- 张志壮;高文华;石慧;董增寿;
针对密度峰值聚类算法中，样本局部密度截断距离需主观选择和样本分配策略的误差扩散问题，提出自适应截断距离和构造流形距离优化样本分配的改进型密度峰值聚类算法。该算法首先使用样本K近邻自适应的选取各点的截断距离，即在样本密度大的点，选用大截断距离，准确选取类簇中心，在样本密度小的点，选用小截断距离，判别离群点。其次对于剩余样本通过样本的连接路径构造流形距离，优化样本分配策略。最后选取人工数据集进行聚类分析算法实验，与传统的密度峰值聚类算法进行实验对比，验证所提改进算法对聚类中心选取和样本分配的准确性。
2023年02期 v.44;No.196 91-96页 [查看摘要][在线阅读][下载 1408K] - 张志壮;高文华;石慧;董增寿;
针对密度峰值聚类算法中，样本局部密度截断距离需主观选择和样本分配策略的误差扩散问题，提出自适应截断距离和构造流形距离优化样本分配的改进型密度峰值聚类算法。该算法首先使用样本K近邻自适应的选取各点的截断距离，即在样本密度大的点，选用大截断距离，准确选取类簇中心，在样本密度小的点，选用小截断距离，判别离群点。其次对于剩余样本通过样本的连接路径构造流形距离，优化样本分配策略。最后选取人工数据集进行聚类分析算法实验，与传统的密度峰值聚类算法进行实验对比，验证所提改进算法对聚类中心选取和样本分配的准确性。
2023年02期 v.44;No.196 91-96页 [查看摘要][在线阅读][下载 1408K] - 高彤;盛蔚;尹艳召;杜雪洁;
针对微机电系统(MEMS)惯性传感器温度诱导故障诊断任务，提出了一种基于最大平均差异(MMD)迁移学习的故障诊断方法，解决了离线样本充足而在线故障样本不足情况下的在线故障诊断问题。将MEMS惯性传感器在线故障诊断的问题转化为一个深度迁移学习问题，其中具有完整标签的离线样本作为迁移学习的源域，在线条件下的样本作为目标域；设计了基于多尺度卷积神经网络的故障模式识别方法；提出了一种基于MMD的迁移学习方法，将基于源域样本训练的模型迁移到目标域中，该方法采取了一种基于源域与目标域差异分析的半监督学习策略，使模型在目标域上获得满意的故障诊断性能。实验表明，提出的故障诊断方法较其他基于迁移学习的故障诊断方法在MEMS惯性传感器故障诊断任务中具有更好性能。
2023年02期 v.44;No.196 97-104+110页 [查看摘要][在线阅读][下载 2101K] - 高彤;盛蔚;尹艳召;杜雪洁;
针对微机电系统(MEMS)惯性传感器温度诱导故障诊断任务，提出了一种基于最大平均差异(MMD)迁移学习的故障诊断方法，解决了离线样本充足而在线故障样本不足情况下的在线故障诊断问题。将MEMS惯性传感器在线故障诊断的问题转化为一个深度迁移学习问题，其中具有完整标签的离线样本作为迁移学习的源域，在线条件下的样本作为目标域；设计了基于多尺度卷积神经网络的故障模式识别方法；提出了一种基于MMD的迁移学习方法，将基于源域样本训练的模型迁移到目标域中，该方法采取了一种基于源域与目标域差异分析的半监督学习策略，使模型在目标域上获得满意的故障诊断性能。实验表明，提出的故障诊断方法较其他基于迁移学习的故障诊断方法在MEMS惯性传感器故障诊断任务中具有更好性能。
2023年02期 v.44;No.196 97-104+110页 [查看摘要][在线阅读][下载 2101K] - 苏斌;齐向东;
