当期目录

2024年, 第38卷, 第6期　刊出日期：2024-07-29 上一期   

“动力电池的全生命周期智能管理”专栏

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基于充电行为电量规划的自适应能量管理策略 汪少华，郑允祥，施德华 2024 (6):  1-10.  摘要 ( 82 )   PDF(6010KB) ( 75 )   为提高插电式混合动力汽车（PHEV）的燃油经济性，以并联式PHEV为研究对象，考虑驾驶员充电行为，提出基于充电行为电量规划和等效燃油消耗最小策略（ECMS）的自适应能量管理策略。构建了包含不同类型工况的组合工况。根据驾驶员的充电行为特征（充电频率、充电上限、放电下限）进行充电行为分析，并进行4类工况电量消耗与燃油消耗ECMS策略下的离线仿真数据获取。根据驾驶员充电行为以及离线数据进行SOC轨迹的规划。结果表明：在电池SOC初始值分别为0.9.0.6时，提出的能量管理策略相较于基于电量消耗维持的等效燃油消耗策略，整车燃油经济性分别提升 7.87%和 13.1%。 相关文章 | 计量指标

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基于等效电路模型的云端动力电池寿命估计 陈金荣，孙跃东，邵裕新，王 冠，陈星光，郑岳久 2024 (6):  11-20.  摘要 ( 72 )   PDF(4221KB) ( 76 )   由于目前动力电池管理系统（battery management system，BMS）存在存储小、算力低等问题，仅依靠BMS估计出的容量误差会随电池荷电状态（state of charge，SOC）累计误差增大而逐渐增大。为实现动力电池寿命准确估计，提出了基于等效电路模型（equivalent circuit model，ECM）的动力电池容量估计方法。模型基于开路电压（open circuitvoltage，OCV）和SOC的关系，直接建立1阶RC模型和容量联系；通过粒子群优化算法（particle swarm optimization，PSO）寻优最小仿真端电压与实际端电压的均方根误差（root-mean-square error，RMSE），此时辨识结果为初步估计容量，结合多项式回归（polynomial curve fitting，PCF）控制卡尔曼滤波（kalman filter，KF）对辨识结果进行了优化。最后对云端实车与传统方法测得的容量进行对比验证，二者的RMSE小于3%且最大绝对误差小于2 Ah。与现有方法相比，该方法能够不单依赖BMS数据准确估计容量。同时，对于实车等复杂场景的应用做出了优化，可以实现实车场景下的容量精确估计。 相关文章 | 计量指标

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基于局部离群点检测的动力电池组不致早期故障预警 魏正新，吕晗珺，闵永军，张 涌 2024 (6):  21-29.  摘要 ( 46 )   PDF(4204KB) ( 77 )   随着新能源汽车的飞速发展，其动力电池的安全性问题受到了社会各界的广泛关注。在新能源汽车运行监控平台上，已有的动力电池安全检测功能无法在电池故障早期给出预警。针对电池不一致性预警问题，设计了一种更适用于实现动力电池组不一致早期故障预警问题的流程。设计了一种基于箱型图法的动态梯度数据清洗策略实现异常数据有效剔除；对数据进行充电阶段划分，提取单体电压变化不一致特征；在此基础上，借助离群检测算法得到各电池单体离群值，进行不一致故障初期预警并识别异常电池单体。对实际出现电池不一致故障车辆回溯分析，验证该流程提前监控平台已有的报警机制不少于7个充电周期，并可对异常单体进行准确定位。 相关文章 | 计量指标

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一种以多孔结构吸附相变材料为冷却介质的锂离子电池组热管理方法 王天鸶，刘浩然，王万林 2024 (6):  30-38.  摘要 ( 49 )   PDF(3917KB) ( 42 )   电池包作为电动汽车的动力源，其性能决定着电动汽车的成本与安全，有效的热管理系统对电池包的安全运行起到至关重要的作用。在追求更高能量密度的同时，如何有效降低热失控现象并提升电池组的热管理性能成为亟待解决的问题。针对传统相变材料（PCM）热管理方法存在的局限性，提出了 种基于多孔结构吸附PCM的创新热管理方案。基于仿真分析，相比传统PCM热管理方法，该方法使电池组在4C放电电流工况下的前0.2h内，最高温度降低了2.1%；与此同时，最高温度与平均温度之差缩小了45.5%且各单体间平均温差幅度降低了34.1%。结果表明，该方法能够有效提高PCM的导热性并减小电池包内温度梯度，使得电池包内温度分布更加均匀，从而降低热失控的风险。此外，多孔结构吸附PCM还具有良好的安全性和耐久性，能够有效延长电池组的使用寿命 相关文章 | 计量指标

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面向动力电池SOC估计的时间卷积优化网络 王 娟，叶永钢，武明虎，张 凡，曹 烨，张则涛 2024 (6):  39-46.  摘要 ( 57 )   PDF(2262KB) ( 46 )   在电动汽车的实际驾驶场景中，由于复杂多变的运行条件和动力电池的非线性，对电池荷电状态（SOC）的准确估计存在较大的误差，从而造成车主的里程焦虑。针对上述问题，提出了一种时间卷积优化网络（TCON）方法，用于实时估计动力电池SOC。首先，建立无归一化的时间卷积网络（TCN）模型，通过并行计算提取时序信息，具有参数少、精度高的优点。其次，为了解决TCN输出波动性较强的问题，设计了时间优化模块（TOM），该模块通过生成时序优化权值，对TCN输出进行优化，有效抑制数据噪声，进一步提高了预测精度。最后，使用电动汽车实时运行数据集进行验证。实验结果表明：文中所提方法与TCN相比，在仅增加5.8%的参数量的前提下减少了18.3%的误差；SOC估计的平均绝对误差小于1%，均方根误差小于2%，为SOC提供了更准确的估计，在一定程度上缓解驾驶员的里程焦虑。 相关文章 | 计量指标

