重庆理工大学学报（自然科学）

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潘公宇, 马斌

2024 (2): 1-8.

摘要 ( 303 )

PDF(2662KB) ( 287 )

考虑换道车辆在换道前的跟驰行为与无换道意图的一般跟驰行为有明显的差异，为研究车辆在换道前的特殊跟驰行为，提出“换道前跟驰”阶段概念，将换道车辆的跟驰过程划分为“基本跟驰”与“换道前跟驰”两阶段，以主车在换道前斜率的第五八分位数作为“换道前跟驰”的终点，使用ｚ检验法验证了换道车辆在换道前跟驰阶段运动状态的特殊性。搭建ＣＮＮ-ＬＳＴＭ网络以车辆速度、加速度、相对距离、横向偏移量等为输入，利用ＣＮＮ层提取输入层特征，再将提取出的特征作为ＬＳＴＭ网络的输入，利用ＬＳＴＭ网络实现跟驰车辆状态的预测。仿真结果表明，传统的ＩＤＭ不适用于车辆换道前的特殊跟驰行为，搭建的ＣＮＮＬＳＴＭ模型在加速度精度上较传统ＩＤＭ模型提升了１５．１％，更适用于车辆换道前跟驰状态的描述。

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基于驾驶场景与决策规则的智能汽车换道决策

张昆, 浦同林, 张倩兮, 聂枝根

2024 (2): 9-19.

摘要 ( 197 )

PDF(2864KB) ( 273 )

复杂交通环境中，换道决策直接影响智能汽车自主换道效果，然而在换道决策过程中依旧存在着预测正确率低以及决策安全的问题。因此，针对这一问题，提出了基于驾驶场景和决策规则的换道决策模型。考虑换道后的交通行驶状况对换道决策的影响，引入换道后的期望速度和换道前后与前车的距离作为新的特征变量，基于特征变量与换道决策的相关性建立了换道决策规则。建立了模拟真实驾驶环境的换道场景数据集，扩充了NGSIM换道场景数据集，并对其进行了有效性验证。针对换道决策的多参数和非线性问题，提出了基于贝叶斯优化核函数的支持向量机模型，在换道场景数据集上进行测试验证。结果表明：新引入的决策特征变量对换道行为有积极作用，换道场景数据集能够模拟真实的换道场景，可进一步应用到换道决策和轨迹规划的研究中，支持向量机模型对换道行为的预测正确率达95.40%，高于其他机器学习分类器，提高了换道行为的安全性

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基于改进Ｓｔａｎｌｅｙ算法的目标假车路径跟踪控

李文礼, 易帆, 封坤, 王戡, 张智勇

2024 (2): 20-31.

摘要 ( 124 )

PDF(5180KB) ( 175 )

为了满足智能汽车封闭场地测试的需求，开发了一种智能车场地测试用软目标车，能够有效地提高场地测试的安全性和效率。在封闭场地功能场景的测试中，软目标车应能够按照预设的GPS轨迹高精度行驶。为了提高目标车的路径跟踪精度，设计了基于偏差的比例、积分、微分和Stanley控制算法的横纵向控制器，基于遗传算法得到Stanley控制算法参数的最优知识库，利用模糊控制算法实现Stanley控制算法参数的自适应调节，基于Carsim和Matlab／Simulink联合建立了软目标车仿真模型，最后在封闭场地中进行实车验证。结果表明：提出的控制方法能够满足智能汽车封闭场地测试要求

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智能车变道决策规划系统的预期功能安全研究

罗石, 李灵恩, 丁华, 吴承航, 过永强

2024 (2): 32-44.

摘要 ( 124 )

PDF(3522KB) ( 206 )

随着智能驾驶汽车快速发展，预期功能安全（safety of the intended functionality，SOTIF）愈发凸显其重要性。自动变道控制系统作为自动驾驶系统的重要组成部分，在决策规划层面存在SOTIF不足的风险。基于ISO21448和系统过程理论（system-theoretic process analysis，STPA），对车辆变道决策规划系统的预期功能安全进行分析，找到潜在的危害触发事件并得到相应的安全目标。针对安全目标进行算法改进，综合考虑车型、车速、路面状况等行驶因素，利用高斯过程回归和模糊综合评价的方法得出目标车辆加速度用以评估当前变道安全性。结合最小变道时间及变道终点确定最优变道轨迹，并在变道过程中实时更新周围车辆行驶状态，利用提出的安全系数判断本车当前的安全状态并采取不同的变道措施，以保证车辆安全变道或在紧急情况无法完成变道时可以安全返回。建立验证场景，对不同场景下功能改进前后系统的风险进行对比。结果表明：功能改进后系统的风险显著降低，变道过程中的安全水平明显提高。

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适应道路曲率多变的前馈-预测LQR横向控制

孙福昌, 邵金菊, 单少飞, 谢生龙

2024 (2): 45-54.

