湖南大学学报编辑部欢迎您！

2021 Vol.(4) 1-11[摘要](55)

现代工业生产中出现越来越多具有大惯性、时变性、时滞性的复杂控制对象，传统控制算法已经不能满足其越来越高的控制要求. 受启发于人体内血糖浓度的生理双向网络调控机制，提出一种智能协同控制器. 该智能协同控制器包括主控制单元、辅控制单元、监控适应单元和协同控制单元四部分. 在监控适应单元的监督控制和协同控制单元的协调控制下，主控制单元和辅控制单元分工协作，共同保证该智能协同控制器在不产生超调的前提下以较快的上升时间和调节时间达到控制系统的目标值. 为检验该智能协同控制器的控制性能，选择工业乙醇生物反应器作为被控对象，对其生物反应温度进行控制仿真. 实验结果表明：相比于普通BP神经网络控制器和模糊控制器，该智能协同控制器具有更好的动态性能、稳态性能及抗干扰能力. [PDF](970.12 K)(26)

高超声速平台随机跳频雷达目标一维距离成像
何松华，朱济民，武正江

2021 Vol.(4) 12-18[摘要](30)

针对随机跳频合成宽带雷达体制以及高超声速应用背景，分析了大尺度多卜勒展宽效应、随机/非线性距离-多卜勒耦合效应及其对目标一维距离成像的影响，提出了基于多卜勒前置处理的实时递归记忆成像方法. 该方法利用当前帧以及过去若干帧的回波数据得到当前帧的多速度通道一维距离像，在目标所处的速度通道附近进行前置的多卜勒波束锐化处理，抑制高动态/随机跳频合成宽带情况下的上述特殊效应所造成的目标一维距离像的发散；采用递归方式，每一帧的距离像都可以在前一帧距离像的基础上通过增加少量运算得到；引入记忆因子，进一步降低了存储及计算开销. 理论分析及仿真结果表明：提出的成像方法可以有效改善成像质量，并且更容易满足高超声速应用情况下的高数据率实时成像需求. [PDF](683.70 K)(32)

一种基于改进U形网络的眼底图像视网膜新生血管检测方法
邹北骥2，3，易博松1，3，刘晴2，3

2021 Vol.(4) 19-25[摘要](22)

糖尿病性视网膜病变（简称糖网病）是主要的致盲眼疾病之一，视网膜新生血管的出现是糖网病恶化的重要标志. 为了更准确地检测出视网膜新生血管，本文提出了一种基于彩色眼底图的视网膜新生血管检测方法. 首先通过一种改进的U形卷积神经网络对血管进行分割；然后利用滑动窗口提取特定区域内血管的形态特征，通过支持向量机将窗口内的血管分为普通血管和新生血管. 使用来自MESSIDOR数据集和Kaggle数据集的含有视网膜新生血管的彩色眼底图对实验进行训练和测试，结果表明该方法对视网膜新生血管检测的准确率为95.96%；该方法在糖网病计算机辅助诊断方面有潜在的应用前景. [PDF](1.35 M)(25)

不完美排错下测试覆盖相关的软件可靠性模型
张策，吕为工，邱忠银，高天翼，江文倩，孟凡超

2021 Vol.(4) 26-35[摘要](25)

准确的建模软件可靠性并对可靠性趋势进行有效地度量与预测，对于软件开发至关重要，越靠近软件测试的真实过程，所提出的不完美排错模型就应该考虑并融入更多具体的影响因素，建立构成要素间更加精准的软件可靠性增长模型SRGM. 考虑故障检测、修复与引入三个子过程之间的内在联系，建立统一的、柔韧的不完美排错框架模型TCM-ID，对累积检测、修复与引入的故障数量之间的关联实施研究，从故障检测率、故障修复率、故障引入率角度衡量软件测试的整体功效. 进一步，从测试覆盖的角度，建立测试覆盖函数相关的可靠性模型，以便于研究其对模型的扰动影响，用以评测模型的性能. 最后，在真实的应用场景下进行验证所提出模型的有效性与合理性，模型具有较好的拟合与预测性能，整体上优于其他模型. 本文所提出的模型，对于选择合适的不完美排错下测试覆盖相关的软件可靠性增长模型，以及提高测试效率与软件可靠性具有重要意义. [PDF](1.50 M)(18)