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多特征提取的可解释性锂电池健康状态估计方法研究 王奥博，霍为炜，贾云旭 2024 (6):  47-54.  摘要 ( 65 )   PDF(4032KB) ( 103 )   锂离子电池健康状态（SOH）的估算是电池管理系统（BMS）的重要组成部分。准确预测锂离子电池的SOH对于确保其安全稳定运行至关重要。为解决容量衰退状态难获取、“黑箱”模型缺乏透明度的问题，提出了一种基于多特征提取的可解释性锂离子电池健康状态估计方法。在数据处理阶段，通过引入直接测量与二阶处理相结合的方法提取健康特征；通过XGBoost模型估计电池SOH，引入SHAP算法，分别从局部循环和全局水平解释了各健康特征对预测结果的边际贡献；通过对3种电池的SOH预测实验验证了所提方法的有效性。对比实验结果表明：所提出的锂离子电池容量预测模型的平均绝对误差（MAE）和均方根偏差（RMSE）分别小于0.7%和1.0%。 相关文章 | 计量指标

车辆工程

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汽车电子机械制动系统的ABS自抗扰控制 潘公宇，徐豪晖，刘志强，徐德胜，王 振 2024 (6):  55-62.  摘要 ( 40 )   PDF(2849KB) ( 64 )   为解决传统车辆液压制动系统响应滞后、ABS 存在滑移率非线性等问题，设计了一种“行星齿轮减速机构 +滚珠丝杠+活塞”的电子机械制动执行器方案，提出一种基于滑移率的ABS自抗扰控制策略，使电子机械制动系统能够快速、准确地调节各个车轮的制动力，有效满足ABS的要求。运用Matlab/Simulink验证执行器的响应性能，分别在2种路面工况下进行ABS制动过程的仿真。研究结果表明：自抗扰控制对于系统内外部扰动具有较强的鲁棒性，能保证车辆的前、后轮滑移率更快稳定在目标滑移率处，有效减少了车辆的制动时间与制动距离。 相关文章 | 计量指标

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弯道车辆自适应巡航横纵向跟踪控制 欧 健，马 帅，韩先胜，杨鄂川 2024 (6):  63-72.  摘要 ( 57 )   PDF(3381KB) ( 79 )   针对车辆在弯道工况下的跟踪控制问题，提出一种适用弯道工况的自适应巡航（ACC）控制系统。针对复杂的道路情况，将ACC系统划分为定速巡航、跟随、避撞3种模式；设计基于PID定速巡航模式，基于模型预测算法（MPC）的纵向速度跟踪控制器，设计考虑纵向车速的横向路径控制器，引入横向与纵向安全指数，实现车辆横向与纵向运动的跟踪控制；通过Matlab/Simulink和Carsim搭建仿真平台，设计4种仿真工况验证所设计跟踪控制器的有效性。仿真结果表明：所设计的横纵向跟踪控制器能跟踪期望的轨迹，具有较好的鲁棒性。 相关文章 | 计量指标

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鲸鱼算法优化 CNN-BiGRU-ATTENTION 的车辆换道意图识别模型 朱孙科，严健容，熊开洋，熊 钊，安 邦 2024 (6):  73-80.  摘要 ( 51 )   PDF(3854KB) ( 54 )   针对时空多样特征、超参数敏感性影响车辆行为意图识别精度的问题，提出 种改进的 CNN-BiGRU-ATTEN-TION混合换道意图识别模型。采用目标车辆轨迹序列和与周围车辆互动特征作为模型输入进行训练，实现考虑车辆动态变化状态的意图识别预测；使用鲸鱼优化算法对模型调整参数进行多目标寻优，降低模型调优难度；利用NG-SIM数据集对模型进行评估校验。结果表明：所提出的WOA-CNN-BiGRU-ATTENTION模型与CNN-BiGRU-ATTEN-TION模型、Transformer模型相比，准确率分别提升了4.53%、0.97%，达到97.64%；wOA-CNN-BiGRU-ATTENTION模型在不同预判时间下的意图识别准确率最高，在换道前2.5s的识别精度均能达到91%以上，证明模型具有较强的车辆换道意图识别性能。 相关文章 | 计量指标

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融合改进 A*算法和动态窗口法的自动驾驶路径规划 刘 西，程正钱，胡远志，颜伏伍，王 戡 2024 (6):  81-91.  摘要 ( 72 )   PDF(8834KB) ( 43 )   针对自动驾驶汽车路径规划全局最优、耗时最优和避障的需求，提出一种改进A"算法和动态窗口法的融合算法。A"算法主要从启发函数、权重系数、搜索邻域和搜索策略4个方面进行改进，动态窗口法主要改进评价函数。利用改进后的 A"算法和双向A"算法完成栅格地图上的全局路径规划，去除冗余节点并平滑处理优化全局路径，利用融合动态窗口算法进行局部路径规划，完成避障。与传统的A"算法相比，改进的A"算法和双向A"算法搜索全局路径耗时和节点显著减少，优化的A"算法与动态窗口法的融合算法具有更高的效率、更好的路径规划能力和避障能力。 相关文章 | 计量指标

