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江苏大学学报（自然科学版）
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江苏大学学报（自然科学版）
 
2021年 42卷 4期
刊出日期：2021-05-10
论文
   
论文
373 江浩斌， 周新宸， 李傲雪
智能汽车仿人转向控制驾驶员模型分析
 为使智能汽车的弯道行驶具备人类驾驶员操控特征，基于最优曲率预瞄驾驶员模型与TS模糊推理算法，提出了一种预瞄点横向和纵向自适应调节的仿人转向控制驾驶员模型.在封闭城市双车道弯道工况下，采集了熟练驾驶员在不同车速行驶下的弯道轨迹数据，分析得出了目标行驶轨迹.基于蚁群算法对预瞄点横向和纵向调节模糊规则进行了优化，在PreScan中构建了连续多曲率弯道仿真场景，并基于驾驶模拟仪所采集到的熟练驾驶员驾驶轨迹，对所提出的驾驶员模型的仿人转向特性进行验证.结果表明：优化后的仿人转向驾驶员模型与熟练驾驶员的行驶轨迹相似程度较好，优于最优曲率预瞄驾驶员模型或预瞄距离自适应的驾驶员模型.
2021 Vol. 42 (4): 373-381 [摘要] ( 36 ) [HTML 1KB] [PDF 20011KB] ( 330 )
382 杨阳， 张涛
城市道路机动车行驶工况本地化特性分析
 为了明确作为非标准工况的城市道路机动车行驶工况在车辆排放评估研究中的重要性，从时间特性和空间特性对城市道路机动车行驶工况的本地化特性进行了分析.对采集的南京市道路车载试验时间速度数据提取短行程并构建本地行驶工况，从时间维度比较2009年和2017年的南京本地行驶工况，同时对比国内其他城市的本地行驶工况，从空间维度分析城市道路机动车行驶工况本地化特性.结果表明：即使使用相同的试验和数据处理方法，不同年份的南京本地行驶工况仍存在明显差异；由于国内城市本地工况存在明显的特征参数差异，所以构建城市本地行驶工况很有必要；构建符合城市特性的本地行驶工况并定期进行更新，能够有利于得到与在用车辆实际排放相符合的排放因子.
2021 Vol. 42 (4): 382-388 [摘要] ( 20 ) [HTML 1KB] [PDF 2064KB] ( 459 )
389 王海， 刘明亮，蔡英凤， 陈龙
基于激光雷达与毫米波雷达融合的车辆目标检测算法
针对仅基于单一传感器的目标检测算法存在检测精度不足及基于图像与激光雷达的多传感器融合算法检测速度较慢等问题，提出一种基于激光雷达与毫米波雷达融合的车辆目标检测算法，该算法充分利用激光雷达点云的深度信息和毫米波雷达输出确定目标的优势，采用量纲一化方法对点云做预处理并利用处理后的点云生成特征图，融合毫米波雷达数据生成感兴趣区域，设计了多任务分类回归网络实现车辆目标检测.在Nuscenes大型数据集上进行训练验证.结果表明：检测精度可达60.52%，每帧点云检测耗时为35 ms，本算法能满足智能驾驶车辆对车辆目标检测的准确性和实时性要求.
2021 Vol. 42 (4): 389-394 [摘要] ( 44 ) [HTML 1KB] [PDF 32160KB] ( 477 )
395 樊曙天， 徐兴超， 王匀， 王佳琪， 王小康
双金属复合内圈滚动轴承接触特性分析
为解决圆柱滚子轴承在大载荷条件下易磨损的问题，设计了一种双层金属复合材料内圈圆柱滚子轴承.以复合内圈与滚子的接触为例，基于赫兹接触理论和波西涅斯克理论，给出了单个滚子与轴承内圈的最大接触应力.结合层复合材料力学模型，计算双层金属复合材料内圈等效弹性模量.建立内圈与单个滚子间接触模型，采用有限元仿真方法，探究不同材料厚度下的接触应力和弹性变形.通过接触摩擦试验，验证复合材料内圈在不同材料厚度下的接触宽度.结果表明：双层金属复合材料内圈轴承滚子与内圈接触变形增大，接触应力减小，可以有助于减少圆柱滚子轴承的磨损.
2021 Vol. 42 (4): 395-399 [摘要] ( 22 ) [HTML 1KB] [PDF 5432KB] ( 438 )
400 杜怿, 尹雯
双边初级永磁型游标直线电动机优化设计
采用响应面法与有限元法结合方式，以电动机推力和铁耗作为优化目标，对双边初级永磁型游标直线（doublesided linear primary permanent magnet vernier, DSLPPMV）电动机进行了优化设计.分析了设计参数对电动机推力和铁耗的影响，进而得到高敏感度参数.针对这些参数的不同取值情况，采用有限元法，仿真计算得出各参数下的推力和铁耗.通过响应面法拟合出推力和铁耗的模型，从而得出最优设计点，即最优参数.基于方差分析证实了得到的推力和铁耗模型的准确性.通过样机加工及试验，验证了分析方法的有效性.结果表明：分析方法提高了优化效率和优化精度，优化后的电动机性能得到了提高.
