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液压互联悬架参数全局灵敏度分析与多目标优化
张农1，2，王少华1，张邦基1?覮，谭博欢1

2020 Vol.(10) 1-9[摘要](2)

液压互联悬架（Hydraulically Interconnected Suspension，HIS）系统的参数匹配直接影响着其动态性能. 为提升HIS系统的综合性能，对抗俯仰抗侧倾HIS系统的主要参数进行了全局灵敏度分析和多目标优化. 建立7自由度“机-液”耦合整车频域动力学模型，以四轮随机路面为输入，以反映车辆平顺性、稳定性和抗俯仰抗侧倾性能的各项性能指标为目标函数，采用Sobol指数法对HIS系统参数进行了全局灵敏度分析，获得影响HIS系统性能的关键参数. 基于参数灵敏度分析结果，使用NSGA-II算法对HIS系统进行了多目标优化. 结果表明：管路阻尼阀和蓄能器阻尼阀线性损失系数对车辆各性能有较大影响，参数间的交互效应对车辆抗侧倾性能影响明显.优化后，通过权重系数法选取的优化结果表明，车身质心处加权加速度均方根值降低20.95%，俯仰角加速度均方根值降低12.95%，侧倾角加速度均方根值降低8.05%，轮胎动载荷均方根值均值降低11.17%. 通过参数灵敏度分析和多目标优化，可以显著提升HIS系统的综合性能. [PDF]()()

紧急避撞工况下的路径规划与跟踪
周兵1，万希1?覮，吴晓建2，陈晓龙1，曾凡沂1

2020 Vol.(10) 10-18[摘要](3)

高速工况下规划侧向换道紧急避撞路径需考虑避撞与稳定性问题，本文提出了一种基于非均匀B样条曲线、满足多约束要求的路径规划方法. 该方法通过两段非均匀B样条曲线构造出具有曲率连续且加速度呈梯形变化、满足起止点斜率和曲率约束的避撞路径模型，再结合环境信息生成由两个参数控制路径形状的避撞路径簇；在此基础上，构建乘员舒适性目标函数，旨在满足避撞要求的情形下，从路径簇中选取舒适性最优的局部路径；在完成避撞路径规划同时，通过目标函数以及车辆多约束得到优化纵向加速度，完成避撞运动规划；最后采用长于处理多约束控制的模型预测控制算法，通过建立线性时变模型预测控制器控制车辆跟踪规划的路径，验证了路径规划方法的可行性. [PDF]()()

汽车轨迹跟踪模型预测控制的加速求解方法
孙浩1，2，杜煜1，2?覮，卜德旭3，刘浩栋1，2

2020 Vol.(10) 19-25[摘要](3)

针对汽车轨迹跟踪模型预测控制求解中存在的规模较大、求解效率较低的问题，提出一种基于时域分解的加速计算方法提高求解效率. 首先引入全局一致性变量，将模型预测控制中邻接控制周期的时域耦合约束转化为全局一致性约束，实现时域解耦；随后在交叉方向乘子法框架下推导了时域分解后优化问题的分块更新方法，并设计了分块更新数值求解问题的停止准则，从而将大规模优化问题转化为小规模子问题；最后搭建了Simulink-CarSim平台进行了算法的仿真验证. 仿真结果表明，在求解精度不变的情况下，求解耗时下降24.21%，从而实现模型预测控制问题的加速求解. [PDF]()()

新一代轮式机动平台制动性能影响因素分析
陈晋市1，2，刘思远1，张美荣3，王同建1?覮，霍东阳1，张飞3

2020 Vol.(10) 26-34[摘要](4)

为了确保新一代轮式机动平台的安全性、合理性，研究制动系统中关键制动元件对新一代轮式机动平台制动性能的影响，以某型号8×8全电驱动越野车开发的新一代轮式机动平台全液压制动系统为研究对象，建立了双回路脚制动阀和继动阀理论分析模型，运用AMESim软件建立了新一代轮式机动平台全液压制动系统仿真模型，分析了脚制动阀阀芯遮盖量、上弹簧刚度及复位弹簧初始压缩量对制动性能的影响，并通过实验验证了仿真模型的准确性. 分析结果表明：随着上弹簧刚度增加、复位弹簧初始压缩量减小，输出制动力增大，响应时间增长；随着脚制动阀阀芯遮盖量减小，平衡时上弹簧压缩量增大，输出制动力增大；输出制动力受阀芯遮盖量、上弹簧刚度的影响比较敏感，响应时间受上弹簧刚度的影响比较敏感. 理论模型和仿真模型为新一代轮式机动平台性能调节及进一步优化提供可靠依据. [PDF]()()