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基于路面附着系数估计的模糊自适应轨迹跟踪 张修伟，陈 龙，孙桓五，吉 强 2024 (6):  92-101.  摘要 ( 51 )   PDF(6123KB) ( 53 )   为提高智能汽车轨迹跟踪在复杂工况环境下的控制精度和稳定性，提出了一种适应路面附着系数突变与车速动态变化的模糊自适应轨迹跟踪控制策略。建立七自由度车辆动力学模型，基于模型预测控制（model predictive control，MPC）算法设计了车辆轨迹跟踪控制器，研究了MPC控制器参数、路面附着系数、车速与车辆轨迹跟踪性能间的影响关系；为了实时获取当前道路的路面附着系数，根据dugoff轮胎模型和整车动力学模型设计了无迹卡尔曼滤波估计器；据此设计了以路面附着系数和车速为输入量的MPC控制器参数自适应模糊控制器，实时修正MPC控制器的参数，以提高复杂工况环境下车辆的稳定性及跟踪能力；通过仿真实验对所设计的控制方法进行了验证。结果表明：所提出控制方法在低速条件下保证了车辆稳定性，提高了车辆的跟踪精度；中速条件下有效克服了车辆在路面附着系数突变道路上动态行驶时轨迹跟踪精度较低，稳定性较差的不足。 相关文章 | 计量指标

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控制电池包液冷散热结构设计及影响因素分析 康元春，刘智勇 2024 (6):  102-108.  摘要 ( 52 )   PDF(3851KB) ( 34 )   液冷板流道结构对电池散热效果与均温性有显著影响。在对比不同结构液冷板的散热性能时，约束各种冷板结构的液体质量流量来进行仿真研究。设计了不同的散热结构方案并在相同质量流量的条件下进行了散热仿真，对比各设计方案的散热效果和泵功耗等。探讨了进水口内径、壁厚、水温等对散热效果的影响。结果表明，横向并联式冷板结构散热效果最好，内径、壁厚及水温分别选取36 mm、2 mm和25 ℃。最终设计的散热方案满足了电池包最佳工作温度范围20~50 ℃和最大温差5℃的温控要求。 相关文章 | 计量指标

机械材料

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复杂曲率铝合金薄壁构件气胀成形技术研究 赵忠浩，赵喜东，亓 昌，盈 亮，同勃阳，杨 姝，魏文涛 2024 (6):  109-117.  摘要 ( 42 )   PDF(6398KB) ( 44 )   为满足复杂曲率轻量化薄壁构件快速高质量成形的需求，对5754铝合金复杂构件的气胀成形性能进行了试验与仿真研究。通过单 变量法确定了型腔气压和压边力的最佳工艺参数。结合数值模拟和成形试验，分析研究了型腔气压和压边力对构件成形性能的影响规律及成形机理。结果表明，最佳的成形气压和压边力分别为1.2 MPa和4.6 MPa。当气压小于1 MPa时，最大成形深度不断增加，最大应力位于主特征中心，壁厚分布由中心向两侧递增；当气压超过1 MPa后，最大成形深度保持不变，最大应力位于型腔中心两侧，壁厚分布由中心向两侧先减后增。当压边力小于4.3 MPa时会导致构件边缘起皱；增大压边力可有效抑制起皱，但压边力超过4.9 MPa时会增加构件局部破裂的风险。因此，采用上述最佳工艺参数能够成形质量良好的复杂曲率铝合金薄壁构件。 相关文章 | 计量指标

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风力机叶片强迫振动的格林函数解 赵 翔，姜 旭，李映辉 2024 (6):  118-126.  摘要 ( 32 )   PDF(2498KB) ( 25 )   利用 Euler-Bernoulli 梁模型和 Greenberg表达式构建了风力机叶片弯曲-弯曲-扭转耦合强迫振动方程。基于振动方程将位移分解为准静态位移和动态位移，通过Laplace变换和叠加原理得到风力机叶片强迫振动的Fredholm积分方程组，通过对方程组离散，最终求得风力机叶片弯曲-弯曲-扭转耦合强迫振动的Green函数半解析解。通过数值计算，将所得的解与现有文献的解进行比较，验证了解的准确性。研究表明，无量纲阻尼系数的大小只对叶片阶固有频率峰值影响较大，并且叶片在挥舞振动下的隔振区域出现在二阶固有频率之后，而摆振下的隔振区城出现在一阶和二阶固有频率之间；叶片的入流角和转速对叶片振动响应的影响不容忽视，叶片的耦合振动会导致叶片的准静态位移显著增加。 相关文章 | 计量指标