2021 Vol. 42 (4): 400-405 [摘要] ( 41 ) [HTML 1KB] [PDF 2420KB] ( 408 )
406 张俊雄， 朱祥森， 刘景云， 高金， 张凯飞
风送式果园喷雾机气流场优化及试验
针对采用轴流风机的风送式果园喷雾机气流场分布难以和果树冠层区域喷雾要求相吻合的问题，提出一种风机气流场优化方法.通过在风机内部的中导流板、后导流板及出风口处添加并优化导风板的方法来提高气流场与果树冠层喷雾要求的匹配效果，以提升喷雾质量.通过SolidWorks、PolyWorks和Geomagic Studio共同建立风机三维模型，采用κε湍流模型并利用Fluent软件进行气流场仿真分析，最后试制样机并进行实际气流速度的测量和对比.结果表明：通过优化导流装置后，喷雾机左、右侧气流速度在果树冠层最稠密的100～190 cm高度范围内平均气流速度分别提升291%和325%，有助于提升气流对果树冠层的穿透能力，提高喷雾效果.
2021 Vol. 42 (4): 406-413 [摘要] ( 39 ) [HTML 1KB] [PDF 7441KB] ( 396 )
414 陈飞， 葛云， 张立新， 张晓伟， 夏元清
红花采摘腔室气流场仿真优化设计与试验
以提高采摘后红花丝收集效率和采收质量为目标，优化设计便携对辊式红花采收机采摘腔室内的气流场，基于Fluent流体仿真软件建立了红花采收机气固两相流分布模型，根据实测的红花采收机相关数据，确定边界条件和模型参数，得到不同导流孔参数下气流场分布.设计了与模拟条件相同的验证试验，利用高速摄像与试验设备对仿真结果进行验证分析，试验结论与仿真结果均表明：红花采摘腔室的较佳参数为导流孔直径d=6 mm、导流孔数量N=3、导流孔排列方式为竖向、导流孔间距h=15 mm，在此参数下采摘腔室内气流场流速稳定，花丝运动轨迹较为一致，花丝收集效率较高.
2021 Vol. 42 (4): 414-420 [摘要] ( 29 ) [HTML 1KB] [PDF 6975KB] ( 420 )
421 钱孟波， 李希斌， 王望龙， 任成龙
固态肥深施机工作机理及核心部件优化设计
 通过Solidworks2016设计了一款果园螺旋式固态肥深施机，并利用 Simulation对挖穴钻头进行了静应力分析及模态分析.以主轴壁厚为指标进行优化，主轴壁厚最优解为4 cm，螺旋叶片作业时受到的最大应力主要集中在钻轴下端叶片焊接处，最大值为121.5 MPa；优化后钻头质量减轻了8.04 kg；模态分析结果显示，钻头的工作转速能够避开其临界转速，避免发生共振.该深施机不仅能精准控制肥料施放量，实现施肥过程的挖穴、施肥、覆土的机械化连续性运作，更能适应山地果园狭小的工作环境.
2021 Vol. 42 (4): 421-427 [摘要] ( 28 ) [HTML 1KB] [PDF 3217KB] ( 360 )
428 王进， 余薇， 孙开伟， 邓欣
#br# 基于聚类提升树的多标签学习
为了探索多标签数据集中每个标签所具有的特定特征，针对标签特定特征进行有效的利用，提出基于聚类提升树的多标签学习方法(multilabel leaning based on boosting clustering trees, MLLBCT).建立MLLBCT整体框架，通过引入聚类特征树来挖掘数据样本之间的相关性，以树形结构保存数据的内在关联；通过引入随机子集训练每个标签的若干分类树来学习标签特定特征，增强特征对单个标签表达，提升分类性能.将所提出的方法在flag、emotions等11个数据集上与经典的特定特征领域多标签学习方法(LIFT、LLSF、REEL、LLSFDL)进行对比试验.结果表明：新方法在各评估指标(Hamming Loss、Oneerror、Ranking Loss、Average Precision、Microaveraged FMeasure)上均具有明显的性能提升，且方法具备简单灵活性.