着重研究新型自主水下航行器(AUV)控制姿态控制，首先对航行器的运动过程进行受力分析，建立基于螺旋桨机架结构、及电机的力学模型。然后分别设计了基于传统PID和模糊PID控制算法的控制器，通过分析传统PID和模糊PID控制算法的特点，利用MATLAB搭建基于两种控制器的姿态控制系统模型，在两种姿态控制系统模型下，对航行器姿态的控制效果进行仿真与分析。仿真结果表明：在既定角度和角度曲线的条件下，基于模糊PID控制算法的控制器可以减少系统姿态的超调量，快速达到姿态稳态，对给定姿态曲线的跟随效果更好，可实现姿态的自动化、智能化控制。
2023年02期 v.44;No.196 105-110页 [查看摘要][在线阅读][下载 1066K] - 苏斌;齐向东;
着重研究新型自主水下航行器(AUV)控制姿态控制，首先对航行器的运动过程进行受力分析，建立基于螺旋桨机架结构、及电机的力学模型。然后分别设计了基于传统PID和模糊PID控制算法的控制器，通过分析传统PID和模糊PID控制算法的特点，利用MATLAB搭建基于两种控制器的姿态控制系统模型，在两种姿态控制系统模型下，对航行器姿态的控制效果进行仿真与分析。仿真结果表明：在既定角度和角度曲线的条件下，基于模糊PID控制算法的控制器可以减少系统姿态的超调量，快速达到姿态稳态，对给定姿态曲线的跟随效果更好，可实现姿态的自动化、智能化控制。
2023年02期 v.44;No.196 105-110页 [查看摘要][在线阅读][下载 1066K] - 马聪杰;何秋生;孙宏;刘思超;
针对目标发生快速移动导致跟踪精度不高甚至跟踪失败的情况，研究了一种改进ECO-HC的目标跟踪算法。首先，将不同的图像目标尺寸进行缩放以确定目标搜索区域，从而计算得到初始标度下的目标尺寸大小。其次，提取图像目标的HOG特征和CN特征并进行融合，将融合后的目标特征进行降维并加入样本空间模型。然后，提出一种扩充样本块的更新策略，对滤波响应函数进行优化，完成跟踪过程。最后，在OTB100标准数据集上进行实验验证，并与其他相关滤波类算法进行对比。实验结果表明：算法的跟踪精度为87.0%,跟踪成功率为65.3%,均优于其他算法。
2023年02期 v.44;No.196 111-117页 [查看摘要][在线阅读][下载 1201K] - 马聪杰;何秋生;孙宏;刘思超;
针对目标发生快速移动导致跟踪精度不高甚至跟踪失败的情况，研究了一种改进ECO-HC的目标跟踪算法。首先，将不同的图像目标尺寸进行缩放以确定目标搜索区域，从而计算得到初始标度下的目标尺寸大小。其次，提取图像目标的HOG特征和CN特征并进行融合，将融合后的目标特征进行降维并加入样本空间模型。然后，提出一种扩充样本块的更新策略，对滤波响应函数进行优化，完成跟踪过程。最后，在OTB100标准数据集上进行实验验证，并与其他相关滤波类算法进行对比。实验结果表明：算法的跟踪精度为87.0%,跟踪成功率为65.3%,均优于其他算法。
2023年02期 v.44;No.196 111-117页 [查看摘要][在线阅读][下载 1201K] - 李慧;罗梦迪;许英;
针对复杂网络群落划分的准确性差和时间复杂度高的问题，设计了一种基于修正Jaccard贴近度和群落合并的用于非堆叠群落的划分算法IJCD(Improved Jaccard community detection)。该算法针对Jaccard贴近度的计算结果中存在距离不同但贴近度可能相同的情况，引入了改进的Jaccard贴近度算法计算节点之间的贴近度，选择多个贴近节点在一个群落而不是最贴近的两个节点，从而得到初始群落，再进行群落合并。计算所得的初始群落的准确率较高且群落个数较少，提高了整个算法的效率。最后，采用了几种经典的算法对网络进行群落划分，在选取的几个真实网络和计算机生成网络上的实验结果表明：IJCD算法能够有效地对群落进行划分，并且有较高的准确度和较低的时间复杂度。
