当期目录

2024年, 第38卷, 第7期　刊出日期：2024-08-13 上一期   

车辆工程

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基于因子图优化的激光惯性 SLAM 方法研究 兰凤崇，魏一通，陈吉清，刘照麟，熊模英 2024 (7):  1-11.  摘要 ( 148 )   PDF(5804KB) ( 134 )   融合激光雷达和惯性测量单元的SLAM方法是拒止环境下自动驾驶定位建图的重要技术手段。该技术包含前端和后端2个数据处理模块，在后端数据处理方面，现有方法存在长时间运行时累积误差较高、回环检测计算负载较大以及复杂拒止环境下鲁棒性不理想等问题。针对上述需求，提出 种适配前端激光惯性里程计的新型后端数据处理方法。该方法采用因子图优化算法架构，建立激光连续关键帧间的惯性单元预积分模型，将该模型作为因子图架构中表征惯性单元数据的算法因子，降低数据处理的计算负载。构建基于Scan-Context描述符的高效回环检测方法，将点云数据三维空间结构特征转化为二维特征图，在保证回环检测精度的前提下进 步提高计算效率。结合前端里程计信息，构建包含里程计因子、惯性单元预积分因子和回环检测因子误差项的目标函数，通过非线性优化算法求解最优位姿状态，形成完整的SLAM算法结构。对所述方法及FAST-LIO2、LIO-SAM和SC-LeGO-LOAM等现有主流激光惯性SLAM方法基于开源数据集进行对比验证，并开展实车试验。结果表明：相较于现有方法，所述DSC-Algo方法在公开数据集测试中的计算性能和全局定位精度实现了显著提升，在现实拒止环境实车测试中的定位精度和算法鲁棒性也具有明显优势。 相关文章 | 计量指标

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基于时变权重模型预测的双向DC-DC优化控制方法 马 彬，石永乐，柴浩男，姜文龙，陈 勇 2024 (7):  12-20.  摘要 ( 62 )   PDF(4495KB) ( 76 )   双向DC-DC变换器是电动汽车的关键电压变换部件，提高其动态负载下的响应速度与鲁棒性对电动汽车低压供电系统有重要意义。提出一种基于模糊时变权重的MPC（model predictive control）控制方法。基于状态空间平均法建立变换器动态模型。基于MPC原理搭建变换器MPC模型，实现对电压的跟踪控制；在分析权重对动态负载下电压跟踪性能的影响的基础上，设计权重模糊调节器，实现权重的在线调节。基于HM-cSPACE搭建实验平台验证所提方法的准确性。在Matlab/Simulink环境下与PI控制和传统MPC控制进行对比，结果表明：在负载变化时采用时变权重MPC控制的变换器有更好的动态性能和鲁棒性，超调量降低26.1%。该方法对提高双向DC-DC变换器动态负载下的优化控制具有重要意义。 相关文章 | 计量指标

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智能网联汽车高速连接器传输性能研究 李 旭，刘泓宏，黄岸丰，刘 泽，蔡 恒，张文强 2024 (7):  21-28.  摘要 ( 50 )   PDF(3692KB) ( 59 )   高速连接器作为智能网联汽车信号传输系统中的关键部件，其性能直接影响高速互联系统的通信质量和稳定性。以某智能网联汽车FAKRA连接器为研究对象，推导出了在时域和频域上的传输性能表征参数，利用电磁仿真软件建立相应的三维参数化模型，并通过实际测试验证了模型的准确性。基于此模型，仿真分析了连接器的结构参数、绝缘材料以及介质退化对传输性能的影响。研究表明：适当减小内导体直径突变点与绝缘层轴向间隙，以及调整公母连接器互配间隙，能有效改善连接器的传输性能，绝缘层介电常数的改变对连接器传输性能的影响不明显，而介质退化引起的有效介电常数增加会导致传输性能恶化。这 研究结论对于智能网联汽车高速连接器的研发具有 定的参考价值。 相关文章 | 计量指标

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自适应双层无迹卡尔曼滤波的车辆状态估计 徐劲力，张光俊 2024 (7):  29-36.  摘要 ( 59 )   PDF(2021KB) ( 52 )   针对在车辆行驶状态估计中存在估计不准确、鲁棒性较差以及系统噪声不确定等问题，提出一种将双层无迹卡尔曼滤波（DLUKF）与改进的Sage-Husa 算法相结合的自适应双层无迹卡尔曼滤波算法（ADLUKF）作为车辆行驶状态的估计器，再结合三自由度汽车模型对车辆行驶的横摆角速度和质心侧偏角进行估计。通过改进的Sage-Husa滤波器对系统过程噪声和测量噪声进行动态调整，进而减少车辆行驶状态估计的误差。应用 Carsim 与 Matlab/Simulink进行联合仿真以及实车试验数据来验证该估计器的有效性，并与无迹卡尔曼滤波（UKF）算法进行对比。结果表明：与 UKF算法相比，该算法有效提高了车辆行驶的横摆角速度和质心侧偏角的估计精度和稳定性。 相关文章 | 计量指标

