为提高传统摩擦阻尼器的耗能能力及耗能稳定性，提出并设计一种新型变摩擦阻尼器. 通过采用反向不连续斜坡结构设计与蝶形弹簧组合，新型变摩擦阻尼器能够实现变阻尼力输出特性且有一定的抗偏载能力，在结构中增加副摩擦板，可有效提高阻尼器耗能能力. 首先，通过建立理论模型分析阻尼器在不同工作阶段的力学特性，并对各个设计参数对阻尼器的阻尼输出特性影响进行分析. 在此基础上，设计加工原理样机并进行力学特性试验研究. 最后，通过有限元方法对隔振器的抗偏载能力进行验证. 结果表明：新型变摩擦阻尼器试验结果与理论分析吻合；滞回曲线呈“狗骨形”，即，可实现变阻尼力输出特性；摩擦耗能能力与普通平板摩擦阻尼器相比可大幅度提高耗能能力；通过调整扭矩值可实现不同的阻尼特性输出，以实现不同的隔振需求.分析结果表明，新型变摩擦阻尼器有一定的抗偏载能力.  [PDF](2.36 M)(61)

为探究安装外部静止轴肩对搅拌摩擦焊接头成形和力学性能的影响，采用自主研制的外部静止轴肩辅助搅拌摩擦焊（Non-Rotational Shoulder Assisted Friction Stir Welding，NRSA-FSW）焊具对2219-T6铝合金4 mm厚板材进行对接焊试验，观察焊后接头表面成形情况. 采用拉伸和显微硬度试验对焊缝的力学性能进行测试，并与相同焊接参数下的搅拌摩擦焊（Friction Stir Welding，FSW）进行对比分析. 使用金相显微镜和场发射扫描电镜对接头焊缝组织进行分析. 结果表明，由于静止轴肩的平动刮擦作用，NRSA-FSW相比FSW，接头表面更加光滑，无鱼鳞纹、飞边以及接头减薄现象. NRSA-FSW接头相比于FSW接头软化区有所增加，接头显微硬度分布更加均匀. NRSA-FSW接头平均抗拉强度323 MPa，达到母材的72%，抗拉强度同FSW相近 . NRSA-FSW焊核呈“U”状，焊缝组织无缺陷. 接头拉伸试验在焊核区（Nuggest-Zone，NZ）处断裂，为韧性断裂.  [PDF](5.64 M)(22)

为了克服现有城市道路照明路灯控制系统难以兼顾节能与保障行车安全的问题，提出一种城市道路照明自适应节能控制算法，该算法采用路面实时平均亮度反馈，在日出日落时段与基于标准设计的路面需求亮度比较，自适应地调整实际开关灯时间，并依据道路小时统计平均车流量，在夜间照明时段按小时计算对应的道路照明亮度，实现与车流量统计结果相匹配的分时段调光控制策略，既能保障行车安全，又能实现明显的节能. 详细描述了算法的工作原理与程序实现流程图，介绍了基于LoRa无线物联网城市道路照明监控系统的结构与功能. 该系统在湖南省某条干道夏季相同天气条件和时间内的实际运行效果表明:系统能可靠实现区域道路路灯的远程无线开关灯与调光控制等监控功能，验证了节能型自适应控制算法的有效性，相比于传统控制方式的节能率高达39.3%．  [PDF](822.57 K)(19)

为探究磁流变弹性体隔振器应用于变刚度半主动隔振的可行性，制备硅橡胶基磁流变弹性体（MRE），设计制作MRE隔振器，对MRE材料和隔振器的性能进行测试，搭建基于MRE隔振器的变刚度半主动隔振系统并设计On-off控制、模糊控制和GA模糊控制算法. 测试结果表明：MRE的储能模量在磁感应强度为600 mT时达到饱和，磁流变效应达到2 000%以上；MRE隔振器的变刚度特性明显，当线圈电流从3 A变化为-3 A时，等效刚度从74.216 kN/m增加到137.128 kN/m，增加了84.8%；经过优化后的GA模糊控制效果提升了10%以上，三种控制算法对位移响应峰值的控制效果达到50%以上，对位移RMS值的控制效果达到60%以上. 结果表明：经过优化后的GA模糊控制效果提升明显，磁流变弹性体隔振器可以有效应用于变刚度半主动隔振控制系统.  [PDF](2.13 M)(7)

