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• 2017年, 38卷, 第5期
  刊出日期：2017-09-10

    

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  智能车辆自动泊车路径跟踪的非光滑控制策略

  江浩斌, 李臣旭, 马世典, 丁世宏, 张超

  2017, 38(5): 497-502. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2017.05.001

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  针对车辆的非线性非完整约束特性导致的自动泊车路径跟踪实时控制精度不高,致使库内调整次数增加或车辆最终停放位姿不理想等问题,提出一种基于非光滑控制的自动泊车路径跟踪控制策略.通过对车辆动力学跟踪误差模型的降阶转换,推导了2阶、3阶子系统的级联系统有限时间跟踪控制方程.基于此降阶控制方程,以车辆动力学模型中的方向盘转角和车速作为输入,设计具有全局渐近稳定特性的路径跟踪控制器,并进行了仿真分析.结果表明:与传统方法相比基于非光滑控制的路径跟踪控制方法达到了有限时间内全局精确跟踪参考泊车路径的目的,具有强抗扰动性和快速收敛性.
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  正丁醇／柴油PAHs简化机理的构建与仿真

  王忠, 王鹏, 张美娟, 瞿磊

  2017, 38(5): 503-508. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2017.05.002

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  为了探讨正丁醇／柴油碳烟的生成途径,分析了正丁醇氧化历程和PAHs(苯、萘、菲、芘)生成路径,保留了与正丁醇／柴油混合燃料PAHs生成密切相关的基元反应,对正丁醇的氧化机理和PAHs的生成机理进行了简化,并加入正庚烷简化机理,构建了由73种组分和89个基元反应的正丁醇／柴油PAHs简化机理.采用简化机理对正丁醇／柴油混合燃料的反应温度等参数进行模拟,结果与反射激波管试验结果一致,验证了简化机理的可行性. 在此基础上通过模拟计算,分析了正丁醇／柴油不同掺混比、当量比的PAHs生成量和生成速率随时间变化的规律.结果表明:随着正丁醇掺混比的增加,PAHs生成量和生成速率逐渐减小,峰值出现时刻推迟,总生成量的降幅依次增大;随着当量比的增大,PAHs物质的量峰值增大,峰值出现的时刻推迟.
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  空气流量对低温等离子体再生DPF的影响

  施蕴曦, 蔡忆昔, 王静, 徐辉, 濮晓宇, 顾林波

  2017, 38(5): 509-515. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2017.05.003

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  以空气为气源,利用低温等离子体(nonthermal plasma,NTP)喷射系统,在不同的空气流量下对DPF进行了再生试验.通过测量再生过程中主要活性物质(O3,NO2)以及再生产物中碳氧化物(COx)的流量变化,分析了空气流量对DPF再生的影响.结果表明:空气经NTP发生器放电击穿后产生具有强氧化性的活性物质O3,NO2等,能够实现对PM的氧化分解;随着空气流量的增加,O3质量流量及NO2体积流量均呈升高的趋势,进入DPF的O3,NO2增多,促进PM的分解,COx中C的质量呈升高的趋势,升PM分解量呈下降的趋势;当空气流量为18.5 L·min-1时,PM被氧化分解的量最多,DPF的再生效果最为显著;当空气流量为5.0 L·min-1时,升PM分解量最大,空气的利用率最高.
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  供油压力对电液可变气门系统压力波动的影响

  韩志强, 赵家辉, 邱鹏, 田维, 韩伟强, 夏琦

  2017, 38(5): 516-521. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2017.05.004

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   液力波动直接影响电液式可变气门系统开闭特性,进而间接影响缸内气体状态参数.基于柴油机电液式可变气门系统工作过程,建立了压力波动系统化评价参数,并通过该评价参数,分析了供油压力(2.5～4.5 MPa)对柴油机可变气门系统压力波动的影响.结果表明:随着供油压力的增加,各压力波动特征值相位(α1α8)均提前,峰值压力p1,p2均增加;压力波动区间(β1,β2,β4)的压差、压力突变率均增加,区间β5的压力突变率先增加后减小并趋于平缓;区间β3的压力波动平均值、波动率及波动方差增大;区间β6的压力波动平均值几乎不变,波动率变化幅度较小,波动方差值增幅较缓.
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  某电动客车车身骨架的轻量化

  高晋, 艾田付, 杨秀建, 沈琳清, 吴相稷

  2017, 38(5): 522-528. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2017.05.005