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汽车线控转向系统稳定性控制策略研究 孙有平，李 崧，何江美，吴光庆，王国春 2024 (7):  37-43.  摘要 ( 71 )   PDF(1167KB) ( 81 )   以汽车线控转向系统为研究对象，构建滑模观测器对汽车质心侧偏角进行实时估计，用于主动前轮转向控制器设计。以汽车线性二自由度模型为参考模型，设计了基于扰动补偿的主动前轮转向滑模控制器，由主动转向控制器决策出额外附加前轮转角，使车辆响应跟随理想横摆角速度与质心侧偏角，改善汽车的横向稳定性。通过所建立的Carsim和Simulink联合仿真平台，在双移线低路面附着系数，有、无侧向风的工况下验证了主动转向控制策略的有效性。 相关文章 | 计量指标

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基于特种车辆摆臂实测载荷的参数估计拟合外推研究 王 枫，王 玺，邓克军，范 慧，仲健林，熊明皓，周 超 2024 (7):  44-49.  摘要 ( 30 )   PDF(3200KB) ( 36 )   以特种车辆摆臂实测载荷数据为依据，对实测信号进行编制得到了实摆臂的二维载荷谱，并对其进行了参数估计的拟合外推分析，确定了幅值和频次关系服从威布尔分布优于对数正态分布，均值和频次关系服从正态分布，并将外推后的结果与实测信号进行对比验证。结果表明：参数估计拟合外推的结果在合理误差范围内；预测的极值和频次更接近于实测值，初步验证了参数估计拟合外推方法在特种车辆领域应用的合理性。 相关文章 | 计量指标

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商用半挂汽车纵向避撞控制 陈佳浩，魏民祥，李 军，王成东，徐志欣，邢致毓 2024 (7):  50-58.  摘要 ( 30 )   PDF(3512KB) ( 42 )   为降低商用半挂汽车在雨天湿滑路面等危险条件下的追尾事故发生率，基于魔术公式轮胎模型及递推最小二乘算法（RLS）估计路面附着系数，利用BP神经网络预测制动距离，提出一种基于实时制动距离预测（BDP）的安全距离模型，设计了分级避撞控制策略。分别在高低附着系数路面的前车制动（CCRb）、前车静止（CCRs）、前车低速行驶（CCRm）3种工况下进行联合仿真，验证模型有效性。仿真结果表明：高附着系数路面上BDP模型和Mazda模型在3种工况下能够成功避免碰撞，制动结束时BDP模型的停车间距更小，更符合驾驶习惯且兼顾一定的行车效率及驾乘舒适性；低附着系数路面上Mazda模型仅在CCRm 工况时成功避撞，BDP模型在 3 种工况下可以顺利避免碰撞的发生。BDP 模型可以有效降低低附着系数路面的追尾事故发生率 相关文章 | 计量指标

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新型蝙蝠型负泊松比微结构非充气轮胎设计 赵 颖，周科名，杜卓栋，贾正阳，郝纪波，胡兴军 2024 (7):  59-70.  摘要 ( 33 )   PDF(11215KB) ( 17 )   为解决传统充气轮胎易爆胎、易刺破等问题，提出 种新型蝙蝠形微结构（bat-shaped cellular structure，BSCS）非充气轮胎。首先，推导了BSCS微元胞的相对密度、单位质量吸能和峰值力的理论力学模型，并开展准静态压缩试验验证了力学模型和有限元仿真模型的准确性。然后，建立了BSCS非充气轮胎有限元模型，并利用准静态压缩试验验证了轮胎有限元模型的准确性。最后，对非充气轮胎开展接地性能、三向刚度、模态分析、侧偏特性和稳态滚动的仿真分析，其中径向刚度为151.37 N/mm、侧向刚度为281.88 N/mm、纵向刚度为686.05 N/mm。仿真结果表明，所提出的BSCS非充气轮胎具有优异的力学承载性和可靠性，为非充气轮胎的设计提供了新的思路。 相关文章 | 计量指标

