摘要:针对深度强化学习算法在求解复杂环境下动态目标的无人机智能追踪问题时所存在的收敛速度慢、成功率低、模型泛用性差等问题， 将注意力机制与深度确定性策略梯度（deep deterministic policy gradient， DDPG）结合， 提出了attention-DDPG模型， 并在此基础上结合多经验池方法， 搭建了一种新的深度强化学习算法——多经验池注意力深度确定性策略梯度（multi pool attention deep deterministic policy gradient， MPADDPG）算法. 算法将注意力机制加入 DDPG 的 Actor 网络， 赋予状态中各个分量不同的权重来突出重要且关键的信息， 并引入多经验池机制分离失败经验， 强化成功经验， 提升了算法的收敛性；更进一步， 通过赋予无人机环境感知能力， 提升了算法的泛化能力. 最后， 在建立的无人机的连续状态空间与动作空间中验证了MPADDPG算法的有效性， 仿真结果表明MPADDPG算法的智能追踪成功率超过90%， 较DDPG算法具有更高的追踪成功率与泛化能力.

摘要:回环检测是SLAM系统的重要组成部分，可以消除里程计的累积误差.传统基于图像外观进行回环检测的方法难以应对大视角变化情况， 而显著的物体路标具有视角不变性， 能够较好地抵抗视角变化带来的影响.本文提出了一种基于语义拓扑信息的视觉回环检测方法.该方法利用显著物体路标的视角不变性， 通过利用物体地图的语义拓扑信息来编码场景， 从而显著提升大视角变化下的系统鲁棒性.具体而言， 该方法维护一个分层语义路标数据库， 采用“从粗到精”的检测策略.首先， 利用宏观高层物体路标提取拓扑图， 通过局部拓扑描述符进行粗略匹配， 并将局部与全局拓扑图统一在极坐标系下评估空间分布相似性， 有效剔除误匹配；随后， 在准确物体匹配的引导下， 利用微观低层点路标进行精细配准， 优化位姿估计.在TUM和USTC数据集上的实验结果表明， 该方法在准确率和召回率上表现优异， 平均精度超过80%.特别是在大视差回环场景下， 定位精度提升了40%以上.

摘要:针对高速铁路无砟轨道板裂缝复杂多样， 现有裂缝检测方法存在裂缝目标特征提取不充分、检测不连续及检测精度不高的问题， 提出了一种动态蛇形卷积结合可变形注意力Transformer增强的裂缝检测方法. 首先， 在Mask2Former分割模型的基础上， 提出动态蛇形卷积改进的ResNet-50作为裂缝特征提取主干网络， 利用动态蛇形卷积的连续预测能力， 提高特征提取网络对于复杂多样无砟轨道裂缝几何特征的拟合效果， 克服裂缝检测不连续的问题. 然后， 设计可变形注意力Transformer解码器模块， 使模型能够动态适应无砟轨道裂缝复杂多样的结构特征变化， 增强捕获全局上下文信息的能力， 解决裂缝识别不准确的问题. 其次， 在Transformer解码器中设计改进前馈网络（feed-forward network， FFN）， 通过学习裂缝周围的局部信息， 使其能够更准确地捕捉到裂缝局部细节特征， 提高检测精度. 最后， 将Transformer解码器输出与像素解码器输出融合得到裂缝检测结果. 裂缝检测实验结果表明， 所提方法可以准确地检测出不同形状的裂缝， 较原始的Mask2Former模型平均准确率提升了6.34个百分点，平均召回率提升了14.47个百分点， F1达到了94.30%. 所提方法对于铁路无砟轨道板表面裂缝检测具有较好的性能， 提高了裂缝的检测精度， 主客观评价均优于对比方法.

摘要:动车组运行故障图像检测系统（（trouble of moving electric multiple units detection system， TEDS）需进行检测的部件形态多样、体积大小不一， 导致既有的检测方法误报率、漏检率高， 提出一种伪缺陷多头深度可分离自注意力反向知识蒸馏网络进行TEDS图像的无监督缺陷检测. 首先通过深度可分离卷积取代矩阵生成自注意力头向量，并以聚焦函数调整相似度的尖锐分布， 构建的多头深度可分离线性自注意力享有线性运算复杂度；其次通过倒瓶颈残差模块和多头深度可分离线性自注意力模块构建以轻量级教师-学生模型为主干的反向知识蒸馏网络， 提高网络特征提取能力的同时减少网络可训练参数量， 加速检测速度；在教师网络各个模块后设置投影层， 同时采用Simplex和随机裁剪伪缺陷机制来模拟训练过程中的伪缺陷样本， 通过多重损失引导投影层从正常特征空间中推开缺陷信息， 迫使投影层专注于探索正常特征的更深层表示来限制缺陷信息流向学生网络， 使得教师、学生网络对缺陷有更大的特征差异. 研究表明， 改进后的网络能有效提高TEDS图片的缺陷检测能力， 评价指标Sample-Auroc、pixel-Auroc、Aupro分别达到94.6%、91.7%、80.1%， 和其他算法对比， 分别提高3.3、3.8、4个百分点；且能够取得0.37秒/张的TEDS缺陷检测速度， 满足TEDS系统的实时性需求.