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  为了满足某电动客车轻量化的需求,在保证车身骨架在模拟车辆行驶的4种极限工况(水平弯曲、极限扭转、紧急转弯和紧急制动)结构性能良好后,用灵敏度分析找出能有效减轻底盘骨架质量而对骨架结构性能影响不大的部件.以型材厚度作为优化设计变量值,骨架总质量最小为目标,各工况下的最大位移为约束条件,对车身骨架建立多目标优化数学模型.利用响应面算法(RSM)得到优化后各设计变量的厚度值.对轻量化前后的车身骨架在相同条件下进行了模态和结构性能对比分析.结果表明:优化后4种极限工况下的车身骨架强度与刚度均能得到保证,模态频率也在要求范围内,且车身骨架总质量减轻45.6 kg,约占其总质量的5.36％,轻量化效果较好.
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  基于Flowmaster的汽车散热器结构分析与正交优化

  唐爱坤, 乔方方, 王广基2, 娄刘生, 潘剑锋

  2017, 38(5): 529-535. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2017.05.006

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  针对某款汽车散热器,采用一维热流体仿真软件Flowmaster,建立了基于几何结构的换热器计算模型,并利用试验对该模型的可靠性进行了验证.在保证散热器整体体积不变的前提下,采用正交试验方法进行了仿真计算,分析了扁管宽度、扁管高度、翅片高度及翅片波距等结构参数对散热器换热性能的影响,并在此基础上确定了以散热器换热性能最佳为目标的优化结构尺寸.结果表明: 当扁管宽度为27.00 mm、扁管高度为1.50 mm、翅片高度为6.25 mm、翅片波距为2.10 mm时,散热器的换热性能最佳.
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  基于多块同位网格对管路流场的分区并行计算

  蒋光彪, 钟海, 殷水平, 陈胜铭

  2017, 38(5): 536-543. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2017.05.007

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  在基于多块同位网格和集群以突扩管路系统内部流场为算例开展的分区并行计算研究中,利用SIMPLE 算法实施了可自定义分区的并行计算方法, 分析了不同雷诺数和突扩比对突扩管内流动结构的影响,重点探讨了基于自定义分区的不同分区方式及核数工况下集群的并行计算效率,进一步分析负载对计算效率的影响.结果表明,网格数、核数和分区方式对集群的计算效率都有很大的影响,并且每个分区所包含的网格数越均匀即负载越均衡,并行计算效率越高.
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  纳米流体及分散剂对重力热管性能影响试验

  王助良, 戴世佳, 王宏宇, 罗明, 黄彬, 马青

  2017, 38(5): 544-548. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2017.05.008

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  为了研究纳米流体及分散剂对重力热管性能的影响,对各热管的启动性能(启动时间和启动温度)以及传热性能(稳定运行时管壁温度分布和总热阻的大小)进行了测试.结果表明:纳米颗粒的添加及其物理性质对热管的启动时间有影响,添加纳米流体的热管,启动时间较传统去离子水热管明显缩短1.3～3.2 min;分散剂的添加对热管的传热性能也有影响,在高热流密度工况下，以十二烷基硫酸钠(SDS)为分散剂的热管性能明显优于以阿拉伯树胶(AG)为分散剂的纳米流体热管;添加分散剂的纳米流体热管热阻较去离子水热管降低26.4％～63.9％.
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  基于有限元仿真的刀具几何参数优化

  安立宝, 刘思志

  2017, 38(5): 549-554. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2017.05.009

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  为了研究干式切削加工中刀具几何参数对难加工航空材料加工过程和表面质量的影响,建立了二维正交切削有限元模型.利用AdvantEdge FEM仿真软件模拟了立方氮化硼刀具干式车削高温合金GH169的过程,分析了刀具前角、后角、刃口钝圆半径对工件表面残余应力的影响.采用矩阵分析法对刀具几何参数对切削力、切削温度和最大残余拉应力的综合影响进行分析计算,得到了最优刀具几何参数组合,延长刀具寿命的同时改善了工件表面质量.
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  基于优化补偿控制的动态电压恢复器数字系统设计

  黄永红, 杜立, 高敏, 周杰

  2017, 38(5): 555-562. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2017.05.010

