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• 2023年, 44卷, 第2期
  刊出日期：2023-03-10

    

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  轮毂电动机驱动电动汽车自适应巡航系统控制策略

  李胜琴, 冯秋实

  2023, 44(2): 125-132. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2023.02.001

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  以轮毂电动机驱动电动汽车为研究对象,采用分层控制策略提出自适应巡航系统,结合上层模型预测控制器与下层PID (proportion integral differential)控制器,针对复杂的纵向跟随工况,对轮毂电动机输出的驱动力矩进行精确控制．提出基于前车加速度的可变车头时距策略,利用模型预测控制算法(model predictive control,MPC)求解本车期望加速度的上层控制器,利用PID算法求解整车前后轴驱动力矩,并输入到轮毂电动机的下层控制器,实现前后轮驱动力矩分配,最终实现车辆纵向自适应巡航．建立联合仿真模型,针对匀速前进、紧急制动、城市循环工况等场景,对所提出的自适应巡航分层控制策略进行验证,结果表明:所提出的自适应巡航系统控制策略针对纵向复杂行驶工况的跟驰效果良好,跟驰过程中车间距误差较小,加速度变化与电动机驱动转矩变化可以较好地进行同步与响应．
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  考虑严重程度的城市道路交叉口事故密度空间分布

  张文会1， 王美娜2， 强添纲1

  2023, 44(2): 133-141. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2023.02.002

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  为探究城市道路交叉口交通事故的空间分布特征，找出影响事故严重程度的关键因素，基于哈尔滨市城市道路交通事故数据库，获得有效交叉口事故样本1 758起，并提取9类事故特征.采用密度分析方法，分别获得考虑路网密度、交叉口密度、严重程度的事故密度空间分布特征，并将其可视化显示.将事故严重程度分为死亡事故和非死亡事故2类，选择事故严重程度预测效果最好的随机森林算法分别对整个城市区域、低密度区域和中高密度区域影响交叉口事故严重程度的因素排序.结果表明:考虑路网密度、交叉口密度和事故严重程度时，交叉口事故空间分布呈现一定的差异性；对于整个城市区域、低密度区域和中高密度区域，季节和天气情况均为事故严重程度的主要影响因素，交叉口类型、事故形态和时段分别为3类区域的主要影响因素.
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  基于非线性规划与XGBoost的燃料电池汽车多目标能量管理策略

  王涛, 何耀

  2023, 44(2): 142-150. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2023.02.003

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  为了解决燃料电池汽车功率分配中的实时性与准确性问题,提出使用离线非线性规划+在线XGBoost算法对燃料电池汽车功率进行预测.首先搭建燃料电池混合动力汽车的动力系统模型,并且通过聚类分析获取车辆行驶的典型混合工况;其次使用非线性规划算法离线计算在该工况下燃料电池与锂电池的最优分配比例;最后 XGBoost算法以非线性规划计算结果为训练数据进行模型训练验证.结果表明:所提出的算法强化了目前离线计算中对于燃料电池混合动力系统动态性能多目标优化的考虑,增强了在线机器学习训练数据的准确性,同时所提出的XGBoost算法可以加快计算速度以及避免数据的过拟合,实现对燃料电池混合动力汽车功率的精确估计．
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  固体氧化物燃料电池新型阳极燃料的研究进展

  魏胜利， 马万达， 杜振华， 杨帆

  2023, 44(2): 151-158. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2023.02.004

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  为了解决传统的氢气、一氧化碳等工业制气作为固体氧化物燃料电池（solid oxide fuel cell，SOFC）阳极燃料时，其在制备、存储、使用安全性等方面的问题，探究新型阳极燃料的研究及应用，以期在保证电池性能的同时实现SOFC的低碳甚至零碳排放.对当前有关SOFC新型阳极燃料的研究现状进行了调研总结，概述了SOFC的基本原理，阐明了国内外能源结构的影响.调研了低碳/零碳燃料在SOFC研究中的应用情况，包括甲烷等低碳烷烃、氨、生物质燃料、含碳类固体燃料等.在此基础上对阳极低碳/零碳燃料下SOFC联合动力系统的研究进行了概括总结，并指出了SOFC的发展方向.
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  基于高光谱成像技术和IRIV算法的玉米种子品种纯度识别

  杨欢1,2,3， 罗斌2,3， 张晗2,3， 周亚男2,3，王成1,2,3

  2023, 44(2): 159-165. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2023.02.005