2021 Vol. 42 (4): 428-437 [摘要] ( 35 ) [HTML 1KB] [PDF 2371KB] ( 458 )
438 高丙朋， 王维庆
基于分数阶混沌系统的风力机叶片微弱间歇故障幅值检测
 针对风力发电机的特殊工况导致其叶片微弱间歇故障成长检测困难的问题，提出了一种基于分数阶混沌系统的微弱间歇故障幅值变化检测方法.给出了混沌系统相态判别方法，阐述了庞加莱密度峰值算法(PSDPA)原理和流程，构建了间歇故障成熟度函数(IFDF).采集了风机叶片径向和轴向轻微裂纹处的振动信号，并用PSDPA和IFDF分析了风机叶片径向和轴向微弱间歇故障的幅值变化.结果表明：通过PSDPA算法可以实现混沌系统的快速相态判别，采用IFDF曲线可以直观表征间歇故障成长趋势，揭示了一种微弱间歇故障成长为永久性故障的发展历程.
2021 Vol. 42 (4): 438-444 [摘要] ( 27 ) [HTML 1KB] [PDF 3493KB] ( 408 )
445 刘勇， 杨园园， 苟建平， 刘志锋
基于概率协作表示的几何保持图嵌入
为了充分获取高维数据的几何结构特征、增强高维数据在子空间中的识别能力，基于概率协作表示拥有潜在判别信息和数据几何信息的能力，提出一种基于概率协作表示的几何保持图嵌入（PCRGPGE）的降维新方法.在新方法中，相似高维数据样本的概率协作表示相似，且其概率协作表示的重构在低维子空间中也保持相似，从而使得高维数据所蕴含的低维结构信息保持在子空间中.在PCRGPGR中，首先对高维数据进行概率协作表示并重构，以获取数据的潜在判别和几何信息；然后，采用高维数据的类内和类间的构图方式，得到数据的几何分布信息和判别信息.将PCRGPGR与PCA、LDA、LPP等10个图嵌入方法在2个经典的人脸图像数据集PIE29和IMM上进行对比试验.结果表明： 所提出的PCRGPGE是一种有效的降维方法，能在低维空间较好地保持高维数据的内在结构信息和增强模式判别能力.
2021 Vol. 42 (4): 445-450 [摘要] ( 22 ) [HTML 1KB] [PDF 2632KB] ( 385 )
451 彭猛, 吴剑, 陈柳芮, 王磊, 许嘉钰
基于生产函数理论的重庆市碳排放预测
 为确定经济社会的发展和化石能源的开发利用对碳排放增加的影响，对长江经济带典型工业城市——重庆的碳排放进行预测.基于内生增长理论，采用数据调研、情景分析等方法分析对重庆市地区生产总值、人口、能源结构等多项碳排放驱动因素指标进行了分析预测.基于生产函数理论，构建了重庆市地区碳排放模型，对2014—2035年的重庆市地区碳排放总量进行了估测.结果表明：预计到2035年，重庆市GDP将达到49 403万元，其中第二、三产业增加值之和占比为97.72%；人口将达到3 428万人，其中城镇人口占比达91.17%；而化石能源消费占比将下降至84.53%，能耗强度将下降至0.44万t标煤·万元-1.当各项驱动因素的增长均符合内生增长趋势时，重庆市碳排放量将在2025年前后达到1757亿t的峰值.
2021 Vol. 42 (4): 451-457 [摘要] ( 29 ) [HTML 1KB] [PDF 1850KB] ( 377 )
458 石砦， 李春兰， 王长云， 夏兰兰， 任鹏
基于混沌信号时域波形包络特征的触电电流检测方法
针对剩余电流保护装置存在的拒动、误动以及触电电流信号难以提取的问题，提出一种基于混沌信号时域波形包络特征的触电电流混沌检测方法.利用混沌系统对初始条件敏感和对噪声免疫的特性，根据混沌理论，采用矢量分析方法，提出待测信号相位的检测方法；依据混沌系统不同状态时输出x时域波形包络线的差异性，提出将x时域波形极值点序列标准差作为衡量波形包络线波动特征的指标，自动判别混沌系统的临界状态；在此基础上，采用矢量分析方法，提出一种触电电流幅值检测方法.研究结果表明，提出的混沌判据可准确判断系统周期状态和混沌状态，能够从总剩余电流中检测出触电电流信号，平均检测误差仅为4.64%.
2021 Vol. 42 (4): 458-465 [摘要] ( 20 ) [HTML 1KB] [PDF 1866KB] ( 427 )
466 刘建英， 毕胜， 吴东华， 杨占刚
可控变压整流器的参数灵敏度分析
To solve the problem that the traditional uncontrolled voltage transformation rectifier with diode and  load could cause a lot of harmonic and reactive power pollution to the aircraft power grid in the process of nonlinear operation, a voltage and current double closedloop control structure of controllable voltage transformation rectifier was proposed. The mathematical model of the equivalent circuit of the controlled rectifier was established by dq transformation method, and the steadystate operating point of the system was obtained by power flow calculation. The sensitivity of electrical parameters and control parameters to the small disturbance stability of the controlled rectifier near the steadystate operating point was analyzed. The analysis results and simulation results show that the power supply circuit of controlled rectifier has good voltage stabilizing effect. The small signal stability of the system can be significantly improved by decreasing the integral coefficient of the outer loop voltage loop and the daxis proportional coefficient of the inner loop current loop or increasing the proportional coefficient of the outer loop voltage loop and the daxis integral coefficient of the inner loop current loop.