云数据中心服务器能耗建模及量化计算
周舟1，2，袁余俊明2，李方敏2

2021 Vol.(4) 36-44[摘要](24)

构建精确的服务器能耗模型有助于资源提供者预测和优化数据中心的能耗. 针对以往数据中心服务器因未考虑“负载的特征”而导致能耗模型精度低的问题，本文提出一种新的能耗建模及量化计算方法，其主要思路如下：根据数据中心服务器所处理任务特征的不同将其分成三类，分别为计算密集型任务、Web事务型任务和I/O密集型任务；针对每一种类型任务，分析其对服务器各部件能耗的影响；利用“主成分分析法”分析各部件参数对能耗的贡献并选择最具代表性的参数，进而结合多元线性回归和非线性回归方法建立能耗模型. 实验结果表明，本文建立的能耗模型预测精度能达到95%以上；与其它模型相比，精度可提高3%左右. [PDF](558.17 K)(20)

结合多头自注意力机制与 BiLSTM-CRF的中文临床实体识别
罗熹1，2，夏先运1，2，安莹1，陈先来 1

2021 Vol.(4) 45-55[摘要](21)

命名实体是电子病历中相关医学知识的主要载体，因此，临床命名实体识别（Clinical Named Entity Recognition，CNER）也就成为了临床文本分析处理的基础性任务之一. 由于文本结构和语言等方面的特殊性，面向中文电子病历（Electronic Medical Records，EMRs）的临床命名实体识别依然存在着巨大的挑战. 本文提出了一种基于多头自注意力神经网络的中文临床命名实体识别方法. 该方法使用了一种新颖的融合领域词典的字符级特征表示方法，并在BiLSTM-CRF模型的基础上，结合多头自注意力机制来准确地捕获字符间潜在的依赖权重、语境和语义关联等多方面的特征，从而有效地提升了中文临床命名实体的识别能力. 实验结果表明本文方法超过现有的其他方法获得了较优的识别性能. [PDF](1.06 M)(19)

基于危险源理论的油气管道安全管理模型的研究
蒋仲安1，郑登锋1，2，曾发镔1，付明福2，张明星2

2021 Vol.(4) 56-65[摘要](24)

为有效解决油气管道安全管理过程中灰色状态的问题，基于危险源理论分析了油气管道安全风险演化过程，构建了油气管道系统安全管理模型. 该模型由安全风险辨识、安全风险预警、安全风险控制3个工作流串联而成；从危险源的事实属性出发，运用不确定性传递算法与扩展产生式规则，结合风险数据库推演出合理或近似合理的风险辨识结果；应用可拓学理论，将预警级别划分为无警（N1）、低预警（N2）、中预警（N3）、高预警（N4）4级，并对油气储运风险预警进行定性分析与量化计算；采用Java编程语言和Oracle数据库技术，设计了包括安全风险辨识、安全风险预警、安全信息化管理等功能模块的油气管道系统安全管理平台，并以某输油站场储油罐区作为工程实例验证了该模型与平台的可行性. 研究结果表明：引入不确定性理论能有效解决油气储运过程中风险辨识主观、模糊等问题；经可拓风险预警模型计算，该储罐的级别变量特征值为2.040 4，属于低预警范围，该结果与作业区实际吻合较好；采用信息化管理的手段弥补了经验式管理的缺陷，对风险数据的完整性与安全应急决策提供了良好的技术支持. [PDF](1.67 M)(23)

