上海工程技术大学学报

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李小波, 曹烁, 冯秋峰, 白晏年, 杨志豪, 张浩

2024, 38(1): 1-6. doi: 10.12299/jsues.23-0083

摘要:
针对地铁车载电容性能退化无明显征兆这一现状，提出一种基于优化变分模态分解(variational mode decomposition, VMD)和能量相对熵的电容状态识别方法。通过Matlab仿真建模，提取电容在正常状态和不同退化情况下负载侧输出电压信号并利用优化VMD进行分解得到若干模态分量。将其作为特征样本，对上述各状态的本征模态分量的能量特征向量进行相对熵分析，得到电容退化识别阈值。实际应用时，将待测电路的能量相对熵值与识别阈值进行比较从而完成电容状态识别。分析结果表明，此方法简单有效，判断正确率为93.3%。

[摘要](212) [HTML全文] (63) [PDF 1343KB](326)

激光里程计改进点云配准算法的车辆定位研究

朱蒙, 马其华

2024, 38(1): 7-14. doi: 10.12299/jsues.22-0282

摘要:
针对传统迭代最近点（ICP）算法在点云配准过程中依赖于初始位置、匹配时间长、匹配精度差等问题，提出一种激光里程计改进点云配准算法的车辆定位方法。首先，在点云预处理方面对点云进行有序化和畸变点云补偿处理；然后，对点云动态特征点去除后进行静态特征点的稳定提取；最后，在点云配准过程中先对点云进行粗配准以减少点云对初始位置的依赖，接着提出双向k维树改进ICP算法进行点云精配准。通过KITTI数据集和自动驾驶小车平台进行试验测试分析，结果表明，改进点云配准算法相比于传统ICP算法有更快的匹配速度和精准度，里程计累积轨迹误差小。

[摘要](206) [HTML全文] (68) [PDF 2714KB](278)

客流OD导向下地铁快车停站方案优化

李玉华, 杨恺鹤, 丁小兵, 刘志钢

2024, 38(1): 15-22, 69. doi: 10.12299/jsues.23-0111

摘要:
为精细化确定轨道交通市郊线路快车停站方案，提出一套以市郊线路客流OD为核心导向的快车停站优化方案。首先，构建轨道交通区间选择费用函数，根据路径选择费用分配OD客流；其次，在客流分配的基础上，以乘客出行时间最短与企业运营成本最低为目标函数，以断面满载率、车站客流需求、优化时段发车次数约束等多重客观因素为模型约束，建立快车停站方案优化模型；最后，以S市地铁市郊线路16号线基础数据为实例验证，运用带精英策略的非支配排序的遗传算法和GA混合(GA-NSGA-II)对停站方案优化模型求解。优化结果表明，在高峰时段乘客人均出行时间节省1.074 min，每个运营日车底运用数减少6列。

[摘要](164) [HTML全文] (89) [PDF 1331KB](190)

基于功能安全的汽车EPS系统安全冗余研究

曹子健, 吴长水, 陈礼

2024, 38(1): 23-29. doi: 10.12299/jsues.23-0108

摘要:
电动助力转向(electric power steering, EPS)系统是车辆常用的转向执行器，其失效将严重影响驾乘人员的安全。为提高EPS系统的安全性与可靠性，基于功能安全标准建立EPS系统安全冗余机制：基于ISO26262对EPS系统进行研究，通过相关项定义、危害分析与风险评估(HARA)，得到系统的功能安全目标与需求，并对其进行分配；设计EPS系统架构、容错机制，以提高系统的安全性；最后，对所设计的安全冗余机制进行台架试验。结果表明，在单侧桥驱芯片故障、单侧电机位置传感器故障、双侧电机位置传感器故障等故障注入的情况下，系统能够实现预期响应，满足功能安全目标，验证了所设计安全冗余机制的有效性。

[摘要](378) [HTML全文] (104) [PDF 1408KB](184)

金字塔状挡板影响PEMFC性能研究

王耀琛, 任洪娟

2024, 38(1): 30-37. doi: 10.12299/jsues.22-0241

摘要:
质子交换膜燃料电池（PEMFC）流道结构主要影响气体流动、扩散和电化学反应。通过建立金字塔状流道挡板的PEMFC三维模型并进行数值模拟，探讨不同金字塔状挡板比率和挡板数量对燃料电池传质特性和输出性能的影响。结果表明：在流道内增添金字塔状挡板与无挡板流道相比，最大可提高气体垂直速度分量93.7%，进而提升气体由流道向催化层的传输性能；在金字塔状挡板比率为0.25，挡板数量为1时，燃料电池净功率最高可达到0.107 W。此外，增大挡板比率和增多挡板数量均可持续提高传质性能，但流道压降同时也会有最大18.5%的上升，使得PEMFC输出性能下降。