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放射性气溶胶自适应分离设计与特性研究 何泽银，黄思成，孙世政，郑天成 2024 (6):  127-132.  摘要 ( 43 )   PDF(3509KB) ( 22 )   研究针对不同颗粒物密度环境下人工放射性气溶胶氡的分离与监测，提出了 种基于虚拟冲击原理的环境自适应分离技术。基于虚拟冲击原理，建立亚微米虚拟冲击器二维模型。结合流体动力学，数值计算虚拟冲击器在不同颗粒物密度、结构和流量条件下内流道分离效率与壁面损失，阐明多因素对分离效率的影响规律，揭示亚微来虚拟冲击器在不同颗粒物密度下对氡气溶胶的自适应分离规律。结果表明，亚微来虚拟冲击器对氡气溶胶的分离曲线陡度较好，具有良好的分离性能与较低的壁面损失；颗粒物密度与流量因素对分离效率的影响大于结构因素；亚微米虚拟冲击器自适应流量调节可实现不同颗粒物密度下氡气溶胶的高效分离，颗粒物密度为2 200 kg/m时亚微米虚拟冲击器较自适应前分离效率提升 18.35%且具有较低的壁面损失。 相关文章 | 计量指标

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利用EEMD和深度置信网络的滚动轴承故障诊断方法 郑鑫辉，马 超，王少红，徐小力 2024 (6):  133-140.  摘要 ( 26 )   PDF(3552KB) ( 37 )   结合滚动轴承振动信号的非线性特点，开展基于EEMD和深度置信网络（deep belief network，DBN）的滚动轴承故障诊断方法研究。应用EEMD对信号进行分解后，结合相关系数与峭度分析究成信号重构，构建加速度-速度矩阵作为DBN模型输入，实现滚动轴承不同故障类型及其损伤程度的诊断预测。研究过程中对模型泛化能力、层特征提取能力、模型分析结果和分析效率等方面进行了对比分析，对原始数据、加速度-速度矩阵、相图作为DBN模型输入的诊断效果进行了对比分析，同时进行了SVM，XGboost，ResNet，DBN不同网络模型的对比分析。分析结果表l明，利用EEMD进行信号处理并构建加速度-速度矩阵作为DBN模型输入可以有效实现滚动轴承的不同故障类型和故障损伤程度的诊断，诊断平均准确率达到97.23%。此模型可为轴承状态监测与智能故障诊断技术的工程应用提供参考。 相关文章 | 计量指标

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航空线束自动布线设备中机器人的应用 杜伟超，王 平，刘贡平，黄慧萍，王 楠，乔晓利 2024 (6):  141-148.  摘要 ( 25 )   PDF(3478KB) ( 27 )   针对航空线束生产过程劳动强度大，自动化程度低的问题，研发了航空线束自动布线设备，以布线机器人为核心执行机构，能够自动完成整个布线过程，极大地提高了航空线束的生产效率，降低了劳动强度。针对自动布线机器人生产过程中的布放拐点柱和铺设导线2个关键环节，提出基于视觉反馈的拐点柱插入方法和象限判别布线轨迹规划方法，降低了拐点柱插入失败的风险，解决了机器人布线轨迹规划难题。开展的相关实验中，共布放1014根拐点柱，未出现插入失败的情况，可在13.1~13.6s的时间内完成单根拐点柱的布放工作；共铺设导线1385根，1总长度10 909 m，简单结构线束平均布线速度可达0.875 m/s，复杂结构线束平均布线速度可达0.652 m/s。 相关文章 | 计量指标

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复杂焊接零件焊缝特征识别与特征参数提取方法 薛顺聪，杨 炯，马星雨 2024 (6):  149-154.  摘要 ( 56 )   PDF(1961KB) ( 38 )   为了实现复杂焊接零件三维模型中焊缝特征的识别与数据提取，建立焊缝特征表达模型，提出一种基于特征面边界的焊缝特征识别与特征参数提取方法。采用散列表存储零件的拓扑面，根据散列表快速识别焊接零件中的重合面，并构建重合面边界的有向邻接图，进而合并重合面。根据接头类型在有向邻接图中提取对应节点，实现焊缝特征参数的提取。为实现焊缝特征的表示，提出 种基于特征面边界形状的焊缝特征表示方法，采用基础特征+形状特征值的表示方法对焊缝特征进行表示。实例测试表明，该算法能够准确识别出多种类型及形状的焊缝，且特征表达模型能够对焊缝进行准确表示，验证了该算法的有效性。 相关文章 | 计量指标

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考虑闸瓦制动的重载列车动力学建模与车辆曲线制动安全分析 贾 彬，王志伟，张铭涛，刘鹏飞，刘国云，张卫华 2024 (6):  155-163.  摘要 ( 34 )   PDF(4984KB) ( 38 )   为探究制动系统对重载列车动力学的影响，以我国万吨重载列车为研究对象，建立了考虑基础制动装置的一维-三维混合万吨重载列车动力学模型。该模型可以反映三维车辆运动姿态变化以及闸瓦-踏面摩擦等因素对列车制动性能的影响，并通过试验数据以及其他模型对比等方式验证了所提出模型的有效性。基于此，分析了紧急制动时曲线路段下万吨重载列车最危险位置处车辆的轮轨动态相互作用和运行安全性。结果表明：紧急制动时，考虑闸瓦-踏面摩擦的基础制动装置对车钩力变化趋势及最大值的位置影响较小。闸瓦制动模型的轴重转移现象更显著，符合实际制动过程中闸瓦-车轮摩擦特性。随着曲线半径的降低，脱轨系数和倾覆系数显著增加，相比于曲线半径1400 m，曲线半径600 m紧急制动时，脱轨系数和倾覆系数分别增加了340.35%和31.72%。 相关文章 | 计量指标