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轻量化的 YOLOv8 锥桶检测算法研究 李 旭，李 刚，李永明，李 宁，梁海林 2024 (7):  71-77.  摘要 ( 71 )   PDF(3513KB) ( 74 )   针对现有无人驾驶方程式赛车对锥桶检测算法存在运算量大、精度低等问题，提出一种改进的YOLOv8n算法，该算法检测精度高、模型参数量少。改进算法引入Stem 模块和EfficientNet-Lite 网络结构来替换YOLOv8主干网络，由于YOLOv8的检测头中解耦的参数量占总参数的40%，故设计一种结构轻量化的检测头结构来减少模型的参数量，加入下采样倍数为 4的高分辨率特征图 P2 用于检测微小目标。实验结果表明：在数据集上，改进的YOLOv8算法与原来的YOLOv8n 算法相比，平均精度指标从 90.1%提升到93.8%，参数量从3.00 M降到1.37 M，计算量从8.1GFLOPs降到4.7GFLOPs；在实车测试中，不但有效减少了锥桶的漏检现象，而且模型内存缩减了49%。 相关文章 | 计量指标

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AFS/DYC 协调控制下汽车侧风稳定性研究 朱志林，汪怡平，袁晓红，李文杰 2024 (7):  78-85.  摘要 ( 58 )   PDF(4529KB) ( 57 )   针对高速汽车在侧风环境下的气动稳定性问题，基于车辆空气动力学与车辆动力学构建了动态双向耦合模型，通过采用相平面法确定主动前轮转向（AFS）和直接横摆力矩控制（DYC）的工作时机，实现汽车AFS和DYC的协调控制，以改善汽车的操纵稳定性。研究结果表明：在侧风的作用下，有、无协调控制的车辆最大侧向位移分别为0.23 m和1.24 m，最大偏航角分别为1.920和2.89°；最大侧向位移减小了81.5%，最大偏航角减小了33.5%，汽车的倒风稳定性得到明显改善。 相关文章 | 计量指标

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参数化人体有限元模型的体表样本选取方法 吕华溢，许述财，宋家锋，王 波，张金换，赵 翔 2024 (7):  86-92.  摘要 ( 28 )   PDF(2559KB) ( 37 )   为了准确选取到参数化方法建立的中国女性人体有限元模型的体表样本，设计了一种用于人体体表建模的样本选取方法。通过采用样本估计总体的方法确定体表样本的选取数量；采用计算正态分布区间估计参数和按照数据分布比例方法生成体表样本的身高、BMI和年龄3个统计特征参数；利用拉丁超立方抽样方法按照体表样本统计特征的参数分布生成各样本的选取参数；通过Pearson相关系数检验各特征参数向量间的相关性。基于所设计的体表样本参数生成方法，在置信度为95%、误差不大于10%的条件下，所生成的97例女性体表样本各特征参数所构成向量之间无显著相关性，各特征参数分布与中国女性人体的总体分布相一致。所设计的体表样本选取方法可有效选取到代表中国女性人体特征的体表样本。 相关文章 | 计量指标

信息计算机

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混合现实场景下结合SSVEP与眼动追踪的脑控机械臂系统 李 奇，宗子彦，武 岩，宋雨，张 航，刘铭然 2024 (7):  93-100.  摘要 ( 31 )   PDF(2725KB) ( 38 )   针对混合现实场景下脑控机械臂系统交互性差、指令集小的问题，设计了一种结合稳态视觉诱发电位（SS VEP）和眼动追踪技术的混合现实脑控机械臂系统。该系统通过眼动追踪技术实现目标区城的初选，而SSVEP信号则被用于在初选区域内识别最终的目标指令。在不增加刺激类别数量的前提下扩大了指令集，并根据受试者的视线停留区域实现异步控制。离线实验结果表明，在使用相同刺激类别数量的情况下，增加视觉刺激目标数量不会对分类准确率产生显著影响。通过在线实验验证了系统的适用性，相较于使用单-SSVEP范式的机械臂控制系统，所提出的系统具有更好的交互性和更大的指令集。 相关文章 | 计量指标

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基于改进 YOLOv5 的行人检测方法研究 薛继伟，薛鹏杰，胡馨元 2024 (7):  101-109.  摘要 ( 88 )   PDF(4492KB) ( 52 )   针对行人检测中出现的目标遮挡和小尺度目标漏检等现象，提出一种基于YOL0v5改进的行人检测模型DROE-YOLO。在YOLOv5的C3模块中引入了Res2Net的残差结构以增强网络对行人目标的表征能力。采用Dynamic Head作为YOLOv5的检测头，提高检测的准确性和鲁棒性。在标签分配策略方面采用了Simplified OTA方法，可以更准确地匹配真实框与预测框。最后，使用 soft-NMS + EIOU 的方法，进一步提高行人目标的检测准确率。在CrowdHuman数据集上的实验结果表明，DROE-YOLO在行人检测任务上取得了较好的效果。与基准模型相比，在增加少量参数的情况下，DROE-YOLO模型的检测精度提升了3.3%，召回率提升了6.5%，相比原模型更适用于实际的行人检测任务。 相关文章 | 计量指标