摘要 ( 181 )

PDF(4005KB) ( 194 )

针对传统LQR（linear quadratic regulator）横向控制的不足，提出了一种前馈-预测LQR反馈控制，实现了曲率多变道路的跟踪控制。在传统动力学模型的基础上建立了误差模型，以误差模型为研究对象分别求解了反馈控制量和前馈控制量。为提高LQR对道路多变的适应性，根据航向和横向位置误差建立了模糊规则实时调节Q、R矩阵。同时利用道路曲率信息，设计了预测模块，实时更新预测点和预测时间，解决了传统LQR响应迟滞问题。在给定规划路径的基础上进行了硬件在环实验，测试了单、双移线多车速工况下传统LQR和前馈-预测LQR的路径跟踪效果，结果表明本文中设计的前馈-预测LQR的控制效果优于传统LQR，单移线工况下轨迹跟踪误差最大可减少4.5%，双移线工况下轨迹跟踪误差最大可减少9.5%。

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多参数优化ＭＰＣ的自动驾驶轨迹跟踪控制

李学慧, 苏振, 张俊友

2024 (2): 55-64.

摘要 ( 197 )

PDF(4816KB) ( 240 )

针对自动驾驶车辆横向控制在大曲率路径处跟踪误差较大的问题，提出一种多参数优化模型预测控制（model predictive control，MPC）的轨迹跟踪控制策略。根据车辆动力学模型和目标函数搭建轨迹跟踪MPC控制器，将车速、横向位置误差和横摆角误差作为模糊输入，输出前轮转角作用于车辆。通过模糊控制对MPC控制器的预测时域、控制时域和权重矩阵等多个参数进行实时优化，在双移线轨迹不同速度和不同路面附着系数下完成Carsim／Simulink联合仿真，验证控制策略的有效性。仿真结果表明，MPC多参数优化算法优于MPC传统算法和MPC单参数优化算法，在高附着路面轨迹跟踪精度平均可提高27.4%；在低附着路面能够降低最大横摆角误差27.3%，并且能够更好地平衡跟踪精度和操纵稳定性。

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基于路面识别算法的分布式驱动汽车驱动防滑控制策略

常九健, 吴佳豪, 方建平

2024 (2): 65-76.

摘要 ( 137 )

PDF(4919KB) ( 173 )

针对在低附着系数路面上由于分布式驱动汽车质量变化及道路坡度影响造成驱动防滑控制效果差的问题，提出了一种基于路面识别算法和滑模控制的驱动防滑控制策略。通过递归最小二乘法估计整车质量和道路坡度，修正车轮垂直载荷，根据附着系数和滑转率的关系设计路面识别策略，获取最优滑转率作为控制目标，采用滑模控制算法实现对滑转率的快速跟踪。通过Carsim和Simulink联合仿真和实车试验，与传统的PI控制策略进行对比，仿真结果表明本文提出的策略滑转率误差RMSE值降低75.1%，实车试验验证本文中提出的控制算法在整车滑转率控制上具有优势。

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融合改进A*算法和DWA算法的全局动态路径规划

董晓东, 李刚, 宗长富, 李永明, 李云龙, 李祥

2024 (2): 77-86.

摘要 ( 236 )

PDF(3079KB) ( 144 )

针对常规A*算法存在的路径规划中冗余节点过多、拐点过多、规划路径与障碍间的距离过短、容易产生碰撞等问题，提出了一种将改进A*算法与动态窗口法相结合的新方法。该算法通过对栅格地图中的障碍栅格进行量化处理，提取环境信息，并根据这些信息对A*算法的启发函数和子节点选择策略进行调整。此外，为了优化路径的平滑度和安全性，设计了一种路径节点平滑处理算法。仿真实验结果表明，融合动态窗口法的融合算法不仅能够保证所规划路径的全局最优性，而且能够有效地避开随机障碍物。

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基于自适应预瞄路径的非连续曲率轨迹跟踪控制方法

李杭宇, 刘冉冉, 姜宇, 王文豪, 李峰, 郭威

2024 (2): 87-98.

摘要 ( 137 )

PDF(4980KB) ( 156 )

针对智能车辆在复杂道路工况下跟踪效果不佳的问题，在考虑车辆转向安全的前提下，提出了一种非连续曲率轨迹跟踪控制策略。基于道路曲率、车速指标的影响，设计一种改进的预瞄误差模型，结合安全速度约束建立自适应预瞄控制器，以五次多项式拟合得到预瞄路径及道路曲率，并根据预瞄式位置几何原理，设计驾驶员转向模型，推导前轮转角方程。通过Matlab／Simulink、Carsim、Prescan搭建联合仿真平台，选取双移线、非连续曲率轨迹、连续换道工况进行对比实验。结果表明：在以上工况下，文中提出的控制算法能实现预瞄路径随外界条件变化自适应调节，在保证车辆行驶稳定性、安全性、适应性的同时，跟踪精度分别提高了55.34%、65.86%、46.00%。

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自适应预测时域参数ＭＰＣ车辆轨迹跟踪控制

吴长水, 高绍元

2024 (2): 99-108.

