江苏大学学报（自然科学版）

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车辆工程

基于安全距离的目标车辆切入行为识别

谢春丽, 刘斐灏, 李佳浩, 陶天艺

2025, 46(5): 497-506. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2025.05.001

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针对商用自动驾驶车辆在保持当前车道的巡航或跟车运动时邻车道目标车辆切入自车车道的行为，利用横向安全距离阈值法对目标车辆的横向切入行为进行预判断和识别，并对主动模糊替代安全度量、责任敏感安全、车头时距、碰撞时间等4种纵向距离模型分别进行了研究与分析.仿真测试分析和开源数据环境测试结果表明：主动模糊替代安全度量模型充分利用了车辆的运动性能限制和感知模块传递的道路环境信息，不但能保证行车安全，而且对交通流的冲击较小；增加切入识别的算法能够在车辆切入到自车车道前采取缓和制动，避免出现原算法中紧急制动的危险行为，提高了自动驾驶车辆的行驶安全性和乘坐舒适性.

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车辆工程

基于贝叶斯优化与求积的鲁棒强化路径规划

刘向武, 刘久富, 解晖, 徐清雯, 范胜林

2025, 46(5): 507-513. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2025.05.002

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针对智能体在环境信息未知情况下与障碍物碰撞将会产生巨大成本的问题，提出一种基于贝叶斯优化与求积的鲁棒强化路径规划算法.首先建立环境的栅格地图，设置环境奖励函数.其次根据历史动作集，采用贝叶斯优化建立高斯过程代理模型，奖励的均值和方差由高斯过程进行估计，选择置信区间上界(upper confident bound, UCB)方法来平衡探索和开发，选择动作序列，从而避免探索过度和开发过度.然后利用贝叶斯求积方法主动对环境进行学习，通过最小化Q值期望的后验方差来减小环境信息的不确定性，以达到避免碰撞、提高鲁棒性的目的.再迭代更新Q表，使用Q学习方法规划路径.最后对该算法与经典的Q学习路径规划算法进行仿真试验对比.结果表明：该算法对环境学习效率更高，发生碰撞的概率更小，最优路径步数收敛速度更快，能够更有效地实现路径规划.

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车辆工程

基于随机森林算法的智能转向系统故障诊断

马世典, 戴永根, 江浩斌, 唐斌, 李傲雪

2025, 46(5): 514-522. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2025.05.003

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针对现有汽车转向系统故障诊断研究方法泛化性差和故障数据集存在缺陷的问题，提出一种基于随机森林（random forest，RF）算法的智能转向系统故障诊断方法.首先基于Simscape进行智能转向系统物理模型的搭建，与CarSim进行联合仿真，设置多种转向系统关键故障，并采集多种行驶工况下的故障样本来建立数据集.然后建立基于RF的故障诊断模型，对输入数据进行分类，实现智能转向系统的故障诊断，并与典型算法进行对比研究.最后搭建转向系统台架，采集不平衡样本来建立数据集，研究该方法的诊断效果.结果表明：使用RF算法对仿真故障数据集进行故障诊断，故障诊断准确率约为87.43%；试验验证中该方法故障诊断准确率高达99.93%，且具有较快的诊断速度和较好的泛化性能.

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车辆工程

PEMFC空气系统过氧比优化控制

吴浩健1, 2, 3, 王宇宁1, 3, 王科隆1, 3, 田韶鹏1, 2, 3

2025, 46(5): 523-528. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2025.05.004

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首先在Simulink中建立一个四阶的燃料电池空气系统模型，包括电压模型、空压机模型、阴极模型、供应管道模型.其次设计PID、模糊PID和滑模控制器对空压机电压进行控制，使系统在燃料电池负载电流变化时可以及时跟踪最佳过氧比.仿真结果表明：当负载电流突变时，在输出空压机电压合理的前提下，滑模控制比PID和模糊PID控制缩短了约1.5 s的过氧比调节时间，能够更快到达最佳过氧比，有更好的控制效果，而且系统输出净功率可以保持在17 kW以上.