信息计算机

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一种面向农产品供应链信息管理应用的改进PBFT算法 黄英来，黄鹤林，谷训开，杨柳松 2024 (6):  164-171.  摘要 ( 40 )   PDF(2516KB) ( 34 )   提出了一种面向农产品供应链信息管理场景的改进PBFT（practical byzantine fault tolerance）算法，即 MFW-PBFT（multi-factor weighted PBFT）算法。该算法通过基于节点的活跃度、数据贡献度和历史行为等多因素权重，选出一部分节点作为“代理节点”参与共识过程，且对一致性协议进行优化，从而在一定程度上解决了传统PBFT算法的性能瓶颈问题。结果显示，MFW-PBFT算法相较于传统PBFT算法和2种流行的改进PBFT算法，在处理大规模网络和交易数据时表现出更高的效率和稳定性。 相关文章 | 计量指标

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结合视角矫正和改进ViViT的驾驶员睡意判断方法 傅由甲，孟雪莹 2024 (6):  172-179.  摘要 ( 53 )   PDF(3583KB) ( 37 )   针对传统检测方法中摄像头视角受限问题，提出了-种结合面部姿态矫正和改进ViViT的多视角下人脸疲倦检测方法。采用Mediapipe Face Mesh定位面部三维特征点并将其矫正为正面，利用提出的FGR-ViViT模型来捕捉矫正后的眼睛、眉毛、嘴巴线条图像帧序列变化。FGR-ViViT通过在ViViT的Temporal Transformer Encoder中添加部件选择模块来捕捉特征在时间维度中的细微差异，同时融合2次dropout和改进的对比损失函数来调整样本的相似性，降低模型过拟合风险并提高泛化能力。实验结果表明，提出的方法在YawDD和DROZY矫正后的线条图像帧的测试集上，F1-分数达到了94.5%和97.6%，相较于原始人脸图像帧分别提高了3.2%和10.4%，其FGR-ViViT相较于原始ViViT分别提高了6.1%和0.7%。所提方法适用于摄像头灵活摆放的多种应用场景，对解决多视角人脸睡意判断具有积极意义。 相关文章 | 计量指标

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区块链环境下的预制菜溯源研究 陈春晖，檀钟盛，陈学斌，张雅波 2024 (6):  180-185.  摘要 ( 40 )   PDF(1402KB) ( 48 )   提出一种基于以太坊智能合约的预制菜溯源模型。分析当前预制菜存在的问题，如食品安全性难以保证、没有统一标准和食品出现问题难溯源的情况。通过区块链去中心化、不可篡改和可溯源等特点实现基于以太坊的预制菜溯源模型。模型规定每个环节负责人都需对自身负责的环节项目进行数字签名，从而确保出现问题时的责任划分。同时，为减少在以太坊的存储开销，设计一种基于IPFS（inter planetary file system）和默克尔树的存储机制。实验结果表明：模型能够在正常开销范围内实现预制菜全流程，同时，模型在以太坊的存储开销低于直接存储，具备一定优越性。 相关文章 | 计量指标

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一种自监督掩码图像建模的遮挡目标检测方法 冯 欣，胡成杭 2024 (6):  186-193.  摘要 ( 64 )   PDF(5880KB) ( 63 )   为提升目标检测网络在更多遮挡场景下的适应性和检测效果，提出了一种自监督掩码图像建模方法，该方法将训练分为 2 个阶段：预训练阶段和微调阶段。在预训练阶段，采用局部掩码和重建的代理任务对无标签图像进行训练。在微调阶段，针对被遮挡目标尺度变化和不同大小目标的检测问题，提出了基于视觉Transformer（vision transformer，ViT）的金字塔结构。通过在CrowdHuman和CityPersons数据集上进行对比分析，自监督掩码图像建模方l法在检测被遮挡目标方面优于其他方法。 相关文章 | 计量指标

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基于改进YOLOv5s-face的Face5系列人脸检测算法 徐 铭，李 华 2024 (6):  194-202.  摘要 ( 76 )   PDF(5252KB) ( 52 )   针对人脸检测中小尺度人脸和遮挡人脸的漏检问题，提出了种基于改进 YOLOv5s-face（you only look once version 5 small-face）的Face5系列人脸检测算法Face5S（face5small）和Face5M（face5 medium）。使用马赛克（mosa-lic）和图像混合（mixup）数据增强方法，提升算法在复杂场景下检测人脸的泛化性和稳定性；通过改进C3的网络结构和引入可变形卷积（DCNv2）降低算法的参数量，提高算法提取特征的灵活性；通过引入特征的内容感知重组上采样算子（CARAFE），提高多尺度人脸的检测性能；引入损失函数WIoUV3（wise intersection over union version 3），提升算法的小尺度人脸检测性能。实验结果表明，在WIDER FACE验证集上，相较于YOLOv5s-face算法，Face5S算法的平均mAP@0.5提升了1.03%；相较于先进的人脸检测算法ASFD-D3（automatic and scalable face detector-D3）和TinaFace，Face5M 算法的平均 mAP@0.5 分别提升了 1.07%和2.11%，提出的 Face5 系列算法能够有效提升算法对小尺度和部分遮挡人脸的检测性能，同时具有实时性。 相关文章 | 计量指标