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采用 SGCMG 的两轮单辙平台自平衡控制技术 但远宏，彭润山，王敬，钟海洋，和 超，陈 浩 2024 (7):  110-117.  摘要 ( 24 )   PDF(3526KB) ( 28 )   针对以自行车、摩托车为代表的两轮单辙平台的自然不稳定问题，采用单框架控制力矩陀螺（SGCMG）为平衡控制机构，研究两轮单辙平台不同工况下自平衡控制算法。分析两轮单辙平台横向力矩，推导横滚转动动力学方程，并根据不同状态误差设计了增益调度PID控制器；建立轮-地接触点模型，修正曲线运动时目标横滚角，减小反馈静差，获得更好的动态响应；以前叉转向趋势预估未来时刻转向角度与目标平衡横滚角度，提前调整姿态以重力矩抵消离心力矩，模拟人骑行时的预判压弯行为。相关算法经仿真验证与实车测试，可在静止与曲线运动等工况下保持动态平衡，效果良好，表明了算法的有效性。 相关文章 | 计量指标

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一种改进多尺度融合的电动汽车充电口识别方法 赵晓东，刘瑞庆，王 向，温士涛 2024 (7):  118-126.  摘要 ( 35 )   PDF(3804KB) ( 49 )   针对无人自动充电桩工作过程中背景复杂导致电动汽车充电口识别精度低等问题，提出基于改进YOLO5算法的一种电动汽车充电口识别方法。采用融入加权双向特征金字塔结构增强不同层级间的信息融合能力；引入GhostNet网络结构中的深度可分离卷积GhostConv，替代原模型中的特征提取网络中的普通卷积层，减小了模型的计算开销；主干网络中使用SENet结构增加感受野信息，提高模型对充电口特征的提取能力；同时改进模型损失函数，引入EloU损失函数代替原始CIoU损失函数，提高边界框回归精度。实验结果表明：改进后的模型在自制的多样化电动汽车充电口数据集上相较于原始YOLO5算法在模型体积上减小了6.94 MB，检测精度提升到94.75%。同时与目前主流的检测算法对比，检测精度与检测速度也具有一定的优越性，适用于复杂背景环境下的电动汽车充电口的目标检测。 相关文章 | 计量指标

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一种水下偏振图像增强的融合算法 王宇航，杨 凯，张景辉，张健，张 韬 2024 (7):  127-132.  摘要 ( 51 )   PDF(3026KB) ( 64 )   针对水下光学探测对高质量成像的需求，提出一种基于主动偏振成像的原理，将直方图均衡化去雾算法、拉普拉斯金字塔算法、单一水下图像融合增强策略相结合。通过直方图均衡化去雾算法增强局部的对比度；利用拉普拉斯金字塔算法保留了各个图层的细节特征信息；通过水下图像增强策略算法结合不同图像的优势，可以有效改善水下色彩偏移、对比度低和光照不均等问题。经实验定量分析可得，此算法确实有效改善了以上问题，提升了图像整体的视觉效果。 相关文章 | 计量指标

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IRS 辅助去蜂窝大规模 MIMO 系统反窃听安全波束赋形研究 鲜永菊，于东方，邢智童，梁吉申，李云 2024 (7):  133-141.  摘要 ( 42 )   PDF(2677KB) ( 29 )   为提高物理层安全通信性能，针对目前物理层通信容易受到建筑物遮挡和非法用户窃听的问题，提出了种智能反射面（intelligent reflecting surface，IRS）辅助去蜂窝大规模多输入多输出（multiple-input multiple-output，MI-MO）系统反窃听安全传输波束赋形方案。考虑信道理想的情况下，以还原合法用户接收信号和阻止非法用户接收信号为目标，最小化发射波束赋形向量，构建了 个基站主动波束赋形向量和IRS相移的联合波束赋形问题。通过交替优化将原问题分解为基站波束赋形向量优化子问题和1RS相移优化子问题，并通过解非齐次线性方程组思想的方法，对优化子问题进行求解。仿真结果表明，相较于传统物理层安全通信方案，提出的方案能够有效使非法用户窃听信号为0，降低传输功率，并且具有较好的误码率。 相关文章 | 计量指标

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一种改进SegNet网络的路面裂缝分割算法 廖宁生，杨雲翔，朱 秘，彭 波 2024 (7):  142-148.  摘要 ( 67 )   PDF(3244KB) ( 53 )   路面裂缝是威胁公路安全运行的常见潜在隐患，经典路面裂缝分割算法存在不同程度的裂缝断裂、薄细裂缝边缘识别不佳等问题。针对上述问题，提出一种Crack SegFormer路面裂缝分割算法，主要由基于裂缝定位注意力的编码器、多层特征金字塔以及基于裂缝锐化注意力的解码器三部分组成。利用Crack500、Crack200、DeepCrack、CFD 4个公开数据，对CrackSegFormer模型分割裂缝的有效性进行了验证，结果显示所提出的CrackSegFormer模型能够抑制非裂缝特征、保留细微和末梢裂缝特征。相对于经典 SegNet 网络，所提出模型的准确度、召回率和 Fl-score三类评价指标分别提升了1.14%，3.61%和4.26%。 相关文章 | 计量指标