2023年02期 v.44;No.196 118-124页 [查看摘要][在线阅读][下载 1225K] - 李慧;罗梦迪;许英;
针对复杂网络群落划分的准确性差和时间复杂度高的问题，设计了一种基于修正Jaccard贴近度和群落合并的用于非堆叠群落的划分算法IJCD(Improved Jaccard community detection)。该算法针对Jaccard贴近度的计算结果中存在距离不同但贴近度可能相同的情况，引入了改进的Jaccard贴近度算法计算节点之间的贴近度，选择多个贴近节点在一个群落而不是最贴近的两个节点，从而得到初始群落，再进行群落合并。计算所得的初始群落的准确率较高且群落个数较少，提高了整个算法的效率。最后，采用了几种经典的算法对网络进行群落划分，在选取的几个真实网络和计算机生成网络上的实验结果表明：IJCD算法能够有效地对群落进行划分，并且有较高的准确度和较低的时间复杂度。
2023年02期 v.44;No.196 118-124页 [查看摘要][在线阅读][下载 1225K] - 郭梦凡;何秋生;孙宏;
针对自动驾驶汽车在有雾霾时易造成交通事故的问题，研究了一种高速公路雾霾动态检测方法。首先分析图像的RGB三维直方图，对R通道进行线检测与细化，找到车道线或道路边缘线，再根据最大连通区域来判断“阈带”所在位置，并根据所求阈带按比例选取范围进行梯度值计算，根据梯度值矩阵求得所需阈值并与能见度值进行对应，从而确定高速公路前方是否存在雾霾且采用相对应措施。结果表明，该方法检测雾霾能见度等级的准确度可达91.88%.
2023年02期 v.44;No.196 125-130+136页 [查看摘要][在线阅读][下载 1446K] - 郭梦凡;何秋生;孙宏;
针对自动驾驶汽车在有雾霾时易造成交通事故的问题，研究了一种高速公路雾霾动态检测方法。首先分析图像的RGB三维直方图，对R通道进行线检测与细化，找到车道线或道路边缘线，再根据最大连通区域来判断“阈带”所在位置，并根据所求阈带按比例选取范围进行梯度值计算，根据梯度值矩阵求得所需阈值并与能见度值进行对应，从而确定高速公路前方是否存在雾霾且采用相对应措施。结果表明，该方法检测雾霾能见度等级的准确度可达91.88%.
2023年02期 v.44;No.196 125-130+136页 [查看摘要][在线阅读][下载 1446K] - 郑宏;刘立群;
为准确预测电力市场中的短期电价，提出了基于LSTM和XGBoost的组合预测模型。为了验证LSTM-XGBoost模型的有效性，该文先选用法国电力市场2019年1月1日至2020年12月31日的电价数据为训练集训练模型，对2021年1月1日不同模型预测的结果与实际电价值进行对比，得到LSTM-XGBoost以RMSE为0.74的误差率低于BP、LSTM、XGBoost的3.80、1.25、0.88,然后将算法应用到美国PJM电力市场，结果表明本文提出的LSTM-XGBoost组合预测模型MAPE平均值为1.83%,明显低于单一预测模型，也显著低于GRU-XGBoost组合模型，表明并非所有模型单一组合都能有效提高预测精度，该文提出的LSTM-XGBoost组合模型有效提升了短期电价的预测精度，且具有很强的普适性，可应用于电力市场短期电价预测，为市场参与者和监管机构提供有力决策依据。
2023年02期 v.44;No.196 131-136页 [查看摘要][在线阅读][下载 1141K] - 郑宏;刘立群;