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  针对传统的补偿控制策略存在相位失真、有功功率消耗大的问题,提出一种优化补偿控制策略.该策略通过注入动态电压恢复器(dynamic voltage restorer,DVR)有功功率的大小来优化直流侧电压的调节量,并对优化补偿策略的补偿特性进行系统分析;针对逆变单元输出受到非线性和冲击性负载扰动的问题,建立了一种混合级联H桥多电平逆变拓扑,分析其结构及工作原理,完成了多电平DVR数字系统的设计,包括软硬件的设计.在Chroma6590可编程交流电源上模拟电网电压,并在该系统上进行并网补偿试验.仿真与试验结果表明,所设计的DVR系统补偿效果很好,能够实现装置输出有功功率最小并延长补偿时间,有效减少输出谐波.
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  流密码快速相关攻击综述

  潘森杉, 夏文涛, 王良民

  2017, 38(5): 563-570. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2017.05.011

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  为了分析流密码密钥流生成器在抵御快速相关攻击方面的安全性,对各种快速相关攻击算法进行了研究.介绍了快速相关攻击的基本模型,对相关研究成果进行了归纳与梳理.分析了一次通过方法、迭代译码方法和多步法方法这三类方法的优缺点.然后介绍目前的最新进展:扩域上快速相关攻击和采用单项式映射的快速相关攻击.接着讨论快速相关攻击的实际应用,并与其他攻击方法进行了比较分析.最后展望了未来的研究方向,即改进扩域上快速相关攻击算法，改进算法攻击新的流密码方案，综合使用多种攻击方法来破解流密码方案，将快速相关攻击应用到其他密码方案上.
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  基于低秩和全变差正则化的图像压缩感知重构

  杨桄, 封磊, 孙怀江, 孙权森

  2017, 38(5): 571-575. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2017.05.012

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  为了解决基于低秩正则化的图像压缩感知重构算法不能充分利用图像局部梯度稀疏特性的问题,提出了一种基于低秩与全变差正则化的图像压缩感知重构算法.首先,通过图像块匹配法寻找结构相似的图像块,组成非局部相似块组;其次,联合相似块矩阵低秩与图像梯度稀疏先验组成正则化项,结合传统的压缩感知模型形成新模型;最后,采用交替方向乘子法实现图像的重构.测试图像为自然灰度图像,为了验证算法的有效性,从主观视觉和峰值信噪比两方面进行对比.试验结果表明,和基于低秩正则化的图像压缩感知算法相比,该算法在准确描述图像非局部自相似性结构特征的前提下提高了重构质量,重构的图像在峰值信噪比上平均提升1 dB.
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  基于GPU的SVM参数优化并行算法

  唐美丽, 张劲松, 李璐, 马廷淮

  2017, 38(5): 576-581. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2017.05.013

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  为了缩短支持向量机(support vector machine,SVM)参数优化时长,提高SVM参数优化的效率,提出了基于图形处理单元(graphic processing unit,GPU)的SVM参数优化并行算法．分析了基于网格搜索和粒子群优化算法的并行特性,基于GPU设计了该优化算法的并行化方案,并在单GeForce GT 650M GPU卡上进行了试验验证．结果表明,并行化网格搜索和并行化粒子群参数优化算法不仅可以取得与非并行化参数优化算法相同的优化效果,而且执行时间大大减小,其中并行粒子群参数优化算法的加速比可高达2685,大幅提升了SVM的参数优化效率．
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  基于分块和NSCTSVD的彩色图像数字水印算法

  张倩倩, 詹永照, 林涵阳

  2017, 38(5): 582-589. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2017.05.014

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  针对目前彩色图像数字水印算法水印容量较小、水印攻击强度较大时鲁棒性弱的问题,提出了一种基于分块和NSCTSVD的彩色数字水印算法.将彩色载体图像分解成R,G,B共3个通道,同时将每个通道分解成4个非重叠块,分别对这些非重叠块进行NSCT处理,可得到各非重叠块对应的低频子带信息,并对低频子带信息进行奇异值分解.同时将彩色水印图像的R,G,B通道信息进行奇异值分解,考虑水印鲁棒性和隐蔽性均能较好权衡的原则,优选水印嵌入因子,将水印图像R,G,B通道信息的奇异值加入到原图像各块的低频子带信息的奇异值中,实现彩色图像数字水印嵌入.试验结果表明： 该算法嵌入水印的图像保真度较高、水印的隐蔽性较好,同时对包括噪声、滤波、图像剪切、JPEG压缩、旋转等攻击均具有较强的鲁棒性,尤其提高了攻击强度较大时水印的鲁棒性.
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  铁碳微电解预处理工艺参数响应面模型的构建与优化

  陈志刚, 杨智迪, 蒋素英, 罗志军, 吴向阳, 张波

  2017, 38(5): 590-595. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2017.05.015