2021 Vol. 42 (4): 466-472 [摘要] ( 33 ) [HTML 1KB] [PDF 1574KB] ( 372 )
473 王鑫蕊， 刘立柱， 张笑瑞， 翁凌， 朱兴松
管道用聚脲基氧化铁红防腐涂料的制备
 针对地下管道常用的氧化铁红防腐涂料存在溶剂挥发、固化干燥速度慢等问题，以聚天门冬氨酸酯聚脲为基体，氧化铁红为填料，制备聚脲基氧化铁红防腐涂料.采用红外测试的方法对聚脲结构进行表征；通过试验研究聚脲基氧化铁红防腐涂料的耐盐雾时间、电化学工作站工作情况等，对试样的耐腐蚀性能进行探讨.试验结果表明：所制备的聚天门冬氨酸酯聚脲适合刷涂操作；当聚脲基氧化铁红防腐涂料中的氧化铁红质量分数为10%时，耐盐雾时间可达260 h，最大腐蚀电位为-0887 6 V，最小腐蚀电流密度为2.608×10-5 A·cm-2.
2021 Vol. 42 (4): 473-477 [摘要] ( 32 ) [HTML 1KB] [PDF 2960KB] ( 439 )
478 李利敏， 于英翠， 刘思春， 吴良欢， 李晓明
影响街道绿化樟树叶片黄化的土壤障碍因子
 为了分析引起张家港市樟树叶片失绿黄化的主要原因，以张家港市4条主要街道两旁发生叶片黄化樟树的立地土壤为研究对象，以叶片正常樟树的立地土壤为参照对象，采集0～20 cm及20～40 cm土层中的土样，对土样进行理化性质的测定，并研究了黄化樟树与土壤理化性质之间的关系.研究结果表明：黄化樟树立地土壤pH以及HCO3-、有效磷和有效铜的质量分数均高于正常株，而有机质、速效氮、速效钾、有效铁、有效锰和有效锌的质量分数低于正常株；土壤的pH以及HCO3-、有效磷、有效铜的质量分数与有效铁质量分数之间为负相关，而土壤有机质、速效氮、速效钾、有效锰、有效锌的质量分数与有效铁质量分数之间为正相关.
2021 Vol. 42 (4): 478-484 [摘要] ( 32 ) [HTML 1KB] [PDF 1130KB] ( 373 )
485 刘炘城， 邵海成， 乔冠军， 陆浩杰， 刘桂武
硼硅玻璃在氧化铝陶瓷上的高温润湿行为与界面结合性能
采用硼硅玻璃作为焊料，氧化铝陶瓷片作为基底，研究了玻璃焊料在氧化铝陶瓷基底上的高温润湿行为和界面结合性能，分析了温度、气氛和压力对组织和性能的影响规律.研究结果表明：真空条件下580 ℃熔融玻璃焊料与陶瓷基底之间接触角最小，为15.54°，玻璃焊料与氧化铝陶瓷基底具有良好的润湿性；在580 ℃真空条件下，且无加压烧结时，粘接试样中玻璃焊料与氧化铝陶瓷基底粘接强度最大，达到36.38 MPa；从微观结构分析，玻璃焊料与陶瓷基底在580 ℃真空条件下烧结后，焊料内部无明显气泡产生，且与陶瓷基底界面结合良好.
2021 Vol. 42 (4): 485-490 [摘要] ( 52 ) [HTML 1KB] [PDF 13625KB] ( 349 )
491 乔宏霞， 杨振清， 王鹏辉， 温少勇， 杨天霞
不同保护层厚度下镁水泥混凝土中钢筋防护试验
 针对镁水泥含有的盐卤成分对钢筋具有轻微腐蚀性的情况，对镁水泥混凝土构件进行耐久性试验，结合不同环境、混凝土保护层厚度和增加钢筋涂层的情况，对试件中钢筋进行电化学测试，并利用SEM形貌和XRD衍射进行微观分析.结果表明：自然干燥环境下，在混凝土保护层厚度分别为25和50 mm时镁水泥构件腐蚀进程大致相同，但是厚度为50 mm时钢筋更易受到腐蚀；在厚度为25 mm时，通过分析镁水泥混凝土构件中钢筋在氯盐和自然干燥环境中的受腐蚀情况，发现涂层的存在有效降低了钢筋腐蚀电流密度，在氯盐条件下对钢筋保护作用更为突出.
2021 Vol. 42 (4): 491-496 [摘要] ( 28 ) [HTML 1KB] [PDF 96658KB] ( 324 )
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