上海工程技术大学学报

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2024 年 3 期目次

2024, 38(3): 1-2.

摘要:

[摘要](65) [HTML全文] (39) [PDF 368KB](13)

王振, 郭辉, 冯庆宝, 王岩松, 刘宁宁

2024, 38(3): 231-239. doi: 10.12299/jsues.23-0199

摘要:
采用场路耦合法对永磁同步电机高频径向电磁力特征频率产生原因和主要组成成分进行研究。通过解析法分析谐波电流的产生机理及谐波特性，并利用数值仿真对其进行验证；结合磁动势−磁导法和麦克斯韦张量法分析出高频径向电磁力特征频率的分布；对有限元计算得到的气隙磁场进行时空分解，采用麦克斯韦张量法计算磁场相互作用产生的高频径向电磁力。结果表明，变频驱动下永磁同步电机的高频径向电磁力主要是由变频器谐波电流引入的谐波磁场和定子基波磁场的相互作用产生，这对永磁同步电机的研究提供了一定的指导意义。

[摘要](105) [HTML全文] (47) [PDF 1396KB](25)

超声加工铝蜂窝芯的数值模拟与试验研究

吴楠, 张立强, 杨杰, 卢立成, 刘钢

2024, 38(3): 240-249. doi: 10.12299/jsues.23-0190

摘要:
铝蜂窝在使用传统加工技术加工时容易受损。为提高铝蜂窝加工表面质量，建立铝蜂窝超声加工切削力数学模型和仿真计算模型，研究网格尺寸对仿真结果的影响，确定合适的网格尺寸，并分析不同加工参数下的切削力和表面形貌。综合评价后选用0.2 mm的网格进行仿真模拟，结果表明随着进给量、主轴转速和切削宽度数值分别增大，加工损伤明显呈下降趋势。研究结果为铝蜂窝超声辅助加工的数值模型、仿真和试验提供了基础。

[摘要](67) [HTML全文] (28) [PDF 5837KB](11)

基于模糊PID控制的智能轮椅避障设计

王宇, 王大志, 周玉凤

2024, 38(3): 250-256. doi: 10.12299/jsues.23-0216

摘要:
为提高智能轮椅的避障精度，提出一种基于模糊PID控制的智能轮椅控制算法。建立智能轮椅的运动学模型，在传统PID控制方法的基础上，设计基于模糊PID控制的智能轮椅控制系统。使用Matlab构建仿真试验，在Simulink中设计搭建模糊控制器，并对传统PID控制和模糊PID控制的避障性能进行仿真。试验结果表明：该控制算法可实现智能轮椅避障误差的优化，与传统PID控制算法相比较，具有超调量小，响应快、精确度更高的优点。

[摘要](113) [HTML全文] (30) [PDF 1647KB](6)

城市轨道交通车站列车乘降时间估计方法

何雨欣, 胡华, 濮雪祥, 郝妍熙, 方勇

2024, 38(3): 257-263. doi: 10.12299/jsues.23-0212

摘要:
乘客乘降时间是城市轨道交通列车停站时间和运行图的重要组成部分，是影响轨道交通线路运行效率和运营安全的关键环节之一。将乘客乘降过程划分为上车及下车两个独立过程，基于调查数据，分析车门最大上下车客流量及平均上下车时间的影响因素，建立车门最大上下车客流量及乘客平均上下车时间估计子模型，在此基础上构建轨道交通车站列车乘降时间估计模型。以上海轨道交通车站为例，研究表明乘降时间实测值与模型估计值的偏差在11.89%以内，验证了模型的有效性和实用性。研究结果对提高轨道交通列车实际与计划乘降时间的匹配度，提升列车停站效率和保障乘客乘降安全等有重要实践价值。

[摘要](75) [HTML全文] (23) [PDF 1120KB](16)