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农业与机械工程

LNG绕管式换热器壳侧混合工质的流动特性

梅德清1, 徐培渊1, 2, 密晓光3, 张晓慧3, 陈林2, 4

2025, 46(5): 529-535. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2025.05.005

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基于大质流密度工况的紧凑式绕管式换热器结构参数，建立了壳侧两相流动的物理模型和数值模型，以预测壳侧雷诺数随干度及质流密度的变化.针对分段式换热器设计中壳侧的3种不同工质及运行工况，研究了干度和质流密度对换热器壳侧压力分布及速度流线的影响.结果表明：当干度由0.2增加至0.9时，预冷段内壳侧液相雷诺数平均减小了87.18%，液化段内壳侧液相雷诺数平均减小了82.41%，深冷段内壳侧液相雷诺数平均减小了90.39%；壳侧邻层绕管通道内的压力在局部呈高压、低压交错分布的特点.

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农业与机械工程

乙醇纳米尺度电流体雾化的分子动力学

王贞涛, 徐晓钰, 黎韵超, 李彬, 鞠明东

2025, 46(5): 536-541. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2025.05.006

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通过分子动力学 ( molecular dynamics， MD ) 方法模拟了纳米尺度下乙醇的电雾化过程.采用 1 235 个乙醇分子构建模拟体系，将其置于金原子构建的喷嘴中进行分子动力学计算.探讨了电场强度和液体流速对乙醇射流雾化过程的影响，获得了乙醇在不同场强和速度下的射流形态以及分子之间的相互作用机制.结果表明：当液体流速一定时，随着电场强度的增加，乙醇雾化形成的泰勒锥被逐渐拉长，形成射流，并且射流长度随着电场强度的增加而增加；当电场强度一定时，随着液体流速的增加，乙醇射流长度增加，射流由饱满的形态转变为尖锐的形态，最后射流破裂.

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农业与机械工程

比例方向阀控气动执行器自适应鲁棒运动伺服控制

钱鹏飞, 樊小峰, 冯志远, 刘磊, 浦晨玮, 何迪

2025, 46(5): 542-547. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2025.05.007

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为实现气动执行器的高精度运动轨迹跟踪控制，将一个比例方向阀控气缸系统作为研究对象，从控制策略角度设计了一种具有参数在线自适应的鲁棒控制器.首先，建立了系统的比例方向阀流量模型、气缸运动学模型、气缸摩擦力模型和气缸热力学模型；其次，基于反步法设计鲁棒控制器来抑制系统的参数估计误差、不确定非线性以及外界干扰的影响，并为控制器设计了在线参数自适应率以实时有效地估计系统模型中的参数不确定项；最后，通过MATLAB/Simulink中的XPC-Target模块搭建了气动运动轨迹自适应鲁棒跟踪控制的实时控制系统.试验结果表明，所设计的控制器能够实现良好的轨迹跟踪控制性能，跟踪0.4 Hz正弦轨迹时的最大跟踪误差为0.80 mm，约为幅值的2.67%.

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计算机与通信工程

基于语义选择的迁移强化学习

吕彦佑, 韩飞

2025, 46(5): 548-555. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2025.05.008

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针对现有Fine-Tuning方法在面临微小视觉变化时迁移效率低的问题，提出一种基于语义选择的迁移强化学习模型.受非注意盲视现象（人类在注意转移时会忽略背景中的无关刺激）的启发，新方法通过无监督语义分割和语义权重选择，分离视觉任务迁移与策略控制任务，保留对策略任务导向性强的视觉特征.选用Flappy Bird游戏变体作为试验环境，在不同视觉干扰情况下进行迁移环境试验，对比了多种方法注意力机制迁移效果.结果表明：与基于注意力机制的迁移方法相比，文中方法在迁移效率、可解释性及复杂背景适应性方面均表现更优，尤其在视觉干扰显著的环境中展现出更强的鲁棒性.