针对硬脆难磨削的氧化锆和氧化铝两种工程陶瓷，研究其磨削表面创建的声发射监测，研究单颗金刚石磨粒划擦陶瓷材料的去除体积与其对应的声发射信号之间的关联. 试验结果表明：随着单颗磨粒划擦陶瓷去除体积的增大，其声发射信号在低频段的信号能量占比增大；声发射信号的均方根值、最大幅值和标准差等特征值增大，且这两种陶瓷材料单颗磨粒划擦声发射信号特征值的增大趋势不同；但这些声发射信号的特征值大小都与其对应的陶瓷材料去除体积有关. 同时单颗磨粒划擦陶瓷的声发射信号的时间序列自回归AR（2）模型可以表示其对应的声发射信号. 时间序列自回归AR（2）模型特征参数的绝对值都随划擦陶瓷去除体积增大而增大，且增大趋势与其声发射信号特征值的增大趋势相似. 为工程陶瓷磨削表面创建的声发射在线监测打下了基础.  [PDF](1001.35 K)(11)

针对线控四轮转向汽车平行泊车路径规划与跟踪控制问题，提出一种基于改进粒子群优化算法的平行泊车路径规划方法和一种基于前馈控制和反馈控制的平行泊车路径跟踪控制策略. 首先，综合考虑线控四轮转向汽车运动学非完整约束、动力和转向子系统的过程约束和边界约束、避障约束、泊车初始位姿和目标位姿约束，建立以最小化泊车过程总时长为目标的平行泊车路径规划约束最优化问题，并采用可以处理等式约束和不等式约束的粒子群优化算法对其进行求解，得到最优平行泊车路径. 随后，利用平行泊车路径规划过程得到的车轮转向角作为前馈控制量，并利用汽车实际位姿与期望位姿的偏差构建PI反馈控制量，实现对规划的平行泊车路径快速、精确和稳定的跟踪控制. 最后，利用车辆动力学仿真软件构建模型在环仿真系统，验证所提出方法的可行性和有效性. 结果表明：所提出的方法可以快速、精确和稳定地引导线控四轮转向汽车自动完成平行泊车任务.  [PDF](816.58 K)(15)

针对轮毂电机电动汽车长时间运行时出现的散热困难问题，设计一种与之匹配的冷却机构和冷却方式. 在此基础上，建立轮毂电机热磁耦合温度场仿真模型. 对电动汽车的2种运行工况，开展基于不同冷源多模式方式下的轮毂电机热磁耦合温升研究及分析，并对仿真结果进行试验验证. 结果表明：电动汽车在长时间运行过程中电机高温问题得到明显改善；2种运行工况对电机温升有不同的影响. 仿真结果与试验结果吻合度较高，工况1中绕组最大误差为5.1%，转子最大误差为4.9%，工况2中绕组最大误差为4.8%，转子最大误差为4.5%，为轮毂电机电动汽车长时间运行过程中高温问题的研究提供一定参考.  [PDF](1.75 M)(8)

针对存在认知不确定性的结构优化问题，提出了一种基于近似移动矢量的证据理论可靠性设计优化方法，可有效提升计算效率. 该方法通过等面积法将证据变量转换成概率变量，构建等效的概率可靠性设计优化模型，并使用序列优化与可靠性分析方法求解获得近似设计点；开展基于证据理论的可靠性分析求解约束的可信度，构建近似移动矢量和确定性优化模型，求解获得新的设计点；重复概率可靠性设计优化与证据理论可靠性分析组成的序列迭代过程，直到收敛得到最优设计点. 本文方法能够将嵌套的证据理论可靠性设计优化问题转换为近似等效的概率可靠性设计优化与证据理论可靠性分析组成的序列迭代过程进行求解，能够有效降低证据理论可靠性设计优化的计算成本. 通过算例验证了所提方法的有效性.  [PDF](817.90 K)(24)

针对三线圈无线电能传输系统中继线圈的位置对系统的输出功率和传输效率等传输特性的影响问题展开研究，设计一种采用DC-DC转换电路的传输策略，使得整个系统能在中继线圈的摆放位置不发生改变的情况下，通过调整负载的等效阻抗，将传输效率维持在一个较高的水平. 实验结果表明，该传输策略不仅适用于中继线圈固定、负载阻值改变的情况，在负载保持不变而中继线圈位置产生变化时依旧能保持较高的传输效率.  [PDF](1.59 M)(6)

针对中压直流配电网线路保护尚不完善这一问题，提出一种基于零模功率的单极故障保护方法. 首先，分析直流配电网中线路发生单极故障时的故障特征，利用暂态电流分量的极性进行区内、外故障识别，利用零模功率幅值的大小进行故障线选择，利用零模电压的大小进行故障极选择. 其次，对所提保护方法给出了整定判据. 最后，在PSCAD/EMTDC中搭建直流配电网模型用以输出故障数据，利用MATLAB进行保护方法验证. 结果表明，所提方法快速有效，可靠性高，耐受过渡电阻的能力较强，对数据延迟不敏感，且抗干扰能力较强.  [PDF](1.91 M)(14)