摘要:针对窃听者的被动特性导致的信道状态信息（channel state information， CSI）不完美问题， 引入外部友好干扰节点降级窃听信道质量， 提出了一种可同时传输和反射智能超表面（simultaneously transmitting and reflecting reconfigurable intelligent surface， STAR-RIS）联合协作干扰辅助的双侧单用户多窃听下行通信系统的鲁棒物理层安全优化方法. 以系统最坏情况下最大化系统的和保密速率（sum secrecy rate， SSR）为优化目标， 联合优化基站/干扰节点发射波束成形向量和STAR-RIS传输/反射系数矩阵. 由于原始优化问题为多个变量相互耦合的非凸优化问题， 提出一种联合交替优化（alternative optimization， AO）、半正定松弛（semidefinite relaxation， SDR）和S-procedure的高效迭代算法， 求解得到原问题的次优解. 仿真结果表明， 与基准方案相比， 所提出的鲁棒方案能显著提升系统的保密性能.

摘要:针对点云配准现有方法在处理含噪声点云时鲁棒性不足、特征表达不准确以及对初始对齐敏感等问题， 提出了一种新型点云配准网络结构（robust point matching with adaptive feature aggregation module network， RPM-AFAMNet）， 该网络是在RPM-Net网络上集成自适应特征聚合模块（adaptive feature aggregation module， AFAM）构建而成的. 其中， AFAM由批次注意力机制（batch transformer， BatchFormer）和动态重聚合特征表示模块（dynamic re-aggregated feature representation， DRFR）组成， 在优化点云特征表达的同时增强了网络的鲁棒性. BatchFormer通过对点云特征进行批量加权学习， 从而缓解噪声点的干扰；DRFR模块则通过动态特征重组策略， 增强了对点云空间关系的理解， 进一步提升了点云配准的精度. 最后， 在ModelNet40数据集上对网络进行实验， 与RPM-Net相比， 旋转均方误差降低32.07%， 旋转平均绝对误差降低75.85%， 平移均方误差降低33.83%， 平移平均绝对误差降低79.23%， 旋转角度误差降低33.02%， 平移距离误差降低33.99%. 实验结果表明， 该方法能够有效提升含噪声点云的配准性能.

摘要:针对高强化发动机活塞冷却系统的优化需求， 建立基于分散流体体积法（dispersed volume of fluid， dispersed-VOF）的活塞冷却喷嘴射流CFD模型， 引入气相体积分数， 结合高速摄像试验结果对模型进行多工况校验， 研究了活塞冷却喷嘴的射流特性及其影响机制. 基于射流速度、湍流强度与耗散、发散角等参数， 分析了发动机转速（600~1 800 r/min）和冷却喷嘴长径比（1~6）对射流特性的影响规律. 研究首次量化揭示了射流气相体积分数、发散角与发动机转速的线性关系：转速每增加300 r/min， 气相体积分数平均下降4.2%、射流发散角平均增大0.14°；发现长径比为4的喷嘴在工作过程中具有相对优异的射流发散特性与湍流强度， 能够有效提升进油效率并增强冷却效果.

摘要:为优化增材制造K418B镍基高温合金的选择性激光熔融（selective laser melting， SLM）工艺并提升其力学性能，本研究系统探究了激光功率和扫描速度等关键工艺参数对增材制造K418B致密度、显微组织及力学性能的影响.通过对不同体积能量密度（Ev）下制备样品的微观缺陷进行表征与统计，确定最优工艺窗口.在此基础上，结合EBSD分析和原位拉伸实验，深入揭示了工艺参数-微观组织-力学性能的内在关联.结果表明，当体积能量密度Ev<60 J/mm3时，材料致密度可稳定保持在99.6%以上，气孔与裂纹等缺陷得到有效抑制. 在Ev为40~50 J/mm3的优化工艺窗口内，材料获得了优异的综合力学性能，其屈服强度、抗拉强度和延伸率分别达到了780 MPa、875 MPa和2.5%.研究证实，通过优化SLM工艺参数来抑制微观缺陷是提升K418B合金性能的关键.