弯道AEB系统的目标识别算法及控制策略研究

吴剑辉, 吴长水

2024, 38(3): 264-271. doi: 10.12299/jsues.23-0210

摘要:
针对现有的自动紧急制动(autonomous emergency braking, AEB)系统在弯道工况下存在误识别的情况，提出一种基于曲线坐标转换法的目标识别方法。通过传感器反映道路模型几何信息，利用曲线坐标转换法定位主车与目标车辆的位置，计算车辆之间的相对距离，采用逻辑门限制法确定危险目标车辆。针对基于安全距离模型或者碰撞时间(time to collision，TTC)算法的传统避撞算法无法兼顾制动过程中的安全性和舒适性问题，提出一种融合优化的Honda算法和TTC算法的纵向避撞控制策略。利用TTC算法作为前向碰撞预警策略，根据优化的Honda算法设计自动紧急制动策略。仿真结果表明，基于曲线坐标变换的方法能够精确计算主车与目标车辆之间的距离，准确且高效地识别危险目标车辆，基于安全距离算法和TTC算法协同控制的融合算法有效避免车辆纵向跟驰碰撞，兼顾了紧急制动过程的安全性和舒适性。

[摘要](100) [HTML全文] (32) [PDF 2059KB](4)

基于Unity3D的轨旁信号设备虚拟仿真培训平台设计

张杰, 刘志钢, 魏丽丽

2024, 38(3): 272-277. doi: 10.12299/jsues.23-0195

摘要:
研发了基于Unity3D轨旁四类信号设备虚拟仿真培训平台，设计了三维展示、动画演示和互动考评三个主要功能模块。首先利用Autodesk Revit对轨旁信号设备精细化建模，在Unity3D引擎中使用C#脚本语言控制模型三维展示；然后使用开源动画组件Animator Controller制作多场景任务演示动画；最后运用碰撞检测原理和鼠标拖拽事件对三维模型进行拼接组装，对设备更换流程考评。研究表明，该培训平台课改善了传统培训效率低、二维图纸空间感差等问题，增强了沉浸感，可满足检修人员的知识培训、模拟训练等需求，为轨旁信号设备培训提供了新手段。

[摘要](54) [HTML全文] (26) [PDF 1524KB](3)

基于ARIMA与LSTM的铁路车站客流预测方法比较

余彦翘, 李思杰, 刘志钢

2024, 38(3): 278-283. doi: 10.12299/jsues.23-0236

摘要:
精准的客流预测是车站客运组织优化的基础，是提高运营安全和运输效率的有效途径。以江门东站全年进站客流数据为研究对象，分别构建ARIMA时间序列模型与LSTM神经网络模型，从预测精度、计算速度、误差指标评价、模型适应性等方面分析比较两种预测模型对客流预测结果的差异性。结果表明，LSTM模型预测精度和拟合精确度更优，ARIMA模型计算速度更快。研究结果对客流预测方法选择有借鉴意义。

[摘要](113) [HTML全文] (45) [PDF 843KB](11)

基于IWOA-ELM的风功率特征参量预测方法

蒲士彪, 曾国辉, 刘瑾

2024, 38(3): 284-290. doi: 10.12299/jsues.23-0191

摘要:
在风力储能微电网中，提前精确地对风电场的实际输出功率进行预测，能够有效提高并网调节的稳定性。针对现有模型对风功率特征参量预测精度不高，提出一种基于IWOA-ELM(improved whale optimization algorithm of extreme learning machine, IWOA-ELM)的风功率特征参量预测方法。通过改进鲸鱼算法优化极限学习机的参数，建立基于时间序列的IWOA-ELM风功率特征参量预测模型，预测未来时刻风功率的特征参量；采用均方根误差、平均绝对误差等指标综合评估模型的预测性能。试验结果表明，提出的预测方法在风速上的均方根误差和平均绝对误差为5.488、3.72%，在风向上的均方根误差和平均绝对误差为19.354、12.46%。预测精度明显高于WOA-ELM、PSO-ELM、BP、ELM等风功率预测模型。