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采用 SKM 与 Transformer 的多维脑电情感识别研究 梁 卓，李鸿燕，徐 庆，陈 彬 2024 (7):  149-157.  摘要 ( 49 )   PDF(3845KB) ( 49 )   针对当前深度学习在脑电情感识别研究中的应用，存在对不同维度脑电信号差异化信息分析不足及特征提取能力有限等问题，提出一种多维形式输入信号的双路并行网络。提出SKM（改进的SK-MiniXception网络），在保证模型表征能力的同时结合注意力机制筛选出四维脑电信号中情感表达程度更为强烈的通道信息；提出BAGRU-BLS模块提取局部时间特征并优化模型输出；使用改进的Transformer网络提取二维脑电信号的全文时频信息；提出自适应特征融合模块进行特征融合并进行情感分类实验和重度抑郁症检测实验。实验结果显示，并行网络模型在DEAP公共数据集的价效-唤醒维度的四分类准确率达到96.13%，在MODMA数据集重度抑郁症检测实验中准确率达97.51%，相较于经典的卷积神经网络和循环神经网络模型均有明显提升。 相关文章 | 计量指标

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面向财务审计的数据异常侦测算法研究 张学凯，张仰森，刘帅康，朱思文，孙圆明 2024 (7):  158-165.  摘要 ( 47 )   PDF(2730KB) ( 51 )   为更好地推进审计数字化，实现财务审计的数据异常侦测任务，设计了采用独立研究的改进注意力机制CMA（channel mixed attention mechanism）的 CMA-Resnet18 模型，提出一种基于数图转换思想的财务审计侦测数据集构建方法。使用CMA网络对样本各通道进行全局加权，对样本不同通道进行融合特征加权，实现对样本数据的全局“注意力”数据增强。通过Resnet18模型（residual network18）提取样本数据的局部特征。结果表明，在财务审计异常侦测数据集上，经典分类网络的评估结果都高于90%，验证了数据集构建方法的有效性；CMA-Resnet18模型的F1值为94.31%，相比Resnet18提高了1.49%，证明了CMA-Resnet18模型能够更好的实现侦测任务；通过经典分类网络及其CMA变种网络在Cifar10公开数据集上进行实验，表明CMA变种网络的准确率普遍高于其原始网络，证明CMA 模块的有效性和泛化性。 相关文章 | 计量指标

机械材料

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基于掩码自监督学习的滚动轴承冲击特征提取方法 李可轩，林慧斌，丁 康 2024 (7):  166-173.  摘要 ( 24 )   PDF(3798KB) ( 20 )   现有的机械故障智能诊断方法普遍需要大量的可靠样本作为模型的训练支撑，然而，实际应用场景通常缺少标签数据。针对这一难题，提出一种基于掩码自监督学习的滚动轴承局部故障冲击特征提取方法。利用随机掩码对原始轴承故障信号进行布尔运算，得到用于特征提取训练的自监督样本；将掩码处理后的信号输入所搭建的掩码自监督学习网络中，建立包含网络输出与输入峭度差信息的损失函数，对网络进行基于随机掩码自监督学习的多轮训练，使网络获得从原始故障信号中提取故障冲击特征的能力。仿真信号分析表明，所提方法在掩码遮盖比例为95%、训练轮次为250时，能够以96.68%的重构精度重建原始信号中的冲击序列。滚动轴承故障实验进一步表明，所提方法在无需额外训练数据的前提下能有效地从含噪信号中提取故障冲击序列，在效果均优于对比方法最优结果的前提下，所提方法计算耗时低于 20 s，远优于 MCKD 类方法，具有较好的应用价值。 相关文章 | 计量指标

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脉动疲劳加载下振动信号的建模及损伤演化 张二亮，王会康，刘 璞，高肖雨 2024 (7):  174-179.  摘要 ( 27 )   PDF(2587KB) ( 20 )   围绕脉动加载下的疲劳损伤演化，基于振动信号的测量数据，应用非线性常微分方程建立周期振动信号的参数化建模与损伤演化检测方法。采用多项式逼近非线性函数的策略，给出非线性常微分方程模型的最小二乘辨识方法；针对测量数据中的噪声导致参数估计偏差的问题，采用谱分析算法别除数据中的噪声干扰；基于辨识得到的非线性常微分方程模型，建立疲劳损伤的非线性特征参数；通过脉动疲劳试验，验证了所提出方法的有效性。 相关文章 | 计量指标