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  基于高光谱成像技术，提出了一种无损、快速的玉米种子纯度识别方法.首先，采用多元散射校正(MSC)等方法对数据进行预处理；其次，应用竞争性自适应重加权法(CARS)和迭代保留信息变量法(IRIV)提取特征波长；再次，建立支持向量机(SVM)和线性判别分析(LDA)等纯度识别模型；最后，设置随机种子值，使用采集函数“expected-improvement-plus”搜索置信区间中的待评价点，得到使交叉验证损失最小的超参数值，提高模型的准确率.结果表明：MSC-IRIV-LDA识别模型准确率最高，训练集和预测集的准确率分别为0.960 4和0.933 3，K值为0.918 6；对LDA的δ和γ超参数值进行优化后，进一步提高了训练集、预测集准确率和K值；本研究提出的方法能够实现玉米种子纯度无损、快速识别，为精准农业的发展提供技术支持.
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  基于非线性规划遗传算法的混合动力拖拉机控制策略

  李妍颖1， 刘孟楠1,2， 徐立友1， 雷生辉1

  2023, 44(2): 166-172. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2023.02.006

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  针对串联式混合动力拖拉机的特点，建立了整车动力学模型，设计了恒温器式控制策略、恒温器式+制动能量回收控制策略.为进一步提高串联式混合动力拖拉机的整车燃油经济性，采用非线性规划遗传算法（NLPGA）优化恒温器式控制策略关键参数.通过AVL-Cruise与Matlab/Simulink联合仿真，结果表明：3种策略均可有效地维持电池荷电状态在指定范围内.在犁耕工况下，基于NLPGA优化的能量管理策略的燃油消耗率比恒温器式降低了29.25%，比恒温器+制动能量回收式降低了9.35%；累计燃油消耗量分别比两者降低了31.50%和1.74%；电池荷电状态SOC比两者分别提高8%和6%.
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  餐厨垃圾螺旋压榨装置控制系统设计及试验

  高东明， 张伟圣， 黄志刚

  2023, 44(2): 173-179. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2023.02.007

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  针对农村地区餐厨垃圾成分复杂，质构特性差异较大所导致的螺旋压榨减量化预处理环节不易自动控制问题，设计了一套基于可编程控制器（PLC）包括螺旋压榨压力的自动调节、装置清洁、喂入异常处理、工作状态监控以及关键数据采集等功能的餐厨垃圾螺旋压榨控制系统. 该系统可自动控制螺旋压榨装置处理餐厨垃圾，实现餐厨垃圾固液分离和固形物减量化.对该控制系统下的餐厨垃圾螺旋压榨装置进行了全年0~32 ℃不同季节条件下作业试验，结果表明：控制系统可按照系统逻辑要求自动处理餐厨垃圾， 系统可在240 s内实现压力稳定控制，并将控制精度保持在压力设定值的5%以内，驱动电动机在其额定电流的38%~50%范围内稳定运行， 装置与控制系统匹配性良好.
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  基于标记分布学习的人脸年龄识别算法

  张会影, 圣文顺， 曾耀徵

  2023, 44(2): 180-185. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2023.02.008

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  针对人脸年龄识别可用数据集普遍不足的问题，为提升可用数据集不变情况下人脸年龄识别的精度，在深度学习（DL）框架中引入标记分布学习（LDL）策略，命名为DL-LDL，其中卷积神经网络用于自动提取人脸特征，改进的标记分布学习用于学习真实年龄及相邻年龄之间的模糊性和多义性，以丰富年龄信息，提高识别精度.将DL-LDL方法在MORPH和FG-NET这2个公开数据集上进行了试验测试.结果表明：DL-LDL方法提高了年龄识别的精度，与现有最先进的人脸年龄识别方法相比，在MORPH和FG-NET上的平均绝对误差分别降低了8.2%和13.8%.
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  一种基于区域划分和内容流行度的NDN缓存策略

  桂易琪， 叶子鉴， 陈永康

  2023, 44(2): 186-193. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2023.02.009