新型三瓣式径向气体箔片动压轴承热特性分析
冯凯1，李映宏1，张凯1?覮，刘永红2，郭志阳3

2020 Vol.(10) 35-44[摘要](2)

为研究新型三瓣式径向气体箔片动压轴承的温度特性，提出了考虑热特性的润滑理论计算模型. 通过耦合求解非等温Reynolds方程和气膜能量方程，并计入转子的离心效应和热膨胀量对轴承间隙的影响，运用数值模拟的方法求解出轴承内气膜温度分布，研究轴承载荷、转速和冷却气流量等因素对轴承温度的影响. 计算结果表明：气膜温度峰值位于压力峰值的下游位置；气膜温度随轴承载荷和转子转速的增加而递增，相较于转速对气膜温度的影响，轴承载荷的影响并不明显；往轴承箔片结构内通入冷却气流可以起到明显的降温效果，且轴承温度随冷却气流的上升先迅速下降后逐渐平缓. [PDF]()()

基于质量预测的飞机装配动态调度问题研究
陆志强?覮，朱宏伟，廖怡娜

2020 Vol.(10) 45-55[摘要](2)

为提高飞机装配调度计划应对装配质量不合格的能力，首先以两阶段近似动态决策为框架，研究装配质量与相关因素的映射关系和不确定性因素在不同决策周期的表现形式，并以最小化基于场景的项目工期期望值为目标函数建立整数规划模型；然后基于构建的飞机装配质量预测模型，设计了多层循环迭代搜索算法，算法第一层基于任务列表的编码方式优化任务执行顺序，第二层通过装配人员分配列表优化人员配置，第三层根据人员配置结果求解目标函数. 数值实验结果显示在工件质量预测值与实际值不一致的情况下，多层循环迭代搜索算法在任务开始时间偏差能够保持在2以下，表明该算法能够适应不确定性因素的变化，满足构建飞机装配动态调度计划的需求. [PDF]()()

新型后混合磨料水射流喷嘴流场均匀性分析
刘国勇1?覮，杨阳1，徐海洋2，朱冬梅1

2020 Vol.(10) 56-67[摘要](2)

针对目前后混合磨料喷嘴流场不均匀性问题，利用FLUENT仿真软件，对一种新型后混合磨料水射流喷嘴内部流场进行三维数值模拟. 通过比较喷嘴内部有无圆锥挡板的内部流场，分析圆锥挡板对流场均匀性的影响. 分析不同参数圆锥挡板喷嘴的喷射效果，得出新型后混合磨料水射流喷嘴不同参数结构对内部流场均匀性的影响规律，来提高后混合磨料水射流喷嘴中水和磨料混合均匀性. 分析结果表明：在保证出口仍具有较高速度的情况下，增大缩口直径，可以降低混合腔空气压力，改善液体在腔内聚集现象. 在此基础上，向混合腔中加入二次B样条曲线形状的圆锥挡板，当磨料入口采用斜入式与喷嘴轴线成45°时，出口体积分数最接近15%，体积分数波动最小，磨料与水混合均匀性大大提高. 通过正交试验分析多参数对磨料均匀性的影响，得到最优的结构参数. [PDF]()()

基于Q-IGA动态拟合贝塞尔曲线的路径规划
徐岩，崔媛媛?覮

2020 Vol.(10) 68-75[摘要](4)

为在路径规划过程中得到一条适用于实际情况的最优路径，并克服遗传算法自身固有的易收敛于局部最优解和复杂度较高的缺点，提出一种基于Q-IGA（Q-standard Improved Genetic Algorithm）算法动态搜索贝塞尔曲线控制点的路径规划算法. 该算法摒弃利用贝塞尔曲线直接拟合最优路径的静态方式，使路径搜索与控制点搜索两个过程同时进行；并且在选择算子中添加一个判断准则，利用Q值检验法剔除相似度较高的解决方案，增强种群的多样性；与此同时，优化适应度函数，加入机器人体积及转弯角度带来的代价，使选择出的路径是一条距离较短且与障碍物保持安全距离的合理路径. 仿真结果表明，Q-IGA算法比改进人工势场法和混合遗传算法得到的路径更为合理，可降低机器人耗能，减少搜索时间，更适于实际的工业应用. [PDF]()()

