节的位置、速度、加速度连续无突变,证明该方法有效可行。 相关文章 | 计量指标