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改进MSCNN-ECA的轴承故障诊断方法研究 沈启敏，贾月静，程 艳 2024 (7):  180-187.  摘要 ( 72 )   PDF(4406KB) ( 43 )   提出一种基于注意力机制的卷积神经网络轴承故障诊断方法：首先，对滚动轴承数据进行截取，通过连续小波变换生成二维图像数据；然后，利用多尺度卷积神经网络（multiscale convolutional neural networks，MSCNN）对输入数据进行特征提取，期间带有残差结构的高效卷积模块将最大限度地保留有效特征信息，提取数据再经过通道注意力模块（efficient channel attention，ECA）进行特征筛选；最后，经过全连接层特征映射后进行故障类别预测。选用凯斯西储大学数据集对模型结果进行验证，并与CNN-LSTM模型、ResNet模型以及LeNet模型等进行对比，所提方法耗费时间短，诊断精度最高。在单负载情况下能够取得100%的诊断精度，在多负载情况下准确率仍高达99.46%，优于其余先进算法。另外，采用江南大学轴承数据进行泛化性验证，所提方法具有良好的迁移效果。 相关文章 | 计量指标

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缺口对悬臂板裂纹扩展和固有频率演变的仿真分析 王新隆，何声馨，张光坤 2024 (7):  188-193.  摘要 ( 15 )   PDF(2538KB) ( 17 )   选取不同初始缺口长度的悬臂板为研究对象，对其裂纹扩展和固有频率演变进行数值研究。首先，建立一种基于ABAQUS-FRANC 3D的联合仿真分析方法，ABAQUS用于结构的有限元分析，FRANC 3D基于ABAQUS的数值结果进行裂纹扩展仿真。其次，评估了初始缺口长度对裂纹扩展行为与固有频率演变的关系。研究表明，悬臂板初始缺口长度越大，固有频率随裂纹扩展长度的衰减速度越快，且固有频率变化率随着裂纹扩展长度的增加可分为3个阶段：缓慢增加，匀速增加和快速增加；固有频率变化率与应力强度因子呈对数线性关系，与裂纹扩展速率曲线相似。最后，评估了缺口带来的应力集中系数对悬臂板疲劳寿命的影响，发现其对寿命的影响规律符合指数函数模型。 相关文章 | 计量指标

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9310 航空齿轮真空渗碳热处理表面强化数值模拟及工艺参数优化 张治中，张 银，胡云波，刘洲成 2024 (7):  194-203.  摘要 ( 30 )   PDF(4924KB) ( 24 )   为了改善航空齿轮的疲劳性能，基于真空渗碳热处理技术，对9310航空齿轮进行热处理强化，采用有限元仿真分析方法，对表面渗碳层的碳浓度分布以及渗碳层深度进行预测，并基于正交实验法优化了真空渗碳工艺参数，最后开展了齿轮真空渗碳试验。试验结果表明：最佳优化工艺参数为渗碳温度960℃，强渗脉冲开始和结束时齿面碳浓度分别为0.84%与1.80%；渗碳后齿面微观组织为针状马氏体，心部微观组织主要为板条状马氏体以及部分残余奥氏体，表面硬度最大值740HV，心部硬度最大值402HV；优化后的工艺参数能够有效提高渗碳层深度以及标准点碳浓度，相比优化前渗碳层标准点碳浓度提高了 21.2%。 相关文章 | 计量指标

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一种ALMAE-SWSupAE裂纹声发射信号识别算法研究 沈 鹏，张润锋，赵永峰，陈江义 2024 (7):  204-210.  摘要 ( 18 )   PDF(2365KB) ( 19 )   针对裂纹声发射信号的识别问题，基于大边缘自编码器（LMAE）和堆叠融合监督自编码器（SFSupAE）设计了自适应大边缘堆叠权重监督自编码（ALMAE-SWSupAE）算法。针对LMAE中的固定k值问题，引入自适应k值算法，修改h（s）运算方法解决数据溢出问题；在SFSupAE中引入子分类器的性能权重优化分配策略，并设计新的权重函数；使用铝合金试件进行拉伸裂纹实验，识别采集到的声发射信号。研究结果表明：所提出的ALMAE-SWSupAE算法法识别准确率达到98.89%，相较于SSAE，SDAE，CAE，StAE和SAE方法性能具有明显提升，并在消融实验中证明了其改进有效性。 相关文章 | 计量指标