为解决低压供电线路参数精准量测困难的问题，提出一种基于相模变换的低压供电线路阻抗智能量测方法，该方法利用智能电能表采集线路各节点数据，通过Karrenbauer（卡伦鲍厄）相模变换对各相数据进行解耦，并依据线路之间的潮流关系建立最小二乘优化模型对阻抗参数进行寻优，实现精准量测. 最后通过实际算例验证了该方法有效可行，实现了对不同工况下低压供电线路阻抗参数的在线辨识，为供电线路运行状态评估提供了依据.  [PDF](976.48 K)(10)

针对含恒功率负载（Constant Power Load，CPL）的Buck DC-DC变换器稳定性和负荷不确定性问题，提出一种含高阶滑模观测器的模型预测（Model Predictive Control，MPC）控制策略. 首先，根据MPC理论，构建Buck变换器的目标函数，建立滚动优化跟踪方程并求解最优控制律. 其次，构建高阶滑模观测器，提高电压的控制精度并消除抖振及相对阶问题. 最后，对其进行小扰动的稳定性分析，建立源、负载侧的等效模型. 在CPL与阻性负载投切较为频繁时，与传统双闭环PI调节和MPC控制进行比较，仿真结果表明：在负载变化时，基于高阶滑模观测器的MPC控制具有良好的动态性和鲁棒性且能对母线电压进行精确跟踪与控制.  [PDF](912.80 K)(7)

为解决传统DC/DC移相全桥变换器轻载零电压开通（Zero-Voltage Switching，ZVS）性能丢失与副边侧二极管严重的反向恢复问题，本文通过将传统DC/DC移相全桥变换器副边侧的滤波电感前移至原边侧，实现重载下原边侧全部开关管的ZVS特性，轻载下滞后桥臂开关管的零电流开通与关断（Zero-Current Switching，ZCS）特性. 该拓扑可实现副边二极管的电流在重载下自然过零，轻载下进入电流断续模式（Discontinuous Conduction Mode，DCM），有效削弱二极管反向恢复问题. 通过对该拓扑电流连续模式（Continuous Conduction Mode，CCM）与DCM模式进行详细分述，阐明ZV-ZCS特性的实现机理，通过建立该拓扑不同模式下的增益方程，推导关键参数的设计法则，最后通过PSIM仿真与2 kW的实验样机验证了该拓扑的性能与理论分析的正确性.  [PDF](3.23 M)(9)

针对模式压缩偶极子天线目前存在的高副瓣问题，提出一种低副瓣三次模压缩偶极子天线的设计，通过采用在偶极子天线上加载弯折电感的方式，获得较大压缩系数值，减小反向电流的辐射口面，从而设计出低副瓣高增益的模式压缩天线，实现了-15.35 dB的低副瓣和5.11 dBi的增益性能，降低了互扰，增大天线的传输距离和传输速率. 为验证仿真模型的有效性，利用PCB技术加工出实物并进行测试，其仿真和测试结果比较吻合.  [PDF](1.56 M)(10)

通过将具有高阶温度项的MOS管亚阈值区漏电流转换为电压，并与一阶温度补偿电压进行加权叠加，实现二阶温度补偿. 采用高增益的运放和负反馈回路提高电源抑制能力，设计一种低温漂高电源电压抑制比带隙基准电压源. 基于0.18 μm CMOS工艺，完成电路设计与仿真、版图设计与后仿真. 结果表明，在1.8 V的电源电压下，电路输出电压为1.22 V；在温度变化为-40~110 ℃时，温度系数为3.3 ppm/℃；低频电源电压抑制比为-96 dB@100 Hz；静态电流仅为33 μA.  [PDF](999.66 K)(11)

针对应用于音频设备中的Σ-Δ ADC，提出一款改进的Σ-Δ ADC调制器. 该调制器结构改进传统调制器的结构并对调制器系数进行优化，克服传统Σ-Δ ADC调制器结构的缺点，同时对调制器中的两个关键电路即OTA放大器和比较器也进行优化，极大改善了OTA放大器和比较器性能. 改进后的调制器具有低电压、低功耗、高精度和较好的鲁棒性的特点. 该调制器采用1.2 V低电压供电，过采样比（OSR）为128，采样频率为6.144 MHz，信号带宽为20 kHz. 基于SMIC0.11 μm的工艺下，完成了Σ-Δ ADC调制器的版图设计，并最终流片成功. 芯片流片后的成测结果表明，调制器的信噪比达到102.4 dB，有效位达到16.7 bit，调制器的整体功耗仅1.17 mW左右，整个调制器的版图的面积仅为0.122 mm2左右. 调制器的成测性能指标表明，该调制器是音频芯片中Σ-Δ ADC电路的良好选择.  [PDF](1.51 M)(15)