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  针对命名网络中路由器缓存能力有限的问题，提出了一种基于区域划分和内容流行度的NDN缓存策略(CCNCP).该策略根据拓扑结构划分区域，并综合衡量节点重要性选出局部中心节点和全局中心节点；引入分类的内容流行度，合理地将不同流行度的内容缓存在不同重要度的节点.首先采用经典的GN算法进行社区划分.定义了度中心性、紧密中心性、介数中心性等中心性度量指标.然后建立了系统模型，给出了缓存策略.最后对Zachary空手道俱乐部网络的社团结构进行改编，并引入真实拓扑GARR，使用Icarus模拟器进行仿真试验.结果表明：CCNCP在2个不同网络结构中表现得最好；当参数S等于0.25时，CCNCP和第2好缓存策略ProbCache的缓存命中率、延迟、路径拉伸比分别为30.9%和26.8%、52.9和56.2 ms、0.584和0.617，前者比后者分别提高4.1%、降低5.9%、降低5.3%，可见CCNCP在3个指标上与现有的典型策略相比都具有显著优势.
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  基于自触发脉冲牵制的机坪多智能体网络协同策略

  陈维兴， 石志文

  2023, 44(2): 194-199. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2023.02.010

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  针对机坪多智能体网络场景下传统的一致性算法存在收敛性差、资源严重浪费等问题，提出一种基于自触发脉冲牵制的控制策略.基于图论建立机坪多智能体网络模型，设计脉冲激发函数，实现对脉冲触发时刻自行预估；改进节点重要度评价算法，拓宽评价指标的维度，提高牵制节点选取的合理性.在MATLAB中进行网络状态收敛性模拟分析.结果表明：提出的方法在降低采样触发频率、减少受控节点数的同时，有效提高了网络的收敛速度，并使收敛趋势更为平滑，且拓扑结构越简单，控制效果越好.
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  介质阻挡放电反应条件下生物油加氢提质机理分析

  赵卫东1， 朱艳辉1， 戚小龙1， 王军锋2

  2023, 44(2): 200-206. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2023.02.011

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  介质阻挡放电反应技术是实现温和反应条件下热敏性生物油加氢提质的有效途径.为解析介质阻挡放电条件下生物油各组分加氢反应途径及机理，在此前研究的基础上，以模型化合物配制的模拟生物油为研究对象进行了加氢试验及理论研究.结果表明：丁酸与丁醇主要通过酯化生成丁酸丁酯，羟基丙酮的加氢液相产物主要为异丁醛，糠醛主要通过加氢饱和生成糠醇，愈创木酚主要通过甲基断裂生成邻苯二酚以及进一步加氢得到环己烯；模型化合物丁酸、丁醇、糠醛、羟基丙酮、愈创木酚、乙酸乙酯和环己烷的转化率依次为82.86%、85.95%、82.05%、83.79%、51.70%、68.54%和13.03%，导致生物油腐蚀性及热稳定较差的酸类、醛类、酮类组分表现出较高的反应活性.
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  不同载体Pt基整体式催化剂对氢气低温反应性能的影响

  周颖， 唐爱坤， 倪强， 李冲

  2023, 44(2): 207-212. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2023.02.012

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  以H型分子筛-5（hydrogen zeolite sieve molecular-5，HZSM-5）和氧化物（Al2O3、TiO2和SiO2）涂层为载体、堇青石蜂窝陶瓷为基体、贵金属铂(Pt)为活性组分，制备了Pt/载体/堇青石整体式催化剂.利用XRD、SEM、TEM和XPS等表征手段，对催化剂的结构与性质进行了分析.探讨了在氢气体积分数为2.5%的环境中，不同载体、不同Pt负载量对氢气低温催化燃烧反应性能的影响.研究结果表明：以HZSM-5为载体的整体式催化剂性能最优，这与催化剂活性层黏结性良好、Pt在该载体上的分布良好及其粒径均匀有关；以SiO2为载体的催化剂性能最差，测试显示这种载体上Pt0种类含量最少，且Pt负载不牢；Pt负载量为0.01 g·L-1时，Pt/HZSM-5/堇青石整体式催化剂的催化活性较好；Pt负载量为0.05 g·L-1及以上时，整体式催化剂均能在室温下快速起燃，并实现氢气转化率为100%.
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  非对称热阻对温差发电器性能的影响

  王军1， 李幸军2， 孟庆天1， 黄志强1

  2023, 44(2): 213-220. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2023.02.013

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  为了优化温差发电器的热阻，并提升其性能，研究了温差发电器两端热阻不同时的输出性能变化.利用不同导热系数和厚度的外陶瓷基板，模拟了温差发电器两端热阻，分析了两端热阻相同与不同两种情况下，温差、开路电压、输出功率随热源温度和负载电阻的变化规律.研究结果表明：温差发电器两端热阻相同时，其温差和开路电压随热源温度的增加而增加；两端热阻不同时，其开路电压和最大输出功率随热源温度的增加而增加；随着负载电阻的增加，有效温差也逐渐增加，功率则呈先增加、后减少的趋势；以两端热阻相同时温差发电器的性能数据为基准值，热端采用较小热阻的陶瓷基板更有利于提升温差发电器性能，且在最大输出功率附近性能提升效果更为明显，开路电压、最大输出功率和有效温差最大值分别增加了0.64 V、0.87 W和24.5 ℃.
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  基于PSO-PF-SVM的模拟电路故障诊断