[摘要](332) [HTML全文] (213) [PDF 1866KB](703)

衬套参数对柱塞泵柱塞副油膜特性的影响分析

朱希玲, 张玉华

2024, 38(1): 38-43. doi: 10.12299/jsues.23-0175

摘要:
为改善液压柱塞泵中柱塞副的磨损状况，建立流固耦合模型，求解流体域与固体域的相互作用。考虑柱塞变形和缸体孔衬套变形，讨论不同弹性模量的铜合金衬套材料和不同厚度的衬套对衬套变形和油膜厚度的影响。结果表明，衬套变形值随衬套材料弹性模量增加而减小，采用弹性模量小的铜合金衬套材料或适当增加衬套厚度能使油膜厚度增大，可以改善柱塞副润滑条件，延长柱塞泵的使用寿命。不同弹性模量的铜合金衬套材料和不同厚度的衬套对油膜厚度影响明显。研究结果为柱塞泵的优化设计提供一定的参考。

[摘要](130) [HTML全文] (201) [PDF 1956KB](417)

基于Lagrange-Galerkin有限元方法的焊接热循环轻量化求解

张浩, 叶欣, 夏鹏, 潘南旭, 李仙发, 余婷婷, 张鹏飞

2024, 38(1): 44-49. doi: 10.12299/jsues.23-0152

摘要:
焊接热循环的干扰因素多、变化速度快、影响范围广，常需要对其进行即时预测与控制，以保证焊接质量。以焊缝中心温度分布与变化为研究对象，将其简化为一维焊接热循环瞬态热传导问题，并基于Lagrange-Galerkin有限元方法，进行算域离散与插值。开发了一种轻量化的焊接热循环求解算法，研究不同时刻下焊缝中心温度分布曲线与变化曲线的即时变化。以镍基Inconel 718合金2 mm薄板对接接头为例，进行数值模拟实例演算，结果表明计算耗时约0.41~0.72 s，满足数据与轻量化计算的要求。

[摘要](209) [HTML全文] (72) [PDF 1039KB](175)

基于SPH方法的搅拌摩擦焊数值模拟研究

韩泽平, 曹丽杰

2024, 38(1): 50-56. doi: 10.12299/jsues.23-0060

摘要:
光滑粒子流体动力学(smoothed particle hydrodynamics, SPH)法是基于拉格朗日的一种无网格法，基于SPH方法使用ABAQUS软件进行AZ31B镁合金的搅拌摩擦焊数值模拟，通过改变搅拌头转速，研究残余应力和温度的分布。结果显示：焊缝两侧残余应力分布呈不对称，后退侧应力大于前进侧；应力曲线具有双峰特征，在焊接区域表现为拉应力；随着转速的增加，工件应力分布更加均匀；焊缝两侧的温度呈不对称分布，且前进侧高于后退侧，随着转速的增加，温度呈上升趋势；纵向温度曲线呈M形分布。模拟结果对实际焊接过程中焊接参数的选择具有一定参考意义。

[摘要](185) [HTML全文] (70) [PDF 1836KB](45)

基于视觉引导的推拿机器人设计与实现

武欣, 巩斌, 杨皓, 方宇

2024, 38(1): 57-62. doi: 10.12299/jsues.23-0174

摘要:
基于视觉引导设计中医（traditional chinese medicine，TCM）推拿机器人。通过搭建视觉引导平台，以Franka多自由度机械臂为基础建立推拿机器人平台，并构建两个平台间的数据映射模型，通过机器人操作系统（robot operating system，ROS）将机械臂与计算机（PC）端连接实现实时控制；将光学运动捕捉技术与多自由度机械臂融合，实现对中医推拿过程的学习与复现。

[摘要](240) [HTML全文] (106) [PDF 1789KB](59)

基于终端滑模的变参数血管介入手术机器人力反馈控制

孙昊悦, 胡陟

2024, 38(1): 63-69. doi: 10.12299/jsues.23-0082

摘要:
针对主从式血管介入手术机器人力反馈控制系统存在的变参数及外部扰动问题，提出一种含有连续函数特性的终端滑模控制方法。首先分别基于计算和力测量的方法对血管介入手术力反馈控制系统参数及其变化进行分析。然后在终端滑模控制方法的基础上，设计一种包含连续特性函数的终端滑模控制器，并使用Lyapunov稳定性分析方法，证明了控制器的稳定性。仿真验证表明，从跟踪效果和控制器输出两个角度分析，改进后的终端滑模控制方法不仅有效地抑制了抖振，还提高了信号的跟踪精度，证明了该策略在提升变参数系统稳定性和提升控制精度方面具有重要的应用价值。

[摘要](220) [HTML全文] (99) [PDF 1550KB](37)