无线充电系统耦合器自感与互感的非线性研究
李万路1，2?覮，汪泉弟1，2，李景红3，王赢聪4

2020 Vol.(10) 76-85[摘要](4)

当前在电动汽车无线充电系统的耦合器中，铁氧体板被广泛使用. 本文借助数值计算方法深入研究带有铁氧体板的耦合器的自感与互感的非线性，并考虑铁氧体板的厚度、线圈与铁氧体板的间距、铁氧体板的尺寸以及传输距离等4个关键参数对非线性的影响. 研究发现：自感与互感的非线性受铁氧体板厚度的影响最大，受线圈与铁氧体板的间距以及铁氧体板的尺寸的影响较小，而受传输距离的影响很小. 此外，自感与互感非线性对应的饱和电流与铁氧体板的厚度和线圈与铁氧体板的间距正相关，与铁氧体板的尺寸成负相关，而互感的饱和电流随传输距离的增大而小幅增大. 继而给出了对应最小饱和电流的4种参数组合，并得到了最小饱和电流为160 A，即当线圈电流小于160 A时，耦合器的自感与互感为线性，耦合器可看作线性设备. 最后，利用实验验证了仿真结果的正确性，并利用耦合器在电流不大时的线性特性对耦合器周围的磁场进行了分析. [PDF]()()

用于流水线ADC的无采样保持运放前端电路
陈迪平1，张仁梓1?覮，曹伦武2，陈卓俊1，曾健平1

2020 Vol.(10) 86-91[摘要](2)

为了降低流水线模数转换器功耗与提升输入信号范围，设计了一种无采样保持运放前端电路. 移除采样保持运放降低了功耗，并改进开关时序进一步降低电路功耗；同时改进传统开关电容比较器输入，使得模数转换器可达到0 ~ 3.3 V满电源电压的量化范围. 将设计的无采样保持运放前端电路应用在一款低功耗12位50 MS/s流水线模数转换器进行验证，采用0.18 μm 1P6M工艺进行流片，芯片面积为1.95 mm2. 测试结果表明：3.3 V电压下，采样率为50 MS/s、输入信号频率为5.03 MHz时，信噪失真比（SNDR）为64.67 dB，无杂散动态范围（SFDR）为72.9 dB，功耗为65 mW. [PDF]()()

磁电弹结构多场耦合分析的稳定Node-based光滑径向基点插值法
任书慧，孟广伟，王吉贤，周立明?覮

2020 Vol.(10) 92-99[摘要](3)

为提高磁电弹结构分析的精度，提出稳定Node-based光滑径向基点插值法（SNS-RPIM）. 基于传统Node-based光滑径向基点插值法（NS-RPIM），引入与场变量梯度方差有关的稳定项，消除不确定参数，推导了多场耦合问题的SNS-RPIM方程，求解了磁电弹结构静力响应问题，并与有限元法计算结果进行比较. 数值算例结果表明，SNS-RPIM能够得到更加接近真实解的结果，有效解决了有限元系统刚度偏硬的问题；在精度与收敛性方面，SNS-RPIM比有限元法表现得更加出色，从而为磁电弹材料的进一步应用提供了有效的分析方法. [PDF]()()

异构分布式环境中的并行离群点检测算法
王习特?覮，朱宗梅，于雪苹，白梅

2020 Vol.(10) 100-110[摘要](2)

离群点检测是数据挖掘领域研究的热点之一，主要目的是识别出数据集中异常但有价值的数据点. 随着数据规模不断扩大，使得处理海量数据的效率降低，随即引入分布式算法. 目前现有的分布式算法大都用于解决同构分布式的处理环境，但在实际应用中，由于参与分布式计算的处理机配置的差异，现有的分布式离群点检测算法不能很好地适用于异构分布式环境. 针对上述问题，本文提出一种面向异构分布式环境的离群点检测算法. 首先提出基于网格的动态数据划分方法（Gird-based Dynamic Data Partitioning，GDDP），充分利用各处理机的计算资源，同时根据数据点的空间位置信息进行数据划分，可有效减少网络通信. 其次基于GDDP算法，提出了异构分布式环境中并行的离群点检测算法（GDDP-based Outlier Detection Algorithm，GODA）. 该算法包括2个阶段：在每个处理机本地，按照索引中数据点的顺序进行过滤，通过2次扫描得到离群点候选集；判断候选离群点需要进行网络通信的处理机，使用较低网络开销得出全局离群点. 最后，通过大量实验验证了本文提出的GDDP和GODA算法的有效性. [PDF]()()