为准确预测电力市场中的短期电价，提出了基于LSTM和XGBoost的组合预测模型。为了验证LSTM-XGBoost模型的有效性，该文先选用法国电力市场2019年1月1日至2020年12月31日的电价数据为训练集训练模型，对2021年1月1日不同模型预测的结果与实际电价值进行对比，得到LSTM-XGBoost以RMSE为0.74的误差率低于BP、LSTM、XGBoost的3.80、1.25、0.88,然后将算法应用到美国PJM电力市场，结果表明本文提出的LSTM-XGBoost组合预测模型MAPE平均值为1.83%,明显低于单一预测模型，也显著低于GRU-XGBoost组合模型，表明并非所有模型单一组合都能有效提高预测精度，该文提出的LSTM-XGBoost组合模型有效提升了短期电价的预测精度，且具有很强的普适性，可应用于电力市场短期电价预测，为市场参与者和监管机构提供有力决策依据。
2023年02期 v.44;No.196 131-136页 [查看摘要][在线阅读][下载 1141K] - 刘春霞;张宇萱;高强;潘理虎;
针对三维卷积神经网络在特征提取过程中，极易出现神经元被抑制直接失去活性的现象，提出一种改进的人体动作识别模型，在卷积过程中使用Leaky ReLU激活函数，对静默神经元恢复更新利用，深层次摄取图像之间的时间和空间信息，丰富神经网络特征结构；并且结合批量归一化处理，使信息素点规则化重新分布，有助于高效完成特征提取，提高收敛速度。在UCF-50公共数据集上的实验结果表明，该模型的准确率达到91.25%,相比其他方法至少提高6%,验证了模型的有效性。
2023年02期 v.44;No.196 137-141页 [查看摘要][在线阅读][下载 1023K] - 刘春霞;张宇萱;高强;潘理虎;
针对三维卷积神经网络在特征提取过程中，极易出现神经元被抑制直接失去活性的现象，提出一种改进的人体动作识别模型，在卷积过程中使用Leaky ReLU激活函数，对静默神经元恢复更新利用，深层次摄取图像之间的时间和空间信息，丰富神经网络特征结构；并且结合批量归一化处理，使信息素点规则化重新分布，有助于高效完成特征提取，提高收敛速度。在UCF-50公共数据集上的实验结果表明，该模型的准确率达到91.25%,相比其他方法至少提高6%,验证了模型的有效性。
2023年02期 v.44;No.196 137-141页 [查看摘要][在线阅读][下载 1023K] - 靳建华;董增寿;李丽君;
为解决滚动轴承故障数据失衡导致的训练模型诊断性能明显恶化及泛化性能较差等问题，提出一种过采样算法与时频域特征融合相结合的轴承故障诊断方法。采用边界合成过采样算法(Smote-Borderline)对少数类样本进行过采样生成虚拟样本，来减轻由于缺乏真实故障数据而造成的损失；采用双网络分别学习平衡数据中的时域、频域特征，再将提取到的特征进行融合，以提高特征代表性。实验结果表明，提出的诊断方法在不平衡故障诊断任务方面相较于其他方法具有更高的准确率和泛化性能。
2023年02期 v.44;No.196 142-147+154页 [查看摘要][在线阅读][下载 1211K] - 靳建华;董增寿;李丽君;
为解决滚动轴承故障数据失衡导致的训练模型诊断性能明显恶化及泛化性能较差等问题，提出一种过采样算法与时频域特征融合相结合的轴承故障诊断方法。采用边界合成过采样算法(Smote-Borderline)对少数类样本进行过采样生成虚拟样本，来减轻由于缺乏真实故障数据而造成的损失；采用双网络分别学习平衡数据中的时域、频域特征，再将提取到的特征进行融合，以提高特征代表性。实验结果表明，提出的诊断方法在不平衡故障诊断任务方面相较于其他方法具有更高的准确率和泛化性能。