为提升轴承故障特征提取精度和运行状态评估准确性，提出一种基于小波包散布熵与Meanshift概率密度估计的诊断方法. 首先，采用小波包变换对轴承振动信号数据进行升维，通过计算每个子带的散布熵构建特征矩阵；然后，利用PCA对多维矩阵进行可视化降维，采用Meanshift无参估计得到训练样本的概率密度最大位置作为聚类中心；最后，通过计算测试样本散布熵坐标与各聚类中心的欧式距离判定测试样本类别归属. 采用CWRU和QPZZ-II轴承实验台不同故障类型和故障程度样本数据对所提方法进行验证，结果表明，得益于小波包完备的理论模型和信号频带分解稀疏性，结合散布熵指标对数据样本良好的鲁棒性，所构造的特征矩阵具有较好的类内聚集性和较大的类间距离，同时，Meanshift以概率密度最大化为目标自适应迭代聚类中心和隶属度，可以有效实现对不同数据样本的分类识别.  [PDF](2.17 M)(26)

针对当前车用带钢表面图像信息修复所用时间较长，修复效果较差的问题，提出基于稀疏表示的车用带钢表面图像信息修复方法. 根据像元点之间在车用带钢表面图像中存在的空间相关信息，结合像元点的灰度分布信息，采用二维直方图建立离散测度矩阵，获得车用带钢表面图像中需要修复的目标区域和背景区域. 在稀疏表示原理的基础上构建稀疏修复模型，在车用带钢表面图像的目标区域和背景区域中对受损区域进行修复，能够有效获取车用带钢表面缺陷图像信息，实现车用带钢表面图像信息的修复. 实验结果表明，所提方法对车用带钢表面图像信息修复的峰值信噪比较高、均方根误差较小，表明该方法的信息修复效果较好，且修复耗时较短，修复效率高.  [PDF](1.37 M)(18)

为了解决图像超分辨率过程中训练步骤对海量数据的过于依赖、先验泛化能力不强等问题，进一步提高重建图像的质量，提出了一种新的图像超分辨率算法. 首先对图像自相似性理论进行扩展，指出理想重建图像自相似性表现极为强烈，而受降质因素干扰的重建图像自相似性则会明显减弱. 本文将这一规律视为先验，通过构建联合高斯混合模型对其进行描述，这使得每个重建图像片的自相似性都能够用一个特定的高斯分布进行刻画，最后算法以迭代的方式分片重建整幅高分辨率图像. 在为每个高分辨率图像片建模的过程中，为了使训练样本具有较强的一致性，仅使用输入图像中与其空间位置相近的图像片进行训练. 该算法避开了易于引入误差的最近邻域查找步骤，且成本函数存在解析解. 实验表明该算法重建图像清晰、自然，重建结果中的显著边缘和纹理结构都得到了有效保持，正确的高频信息得到了明显恢复. 在将BSD500部分数据集放大3倍的实验中，本文算法的PSNR平均值高于MMPM算法0.529 db，SSIM平均值高于MMPM算法0.030.  [PDF](4.84 M)(17)

为了实现农田残膜的精准捡拾，提高残膜回收机的回收率. 将改进Faster R-CNN卷积神经网络运用到农田残膜的识别检测中，提出了一种农田残膜的识别方法. 以11MS-1850残膜回收机工作后遗留在农田表面的残膜为研究对象，分别在晴天、阴天不同时间段采集图像共计1 648幅. 通过更改图像亮度、旋转等方式扩充数据集，最终得到4 950幅残膜样本图像，按照7 ∶ 2 ∶ 1划分为训练集（3 465幅）、 验证集（990幅）、测试集（495幅）；采用双阈值算法替代传统的单阈值算法，降低了阈值对模型性能的影响；通过对比试验，选取具有残差网络结构的ResNet50作为主干特征提取网络，准确率可达88.84%，召回率为87.70%，总体精度为88.27%；为了使检测模型对小目标更加灵敏，根据数据集中残膜尺寸大小，在原有锚点基础上增加322和642的尺度参数，准确率、召回率、总体精度分别提升了1.29%、0.67%、0.97%，单幅检测时间为284.13 ms，基本满足了识别残膜的要求. 可为残膜回收机加装补收装置提供参考，为研制人工智能残膜回收机提供理论基础.  [PDF](2.30 M)(24)