认知无线网络中基于能量采集的单向中继选择与功率分配方案
李丽1，2 ，曾凡仔1，徐纪胜1

2021 Vol.(4) 66-73[摘要](22)

提出了一种基于能量采集的认知无线网络的单向中继选择和功率分配方案. 方案考虑主用户和次用户都能进行能量采集且信道状态信息不完美的场景. 此方案首先将次用户作为中继协助主用户传输数据，同时次用户采集无线射频信号的能量，联合功率分配和中继选择策略构造了所提方案的系统能量效应优化问题. 由于优化目标是非凸函数，运用分式规划变形和拉格朗日对偶方法求解. 然后在此基础上构造主用户吞吐量离线优化问题，并采用广义Bender分解方法求解. 最后，通过数值仿真分析评估所提方案的性能，验证了所提方案在能效方面的优势. [PDF](872.45 K)(26)

突发疫情疑似症状风险自查应用的交互设计研究
王时惠1，2，李春辉3，黄勋3，胡建中2，黄伟红2

2021 Vol.(4) 74-79[摘要](26)

针对突发疫情带来的患者线下交叉感染风险与医护人工排查患者工作量激增的社会公共安全问题，通过文献法、流行病学理论、专家咨询与主观赋权法（医院感控、呼吸内科、危急重症科、疾病控制中心等部门的专家）、人机交互设计、用户测试与可用性评估等方法，进行了突发疫情疑似症状风险自查内容、可供选项、风险权重与阈值以及人机交互设计研究，制定了疑似病案筛查与患者分类居家观察、隔离和立即就诊的早期防控策略，设计了疑似症状风险评估人机交互应用与筛查模式并上线推广使用. 结果表明在突发疫情爆发早期，疑似症状风险自查应用为民众提供了简单易行的临床判断科学依据，一定程度上缓解了民众盲目焦虑、线下交叉感染风险以及医护人工排查工作量，为未来新型传染病疫情防控，提供了线上疑似症状风险筛查分类与线下患者分流就医的防控策略与人机交互设计参考. [PDF](464.72 K)(19)

基于多尺寸特征叠加的SAR舰船目标检测方法
魏松杰1，张泽栋1，徐臻1，刘梅林2，3，陈伟1

2021 Vol.(4) 80-89[摘要](25)

针对SAR图像中舰船目标的检测问题，单纯基于深度学习的图像处理技术难以达到检测准确性和实时性要求. SAR图像中目标尺寸较小，且易受噪声、光斑干扰，传统方法难以提取精细特征并克服复杂条件下的背景干扰. 针对以上问题，设计基于YOLOv3检测框架的端到端检测模型，借鉴了残差模块结构来避免网络退化问题. 同时结合深层与浅层的不同尺寸特征图检测，使用目标基础特征提取网络参数来避免重复训练初始化过程. 针对SAR 图像中海上舰船成像小目标的特点改进优化了神经网络结构，实现SAR海面广域舰船目标识别分类算法，并对检测模型进行轻量化压缩处理. 构建SAR图像舰船目标数据集并进行了多次目标检测识别分类实验，体现了提出的检测方法在复杂场景下有可靠的抗干扰能力和准确的目标检测识别性能. [PDF](2.93 M)(23)

基于卷积神经网络与特征选择的医疗图像误差预测算法
李晓峰1，刘刚2，卫晋1，王妍玮3

2021 Vol.(4) 90-99[摘要](19)

针对传统医疗图像误差预测算法无法很好的选择图像特征，存在图像误差预测值与实际值拟合度低、预测耗时长等问题，提出基于卷积神经网络与特征选择的医疗图像误差预测算法. 首先，选取5种集成规则构建自适应多分类器，对医疗图像区域进行分类；其次，训练卷积神经网络，利用训练完成的神经网络提取不同类别医疗图像区域特征，以此为基础计算区域距离，寻找出相似度最小的区域，完成图像可疑区域定位；再次，融合多评价标准生成特征子集，从中搜索得到最优特征子集，完成可疑区域图像特征选择；最后，以选择得到的特征区域像素点作为训练样本，建立预测样本与训练样本之间的多元线性回归矩阵，实现误差预测. 实验结果表明，所提算法的集成规则适应度较高，分类性能好，区域距离计算准确率高达95%左右，特征选择的AUC值（Area Under Curve）高，且预测结果拟合度和预测耗时均优于传统算法. [PDF](1.09 M)(22)