[摘要](46) [HTML全文] (30) [PDF 1115KB](3)

复杂地层环境抽水试验分析及降水优化设计

潘凯, 武永霞, 陆建生

2024, 38(3): 291-297. doi: 10.12299/jsues.23-0189

摘要:
针对复杂巨厚的承压含水层中的深基坑降水问题，以上海某基坑降水工程为依托，对基坑开挖前抽水试验的实测数据，采用数值模拟的方法进行反演验证，获得各含水层的水文地质参数，预测现有地下连续墙深度下基坑降水引起的坑外地表沉降。对比分析4种不同地下连续墙深度下基坑外水位降深及降水引起的地表沉降，结果表明：现有方案下地下连续墙深度下基坑降水引起的地表沉降较大；地下连续墙深度越大，降水引起的地表沉降越小；地下连续墙的深度大于抽水井的深度时，降水引起的地表沉降变化较小。综合考虑工程对环境影响及地下连续墙造价，得到最优化的地下连续墙深度为48.8 m。

[摘要](57) [HTML全文] (31) [PDF 2204KB](1)

基于无线传感器网络的室内热舒适系统设计

温健, 邓胜祥

2024, 38(3): 298-303. doi: 10.12299/jsues.23-0194

摘要:
为实现室内环境在保持热舒适状态的同时最大限度地减少能源消耗，设计一款基于无线传感器网络和简化预测平均热感觉(PMV)指数的室内热舒适系统。该系统采用散点布置法确定室内各传感器的最佳测量节点，采集的数据通过ZigBee通信传输到系统中，在系统中通过简化PMV指数评估室内环境的热舒适感知。最后，采用具有模糊性和非线性的模糊控制调控空调的运行。结果表明，散点布置的传感器收集的数据更加稳定准确，简化PMV指数可以有效替代PMV指数评估人体热舒适感知。热舒适系统不仅可以控制室内环境处于热舒适范围，同时也起到很好的节能效果。

[摘要](45) [HTML全文] (45) [PDF 1190KB](4)

多源数据支持下城市滨水区空间品质测度及影响因素研究

詹傢杰

2024, 38(3): 304-312, 327. doi: 10.12299/jsues.23-0193

摘要:
城市滨水区的空间品质是城市发展建设水平的重要标志，传统的空间品质研究存在空间尺度较小、主观性较强、研究角度单一等问题。基于Open Street Map路网数据、百度地图街景数据与百度地图POI数据，结合机器学习技术对上海苏州河沿岸地区空间品质进行测度，使用MGWR2.2.1软件建立空间品质影响因素的多尺度地理加权回归模型。结果表明：研究区内普陀区西部、长宁区西部和静安区苏河北岸空间品质较低，应作为未来重点提升的区域；休闲业态在研究区内分布不均衡，空间配置应调整优化；研究区东部适合通过植树、修建步道、开辟步行街等方式提升空间品质，西部应着重发展餐饮、购物、娱乐等休闲消费业态。研究结果可为苏州河沿岸地区空间品质优化提供参考。

[摘要](51) [HTML全文] (27) [PDF 1655KB](2)

离线强化学习动态避障导航算法

葛启兴, 章伟, 谢贵亮, 胡陟

2024, 38(3): 313-320. doi: 10.12299/jsues.23-0227

摘要:
需要实时采样更新数据供无人机(unmanned aerial vehicle, UAV)优化避障策略是深度强化学习(deep reinforcement learning, DRL)应用于防撞领域亟需解决的问题。针对此，提出一种基于离线DRL的动态避障导航算法。将离线DRL算法与速度障碍(velocity obstacle, VO)法结合，改善在线深度强化学习算法需要高实时性交互数据的问题。通过对策略更新进行约束，提升离线DRL算法的性能。开发一个基于VO的奖励函数，使无人机在躲避动态障物的同时考虑耗时和路径最短问题。在三维避障导航环境中仿真进一步验证该方法在路径长度、飞行耗时以及避障成功率等方面均优于在线深度强化学习避障算法，有效改善了DRL需要不断输入在线数据才能有效更新策略的问题。