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  以印染废水为处理对象,在单因素试验的基础上,以COD和色度的去除率为评价指标,印染废水初始pH值、气水比及反应时间为考察因素,采用二阶中心组合设计方案,构建了响应曲面模型.通过分析模型3个独立变量以及变量间交互作用对色度和COD 去除率的影响,结合西尔维斯特不等式寻找模型极值点,确定最佳工艺,以优化试验设计.以下为模型优化下的试验最佳工艺参数:pH 值为2.7,气水比为14:1,反应时间为44 min.此时COD 和色度的去除率分别达到70.19％和91.32％.最优参数下,COD和色度去除率预测值和实际值误差分别为3.49％和2.46％,所建立的响应面模型能较好地反映污染物降解过程中工艺参数间影响规律.
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  时间分辨免疫法检测镇江市内水样中酞酸二丁酯

  朱方, 柴帅, 宾金坤, 杜道林

  2017, 38(5): 596-602. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2017.05.016

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  酞酸二丁酯(DBP)具有一定的内分泌干扰作用,对环境健康产生不利作用.采用DBP抗体,建立了间接竞争性时间分辨荧光免疫分析方法(TRFIA),测定了镇江市内水域中DBP含量,以风险熵法评估其生态风险.结果显示:优化后的TRFIA方法半数抑制率IC50值为35.8 ng·mL-1,最低检测限为2.4 ng·mL-1,检测线性范围为4.7～272.6 ng·mL-1.该方法特异性高,DBP抗体与7种DBP结构类似物的交叉反应率低于4.65％,加标回收率为79.85％～119.20％,批内差为5.54％～9.93％,批间差为7.27％～14.01％.镇江市内河水中的DBP检出率为100％,质量浓度为5.89～94.57 ng·mL-1,河水中DBP分布存在较高的生态风险.
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  一种高选择性苯硫酚荧光探针的研制

  韩志湘, 王春柳, 朱伯淞, 蔡春祥, 姜梦云

  2017, 38(5): 603-607. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2017.05.017

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  设计并合成了一种二硝基苯磺酰基键联2胺基香豆素的荧光探针分子1,用于水相和活细胞内苯硫酚的检测.探针分子1自身无荧光,加入苯硫酚后,其溶液荧光显著增强,发出黄绿色的强荧光.当加入与探针分子等当量的苯硫酚时,溶液的荧光强度增强了47倍.探针分子1对0～10.00 μmol·L-1浓度的苯硫酚呈良好线性响应关系(R2=0.989 9),检测下限为0.46 μmol·L-1.探针分子1对苯硫酚有较高的选择性和较好的灵敏度.此外,探针分子1成功用于HepG2细胞内苯硫酚的可视化荧光成像检测.
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  南疆高温大温差地区高速公路沥青路面结构适应性

  赵学颖, 申爱琴, 马宝富

  2017, 38(5): 608-614. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2017.05.018

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  为了分析南疆的高温大温差气候条件下沥青路面的结构适应性,以控制高温变形类病害的发生,选取了新疆常用沥青路面结构STR1以及我国其他地区采用的沥青路面结构STR2与STR3,对这3种路面结构进行了高温代表日(2008年7月4日)下的温度场与荷载高温耦合场的模拟计算.研究表明:同气温相比,随着深度增加,路面结构的温度变化呈现出明显的滞后性,较厚的沥青面层可有效减缓温度对基层的作用,减少温差带来的病害.荷载高温耦合场的模拟结果表明:当以车辙累积量和高温最大剪应力作为衡量高温变形病害的评价指标时,采用复合式基层路面结构的STR3对南疆高温大温差环境的适应性最佳.
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  面层沥青混合料抗压回弹模量的取值

  周雪艳, 马骉, 田宇翔, 王小庆

  2017, 38(5): 615-620. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2017.05.019

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  基于沥青混合料抗压回弹模量的大小与材料的力学性能密切相关,通过收集既有的沥青混合料抗压回弹模量的数据,建立了沥青混合料抗压回弹模量的数据库,运用正态分布方法,得到了不同条件下的沥青混合料抗压回弹模量代表值.研究结果表明:沥青混合料抗压回弹模量与沥青的类型、温度条件、沥青质量分数之间的变化关系基本符合既有的研究结果,对大数据进行数学处理，获得的代表值具有较好的代表性;利用数学回归方法,建立不同条件下的沥青混合料抗压回弹模量预测方程,经过验证,所建立的沥青混合料抗压回弹模量对数模型具有较高的拟合精度与再现性.