有限大底板微带天线分析软件包的研究与实现
刘汉?覮，姜水桥，李有

2020 Vol.(10) 111-115[摘要](3)

开发了一款用于有限大底板微带天线计算的软件包. 利用矩量法对微带天线进行三角形和四面体剖分，将阻抗矩阵分为导体对导体作用、导体对介质作用、介质对导体作用和介质对介质作用的4类阻抗矩阵；通过计算4类阻抗矩阵，求得电流系数，完成对天线性能的分析；最后基于矩阵实验室编程环境，实现软件包. 通过与FEKO软件的仿真结果对比表明，该软件包操作简单、可视性强、计算精度较高，可用于有限大底板微带天线的分析和计算. [PDF]()()

基于纹理特性的能量差调制视频水印算法
刘慧超1，2，王志君1，梁利平1?覮

2020 Vol.(10) 116-123[摘要](4)

针对现有视频水印算法复杂度高、鲁棒性差的问题，提出一种基于残差纹理特征的能量差调制视频水印算法. 该算法首先利用视频编码过程得到的残差DCT系数进行区域纹理强度建模，然后依据纹理强度对DCT中高频系数的能量进行自适应调制实现水印的嵌入. 算法在不引入额外复杂计算过程的条件下，针对不同区域自适应地嵌入不同强度的水印信息，保证视频质量的同时提高水印的鲁棒性. 算法以H.264/AVC视频编解码器为测试实例，实验结果表明，本文提出的水印算法在保证视频质量和编码码率的情况下，对重编码、滤波和噪声等攻击具有很好的鲁棒性，水印提取过程满足盲检测应用需求. [PDF]()()

打磨作业场所多尘源耦合扩散规律研究
蒋仲安1?覮，张国梁1，陈建武1，2，杨斌1，2，陈记合1

2020 Vol.(10) 124-131[摘要](2)

为了改善移动打磨作业场所粉尘浓度超标的现状，以中车长客打磨车间为研究背景，利用高斯扩散模型，建立非稳态单尘源粉尘扩散模型，采用线性回归方法，研究多尘源耦合扩散规律；根据实验测定的不同高度单点和多点打磨的粉尘浓度，结合气溶胶粒子的运动方程和梯度下降法，求解出粒子扩散系数和多尘源耦合系数. 将得到的粉尘扩散模型与对照实验进行验证，结果表明，多点打磨在两个打磨点中间向前一定距离处会出现聚集点，且不同高度聚集点位置不同；多点打磨空间粉尘浓度是单点打磨的2~3倍，且最大值高达45.73 mg/m3，远高于国家卫生标准；多尘源打磨作业粉尘扩散模型平均误差为14.67%，具有一定可靠性，可用于后续对打磨车间粉尘防护技术和空间优化布置的研究. [PDF]()()

某涂料企业遗留生产场地污染调查及风险评估
何缘1，2?覮，朱纯2，陈志敏3，欧阳璐2

2020 Vol.(10) 132-140[摘要](2)

为充分摸清某涂料企业遗留生产场地的污染情况，评估其按最新规划用地开发后对周边环境和人体健康的风险，开展了该生产场地的污染调查和风险评估工作. 场地调查结果表明，生产场地主要存在重金属污染，关注污染物为As、Cr、Cu、Zn、Pb，未发现有机污染物，地下水符合地下水质量标准. 风险评估结果表明，土壤中As、Cr通过所有途径的致癌风险和危害商分别大于可接受风险水平10-6和1，Cu、Zn通过所有途径的危害商均小于1. As、Cr的致癌危害及非致癌危害均对人体健康有潜在的健康风险，Cu、Zn的非致癌危害不会对人体健康造成危害. 最后，确定了场地污染物的土壤清理目标值为As 50 mg/kg、Cr 400 mg/kg、Cu 300 mg/kg、Zn 500 mg/kg和Pb 280 mg/kg，建议对污染的土壤采取修复措施，确保土壤质量满足规划用地要求. [PDF]()()