摘要 ( 200 )

PDF(5549KB) ( 250 )

为提升无人车辆在不同车速下轨迹跟踪控制的精度和稳定性，对传统定预测时域模型预测控制（MPC）控制器进行优化处理，提出了一种基于自适应预测时域参数MPC的车辆轨迹跟踪控制策略。通过灰色关联法确定不同目标车速工况下的MPC最优预测时域参数，使用傅里叶逼近法对预测时域参数拟合，结合车辆动力学模型和MPC算法得到可随车速变化预测时域参数的半经验模型。该模型可根据车辆轨迹跟踪目标车速的变化选择相对最优预测时域。通过仿真对比试验和实车测试，结果表明：自适应预测时域参数MPC控制器在减少轨迹跟踪误差的同时提升了求解速度，其横摆角偏差均值降低14.7%，横向偏差均值降低21.7%，同时控制器对不同的目标车速工况也具有较强的适应性。

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玄云ＳＷ１２０Ｂ航空发动机尾流热流场数值分析

龚淼, 黄文

2024 (2): 109-116.

摘要 ( 114 )

PDF(4251KB) ( 96 )

以玄云SW120B航空发动机为研究对象，在纯气相作用和发动机慢车状态下，对尾部热流场进行建模和数值模拟，通过分析尾部温度场和流场特性，得到温度和流速的分布及变化规律。在喷口端面中心建立坐标系，研究结果显示：尾流出口处热流的温度和流速呈三维锥体分布，以喷口为中心向外扩散，流体远离喷口0.6 m处开始呈现偏离中心轴向的趋势。尾流高温区域为：z＜0.9 m，y＜0.5 m，温度范围为569～976 K。低温区域为：z＞2.5 m，y＞0.6 m，最高温度不超过323 K。尾流高流速区域为：z＜0.2 m，y＜0.2 m，流速范围为77～100m／s。低流速区域为：z＞0.9 m，y＞0.2 m，最高流速不超过20 m／s。人体安全区距离为：z＞2.5 m，y＞0.5 m。研究方法可为大型民航发动机尾流热流场分析和发动机慢车下的地面除冰作业安全区域划分提供参考。

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涂层锆合金包壳管切向微动磨损数值预测模型研究

王凯模, 沈火明, 王宇星, 廖业宏, 刘娟, 任!森, 彭振驯, 黄恒

2024 (2): 117-122.

摘要 ( 86 )

PDF(2506KB) ( 42 )

为建立涂层锆合金包壳微动磨损的有限元计算分析模型，预测切向工况下的最大磨损深度，基于包壳-格架的实际几何特征建立了涂层锆合金包壳-刚凸接触系统的有限元模型，采用Archard磨损模型计算磨损量，结合ABAQUS的ALE功能和UMESHMOTION子程序模拟磨损过程。根据微动磨损试验结果分析磨损系数随磨损周次的变化情况，并拟合其函数关系。有限元计算的最大磨损深度和最大深度的位置与试验结果相符，表明所建立的模型可用于涂层锆合金包壳切向微动磨损最大深度的预测。

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面向表面质量的镍基高温合金铣削参数多目标优化研究

田应权, 尹瑞雪, 易望远, 欧丽

2024 (2): 123-131.

摘要 ( 84 )

PDF(2492KB) ( 100 )

针对镍基高温合金材料在铣削过程中存在表面加工质量低的问题，提出一种基于神经网络及NSGA-Ⅱ算法的工艺参数多目标优化方法。采用不同工艺参数进行数控铣削镍基高温合金Inconel718加工并获取数据集，以表面粗糙度为输出，不同工艺参数组合为输入，利用麻雀搜索算法建立SSA-BP神经网络模型用于预测Inconel 718铣削表面粗糙度；以最大材料去除率、最小表面粗糙度为优化目标，构建NSGA-Ⅱ工艺参数多目标优化主体模型，调用构建好的预测模型作为主体模型的目标函数并优化求解得到Pareto最优解集。使用TOPSIS法对Pareto最优解集进行最优解决策，得出最佳的工艺参数组合。优化结果表明：该方法不仅可用于高温合金材料数控铣削表面粗糙度预测，还可用于工艺参数优化，为进一步提高数控铣削材料加工质量和效率提供参考。

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安装误差对于电场式圆时栅传感器测量精度的影响规律及抑制方法

于沛玉, 王合文, 王祥虎, 吴昶亮, 展丙男

2024 (2): 132-140.