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计算机与通信工程

语义分割中的自适应通道特征蒸馏

马健, 陈良, 凌志, 章月圆

2025, 46(5): 556-561. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2025.05.009

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传统的知识蒸馏方法并未对语义分割任务进行优化，且其往往只考虑了模型空间层面的知识对齐,另外还存在师生架构的限制、冗余知识的传播等问题.针对以上不足,使用分割模型的主干部分、特征融合（加强）层和预测标签三者的通道层面特征,并利用自注意力机制、softmax量纲一化、相关性矩阵等理论,最终基于主干层改进的自适应特征蒸馏、融合层通道相关性蒸馏及标签层通道显著性蒸馏设计出了自适应通道特征蒸馏框架.为验证框架的有效性,在PSPNet语义分割网络上进行了系统的试验.结果表明：所提出框架在保持PSPNet-ResNet18学生模型推理效率的同时，将分割精度提升5.79百分点，并且，框架支持师生模型采用异构主干网络.

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计算机与通信工程

抵御对抗攻击的生成对抗网络IWSN入侵检测模型

刘悦文1, 孙子文1, 2

2025, 46(5): 562-569. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2025.05.010

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针对对抗样本易引发基于深度学习的IWSN入侵检测系统误判并导致检测精度下降的问题，构建了基于生成对抗网络的IWSN入侵检测模型，以抵御对抗攻击并提升检测精度.采用FGSM、BIM、PGD这3种对抗算法快速构造对抗样本，利用生成对抗网络对3类对抗样本进行集成式训练，以生成新的对抗样本；引入Wasserstein距离和梯度惩罚约束，解决生成对抗网络模式崩坏的问题；进一步通过多层感知器实现攻击检测.采用工业天然气管道数据集，运用TensorFlow 2框架以及Pycharm软件工具，验证检测模型的有效性.试验结果表明：文中模型对对抗样本的检测率高于FGSM、BIM、PGD、集合的对抗训练防御方法，能有效防御对抗攻击.

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计算机与通信工程

具有马尔科夫切换Lévy过程驱动的非线性随机系统离散控制

殷利平1, 2, 3, 韩雅微1, 李涛1, 2, 3

2025, 46(5): 570-576. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.23.021

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研究了一类带有Lévy噪声和马尔科夫切换的非线性随机系统稳定性问题.首先，设计了一种状态反馈控制器，确保闭环系统具有均方指数稳定性.其次，将该连续时间状态反馈控制器进行离散化处理，以适应实际控制系统的需求.最后，通过推导得出，在离散控制器作用下，系统状态与连续控制器作用下的系统状态之差的二阶矩是有界的.仿真结果表明：离散化后的控制器依然能够使系统保持稳定，离散控制器作用下闭环系统的稳定性得到了验证.

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电气工程

一种基于自适应扩展卡尔曼滤波器的齿槽转矩抑制方法

张蔚, 凡昊洁, 张继爽, 邰梓异

2025, 46(5): 577-584. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2025.05.012

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为了抑制轴向磁场磁通切换永磁(axial field flux-switching permanent magnet，AFFSPM)电动机齿槽转矩引起的转矩脉动，提出一种基于自适应扩展卡尔曼滤波器的齿槽转矩抑制方法.该方法根据齿槽转矩分析结果，以及AFFSPM电动机数学模型和损耗模型，将齿槽转矩引起的系统转矩脉动作为扩展状态变量，与电流环的反馈电流一起构造系统扩张状态空间方程.在状态估计过程中引入了遗忘因子，提高观测精度和速度.与基于谐波电流注入法抑制齿槽转矩的控制方法进行了控制性能和突变工况对比.结果表明:所提出控制方法在低速时转矩脉动降低了43.5%，电损耗降低了14.8%，能更有效抑制齿槽转矩脉动和提高系统效率.