柔性联结配重系统同步升降控制研究
毛艳，成凯

2021 Vol.(4) 100-112[摘要](27)

钢丝绳联接的配重升降时，其同步控制对速度、响应、精度和平稳性等指标要求很高，且宽负载工况下，定参数PID难以满足控制要求. 本文首先设计了变基准主从策略作为底层策略，实现系统设计的最大升降速度和精度. 其次提出一种变参数PID自适应控制方法. 该方法将参数Kp、Ki、Kd，按照整定规则作为代价项引入偏差目标函数，用于元启发算法适应度计算. 对于搜索到的参数组（Kp、Ki、Kd），当代价项较小时，目标值较小，适应度较大. 因此，算法能自适应整定参数以获得最小偏差值. 分别采用遗传和粒子群算法进行实时参数整定、偏差优化和同步追随，并与定参数PID进行同步效果比较. 仿真结果显示：变参数PID自适应控制方法适应宽负载工况，其精度、响应以及稳定性指标全面优于定参数PID. 基于变基准策略的PID参数自适应控制方法能够实现大惯性系统的快速、稳定同步升降. [PDF](3.07 M)(27)

基于Gamma和混合Copula的元动作单元性能可靠性分析
张根保，张定飞，冉琰，应广祺

2021 Vol.(4) 113-125[摘要](21)

针对机电产品（系统）性能可靠性建模和分析困难的问题，提出一种基于非线性Gamma随机过程和混合Copula函数的元动作单元性能可靠性分析通用模型. 分析性能退化过程特点建立产品性能退化与其实现的特定功能之间的联系，利用“功能（Function）-运动（Motion）-动作（Action）”的功能运动分解方法将机电产品分解成一系列最小运动单元——元动作单元，将机电产品性能可靠性问题转化为实现特定功能的元动作单元性能可靠性问题. 非线性Gamma随机退化过程描述单元内关键零件磨损的退化过程，在此基础上，结合Copula函数考虑元动作单元内部零件和结构的依赖耦合关系，提出一种元动作单元的性能可靠性分析方法. 为了更准确地评估元动作单元的性能可靠性，采用描述相关关系更优的混合Copula函数建立元动作单元的性能可靠性分析模型，并利用改进的遗传算法，在适应度函数中加入惩罚项，实现混合Copula函数的最优参数估计，最后结合串联系统概念得到考虑内部结构依赖耦合的元动作单元的性能可靠度表达式. 以某托盘交换架分解得到的不同元动作单元为例进行分析，并通过实验对比验证了该模型的可行性和有效性. [PDF](1.68 M)(21)

全液压制动系统继动阀动态特性研究
王同建 1，付德龙1，张美荣3，陈晋市1，2，张飞3，王一川1

2021 Vol.(4) 126-134[摘要](24)

为验证继动阀的可靠性（输出压力12.0 MPa，响应时间0.2 s），并研究继动阀动态特性对全液压制动系统制动性能的影响，以某型号越野车开发的全液压制动系统为研究对象，建立了继动阀理论分析模型，运用AMESim软件建立了全液压制动系统仿真模型，分析了阀芯摩擦力、节流口的初始遮盖量、复位弹簧初始压缩量和弹簧刚度对制动性能的影响，并通过实验验证了仿真模型的准确性. 研究结果表明：继动阀应用于液压制动系统可以满足制动要求（输出压力12.0 MPa，响应时间0.2 s）；阀芯摩擦力过大会使继动阀的开启压力增大，导致继动阀的比例滞环增大，影响阀芯的复位性能；继动阀节流口的初始遮盖量越大，打开节流口克服的摩擦力越大，制动系统的响应时间越长；通过调节继动阀复位弹簧初始压缩量和弹簧刚度可实现制动压力的微调节. 理论模型和仿真模型为全液压制动系统的进一步优化提供了可靠依据. [PDF](1.77 M)(18)