2023年02期 v.44;No.196 142-147+154页 [查看摘要][在线阅读][下载 1211K]
- 张延军;孙融;张帅;许鹏;王春艳;
离散元BPM模型广泛应用于岩石等脆性材料的模拟仿真，在应用BPM模型前需要用大量的仿真实验进行参数标定工作，存在标定过程复杂随机性大的问题，研究不同参数对BPM模型的影响很有必要。对此采用单因素控制变量法讨论接触半径以及临界切、法向应力对整个标定过程的影响，对比分析不同临界切、法向应力下接触半径过小的局限性，并模拟接触半径为1.1R～2.0R下模型的破坏特征，讨论不同接触半径下模型的应力分布状况以及黏结键断裂因素。结果认为接触半径是影响模型应力分布的关键因素之一，选取合适的接触半径可更好的表征煤岩特性。基于EDEM软件与BPM模型理论，提出参数标定的经验方法，选取真实煤岩的实验室数据，通过虚拟的单轴压缩实验，对上述方法进行验证。结果显示当接触半径、法向刚度、切向刚度、临界法向应力、临界切向应力分别取：1.5R、3.16×10~8、1.26×10~8、2.8×10~6、4×10~6时与实验值拟合良好，并在仿真过程发现选取合适的接触半径，可较好的表现出材料性能。该方法为离散元参数标定工作提供新的思考。
2023年02期 v.44;No.196 148-154页 [查看摘要][在线阅读][下载 1467K] - 张延军;孙融;张帅;许鹏;王春艳;
离散元BPM模型广泛应用于岩石等脆性材料的模拟仿真，在应用BPM模型前需要用大量的仿真实验进行参数标定工作，存在标定过程复杂随机性大的问题，研究不同参数对BPM模型的影响很有必要。对此采用单因素控制变量法讨论接触半径以及临界切、法向应力对整个标定过程的影响，对比分析不同临界切、法向应力下接触半径过小的局限性，并模拟接触半径为1.1R～2.0R下模型的破坏特征，讨论不同接触半径下模型的应力分布状况以及黏结键断裂因素。结果认为接触半径是影响模型应力分布的关键因素之一，选取合适的接触半径可更好的表征煤岩特性。基于EDEM软件与BPM模型理论，提出参数标定的经验方法，选取真实煤岩的实验室数据，通过虚拟的单轴压缩实验，对上述方法进行验证。结果显示当接触半径、法向刚度、切向刚度、临界法向应力、临界切向应力分别取：1.5R、3.16×10~8、1.26×10~8、2.8×10~6、4×10~6时与实验值拟合良好，并在仿真过程发现选取合适的接触半径，可较好的表现出材料性能。该方法为离散元参数标定工作提供新的思考。
2023年02期 v.44;No.196 148-154页 [查看摘要][在线阅读][下载 1467K] - 段晶晶;周存龙;周晓泉;周瑾;樊铭洋;郭瑞;
掌握氧化铁皮破裂机理对确定无酸除鳞工艺参数尤为关键。利用声发射和扫描电镜等技术，研究了Q235热轧带钢氧化铁皮拉伸失效过程。通过绘制声发射特征参数经历图、累积图及载荷经历图，结合氧化铁皮截面形貌观察，发现氧化铁皮拉伸失效分微裂纹萌生、微裂纹扩展、微裂纹聚结(宏观裂纹萌生)、宏观裂纹增长、宏观裂纹聚结和氧化铁皮剥落6个阶段；并计算得到不同失效阶段氧化铁皮的临界应力、应变，为确定除鳞工艺参数提供了参考。
2023年02期 v.44;No.196 155-160页 [查看摘要][在线阅读][下载 1313K] - 段晶晶;周存龙;周晓泉;周瑾;樊铭洋;郭瑞;
掌握氧化铁皮破裂机理对确定无酸除鳞工艺参数尤为关键。利用声发射和扫描电镜等技术，研究了Q235热轧带钢氧化铁皮拉伸失效过程。通过绘制声发射特征参数经历图、累积图及载荷经历图，结合氧化铁皮截面形貌观察，发现氧化铁皮拉伸失效分微裂纹萌生、微裂纹扩展、微裂纹聚结(宏观裂纹萌生)、宏观裂纹增长、宏观裂纹聚结和氧化铁皮剥落6个阶段；并计算得到不同失效阶段氧化铁皮的临界应力、应变，为确定除鳞工艺参数提供了参考。