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电气工程

双定子永磁游标电动机的多层级鲁棒优化设计

全力, 杨川, 朱孝勇, 樊德阳, 项子旋

2025, 46(5): 585-594. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2025.05.013

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为了有效提升参数波动条件下双定子永磁游标（DS-VPM）电动机的综合性能，提出一种多层级鲁棒优化设计方法.该方法首先基于气隙磁场调制理论，分析DS-VPM电动机设计参数与电动机性能指标之间的关联，识别影响电磁性能的关键谐波.其次，引入敏感度分析方法以降低设计参数的维数.最后构建多目标鲁棒优化模型，综合考虑了参数波动对电动机性能的影响，从而实现不同运行模式下高输出转矩、低转矩脉动及低铁耗的优化设计.电动机性能对比分析和试验验证结果表明，多层级鲁棒优化设计方法在提升电动机鲁棒性方面具有良好效果.

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土木工程

真空联合多级堆载下考虑变井阻的竖井地基非线性固结分析

史蓝天, 王路

2025, 46(5): 595-603. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2025.05.014

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考虑到真空联合堆载预压能够加快竖井地基固结速率，以及变荷载、变井阻、土体非线性特性、径竖向组合渗流和土体自重应力分布对竖井地基固结速率的影响，基于真空联合堆载预压固结模型，建立真空联合多级堆载下的竖井地基非线性固结模型.通过公式推导，建立了相应的控制方程组，运用有限差分法求得相应的数值解.最后通过与已有的解析解及工程实测值进行对比，验证数值解的正确性，并对不同条件下竖井地基固结性状进行深入分析.结果表明：竖井地基固结速率随变井阻参数的增大而减小，随着最终排水能力参数的增大而增大；当土体的压缩指数和渗透指数的比值一定时，竖井地基中前期的固结速率会随着两级荷载比值的增大而减小，中后期的固结速率会随着真空负压的增大而增大；当竖井打设深度与竖井影响区半径比值大于20时，竖向渗流对固结速率的影响可以忽略不计.

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土木工程

折叠塔板上CO2-MEA反应吸收的数值模拟

张平, 付桂友

2025, 46(5): 604-612. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2025.05.015

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为了探究折叠塔板传质过程的微观细节特征，耦合基于液相总体积传质系数的传质模型和二阶不可逆化学反应动力学方程，应用计算流体动力学(CFD)理论对折叠塔板上乙醇胺(MEA)溶液吸收CO2的传质过程进行数值模拟.结果表明：相较失效化学反应，化学吸收反应能够提高CO2的吸收率，在表观气速分别为0.56、0.64和0.72 m/s的条件下，体积时间平均增强因子分别为32.9、31.4和29.2，与文献中相似流速条件的增强因子范围相同，这表明考虑整体传质系数的简化方式有更好的准确性；在表观气速、液体载荷、入口气体CO2摩尔分数和入口液体MEA摩尔分数4种影响因素中，入口液体MEA摩尔分数的变化更能影响气相中CO2的脱除率.

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土木工程

基于MO-MOA的水泥窑协同处置配伍方法#br#

严俊伟1, 2, 高宇翔1, 王图强3, 关淯尹3, 周文宣1

2025, 46(5): 613-620. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2025.05.016

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以碳排放量最小化、废弃物处置量最大化、综合成本最低化、经济效益最大化为优化目标，针对平衡水泥窑协同处置量与控制碳排放的问题，建立了碳约束为主的水泥窑协同处置配伍模型，并将水泥熟料质量安全作为约束，最终提出基于多目标蜉蝣优化算法(multi-objective mayfly optimization algorithm，MO-MOA)的配伍方法，对配伍过程进行优化.研究结果表明：相较于依赖专家经验的人工配伍方法，所提出的基于MO-MOA配伍方法降低了人工成本，缩短了配伍周期，提升了优化方案的精度与可靠性，避免了因人工操作中经验不足而造成的配伍方案效果差的问题；通过与其他多目标优化算法进行对比，证实了MO-MOA配伍方法在求解该配伍优化问题上更具有优越性，在解集的收敛性和综合质量方面表现更佳.

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