电气电子

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多通道电流信号深度特征融合的开关磁阻电机故障诊断研究 郭 浩，宋俊材，陆思良 2024 (7):  211-219.  摘要 ( 35 )   PDF(6358KB) ( 35 )   提出一种基于卷积神经网络（convolution neural networks，CNN）与 Transformer 结合的新型深度学习框架 1D-U-niformer（one dimensional unified transformer），解决开关磁阻电机高阻接触故障和相间短路故障的分类识别问题。搭建开关磁阻电机故障诊断实验平台，在开关磁阻电机定子绕组上设置高阻接触故障和相间短路故障，并通过非侵入式方法采集电机的三相电流信号；引入动态位置嵌入、多头关系聚合器和前馈网络对传统CNN进行改进，得到1D-Uniformer以充分提取高阻接触故障和相间短路故障的特征。实验结果表明：该模型在高阻接触故障和相间短路故障诊断方面均具有很好的分类效果，在18种故障状态下识别精度能达到100%，在不同的噪声强度下仍然具有较高的鲁棒性。 相关文章 | 计量指标

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检测空气绝缘分解气体NO2的Pd-MoSe2传感器研究 吴宝良，李谈笑，杨家隆，廖一铭，蒋佳明，周 渠 2024 (7):  220-227.  摘要 ( 22 )   PDF(3762KB) ( 23 )   针对目前NO2传感器响应低、恢复速度慢、功耗高等问题，提出一种用于空气绝缘分解气体NO2检测的金属钯Pd掺杂MoSe，基气体传感方法。制备了本征MoSe，气敏传感器与Pd-MoSe，气敏传感器，并基于所搭建气敏响应测试平台研究其对NO，的气敏响应特性，利用第一性原理计算NO2在MoSe，晶面上的吸附参数和吸附行为。经过气敏特性测试发现：室温工作时，Pd-MoSe，气敏传感器对20 pL/L NO2的响应值为3.95，响应时间和恢复时间分别为38s 和46 s，可实现2 pL/L NO2的有效检测。理论计算结果表明：本征MoSe，对NO2的吸附为弱物理吸附，而 Pd-MoSe，表现为强化学吸附。研究结果可为高性能MoSe，气体传感器的制备及其在NO，在线监测中的应用提供借鉴。 相关文章 | 计量指标

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车用多层磁钢内置式永磁同步电机研究与设计 林 涵，张宇航，王仲根，邓天龙 2024 (7):  228-239.  摘要 ( 40 )   PDF(6025KB) ( 73 )   针对电动汽车驱动电机性能需求日益提升的现状，设计了 种车用发卡绕组多层磁钢内置式永磁同步电机，保证高功率密度、高效率的设计要求。利用有限元方法建立 4 种发卡绕组多层磁钢内置式永磁同步电机的二维模型，在转子分段斜极优化的基础上，比较4种电机的性能，探究多层磁钢结构中不同永磁体对电机性能的影响，选择最合适的结构进行后续多次优化；利用田口算法对电机磁钢尺寸设计进行优化，通过参数对优化目标影响的比重选出最优组合；对优化后的电机进行Halbach充磁，对每层磁钢分别利用同一角度充磁，进行参数化扫描寻优，选择最合适的一层充磁，并选择最合适的充磁角度及对应的充磁长度获取最优性能。结果表明：多次优化后的电机在保证较高平均转矩的基础上，转矩脉动与齿槽转矩大幅降低，可满足新能源汽车电机的性能需求。 相关文章 | 计量指标

能源动力环境

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燃料配比和点火提前角对氨氢发动机的性能影响研究 张幽彤，陈振宁，窦海石，张宏业 2024 (7):  240-247.  摘要 ( 29 )   PDF(4793KB) ( 55 )   针对氨氢发动机在燃料匹配比和点火提前角参数不准确时会造成发动机输出效率较低、排放增加等问题，以某款直列六缸四冲程氨氢发动机为研究对象，给出不同研究参数，在GT-POWER中建立发动机仿真模型，并使用Simulink联合仿真验证了氨氢发动机仿真模型的可行性。研究燃料配比和点火提前角对发动机的性能影响规律，结果表明：发动机在9：1的氨氢比下有最佳的综合使用效率；26°CA点火提前角时可以提高发动机效率，降低排气温度，但不利于减少污染物排放；14°CA点火提前角时可降低污染物排放，但会影响发动机工作效率；20°CA为最佳点火提前角。研究结果可为针对氨氢发动机的标定及进一步的性能规律研究提供参考。 相关文章 | 计量指标

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储能VSG 参数协调模糊自适应优化策略 李 山，吴泓林，李海啸，苗亮亮 2024 (7):  248-254.  摘要 ( 22 )   PDF(2587KB) ( 28 )   传统虚拟同步发电机（virtual synchronous generator，VSG）的动态响应过程存在超调量与调节时间相矛盾的情况，且虚拟同步发电机控制参数选取时往往将储能侧视为理想电源，导致系统参数与储能系统的特性不相匹配。针对这种情况，结合模糊理论提出一种考虑储能系统约束的虚拟同步发电机参数协调模糊自适应控制方法，分析不同阻尼状态下虚拟同步发电机系统的动态响应，将储能系统的荷电状态（state of charge，SOC）和运行功率约束转化为转动惯量约束范围，通过模糊控制器自适应控制惯量变化，并根据合适的阻尼比协调调节虚拟阻尼，使得系统动态响应过程中系统阻尼比合理变化，从而改善传统虚拟同步发电机系统超调量与调节时间相矛盾的情况，使系统参数与储能系统特性相匹配。Matlab/Simulink仿真结果验证了所提控制策略的可行性与有效性。 相关文章 | 计量指标