摘要 ( 79 )

PDF(3587KB) ( 78 )

在纳米时栅传感器安装过程中，转子相对于定子的偏心或偏摆，是角位移传感器整周测量误差的主要来源。运用面积积分法进行数学建模，分析在安装不满足正对平行条件时的整周误差及其谐波频次，揭示采用多个电极进行信号拾取会具有一种匀化效应，能够减小由安装带来的谐波误差。采用印制电路板（PCB）工艺制造直径为305 mm的传感器样机，在不同测头数量的条件下进行精度对比实验。实验结果表明：多测头结构能够对整周误差产生抑制与匀化作用，使传感器整周测量精度达到1.5″，接近平行正对安装时的测量精度，验证了多测头结构对安装误差的抑制作用。

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盘式制动器温度场的分析研究

王全伟, 卜旭阳, 郭仝兴, 周城, 文豪

2024 (2): 141-147.

摘要 ( 120 )

PDF(2972KB) ( 231 )

针对制动器温度场的研究分析，建立额定起重量32 T的钳盘式制动器三维模型，同时在Workbench中添加制动器材料的各个参数，设置摩擦副间的接触关系，施加制动盘和制动衬片载荷、约束，对制动器制动过程产生的温度场进行仿真。使用LM算法建立包括时间、摩擦因数、制动压力、初始转速的多元非线性数学模型，通过Matlab进行回归分析。最终拟合结果和有限元仿真结果吻合，验证了起重机制动器温度模型的正确性。

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飞轮储能用永磁同步电机温度场分析

王成, 白国长, 张宇

2024 (2): 148-153.

摘要 ( 96 )

PDF(3025KB) ( 103 )

针对飞轮储能用永磁同步电机散热困难的问题，以某额定功率为300 kW、转速为10 000 r／min的永磁同步电机为研究对象，利用磁热耦合的方法，对永磁同步电机的损耗和温度场进行模拟及测试分析，研究永磁同步电机的损耗及电机热分布；利用热仿真模型，研究电机关键部件散热的影响因素。结果表明：高温主要集中于永磁体及绕组区域；减小流道宽度、增大流道数目以及增大流道圆角半径可有效提高定子散热性能；辐射率越高，永磁体散热性能越好；改进电机结构后，永磁体最高温度下降10.5%。研究结果可为永磁同步电机的设计及散热优化提供参考

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流体滑环压损理论计算与仿真分析

帅高鹏, 王能慧, 叶佳钰, 吴海燕, 吴海红

2024 (2): 154-160.

摘要 ( 88 )

PDF(3213KB) ( 57 )

为研究流体滑环旋转传输过程中的流道压损，对流体滑环旋转传输局部压损进行简化分析，提出流体滑环压损理论估算方法，并基于Comsol软件对流体滑环进行数值分析，研究不同流体出入口夹角及环形流道宽度对流道压损的影响规律。结果表明：流体压损理论计算相对数值仿真、试验测试结果误差在20%以内，所提出的理论计算方法可指导流体滑环压损快速评估；流体滑环压损随流体出入口夹角增加呈现先增大、后逐步减小的趋势，当流体出入口夹角为30°时，流体滑环压损最大；流体滑环压损随流道宽度系数的增加逐渐减小，当宽度系数增加至一定值时，流道压损减损效果减弱，最佳流道宽度为等截面设计宽度的0.8～1.2倍。

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基于改进ＤＰＧＮ的少样本图像分类算法研究

王玲, 孙莹, 王鹏, 白燕娥

2024 (2): 161-169.

摘要 ( 156 )

PDF(2389KB) ( 74 )

DPGN（distribution propagation graph network）是基于深度学习的少样本图像分类算法，在数据稀疏的条件下可以顺利完成图像分类，但其分类的准确率仍需进一步提升。以DPGN算法为研究对象，提出SFOD＿DPGN（SinAM＿FRN＿layer＿ODConv＿DM＆EMD＿distribution propagation graph network）算法。在骨干神经网络Resnet12的残差块中融入注意力机制；将Resnet12网络中批量归一化与ReLu激活函数搭配使用的方式改为滤波器响应归一化与阈值线性单元激活函数搭配使用的方式；在分类器模块中选用全维动态卷积替换普通卷积；使用马氏距离和推土机距离替换L2距离度量函数。在CUB-200-2011数据集上的实验表明，在5way-1shot和5way-5shot分类任务下，SFOD＿DPGN算法比DPGN算法的准确率提升约7.97%和2.66%

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以对比学习与时序递推提升摘要泛化性的方法

汤文亮, 陈帝佑, 桂玉杰, 刘杰明, 徐军亮

2024 (2): 170-180.

摘要 ( 92 )

PDF(4728KB) ( 77 )

为了有效缓解基于交叉熵损失函数训练的传统文本摘要模型所面临的推理过程中性能下降、泛化性较低、生成过程中曝光偏差现象严重、生成的摘要与参考摘要文本相似度较低等问题，提出了一种新颖的训练方式，一方面，模型本身以beamsearch的方式生成候选集，以候选摘要的评估分数选取正负样本，在输出的候选集中以“argmax-贪心搜索概率值”和“标签概率值“构建2组对比损失函数；另一方面，设计作用于候选集句内的时序递推函数引导模型在输出每个单独的候选摘要时确保时序准确性，并缓解曝光偏差问题。实验表明，所提方法在CNN／Daily Mail和Xsum公共数据集上的泛化性得到提升，Rouge与Bert Score在CNN／Daily Mail上达到47.54和88.51，在Xsum上达到了48.75和92.61。

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航空器场面滑行关键路径识别与抗毁性研究

康瑞, 牟睿聆, 李凌海, 周裕川

2024 (2): 181-188.

