计算机科学与信息工程

• 基于自适应填充准则的昂贵约束优化算法

  谭瑛;常圣方;孙超利;李晓波;

  近年来，代理模型辅助的优化算法用于求解昂贵约束问题逐渐受到关注。这类算法中，选择个体进行真实昂贵约束和目标函数计算的策略将直接影响算法的求解结果。但目前的算法对模型更新操作不够严谨，为了解决在昂贵评价次数有限的情况下获得较好的可行解。该算法提出了利用可行规则法进行环境选择，并根据到目前为止是否找到可行解提出一种自适应的填充准则。该方法填充准则思路是：当样本库没有找到可行解时，利用可行性概率选择概率最大的个体进行真实评价。否则若至少找到一个可行解时，选择约束期望提高值最大的个体进行真实的昂贵目标函数和约束函数评价。该方法提高了高斯过程模型的准确度和进化种群的收敛能力。在实验对比上，10个测试函数和工字梁设计优化问题上的运行结果表明，该算法相比于已有针对昂贵约束优化问题的求解算法具有更好的寻优能力。

  2024年04期 v.45;No.204 329-335页 [查看摘要][在线阅读][下载 988K]
  

• 基于源域选择的动态多目标优化算法

  上官晨曦;时振涛;

  迁移学习是一种解决动态多目标优化问题的有效方法，但当源域和目标域差异性较大时，会产生负迁移，大大降低求解优化问题的效率。针对这种现象该算法提出一种基于源域选择策略的迁移学习方法。该方法首先根据历史环境的最优解集与新环境目标域的差异性对历史环境数据进行排序，选择一个差异性最小的历史环境数据作为迁移解；同时，对t时刻环境的最优解集进行交叉变异生成多样性解，将其与迁移解合进行非支配排序得到源域数据；然后将源域数据映射到嵌入空间，求出最优解作为新环境下的初始种群进行下一时刻迭代运算。这种方法考虑了多个历史环境知识的重用，可以加强种群全局搜索能力，有效抑制负迁移的产生，从而提高算法效率。通过实验，结果证明本文提出的算法能显著提高动态多目标优化方法的性能。

  2024年04期 v.45;No.204 336-341页 [查看摘要][在线阅读][下载 886K]
  

• 电动汽车充电站智能选址定容方法研究

  孟涛;郭红戈;张春美;

  针对电动汽车智能选址及定容问题，首先建立充电站建设花费费用、运行维护费用、服务用户充电的费用、排队等候时间成本和用户行驶过程耗电成本最小的多目标多约束的充电站选址及定容模型。然后运用BP(back propagation)神经网络对研究区域进行选址，其次利用蚁群算法对所选地址进行定容，最后使用太原充电站的选址定容算例验证了BP神经网络对研究区域进行选址的有效性和采用蚁群算法对所选地址进行定容的可行性，并对长治市区充电站的选址定容进行了预测。

  2024年04期 v.45;No.204 342-347页 [查看摘要][在线阅读][下载 932K]
  

• 泵阀并联驱动回路位置压力复合控制策略研究

  姚国强;柏艳红;郑翠琼;

  电液伺服系统的实际应用场合需要同时控制位置和压力，如滚切剪、矫直机、液压机等成型机械。传统阀控系统响应快、精度高，能效低，传统泵控系统响应慢、精度低，能效高。本文将兼顾性能和效能的泵阀并联驱动回路应用于位置压力复合控制系统，针对位置控制和压力控制切换过程中存在冲击现象，提出一种阻抗控制方案，该方案以位置控制为内环、以压力控制为外环。仿真表明该方案消除了位置和压力切换过程的冲击，实现了位置和压力的同时控制，在不同负载下，对于不同期望压力与期望位置，均有良好的控制性能。

  2024年04期 v.45;No.204 348-352+359页 [查看摘要][在线阅读][下载 1054K]
  

• 表面肌电信号功能性电刺激无线采集装置设计

  郭文静;崔让;曹慧亮;王江朋;

  表面肌肉电信号是肌肉运动变化时产生的生物电信号，是在体表无创检测肌肉运动的重要方法。该研究设计了一种肌肉电信号采集装置，可通过无线方式将多通道肌肉电信号传输至电脑端，并通过上位机界面进行显示。肌肉电信号采集电路实现微弱的肌肉电信号采集、放大、滤波等前置处理，方便进行数据采集并无线发送；单片机实现数据采集及数据封包处理，并按照无线协议将数据发送至电脑端。电脑端上位机将接收到的数据包进行解析，提取有用数据，最后将肌肉电信号波形进行显示。通过在人体肌肉表面贴附此采集装置，可以将肌肉的运动状态信息回传到电脑端进行分析。

  2024年04期 v.45;No.204 353-359页 [查看摘要][在线阅读][下载 1185K]
  

• 一种改进的指针式仪表读数区域分割方法

  李腾辉;何秋生;丁思萌;

  针对目前现有方法难以准确识别指针式仪表表盘信息导致读数识别精度不高的问题，研究了一种改进的指针式仪表表盘分割的方法。首先将待分割的指针式仪表图像采用Mask R-CNN网络对仪表图像进行分割，得到仪表中刻度线区域和指针区域的位置，然后选取分割结果中指针区域针尖方向的边缘点作为中心，在原图上构建矩形，采用轮廓跟踪算法对矩形内的图像进行检测，得到图像中指针的区域，最后将两部分指针区域进行融合得到最终的指针分割结果。实验测试结果表明，采用本文方法分割后读数识别结果的误差仅有分度值的四分之一，证明了该方法的有效性和鲁棒性。