摘要:为提升氢气在燃料电池系统中的利用效率， 设计了一种新型叶片式氢气循环泵， 并重点研究其关键部件——人字槽气体润滑轴承的静动态性能. 通过构建气体润滑Reynolds方程， 采用有限差分法与牛顿迭代法， 对矩形槽底人字槽轴承的气膜压力分布进行了系统分析， 研究了槽深比、槽长比和螺旋角对承载力的影响规律. 进一步引入小扰动法， 研究了转速与半径间隙等关键参数对轴承刚度与阻尼的影响规律. 研究结果表明， 槽深比、槽长比的增大会降低承载力， 螺旋角在50°~60°范围内可获得最优承载力. 动态特性分析显示， 刚度系数随转速增大而增大， 阻尼系数则随转速增大而减小， 所有刚度系数和阻尼系数都随着半径间隙的增大而减小. 为验证模型的有效性， 搭建了氢气循环泵实验台， 发现50 000 r/min以上转速会导致系统出现非线性振动与不稳定行为. 研究成果可为高效、稳定的氢气循环泵设计提供理论依据与工程参考.

摘要:针对波纹管隔振器与金属橡胶复合隔振器结构复杂、密封性差等问题， 设计了一种新型波纹管式复合阻尼隔振器. 利用平均刚度、耗能量、结构损耗因子来表征力学性能， 针对影响隔振器的不同参数开展静态力学试验. 结果表明， 金属橡胶与二甲基硅油的添加显著提升了隔振器的力学性能， 该性能随着金属橡胶密度的增加而增强. 在进行4 mm位移加载时， 环状金属橡胶对隔振性能的提升效果显著. 随着加载位移增加， 耗能和结构损耗因子不断增加， 刚度呈现略微下降趋势. 最后基于迹法等效阻尼模型， 考虑密度、变形幅值等变化规律， 用参数分解识别法构建静态力学模型， 刚度预测误差小于1.5%.

摘要:针对卷烟生产线中直振筛板长期承受循环载荷所导致的多轴疲劳失效问题， 开展疲劳寿命预测及其寿命分布情况的研究. 以某厂返工烟支生产线设备为研究对象， 根据实际运行工况构建其动力学模型， 求解弹性元件的作用力， 并将其作为输入条件导入ANSYS进行有限元分析， 从而获取振动筛运行过程中的应力分布情况；通过提取应力分量结果， 结合基于临界平面法的多轴高周疲劳寿命预测模型， 对振动筛筛板的疲劳寿命进行评估， 进而识别出结构的疲劳危险部位. 借助动力学建模， 静力学分析与多轴疲劳理论， 提出了适用于常幅载荷作用下卷烟设备的综合分析方法. 研究显示， 振动筛的筛面受损程度较轻， 其最大受力部位处于下层筛面和减震弹簧的连接之处， 与最低寿命点的位置高度一致.

摘要:为改善Adomian修正分解法（adomian modified decomposition method， AMDM）在求解弹性边界变截面Timoshenko梁振动微分方程时的收敛性， 把自适应分段技术引入AMDM的计算流程， 通过使截面形状相关项的Taylor级数积分绝对误差估计符合特定阈值， 自动确定具有不同形状函数幂次和锥度的变截面梁分段长度与数量 . 分析了锥度、跨高比、形状函数幂次以及边界支承刚度对线性、幂函数和指数函数变截面梁固有频率的影响， 并探讨了影响收敛性的因素. 数值仿真显示， 与传统AMDM相比， 计算耗时在不同情形下缩短了46%至91%. 计算结果与有限元仿真相比， 误差小于0.16%， 验证了本文方法的有效性和准确性. 研究表明， 固有频率对跨高比敏感度从大到小依次为幂、线性和指数函数变截面梁；边界支承刚度的强弱决定了固有频率-锥度曲线的增减趋势.

摘要:针对传统贝叶斯方法在计算似然函数时归一化因子的高维积分难以求解的问题， 提出一种基于Wasserstein距离的近似贝叶斯有限元模型修正方法. 首先， 构建径向基代理模型替代有限元模型， 以减小计算量；其次， 选取Wasserstein距离作为相似性度量指标， 衡量试验观测数据与有限元模型模拟数据之间的整体分布差异， 以克服传统度量方式对局部误差的敏感性；最后， 采用近似贝叶斯-序贯蒙特卡罗采样方法进行似然求解， 经过少量迭代快速收敛， 从而高效识别参数的后验分布. 通过三自由度弹簧、简支梁和钢桁架数值算例以及 3 kW小型风力机叶片试验对所提方法的有效性进行验证.