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改进生成对抗网络的雾霾天气交通标志识别算法 董金龙，贾志绚 2024 (6):  203-211.  摘要 ( 37 )   PDF(5980KB) ( 27 )   为提高雾霾天气下交通标志识别的准确性，提出一种改进生成对抗网络（GAN）的雾霾天气交通标志识别算法。该算法主要分为 2个部分：第1 部分是多尺度GAN 的图像去雾，在生成器中增加多尺度卷积和感知损失函数，多尺度卷积有利于提取特征，感知损失可以在图像的深度特征上保留内容、风格等高级语义信息，使去雾效果更符合人眼对图像质量的感受；第 2 部分是交通标志识别，在原有YOLOX-S 模型的基础上增加感受野更小的160 x 160检测层来降低小尺度交通标志的漏检率，其次在主干网络中增加坐标注意力（CA）机制强化特征网络。实验结果表明，提出的去雾模型具有较好的效果，评价指标PSNR和SSIM的结果都优于其他代表性算法；交通标志识别算法与原模型进行比较，准确率、mAP值、召回率分别提高了2%、4%和7%，验证了模型的有效性。 相关文章 | 计量指标

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过渡季空调温湿度辨识模型与模糊控制研究 王 兵，冉井旺，简 勇，高远嵩，王华秋，向 力 2024 (6):  212-219.  摘要 ( 37 )   PDF(1768KB) ( 42 )   为了解决空调机组过渡季工况冷热相消的能耗问题，针对表冷器和加湿器建立了基于能量谷优化算法的辨识模型，为了提高能量谷算法的优化性能，采用二阶振荡法融入到能量谷算法中，提高了优化算法的系统辨识精度。采用模糊控制器对表冷器和加湿器阀门开度进行调节，为了提高模糊控制器的控制性能，采用量化系数自动产生更优的模糊规则。仿真实验说明该系统提高了控制精度，控制系统的跟踪性和抗干扰性也得到了提高，使得输出的温湿度快速、准确地逼近设定值，有利于满足生产工艺的需求。 相关文章 | 计量指标

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针对视觉/惯导系统的异常数据检测算法研究 姜海燕，王立勇，苏清华，王绅同，张鹏博，王弘轩，谢 敏 2024 (6):  220-226.  摘要 ( 37 )   PDF(3452KB) ( 28 )   视觉/惯导航系统（VINS）中传感器异常数据的故障检测（FD）方法对提高系统的定位性能和可靠性至关重要。然而，基于视觉/惯导航系统的异常数据检测与排除方法的研究相对较少。提出一种基于传感器测量残差的异常数据检测算法（VINS-ORFD），通过对相机和IMU异常数据进行主动检测并过滤，提升系统可靠性。基于TUM数据集的测试结果表明，该算法不仅可以实现视觉和IMU传感器异常数据快速检测，还能提升至少22.66%的定位精度（RMSE）。 相关文章 | 计量指标

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改进遗传算法的果园割草机作业路径规划 王潇洒，刘丽星，杨 欣，谢金燕，王 旭，武家麟 2024 (6):  227-233.  摘要 ( 50 )   PDF(2293KB) ( 50 )   为提高果园割草机的工作效率，解决割草机路径规划问题，提出一种改进遗传算法（ｉｍｐｒｏｖｅｄｇｅｎｅｔｉｃａｌｇｏ ｒｉｔｈｍ，ＩＧＡ）。通过对不同作业场景的分析，将割草机的路径规划问题转化为对作业行的调度排序问题，根据割草机 的作业环境建立数学模型。在 ＧＡ（ｇｅｎｅｔｉｃａｌｇｏｒｉｔｈｍ）的基础上，采用动态线性标定方式，放大适应度值之间的差异， 设计适应度函数并通过对算子优化，在保证遗传算法搜索能力的同时，提高算法的性能和收敛速度。设计不同参数 的 １５种果园进行仿真试验，选择 ２块标准化果园进行田间试验，验证改进遗传算法的性能。结果表明，改进后的遗 传算法具有更好的寻优性能和收敛速度，能高效地解决果园中割草机的路径规划问题。 相关文章 | 计量指标

电气电子

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车用小功率电子水泵性能测试平台设计 龚元明，王 磊，吴长水 2024 (6):  234-241.  摘要 ( 36 )   PDF(4533KB) ( 24 )   车用电子水泵性能测试方法目前存在自动化程度低、精度不足、功能单一等问题，为此，以工控机为载体，开 发了一种车用电子水泵性能测试平台。以 ＬａｂＶＩＥＷ为基础开发上位机软件，下位机采用 ＰＬＣ控制阀门和水泵等电气元件，基于 ＲＳ４８５进行数据采集并传输给上位机，通过上位机与下位机协同控制的方式，实现数据交互处理、生成水泵性能测试报表等功能。在该平台对 ＥＷＰ８０４０Ｈ型水泵进行性能测试，结果表明：当电子水泵的阀门开度处于最优工作区间（２５％左右）时，水泵的额定流量为 １３Ｌ／ｍｉｎ，实测流量为 １２．９２Ｌ／ｍｉｎ；额定扬程为 ４．３８ｍ，实测扬程为 ４．０７ｍ。测试结果在合理误差范围内，表明平台可保证测试结果的准确性。 相关文章 | 计量指标