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摩托车散热器护罩结构对其进风量的影响分析 谭礼斌，袁越锦，王 栋，唐 琳，邹汪轩 2024 (7):  255-263.  摘要 ( 21 )   PDF(8227KB) ( 7 )   为保护散热器不被泥土污染，需在散热器进风端添加散热器护罩。散热器护罩添加后对散热器进风量有明显的影响。为获取较优的散热器护罩结构设计，采用CFD分析方法搭建摩托车整车外流场计算域模型，结合不同散热器护罩结构方案，分析散热器护罩结构对其进风量的影响，选取合适的散热器护罩方案开展整车实验验证。结果表明：散热器护罩上导流板角度130°且散热器护罩与芯体间的间隙为1mm时，散热器进风量为281.7g/s，与无护罩状态的进风量相当。护罩与芯体间存在间隙可提升散热器进风量，建议间隙控制在1~2.5 mm；散热器护罩网孔倾斜和导流板开孔不利于风量提升。经对比测试，怠速工况、最高车速工况及最大扭矩工况下，散热器添加护罩后的发动机出水温度与无护罩状态的发动机出水温度基本一致。适当减小风扇罩挡风面积可进一步提升散热器进风量，散热器添加护罩后，人体大腿两侧不会出现明显热风。研究结果可为摩托车散热器护罩结构设计及优化提供理论参考。 相关文章 | 计量指标

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双参保守复混沌系统的构建及偏置增压控制 颜闽秀，邵刘扬 2024 (7):  264-272.  摘要 ( 31 )   PDF(5608KB) ( 30 )   基于经典保守混沌系统的结构，构造了一个双参数保守混沌系统，能够产生复杂动力学现象。通过理论分析和多种数值仿真方法，研究了系统结构参数和外力参数对混沌性、保守性、平衡状态和稳定性的影响。结果表明，随着参数的变化，系统相体积保持守恒，呈现混沌、周期运动等现象，并证明了参数对平衡状态的影响。此外，通过虚实分离的方法构造了复系统，并研究了其动力学特性，发现实混沌系统所构造的复系统中，同样具有混沌性和保守性，且具有大参数范围混沌现象。设计了控制器，使系统产生偏置增压现象，并可对信号极性进行控制。最后，设计了系统电路并进行了仿真，结果与理论相符，证明了混沌系统的物理可行性。 相关文章 | 计量指标

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低雷诺数涡轮气热耦合仿真及被动优化技术研究 周润祥，王 强，刘思蓉，闫文鑫 2024 (7):  273-281.  摘要 ( 32 )   PDF(6254KB) ( 50 )   针对低雷诺数下涡轮发动机气动效率低、热负荷高的问题，以带有径向冷却通道的NASA-Mark 11型高压涡轮导叶为研究对象，开展基于凹槽和球窝的被动优化技术研究。利用计算流体力学（CFD）数值模拟技术，对 NASA-Mark 11进行全三维气热耦合仿真计算，结合已有NASA实验数据进行验证。结果表明：在换热特性方面，低雷诺数条件下凹槽叶形可以有效改善叶片叶根附近流体的换热特性，降低叶根处的热负荷，凹槽深度越大，换热特性的优化效果越明显；在气动性能方面，球窝结构的叶形优化效果更好，其中深径比小、深度大的球窝叶形减小总压损失的效果显著。 相关文章 | 计量指标

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扩展卡尔曼滤波优化的锂离子电池寿命预测 张 涌，张 翔，李习龙，张 伟，赵奉奎 2024 (7):  282-288.  摘要 ( 54 )   PDF(3029KB) ( 64 )   锂离子电池剩余使用寿命（remaining useful life，RUL）的准确预测有助于检测电池的健康状况并提高电池工作时的安全性，具有重要的研究意义和实践价值。然而，由于锂离子电池衰退的非线性以及电池模型的复杂性等问题，对电池RUL的预测变得困难。使用双指数退化模型结合扩展卡尔曼滤波（extended Kalman filter，EKF）算法来预测锂离子电池的RUL，利用Matlab进行了锂离子电池RUL的预测仿真，并将仿真结果与NASA容量数据进行了比较分析。仿真结果表明，双指数退化模型结合EKF算法对电池RUL的预测结果与实际结果之间的偏差较小，总体平均绝对误差约为10.9%，具有较高的精度。 相关文章 | 计量指标