摘要 ( 64 )

PDF(2072KB) ( 52 )

为准确辨识机场地面滑行系统重要路段，提升拥塞风险控制能力，通过构建机场活动区交通网络模型，从节点近邻、全局路径、特征向量和网络位置4个角度挖掘关键节点，提出改进介数中心性算法，得到节点重要度排序样例集。综合鲁棒性、性能下降速率以及单位时间性能损失等网络性能指标，通过抗毁性实验分析性能变化曲线，确定综合抗毁性衡量指标ki测度下复杂网络节点重要度排序结果，实现关键路径识别。以华北某机场为例开展实证研究，结果表明：机场活动区交通网络具有较小的聚类系数，在随机攻击下抗毁性较强，基于度中心性的节点序列为所有样例中最满足实际运行中的关键路段，管制员可实施重点路段流量调配，抑制冲突。

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AM FRel：一种中文电子病历实体关系联合抽取方法

余肖生, 李琳宇, 周佳伦, 马洪彬, 陈鹏

2024 (2): 189-197.

摘要 ( 167 )

PDF(1565KB) ( 140 )

中文电子病历实体关系抽取是构建医疗知识图谱，服务下游子任务的重要基础。目前，中文电子病例进行实体关系抽取仍存在因医疗文本关系复杂、实体密度大而造成医疗名词识别不准确的问题。针对这一问题，提出了基于对抗学习与多特征融合的中文电子病历实体关系联合抽取模型AMFRel（adversarial learning and multi-feature fusion for relation triple extraction），提取电子病历的文本和词性特征，得到融合词性信息的编码向量；利用编码向量联合对抗训练产生的扰动生成对抗样本，抽取句子主语；利用信息融合模块丰富文本结构特征，并根据特定的关系信息抽取出相应的宾语，得到医疗文本的三元组。采用CHIP2020关系抽取数据集和糖尿病数据集进行实验验证，结果显示：AMFRel在CHIP2020关系抽取数据集上的Precision为63.922%，Recall为57.279%，F1值为60.418%；在糖尿病数据集上的Precision、Recall和F1值分别为83.914%，67.021%和74.522%，证明了该模型的三元组抽取性能优于其他基线模型。

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极值服从广义Pareto分布的扭转载荷外推方法研究

郑国峰, 陈柏先, 隗寒冰, 杨昊民, 严璐瑶

2024 (2): 198-207.

摘要 ( 90 )

PDF(4307KB) ( 52 )

提出了一种极值样本服从广义Pareto分布（generalized pareto distribution，GPD）函数的扭转载荷时域外推方法，基于极值样本的均值超出函数，首先确定一个区间范围，并以形状参数最小的均方误差为目标，通过自抽样法确定最佳阈值，再采用极大似然估计法对GPD函数的形状参数和尺度参数进行估计，获取扭转随机载荷谱的极值样本，服从GPD分布规律。以商用车驾驶室的稳定杆为研究对象，介绍了扭转载荷采集的方法，基于所提出的扭转载荷时域外推方法进行外推研究，并分别从穿级计数、功率谱密度、雨流图和潜在伪损伤量等方面对外推前后的载荷谱进行了对比分析。结果表明：所构建的载荷外推算法对商用车驾驶室稳定杆扭转载荷外推有较好适应性。

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模糊自适应PID对保险粉合成pH值的控制研究

林志树, 李洪毅, 朱冠华

2024 (2): 208-216.

摘要 ( 76 )

PDF(2195KB) ( 54 )

保险粉合成过程pH值控制存在非线性、时滞性、不确定性问题，采用常规PID控制结合人工控制的方式无法实现参数自调整，对pH值的控制很难达到预期效果，为此，提出了模糊自适应PID控制方法。介绍了保险粉合成原理及反应方程式，分析酸碱中和pH值控制并确定系统的传递函数，设计了模糊自适应PID控制器，通过Matlab／Simulink进行仿真分析，并进行了实验验证，结果表明：模糊自适应PID控制与常规PID控制相比，具有超调量小、调节时间短、抗干扰能力强等优点，实现了对pH值的有效控制。

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区域快速优化下的无人机在线轨迹规划方法

唐嘉宁, 和雪梅, 陈云浩, 彭志祥, 周思达

2024 (2): 217-225.