[摘要](76) [HTML全文] (35) [PDF 1556KB](2)

有向网络下多智能体系统的正连边一致性

张鹏宇, 章伟, 胡陟

2024, 38(3): 321-327. doi: 10.12299/jsues.23-0197

摘要:
现有针对多智能体系统的正连边一致性问题的研究，主要集中在无向图或强连通的有向图上。将其扩展到包含生成树的有向网络，由于包含生成树的有向网络的拉普拉斯矩阵可能为复数，分析较为困难。利用正系统理论和图论给出连边系统在包含生成树的有向网络下实现正一致性的充要条件。随后对结果进一步优化，通过改进拉普拉斯矩阵特征值的界，得到只涉及节点网络边数量的充分条件。求解Riccati不等式并提出一种半正定规划算法获得该解，最后通过数值仿真验证所得结果的有效性。

[摘要](55) [HTML全文] (25) [PDF 1015KB](4)

基于方向距离函数和信息熵的集成交叉效率模型

宁阳雪, 潘昊君, 王国强

2024, 38(3): 328-333. doi: 10.12299/jsues.23-0022

摘要:
针对传统交叉效率模型无法处理输入输出数据中同时含有负数的问题，提出一种基于方向距离函数和信息熵的集成交叉效率模型。首先，利用方向距离函数的思想对负数进行处理。其次，结合交叉效率模型实现决策单元的完全排序。接着，借助信息熵的变异系数获取一组用于交叉效率集结的公共权重，以避免传统模型的权重偏差，且保留评价过程中的决策信息。最后，通过一个数值案例验证了本研究模型的有效性和实用性，扩展了交叉效率模型的研究范围和应用场景。

[摘要](55) [HTML全文] (29) [PDF 673KB](2)

基于视觉的坐便器清洁度检测方法应用研究

彭勇, 张华, 高延峰

2024, 38(3): 334-340, 348. doi: 10.12299/jsues.23-0209

摘要:
目前二便智能护理机器人只在排便结束后对坐便器斗进行一次恒定大水量冲洗，没有相应清洁度检测环节，导致残存的粪便容易造成空气异味和细菌滋生，甚至疾病传染。针对于此，提出基于视觉的两种清洁度检测方法：一种是通过计算污点像素占比来进行坐便器清洁度的评估，另一种是采用图像模板匹配的方法来检测坐便器的清洁度。试验结果表明：采取自适应阈值分割来计算污点像素占比时能够很好地克服背景阴影的影响，且能够准确地区分出不同污染程度的照片组，达到便斗清洁度检测的目的。

[摘要](39) [HTML全文] (24) [PDF 2277KB](2)

基于混沌映射和差分进化的改进蜻蜓算法

田博文, 朱姿娜, 刘瑞, 郭中阳

2024, 38(3): 341-348. doi: 10.12299/jsues.23-0241

摘要:
针对蜻蜓算法初始种群随机性大、算法权重参数调节困难导致算法收敛精度低，后期种群收缩限制导致算法活力不足、收敛速度慢等问题，提出一种基于混沌映射和差分进化的改进蜻蜓算法。通过Tent混沌映射，使种群初始化分布均匀；改进对齐权重、聚集权重和惯性权重，提高收敛速度和精度；引入差分算法，提高最后时刻收敛速度；最终选取9个测试函数做仿真试验对比。结果表明，相较于基础蜻蜓算法、差分进化蜻蜓算法，基于混沌映射和差分进化改进后的蜻蜓算法收敛速度和精度提升显著，避免陷入局部最优解，能获得稳定可靠的全局最优解。

[摘要](57) [HTML全文] (27) [PDF 1842KB](4)

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2024年第38卷第3期

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