一种新型锚杆监测装置的研究

高建

2024, 38(1): 70-74. doi: 10.12299/jsues.23-0147

摘要:
针对多数矿井锚杆力监测装置存在结构复杂、成本较高且很难做到实时有效判断等问题，设计了一种可以通过不同频率的声音判断锚杆力大小的新型锚杆力监测装置。利用Pro-E软件建立监测装置的实体模型，使用ANSYS软件对监测装置进行静力学和模态计算，利用LMS Virtual.lab软件对该装置进行声学仿真分析。研究表明，该装置可行有效，适合实际推广使用。

[摘要](149) [HTML全文] (56) [PDF 1657KB](32)

基于YOLOv5-SPD改进的杂草识别算法

羊智凡, 李海波

2024, 38(1): 75-82. doi: 10.12299/jsues.23-0037

摘要:
杂草的精确识别是实现机器代替人工除草的首要前提。初生的杂草目标小，识别难度大。YOLOv5-SPD在小目标识别上有着良好的表现，但在稳健性及准确性上还有待提高。在YOLOv5-SPD基础上加入通道注意力机制可以加强有效特征的权重值，使网络的学习更具有针对性。同时将广义交并比(GIoU)损失函数替换成完全交并比(CIoU)损失函数，可有效解决边框重合关系问题和目标框与预测框的高宽比以及中心点之间的关系，使杂草预测框更加接近真实框。杂草数据集上的试验结果表明，改进后的网络检测精度达到70.3%，准确率达到94.1%，比原来的YOLOv5-SPD分别提高4.7%和2.8%。

[摘要](294) [HTML全文] (85) [PDF 3649KB](53)

基于数据剪辑的自训练信用评估集成分类模型

刘文杰, 王国强

2024, 38(1): 83-89. doi: 10.12299/jsues.23-0054

摘要:
针对信用数据不平衡及类标签数据难以获取的问题，提出一种基于数据剪辑的自训练信用评估集成分类模型。首先，采用合成少数类过采样法（SMOTE）在有标记样本上采样，以缓解数据不平衡性。其次，在少量带标签样本数据集上构建Stacking集成模型，并对无标记样本做“伪标记”，以获取类标签数据。最后，提出一种改进的双重加权半监督K近邻算法，并利用其剪辑伪标签数据和扩充训练集，直到模型收敛。使用UCI和Kaggle信用评估数据集进行仿真试验，结果表明，该模型具有更好的预测性能，更能有效识别少数类样本。

[摘要](147) [HTML全文] (76) [PDF 775KB](38)

磁剪切对电子在磁岛中热输运的影响

李泽坤, 夏清豪, 査学军

2024, 38(1): 90-95, 100. doi: 10.12299/jsues.23-0029

摘要:
通过数值求解托卡马克等离子体能量输运方程，研究了磁剪切参数对磁岛内电子温度分布和热输运的影响。结果表明，对于不同的安全因子的径向分布，磁剪切参数会影响有效径向热输运系数，剪切程度越高，有效径向热输运系数${\chi _r}$越大；当磁场扰动程度足够高时，高剪切对有效径向热输运系数${\chi _r}$影响会降低。

[摘要](98) [HTML全文] (50) [PDF 2769KB](34)

中国天眼馈源舱接收比的优化控制

唐煜翔, 王晨扬, 姚薇怡, 方涛

2024, 38(1): 96-100. doi: 10.12299/jsues.23-0058

摘要:
建立了中国天眼——500米口径球面射电望远镜(FAST)馈源舱接收比优化控制的数学模型，得到天眼系统反射面的理想抛物面方程，并基于遗传算法给出天眼系统主索节点的调节方案，为天眼系统工作抛物面的构建提供了一个重要参考。数值仿真表明，在被观测天体方位角为36.795°，仰角为78.169°时，馈源舱接收比为61.43%，高出基准球面的馈源舱接收比约55.97个百分点，优化效果明显。

[摘要](334) [HTML全文] (84) [PDF 1078KB](44)

可持续发展背景下时装共享接受意愿的影响

汪宏峰, 张云鹤, 朱晓瑜, 田丙强, 曲洪建

2024, 38(1): 101-110. doi: 10.12299/jsues.22-0350

摘要:
以时装共享为研究对象，在文献梳理的基础上，构建时装共享影响因素和接受意愿理论模型。基于调查数据，采用因子和回归分析法，验证各因素间的关系和影响。研究表明：经济利益、时尚参与度、自我愉悦体验、社会投射、过去的可持续行为、共享服务均正向影响时装共享接受意愿；感知风险不具有中介作用；感知价值在时装共享影响因素与共享意愿中有正向中介作用；性别在经济利益、自我愉悦体验与时装共享接受意愿之间存在正向调节作用。研究结论为时装共享市场发展提供实践启示。

[摘要](131) [HTML全文] (67) [PDF 750KB](29)

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2024年第38卷第1期

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