摘要 ( 93 )

PDF(2501KB) ( 65 )

针对传统基于梯度的规划方法需预先构建欧式符号距离场（euclidean signed distance field，ESDF）导致障碍物信息冗余度高、规划效率受限问题，提出了一种基于区域快速优化的实时轨迹规划方法。所提方法设计碰撞控制点替换策略用于加快碰撞区域的轨迹优化收敛速度从而降低轨迹规划时间，并定义提取与轨迹规划相关的局部障碍物信息方法，避免构建ESDF过程，从而提高规划效率；之后考虑轨迹安全性、平滑性及动态可行性，建立多目标优化函数，进一步优化轨迹。仿真实验表明，该方法可有效实现无人机在线轨迹规划，且与前沿方法相比，轨迹规划时间平均缩短了36.1%，轨迹优化收敛速度平均提高了33.1%，实现了更高效的规划。

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基于随机优化算法的天然气管道运行优化研究综述

梁兵, 董莎莎, 任玉清, 何宇琪, 伍连碧, 刘筱, 廖勇

2024 (2): 226-235.

摘要 ( 144 )

PDF(1115KB) ( 104 )

在“双碳”目标背景下，天然气管道的运行优化可以最大程度地实现降本增效减碳，因而得到了广泛且深度的关注。与确定性算法不同，随机优化算法在处理大规模管道和混合整数非线性规划问题上优于经典确定性算法。为此，对基于随机优化算法的天然气管道运行优化进行了调研。首先，介绍了天然气管道运行的数学模型；其次，采用随机优化算法求解模型最优调度结果，分别对遗传、粒子群、蚁群以及模拟退火4类算法在天然气管道运行中的应用进行了分析、对比和归纳。最后，对天然气管道运行优化的技术挑战与发展趋势进行了探讨。

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离轴拖挂轮式移动机器人跟踪控制研究

苗盛阳, 周宇生

2024 (2): 236-245.

摘要 ( 100 )

PDF(2691KB) ( 67 )

针对离轴拖挂轮式移动机器人挂车的轨迹跟踪控制问题，基于拖车和挂车运动轨迹的相对曲率关系提出了一种动态跟踪方法。建立离轴拖挂轮式移动机器人的运动学模型和动力学模型。通过拖车和挂车位置几何关系给出了两车的速度关系，进而得到两车运动轨迹相对曲率之间的关系。基于曲率关系将挂车的运动任务转化为拖车的运动任务，并结合动态跟踪方法设计比例积分反馈控制器完成拖车的运动任务。最后通过模拟仿真实现了挂车精确的轨迹跟踪控制，仿真结果表明在所提控制器的作用下，挂车在拖车的拉拽下可精确地跟踪目标轨迹曲线。由于所使用的动态跟踪方法引入了目标轨迹曲线的相对曲率，极大地提高了跟踪的精确性。

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农产品溯源区块链的源头数据验证机制研究

赵龙海, 赵金辉, 邹惠

2024 (2): 246-256.

摘要 ( 95 )

PDF(2701KB) ( 83 )

农产品溯源系统中区块链以其数据防篡改、可追溯的特性使上链后的数据真实可靠，但目前溯源系统中并没有确保上链前数据可靠的验证机制，上传至区块链系统的数据存在恶意修改和系统误差的问题。对此，设计了区块链源头数据验证机制，采用多维数据交叉验证算法和多源数据匹配计算算法验证农产品生产与物流的源头数据；提出基于云模型与复杂动态赋权的客户评价评估算法对交易环节的客户交易评价数据进行验证并计算真实评价数据；依据以上算法的验证结果设计节点信誉评分规则，在POS共识机制的基础上设计基于信誉的共识机制CPOS，恶意行为越多的节点越难得到记账权，解决了POS共识机制因节点的币龄值过大造成节点权益越来越大的不公平记账权竞争问题，并在一定程度上遏制了节点的作弊行为，保证了源头数据的真实性。实验表明，该机制可有效地过滤恶意和虚假的源头数据，保证农产品溯源系统的源头数据在相对合理的范围内。

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具有劳动异质性的订单分批优化研究

徐兆峰, 姜雪松, 李春伟, 王婧

2024 (2): 257-266.

摘要 ( 78 )

PDF(2744KB) ( 40 )

合理的订单分批和快速的拣选商品对于配送的时效性具有重要的意义。针对O2O超市仓储配送中心的订单分批问题展开研究，为了使具有劳动异质性的拣选员工更快地拣选订单商品和保证高效，同时使拣选员工工作更加均衡，构建了一个双目标混合整数规划模型，其目标是拣选员工行走的最小距离和拣选员工的工作量最平衡。应用了一种动态自适应步长萤火虫算法，证明了所提模型和目标之间的相关性。通过数据实验验证模型和算法的有效性，结果表明该模型对订单分批和具有劳动异质性的员工具有较强的影响，为提高超市配送的时效性提供了科学依据。

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电动汽车双层优化模型的充放电调度策略

马永翔, 王希鑫, 闫群民, 孔志战, 淡文国

2024 (2): 267-276.