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一种基于残差 MLP 的多模态点云分类网络 舒 军，李奕阳，杨 莉，张 杰 2024 (6):  242-249.  摘要 ( 39 )   PDF(4071KB) ( 35 )   针对 ＰＣＴ等先进点云算法存在模态单一 、特征提取器复杂、参数量大、计算效率低等问题，提出一种精简快速的多模态点云分类网络 ＲｅｓＣＬＩＰ。将 ＲｅｓＭＬＰＰＣ与 ＣＬＩＰ结合，通过学习多模态信息提高主干网络性能和迁移学习能力，使用残差 ＭＬＰ提高算法效率；将仿射变换模块融入主干网络提高算法精度。排水管道缺陷数据集实验结果表明：与 ＰＣＴ等算法相比，ＲｅｓＭＬＰＰＣ算法的精确率、召回率均有提升，且参数量减少近 ５０％，检测速度提升 ２３％。ＺｅｒｏＳｈｏｔ实验结果表明：与现有多模态点云网络相比，ＲｅｓＣＬＩＰ算法在 ２类公开数据集上的 ＺｅｒｏＳｈｏｔ精度均较优， 比 ＵＬＩＰ相比分别提升 ４．６％、０．５％。 相关文章 | 计量指标

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考虑旋转精度的CT机轴承优化设计 杨国浩，田鹏飞，谢兴会，陈江义 2024 (6):  250-254.  摘要 ( 30 )   PDF(1748KB) ( 49 )   以某型号 ＣＴ机轴承的摩擦力矩模型、额定寿命模型和旋转精度模型为基础，通过 Ｉｓｉｇｈｔ联合 Ｍａｔｌａｂ建立以降低轴承摩擦力矩、提高轴承额定寿命和旋转精度为目标的联合优化模型。研究结果表明：对于滚动体数目远大于轴承滚道圆度误差阶次的轴承，增加滚动体数目、降低轴承圆度误差幅值和减小轴承圆度误差阶次均能提升轴承的旋转精度。优化后的内圈沟曲率半径系数为 ０．５２７７，外圈沟曲率半径系数为 ０．５３５１，钢球直径为 １２．７ｍｍ，钢球数 目为 １５７，初始接触角为 ４２．９６°，相比于初始参数，在保障旋转精度的情况下，轴承额定寿命增加 ６．６％，轴承总摩擦 力矩减少 １８．９％。 相关文章 | 计量指标

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电容变换的自校准浮地电压传感器 李 江，张文斌，周 宇，杨 乐，黄汝金 2024 (6):  255-260.  摘要 ( 39 )   PDF(3159KB) ( 27 )   在侵入式浮地电压测量中，由于探头与地的耦合电容受探头距地高度、安装位置下方带电导体的影响， 导致传感器增益不稳定，无法准确测量待测电压。针对该问题，提出一种基于电容变换的侵入式浮地电压测量校准 方法，实现传感器增益的自标定。介绍浮地电压测量的基本原理，并分析导致耦合电容发生变化的因素，进而提出 基于电容变换的自校准方法。为了减少空间杂散电场对测量系统的耦合作用，设计具有对后端电路进行等电位屏 蔽的传感器探头，并选取合理的电路参数。搭建实验平台进行幅值精度、相位精度、电场屏蔽抗干扰、不同高度适应 性测试。实验结果显示：电压幅值最大相对误差为 １．９９％，相位绝对误差为 ０．５１°；等电位探头对外界噪声具有屏蔽 作用；针对传感器不同高度所重构的待测电压最大相对误差为 １．６６％ 相关文章 | 计量指标

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计及同步电机饱和影响的小干扰稳定评估方法 刘 川，李登峰，刘育明，徐瑞林，李小菊，黄 森 2024 (6):  261-266.  摘要 ( 34 )   PDF(2184KB) ( 24 )   目前，基于机器学习的电力系统小干扰稳定评估方法往往只利用稳态潮流数据来构建机器学习模型，未充 分考虑同步电机饱和特性这一影响小干扰稳定分析结果的重要因素。 一旦同步电机由于改造、更换等因素导致其 饱和特性发生变化，反映小干扰稳定性的物理量（如特征值、最小阻尼比等）可能也会发生变化，但基于潮流数据得到的小干扰稳定结果却不会改变，无法准确反映小干扰稳定性。为此，提出一种计及同步电机饱和影响的小干扰稳定评估方法。将卷积神经网络（ｃｏｎｖｏｌｕｔｉｏｎａｌｎｅｕｒａｌｎｅｔｗｏｒｋ，ＣＮＮ）和图卷积神经网络（ｇｒａｐｈｃｏｎｖｏｌｕｔｉｏｎａｌｎｅｕｒａｌｎｅｔｗｏｒｋ，ＧＣＮ）融合，构建 ＣＮＮＧＣＮ模型来提升机器学习模型的特征提取能力。该模型同时考虑同步电机饱和系数和 稳态潮流数据，实现对最小阻尼比的预测。针对 ＩＥＥＥ１４节点系统的算例结果验证了所提方法的有效性和优越性。 相关文章 | 计量指标