摘要:针对综合传动装置在运行过程中数据复杂程度高， 致使传统方法对异常检测准确性欠佳的问题， 提出一种基于动态门控调节的门控循环卷积网络的综合传动异常检测模型. 该模型基于门控调节机制动态生成GRU的更新门和重置门调节因子， 使其在每个时间步灵活调整， 从而获得动态门控调节机制与GRU的结合效果. 通过对综合传动传感器监测数据的预处理和数据集划分实现冗余数据的清洗， 动态门控调节机制能够选取传动数据中的关键特征并赋予适当权重， 并根据运行状态不同实时调整权重. 基于该模型对综合传动装置两类典型异常开展模型训练与实例验证， 并与传统异常检测方法进行对比， 结果表明， 所提方法在异常检测的准确率上显著提高， 两类异常的检测准确率分别为99.40%和98.36%， 验证了所提方法的有效性， 为综合传动装置的异常检测提供了一种新的解决方案.

摘要:电力变压器的运行可靠性与电力系统的安全紧密相连， 短路是变压器最为频繁发生的故障， 一旦发生短路， 便会产生巨大的短路电流和电动力， 致使绕组变形， 进而危及绕组的稳定性并导致绝缘性能失效. 然而， 由于试验成本高昂， 当前的研究大多缺乏针对实际全尺寸变压器的样机试验验证. 为此提出一种融合多物理场仿真与短路累积冲击试验的变压器绕组稳定性协同评估方法. 首先， 建立电磁-结构场耦合的变压器模型， 计算低压绕组在短路条件下的辐向最大应力， 并通过迭代求解得到累积冲击试验的载荷波形. 随后， 将此波形加载至研制的全新全尺寸变压器样机， 开展真实工况下的短路累积冲击试验. 结果表明， 该方法能有效评估变压器绕组的辐向稳定性， 为绕组形变预测与绝缘可靠性分析提供了可靠的依据.

摘要:为降低带隙基准电压源静态功耗电流和芯片面积， 通过优化偏置电流产生电路和双输出端启动电路， 设计一种低功耗亚阈值基准电压源电路. 偏置电流产生电路采用工作在亚阈值区的NMOS管代替三极管， 为基准电压输出电路提供nA级的偏置电流， 有效降低功耗并减小面积；启动电路采用双输出端结构， 在上电过程中为偏置电流产生电路提供额外的充放电通路， 消除电路简并点并加速电路启动. 基于0.5 μm CMOS工艺， 完成电路设计与流片测试. 结果表明， 在电源电压1.8~5 V范围内， 基准输出电压为1.145 V， 最大线性调整率为0.6 ×10-3；在-20~100℃范围内， 温度系数为45.6 ppm/℃；在低频下， 电源抑制比为-84 dB@10 Hz， 在全频段范围内， 电源抑制比小于-26 dB；静态电流小于270 nA；版图面积为0.02 mm2. 该基准电压源芯片具有功耗低、面积小等优势， 可广泛应用于低功耗电子设备中.

摘要:双断点塑壳断路器具有快速分断与双弧运动的特点，作为短路保护的关键设备广泛应用于牵引变电所低压配电系统中.本文以运动学与磁流体动力学（magnetohydrodynamics， MHD）理论为基础，建立机械-电磁-热-流多场域耦合的双断点塑壳断路器双电弧仿真模型，通过考虑操纵系统的机械运动，采用参数化拟合函数控制导电桥旋转分断，实现机械运动与电弧行为的同步耦合，以温度、气压、电流密度为表征参数探究分断双弧由生长、迁移到熄灭的全时空演化轨迹.结果表明：在机构驱动下导电桥旋转分断、双断点打开，同时空气间隙被击穿， 左右灭弧室内形成双电弧，经运动生长、弧柱切割，最终实现熄灭；导电桥的机械运动呈显著非线性特性，分断时间为3.2 ms，熄弧时间为3.5 ms；双弧温度与电流变化相关，电弧热量与功率同步变化呈“Λ”型分布；受双弧热力差与栅片阻碍的影响，左右灭弧室的双流漩涡与双压空洞对熄弧产生影响，若干短弧的形成与电流的衰减致使电弧电阻急剧增大并促进熄弧. 仿真与试验所得的电弧电流与电弧电压特性曲线变化趋势基本一致，验证了该模型的准确性.

摘要:片上电源的性能直接影响整颗芯片的运行状态与能效.芯片上通常采用低压差线性稳压器（low dropout regulator， LDO）作为其降压电源.但随着输入输出压差增大， LDO转换效率大幅下降；而DC-DC转换器转换效率显著优于LDO，且基本不随压差变化， 但在纹波抑制等方面存在固有局限.由此提出基于COT控制架构的Buck型DC-DC转换器新型芯片电源解决方案，在降低纹波方面，创新性地引入电流反馈电路实现纹波与环路控制信号的解耦， 同时选用低等效串联电阻的多层陶瓷电容作为输出滤波元件，在降低纹波的同时保持了系统的稳定性.模块基于中芯国际40 nm CMOS工艺设计流片，测试结果表明：该电源模块全工况下转换效率达到83.5%以上，最大输出电压纹波小于1.2 mV，负载突变时电压波动小于11.1 mV.