摘要 ( 144 )

PDF(2103KB) ( 113 )

传统的分时电价策略虽然一定程度上可以改善电动汽车无序充电所产生的电网日负荷峰谷差加大、负荷率降低等状况，但易产生新的负荷高峰，并且当前多目标优化等策略削峰填谷效果欠佳或用户参与度不高。针对上述问题，提出一种基于双层优化模型的调度策略以充分考虑电网和用户两侧需求。第1层模型以优化电网日负荷方差最小为目标函数；第2层优化模型建立以车主充电成本最小以及保证用户出行需求的目标函数，然后用改进的粒子群-模拟退火算法对双层优化模型进行循环迭代求解，并将第2层优化后的结果反馈给第1层，以此循环优化，输出最终结果。对比优化前后的负荷曲线，结果表明：与当前优化策略相比，所提出的基于双层优化模型的V2G调度策略能有效降低新的负荷高峰及负荷峰谷差，减少参与V2G的用户成本，实现两侧双赢。

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计及风光储的冷热电联产综合能源系统低碳经济优化

陈洪银, 郭毅, 王松岑, 芋耀贤, 钟鸣, 贾晓强, 刘铠诚, 黄伟

2024 (2): 277-285.

摘要 ( 95 )

PDF(3271KB) ( 90 )

为解决能源危机，中国大力发展综合能源系统，以期进行多能协同互济，实现节能降碳。主要研究计及风光储的冷热电联供系统多目标优化调度问题。首先，从经济和碳排放2个不同的角度出发，建立经济目标函数和环境目标函数，构造考虑风光储的冷热电联供系统多目标优化配置模型以及相应的约束条件；然后，提出增强的非支配排序遗传算法Ⅱ（non-dominated sorting genetic algorithmⅡ，NSGA-Ⅱ），通过引入支配强度和方差因子，提高算法求解效率和求解精度；最后，以辽西某地正在运行的冷热电联供系统为例进行仿真分析，验证本文所提模型和方法的有效性。

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绿色工业园区供能技术方案及经济性分析

刘怀远, 陈逸珲, 李嘉晨, 宋福龙, 陈正曦, 余潇潇, 吴军

2024 (2): 286-284.

摘要 ( 91 )

PDF(2707KB) ( 61 )

工业园区是经济发展的重要载体，园区的生产活动需要大量的能量供给，因此可靠、经济的供能技术是高耗能产业运行的重要保障。首先对当前主要供能方式的系统结构与运行特性进行分析，包括自备电厂、大电网购电、孤岛模式微电网和并网模型微电网；然后综合经济性、可靠性和环境效益，建立了供能技术评价指标体系；最后，以某电解铝生产园区为实际算例，分析4种供能方式在工业园区应用中的经济性表现，并综合未来碳价格和储能成本的发展趋势进行敏感性分析，可为工业园区投资者和相关政策制定者提供决策参考。

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基于构网型控制策略的直驱型风力发电机简化模型研究

李琰, 刘京波, 郇政林, 谭延博, 顾天明, 王新, 王谱宇

2024 (2): 295-303.

摘要 ( 151 )

PDF(4054KB) ( 197 )

直驱式风力发电作为当前风力发电的普遍形式，随着其容量的增加，将导致受端电网有效惯量不断减少，呈现弱阻尼特性，增加电力系统运行风险。直驱风电场柔直并网过程中采用具有主动支撑能力的构网型控制逐渐成为研究主流，但因其控制技术、工程应用尚处于研究阶段，需要先在仿真软件中进行测试。构网型直驱风电场并网系统需要考虑大量风机的运行特性，多台机组的接入导致仿真运行环境复杂，硬件在环系统的算力不足以达到多台机组的详细仿真要求。为减小计算压力，寻找更适合风电场并网研究的仿真模型，针对构网型控制下的直驱风机机组详细模型进行简化，采用受控电流源替代风机机侧模型的方法，进一步节省计算机算力，从输入功率／直流电压／交流电压波动3个方面进行模型对比，从模型响应曲线误差和仿真耗时2个角度对详细模型及简化模型进行评价。仿真结果表明，简化模型可以反映风电机组网侧的功率输出特性，在节省仿真耗时上具有明显优势。

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风光储联合发电系统并网控制研究

赵一豪, 朱伟, 顾小兴, 吴远网

2024 (2): 304-313.

摘要 ( 129 )

PDF(3746KB) ( 192 )

风光储联合发电系统并网运行过程中，辐照度变化和风速变化导致传统控制方法下的功率输出出现较大波动，进而影响系统并网功率平衡。在光伏发电系统最大功率点跟踪控制过程中，提出了一种新型的模糊扰动观察法，优化了模糊控制器的输入量和隶属度函数，对辐照度改变情况下光伏阵列的最大功率点实现更精确的跟踪控制；采用最佳叶尖速比控制策略，实现风速改变情况下风力发电机的最大功率点跟踪控制。由光伏出力、风机出力和并网需求关系，实时控制蓄电池的充放电功率，维持并网电压稳定，保证并网功率平衡。最后，建立了风光储联合发电系统并网模型并进行了系统仿真，分析了光伏阵列的输出功率、风力发电机的输出功率、蓄电池荷电状态和功率变化以及系统并网运行情况，验证了联合发电系统并网输出的稳定性，进而验证了控制策略的可行性。

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Pt掺杂CeO2 对磷酸铁锂电池热失控特征气体CO的吸附与传感机理研究

涂杉, 冯伟权, 张泽, 张振宇, 周渠

2024 (2): 314-321.