2023年02期 v.44;No.196 155-160页 [查看摘要][在线阅读][下载 1313K] - 肖尊鹏;梁兴旺;郭睿昂;张宇飞;贾港媛;王凯悦;
利用光致发光光谱研究了200 keV电子辐照β-Ga_2O_3光学色心的功率依赖性。经过对比辐照前后样品，发现光谱中684 nm、690 nm和697 nm零声子线强度发生了明显的变化，而且在715 nm红光区域处出现了一个宽带。通过线扫描光致发光光谱图发现在辐照区域中心处发光强度最强，在边缘区域强度逐渐减弱。为了进一步了解光学色心的性质，并且进一步了解β-Ga_2O_3样品缺陷的性质。对β-Ga_2O_3样品进行了激光功率依赖性的研究，研究发现β-Ga_2O_3光学色心主要受到辐射复合和俄歇复合协同作用的影响，且684 nm零声子线受俄歇复合影响最大。
2023年02期 v.44;No.196 161-164+171页 [查看摘要][在线阅读][下载 1095K] - 肖尊鹏;梁兴旺;郭睿昂;张宇飞;贾港媛;王凯悦;
利用光致发光光谱研究了200 keV电子辐照β-Ga_2O_3光学色心的功率依赖性。经过对比辐照前后样品，发现光谱中684 nm、690 nm和697 nm零声子线强度发生了明显的变化，而且在715 nm红光区域处出现了一个宽带。通过线扫描光致发光光谱图发现在辐照区域中心处发光强度最强，在边缘区域强度逐渐减弱。为了进一步了解光学色心的性质，并且进一步了解β-Ga_2O_3样品缺陷的性质。对β-Ga_2O_3样品进行了激光功率依赖性的研究，研究发现β-Ga_2O_3光学色心主要受到辐射复合和俄歇复合协同作用的影响，且684 nm零声子线受俄歇复合影响最大。
2023年02期 v.44;No.196 161-164+171页 [查看摘要][在线阅读][下载 1095K] - 黄闻战;侯伟;王录才;游晓红;王芳;田晋平;刘浩钰;
为了达到较好的调节熔模铸造法制备的泡沫铝孔棱尺寸的效果，对聚氨酯泡沫母体材料孔棱进行了详细的粗化修饰实验。对母体材料经过预处理后，按照一定比例稀释后的乙醇清漆对孔棱尺寸为0.3 mm的聚氨酯泡沫进行粗化；通过实验发现清漆稀料配比为3.5∶1的稀释液可以获得较好的粗化效果，经过8次粗化后孔棱尺寸可以达到0.8 mm左右。提出了一种数学模型，可以较准确地对聚氨酯泡沫母体材料粗化效果进行理论计算和预测；同时，对粗化过程中乙醇清漆粘附母体材料孔棱的过程中的机理进行了讨论分析。在清理制备的泡沫铝中石膏型过程中，使用8 wt%的醋酸铵溶液可以达到较好的处理效果。
2023年02期 v.44;No.196 165-171页 [查看摘要][在线阅读][下载 1407K] - 黄闻战;侯伟;王录才;游晓红;王芳;田晋平;刘浩钰;
为了达到较好的调节熔模铸造法制备的泡沫铝孔棱尺寸的效果，对聚氨酯泡沫母体材料孔棱进行了详细的粗化修饰实验。对母体材料经过预处理后，按照一定比例稀释后的乙醇清漆对孔棱尺寸为0.3 mm的聚氨酯泡沫进行粗化；通过实验发现清漆稀料配比为3.5∶1的稀释液可以获得较好的粗化效果，经过8次粗化后孔棱尺寸可以达到0.8 mm左右。提出了一种数学模型，可以较准确地对聚氨酯泡沫母体材料粗化效果进行理论计算和预测；同时，对粗化过程中乙醇清漆粘附母体材料孔棱的过程中的机理进行了讨论分析。在清理制备的泡沫铝中石膏型过程中，使用8 wt%的醋酸铵溶液可以达到较好的处理效果。
2023年02期 v.44;No.196 165-171页 [查看摘要][在线阅读][下载 1407K]