考虑搅拌筒动态质心的搅拌车抗侧翻控制研究
干年妃1，雷富强1，周兵1，吴晓建2，李涛1，柴天1

2021 Vol.(4) 135-143[摘要](22)

转弯工况下，由于搅拌筒的回转及自身转弯离心力的共同作用，搅拌车容易侧翻. 本文针对此问题开展搅拌筒动态质心和搅拌车侧翻稳定性研究. 首先利用EDEM软件模拟混凝土在运输过程中的运动，经过计算、拟合获得质心位置变化的数学模型，将建立的质心位置变化模型与搅拌筒各支承力的关系应用于多体动力学仿真中，分析动态质心位置变化对搅拌车侧翻稳定性的影响. 然后，基于差动制动理论，提出一种融合改进粒子群优化算法的自整定PID抗侧翻控制算法，研究结果表明，考虑动态质心的影响时，搅拌车更容易侧翻；自整定PID算法迭代寻优次数较传统粒子群算法降低33.3%，能更加快速的寻找到最优的控制参数. 最后，通过角阶跃工况、Fishhook工况对提出的抗侧翻控制算法有效性进行验证，结果显示，自整定PID控制算法能更有效地防止搅拌车的侧翻，提高搅拌车侧翻稳定性. [PDF](1.63 M)(21)

基于幅流风机的地铁列车乘员人体热舒适分析
何锋1，刁雷1，韦武1，赵京2

2021 Vol.(4) 144-152[摘要](26)

为研究幅流风机在地铁列车中对乘员人体热舒适影响. 以应用新型幅流风机B型地铁车厢乘员为研究对象. 采用数值模拟加载Stolwijk人体生理温度调节模型结合气流不舒适指标、Berkeley热舒适评价模型对车厢乘员人体热舒适进行研究. 通过实验验证仿真模型准确性，分析了车厢空调送风温度为20 ℃时，加载幅流风机对乘员人体微环境和各指标的影响. 并对比分析了不同频率扰动场函数工况乘员各指标差异. 研究结果表明：幅流风机可提高车厢流场流速和均匀度，改善车厢内气流组织，优化人体微环境热流场. 加载幅流风机后，乘员整体热感觉降低了7.3%、热舒适升高了0.76%. 一定范围内，随着扰动频率的升高人体热舒适下降，最优扰动场函数频率为2.75次/min. [PDF](3.18 M)(20)

马氏体钢与高强低合金钢电阻点焊组织结构演变分析
贺地求1， 2，袁蒙1，赖瑞林3

2021 Vol.(4) 153-158[摘要](25)

本文研究了马氏体钢与高强低合金钢电阻点焊接头微观组织结构演变，对厚度为1.2 mm的MS1400、HSLA420进行电阻点焊试验，通过改变焊接时间、电流、压力得到拉剪试样，利用力学性能试验机进行拉剪试验，通过产生拔出失效模式来确定较优的点焊工艺参数. 分析较优参数下的焊件熔核区及两侧热影响区微观组织，发现熔核区完全马氏体化；热影响区则主要为铁素体、马氏体、粒状贝氏的混合组织；对接头进行硬度测试，发现各区域组织变化与显微硬度分布曲线基本一致. [PDF](1.68 M)(23)

智能网联汽车中心式匝道合流协同控制
江浩斌1，胡子牛1，刘擎超1，秦洪懋2，孟天闯3

2021 Vol.(4) 159-170[摘要](24)

提出了一种面向智能网联汽车的中心式匝道合流协同控制方法. 首先建立了中心式匝道合流协同控制模型，然后通过离散化将其转化为非线性最优化问题，并采用NOMAD算法求解. 进行了100组仿真实验，通过随机设置不同的初始化条件对所提方法的有效性以及车辆油耗影响因素进行了研究，并与其他文献的方法进行对比. 研究结果表明，本文所提方法对不同的初始合流场景有较好的控制效果，与对比文献中的方法相比，可使车辆平均油耗降低42.38％，显著提高了匝道合流过程中车辆的燃油经济性. [PDF](2.74 M)(26)