摘要 ( 98 )

PDF(4076KB) ( 105 )

近年来，磷酸铁锂储能电池热失控现象引发的安全问题备受关注，热失控气体特征量的有效检测对评估其运行状态具有重要意义，其中一氧化碳（CO）是磷酸铁锂储能电池过充热失控的重要特征气体。基于第一性原理建立了本征二氧化铈（CeO2）、铂（Pt）掺杂改性CeO2模型及CO吸附模型，从吸附能、电荷转移、能带、态密度等方面分析了CeO2基气敏材料的改性机理和气体吸附机理。结果表明本征二氧化铈吸附一氧化碳（CO—CeO2）的吸附能仅为－0.202 8 eV，表现出较弱的物理吸附能力，而铂掺杂二氧化铈（Pt—CeO2）对CO的吸附能达到－0.802 0 eV，表现出优异的化学吸附性能，对应的电荷转移值为0.029 0 e，掺杂Pt后CeO2的能带从1.933 eV降低到1.259 eV，对CO的吸附距离从3.183?缩短为2.021?。因此，Pt掺杂改性CeO2可作为磷酸铁锂电池热失控特征气体CO检测传感器的候选者，为开发高灵敏、低功耗的磷酸铁锂储能电池热失控特征气体检测传感器提供理论支撑。

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成渝双城经济圈高质量发展质量及协调性研究

苏理云, 张彤, 曾诗懿, 彭俊杰, 李湘靖, 邱冬阳

2024 (2): 322-332.

摘要 ( 90 )

PDF(4137KB) ( 154 )

选取2006—2020年成渝双城经济圈16个市作为研究对象，探究人口与经济之间的时空协调性、构建空间面板模型探究各驱动因素对经济发展的影响机制、剖析社会发展质量、城市群结构发展空间分布格局等特征。实证结果表明：①人口发展协调指数整体呈现震荡式分布态势，2020年，城市耦合协调度基本高于0.8；②仅有人均GDP、对外开放水平对其经济指数具有明显促进作用；③社会发展格局呈现“核心高，中部、东北部低”的空间差异；④城市规模质量由2006年极度集中（D＝2.05）降至2020年的相对均衡（D＝1.08），整体规模表现为以成都和重庆为联系中心的放射状非均衡结构。

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一类抛物型方程初值与源项同时反演问题的唯一性与数值计算

阮周生, 万广红, 陈振兴

2024 (2): 333-342.

摘要 ( 93 )

PDF(3799KB) ( 113 )

基于实际应用的驱动，利用局部观测数据研究了一类抛物型方程初值与源项同时反演问题。首先利用特征函数展开法得到问题的级数形式解，基于级数解构造性地证明基于2个观测时刻的含局部测量数据同时反演问题的非唯一性；其次利用抛物型方程解的解析延拓性，证明了基于3个观测时刻含局部测量数据的同时反演问题的唯一性；然后基于有限元插值技术和叠加原理，构造了同时反演问题的反演算法；最后通过构造具有解析解和不具有解析解的数值算例验证了反演算法的有效性。

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离散时间平均场随机系统的滚动时域控制

叶志勇, 贾亚琪, 张春梅, 杨路, 陈柏江, 宋江敏

2024 (2): 343-352.

摘要 ( 77 )

PDF(1091KB) ( 57 )

研究了一类离散时间平均场随机时变系统的滚动时域控制（RHC）镇定问题。定义一个新的条件期望型的性能指标；通过利用随机极值原理，得到RHC控制器。基于最优性能指标的单调非增性，得到了使平均场随机系统在RHC控制器下均方镇定的条件，即当2个耦合的Lyapunov型不等式被满足时，由RHC策略控制的系统是均方镇定的。通过数值算例得到在RHC控制器下，其状态轨迹满足渐近均方镇定的条件，即平均场随机系统是渐近均方镇定的，验证了该结论的有效性。

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对称五对角矩阵加箭型矩阵的广义逆谱问题

苏然, 雷英杰, 李繁华

2024 (2): 353-360.

摘要 ( 66 )

PDF(1098KB) ( 72 )

研究了一类对称五对角矩阵加箭型矩阵的广义逆谱问题，将该矩阵所有主子阵的极端特征值作为其特征数据，利用几何学上的圆锥曲线、五对角矩阵及箭型矩阵的相关性质，重构此类特殊箭状矩阵。最后给出了该问题解的充分条件以及问题构造的算法与实例，验证了结果的准确性

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