  王力1， 贾欣雨2

  2023, 44(2): 221-228. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2023.02.014

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  针对模拟电路输出信号存在的非线性、高维数等特点所带来的诊断困难问题，提出一种支持向量机（SVM）分类器参数优化算法，进行模拟电路故障诊断.首先，运用S变换与灰度共生矩阵(GLCM)组合方法S-GLCM，对电路输出信号进行故障特征提取.其次，采用粒子群算法(PSO)与粒子滤波算法(PF)融合，通过重采样实时更新粒子的位置和速度，对SVM参数进行高效寻优，并将特征向量代入模型中进行训练和测试，完成对电路各故障模式的高精度故障诊断.最后，通过两个国际基准电路试验对该方法进行可靠性分析.试验结果表明：S-GLCM在处理非线性、非平稳信号时表现出很大优势，将电路输出信号每组1 500个采样点降为8维特征向量，减少冗余信息；该SVM分类器参数优化算法的诊断准确率较未优化算法提升约11.2%.
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  新型智能加氯方法的研究与应用

  毛卫平， 刘志浩

  2023, 44(2): 229-234. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2023.02.015

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  针对加药过程中反馈滞后性、非线性相关性和干扰因素多的特点，以及传统比例积分微分（PID）控制器存在响应速度慢、二次扰动高及抗干扰能力弱的问题，设计了一种新型智能次氯酸钠投加方案，以满足净水加氯工艺对出水余氯质量浓度和加药量的要求.新型智能加氯方案中，使用ControlLogix系统作为下位机，在下位机中嵌入模型预测控制（MPC）模块；模型预测控制模块中使用水厂的历史数据建立预测模型，在模拟实际应用中进行模型训练，并在控制模块中整合了水厂的经验公式，实现了加药系统的智能控制.研究结果表明：水厂出水余氯质量浓度较稳定，为0.97～1.16 mg·L-1；与传统加氯方案相比，新型智能加氯方案中次氯酸钠溶液每小时消耗量降低了0.5%~1.0%.
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  冻融循环条件下沥青混合料的损伤规律

  程培峰， 王天琪， 李艺铭， 张开元

  2023, 44(2): 235-241. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2023.02.016

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  为研究冻融循环作用对沥青混合料水稳定性的影响，基于表面自由能理论，分析了不同冻融循环次数下沥青-集料界面间黏附功与剥落功的变化情况，并对沥青混合料的水稳定性进行了评价；在此基础上，利用劈裂试验及Logistic模型进一步探究了沥青混合料的饱水程度与冻融作用对其水稳定性的影响.研究结果表明：随着冻融循环次数的增加，沥青的表面能及黏聚功降低，沥青-集料间的黏附功降低，剥落功升高，沥青混合料的水稳定性减弱；沥青混合料的空隙率随冻融循环次数的增加而增大，其劈裂强度降低；冻融过程中沥青混合料的饱和度越大，其损伤程度与损伤速率越大，当沥青混合料的饱和度大于50.00%时，冻融作用对沥青混合料性能的影响愈发明显，因此推荐沥青混合料的冻融劈裂试验在饱和度高于50.00%的条件下进行.
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  低质水套管式相变墙体的热性能模拟

  胡自成， 杨晨， 郭兴龙， 葛凤华， 王松

  2023, 44(2): 242-248. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2023.02.017

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  针对主动式相变蓄能墙体具有可实现用电量削峰填谷的优点，利于节能减排，采用将相变材料封装于套管内的方式，构建夏季供冷和冬季供暖的双工况主动式低质水相变蓄能墙体，模拟研究了相变温度、质量潜热及导热系数等相变材料物性及相变层布置方式对供冷、暖双工况墙体表面温度、热流密度的影响规律.研究结果表明：设定条件下，供冷、暖双工况下相变材料的适宜相变峰值温度分别为15.0和30.0 ℃；增大相变材料质量潜热，有利于减小相变墙体的表面温度波动和厚度；提高相变材料导热系数，可提升相变墙体的表面热流；相变层间隔布置方式下，供冷、暖双工况相变墙体的综合热性能最佳.