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基于拉曼放大的长距离 BOTDR 传感系统研究 范 敏，张明红，朱 阳，赵航航，郑扬亮，张礼昌，石延辉，李玉华，袁孝红，尹国路 2024 (6):  267-273.  摘要 ( 34 )   PDF(3108KB) ( 38 )   布里渊光时域反射（ＢＯＴＤＲ）系统可实现沿传感光纤的全分布式温度和应变传感，然而由于光纤损耗的存在，布里渊信号光在长距离传输后往往会淹没在噪声中，信噪比极低。对此，利用拉曼泵浦对光纤全段布里渊信号的增益效果，研究拉曼放大前后系统在测量距离方面的差异和不同泵浦功率对应的放大曲线。通过实验验证了基于拉曼放大的 ＢＯＴＤＲ传感系统测量距离可提高至 １００ｋｍ量级；在 ５０ｍ空间分辨率下，成功实现了光纤末端 １０３ｋｍ处的温度测量，获得了 ２．１９℃的测量精度。 相关文章 | 计量指标

能源动力环境

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考虑净负荷不确定性的配电网负荷恢复仿射可调魯棒优化方法 徐天奇，孙 闯，李 琰，李晓兰，崔 琳，赵 鑫 2024 (6):  274-280.  摘要 ( 52 )   PDF(2981KB) ( 43 )   为应对负荷恢复过程中源荷双重不确定性问题，提出了基于仿射可调鲁棒优化的配电网负荷恢复调整策略。第 １阶段基于净负荷预测场景，建立一个以最大化加权负荷恢复量为目标函数的优化模型，决策最优的负荷恢复量；第 ２阶段采用仿射策略，利用预算不确定集来描述净负荷的不确定性，构建考虑净负荷误差的负荷恢复调整方案。在求解过程中，对双线性变量进行对偶变换得到可快速求解的线性规划模型。最后，在改进 ３３节点和 １２３节点配电系统进行仿真验证，结果表明：相比于传统的鲁棒优化方法，该方法降低了优化结果的保守性，有助于加快负荷恢复，减小停电损失。 相关文章 | 计量指标

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串并联型海上风电场机组均压控制 李世军，邝孝威，夏湘滨，陈懿媛，冯水平，阳典意，王雅程，万 琴 2024 (6):  281-287.  摘要 ( 34 )   PDF(3722KB) ( 25 )   针对串联型风机簇产生弃风的问题，在直流侧添加基于超级电容的储能单元，并在串联簇中设置一台参考机组，通过控制双向 ＤＣ／ＤＣ变换器的吸收、释放电能，使同串联簇中除参考机组之外的其他机组向直流汇集母线上输出的功率相同，使直流风机风电功率和风机出口电压一致，实现基于超级电容储能的直流机组的均压控制，以此减少直流风机串联簇各机组间的风电功率差，降低弃风率。针对传统两相 ＤＣ／ＤＣ变换器电感电流纹波大，两相电 流不均衡等问题，采用了一种移相均流控制策略。最后，在 Ｍａｔｌａｂ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ搭建了仿真模型，仿真结果验证了所提 出的策略的有效性。 相关文章 | 计量指标

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含水产养殖温室的乡村综合能源系统分布鲁棒日前调度 王秋杰，肖艺峰，亓 浩，刘清峰 2024 (6):  288-297.  摘要 ( 32 )   PDF(4408KB) ( 22 )   针对新型乡村产业结构下多能源供需特性，提出一种含水产品养殖温室的乡村综合能源分布鲁棒调度模 型。首先，考虑温室热环境建立水产养殖温室热能流模型；其次，建立包含能源生产、消耗、存储的乡村综合能源系 统（ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｒｕｒａｌｅｎｅｒｇｙｓｙｓｔｅｍ，ＩＲＥＳ）模型；再次，考虑日内光照、环境温度和区域内居民用电的不确定性，基于 ＫＬ （ＫｕｌｌｂａｃｋＬｅｉｂｌｅｒｄｉｖｅｒｇｅｎｃｅ）散度，建立含水产养殖温室的乡村综合能源系统分布鲁棒日前调度模型；最后，以北方 某乡村水产品养殖基地能源数据进行算例仿真。结果表明，所提出的乡村综合能源系统模型可以有效地改善乡村 能源结构，降低农业生产成本，为乡村产业结构调整及能源转型提供理论支持。 相关文章 | 计量指标

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外加固体碳源强化生活污水处理研究进展与展望 黄东，郑亚楠，邢志林，杨天宇，黄冰冰，吴 恒 2024 (6):  298-304.  摘要 ( 36 )   PDF(2085KB) ( 19 )   生活污水低碳化趋势导致了生物脱氮技术的低效率。固体碳源在用作载体的同时可以提供电子供体，强化生活污水的脱氮过程。目前对于固体碳源的应用进展从应用性能、微生物机制、经验模型到潜在挑战均缺乏系统性综述。将固体碳源分为合成碳源、天然碳源和共混碳源 ３类，并分别对这 ３类碳源应用的影响因素进行讨论，提出了高效运行策略；随后对微生物机制和经验模型进行综述，指出了后续深入研究的方向；最后对冶金、矿场等重金属工业园区生活污水处理所面临的挑战提出了应对措施和建议。系统性对固体碳源应用进展进行了综述，可为后续该技术的应用和改进提供参考。 相关文章 | 计量指标