  2024年04期 v.45;No.204 360-365页 [查看摘要][在线阅读][下载 2231K]
  

机械工程与材料科学

• 基于多模型权重分配融合的刀具磨损预测方法

  徐延;郭宏;闫献国;胡孔耀;伊亚聪;

  刀具磨损监测对提高工件的加工精度与生产的加工效率具有重要意义。为了精确预测刀具的磨损状态，提出一种基于多模型权重分配融合的刀具磨损预测方法。以振动信号特征为研究对象，分别采用回归树、BP神经网络和支持向量回归模型对刀具磨损量进行预测，通过分析各模型训练误差及所占比重，计算出相应的基本概率分配函数，使用DS证据理论对基本概率分配函数进行融合，最终依据权重提取模型建立融合模型。通过设置对比实验，证明所提方法可以融合各模型的优点，同时避免单一模型的局限性和片面性，实验结果的决定性系数R~2高达0.996 8.

  2024年04期 v.45;No.204 366-371+379页 [查看摘要][在线阅读][下载 1219K]
  

• 四种粘弹性隔振系统的动力学特性比较分析

  杨郁敏;孙小娟;

  建立了四种粘弹性减振元件模型，即Maxwell模型、Zener模型、分数阶Maxwell模型以及分数阶Zener模型，这些模型均可用于工程机械隔振系统中。给出了四种模型的本构方程以及复刚度表达式。在此基础上，建立了单自由度基础简谐激励隔振系统模型。通过对运动方程参数无量纲化，推导了频响函数，作出幅频特性曲线和相频特性曲线，讨论阻尼比以及分数阶阶次对基础位移激励作用下的振幅以及相位角的影响。通过分析参数变化趋势的影响，为设计出合理的参数值提供一定的理论依据，从而达到更好的隔振效果。

  2024年04期 v.45;No.204 372-379页 [查看摘要][在线阅读][下载 1809K]
  

• 机车驾驶室垂向动力学建模与舒适性问题研究

  范沁红;王文泽;董洪全;崔亚南;

  为了研究机车在行驶过程中不同速度下的机车驾驶室座椅地板的振动情况，判断其不同速度下的舒适性，降低机车驾驶人员在振动环境中引起职业病的可能性。本文应用子结构法构建了机车多体动力学模型，计算了在不同行驶速度工况下的驾驶室座椅地板处的振动加速度，结合舒适性标准确定不同速度下驾驶室座椅舒适性情况；针对120 km/h行驶速度计算宽轨电力机车驾驶室座椅地板处的随机动态响应，明确其峰值最大值所在的频率范围。分析结果表明：随着速度的提高，宽轨电力机车的驾驶室座椅地板的垂向振动加速度明显增大，舒适性等级由1级变为3级，舒适性明显降低。在频率点16.489 Hz和18.815 Hz时振动位移和振动加速度会产生峰值。

  2024年04期 v.45;No.204 380-386页 [查看摘要][在线阅读][下载 1477K]
  

• 交流及脉冲GTAW铝合金焊接电弧温度及其形态数值模拟研究

  高珊;高文国;徐起;王成林;李涛;

  控制钨极氩弧焊接(GTAW)的焊接电弧温度、形态等特性是制定其焊接工艺、提高其焊接质量与效率的措施之一。采用数值模拟研究方法，研究了6061铝合金GTAW焊接过程钨极氩弧温度及其形态，对交流及脉冲钨极氩弧温度及其形态进行了比较与分析，阐述了随焊接电流变化钨极氩弧温度及其形态变化规律。研究结果表明，在交流钨极氩弧焊接电流方向变化时焊接电弧将熄弧，其温度下降；焊接电弧形态基本保持钟罩型，其高温区域发生变化；在交流钨极氩弧达到稳定状态时，正接焊接电弧温度较反接的高，焊接电弧高温区域距工件更近，焊接电弧径向尺寸较反接的大；脉冲电流钨极氩弧焊接过程不会熄弧；从峰值到基值焊接电流过渡过程中，焊接电弧沿径向收缩，相反，焊接电弧沿径向扩张，其形态似“腰鼓”状；脉冲基值电流焊接电弧温度较峰值电流的小。

  2024年04期 v.45;No.204 387-391页 [查看摘要][在线阅读][下载 2004K]
  

• 两种方法制备微晶玻璃的介电与储能特性的影响

  周毅;张成霞;白伟;孙超利;

  作为一种有潜质的电介质材料，微晶玻璃材料得以广泛研究。目前开展的相关研究都聚焦于材料体系与结构的优化，而有关制备工艺对性能的影响鲜有报导。本研究在之前工作基础上，系统性的研究了熔融法与烧结法两种不同的制备工艺对磷酸盐体系微晶玻璃的结构、介电与储能特性的影响。结果表明，采用熔融法所制备的微晶玻璃具有更有序的显微结构，同时获得了更高的介电常数和更低的介电损耗，兼具最佳的能量释放特性与能量效率的特性。

  2024年04期 v.45;No.204 392-396页 [查看摘要][在线阅读][下载 1026K]
  

• 常化处理对无取向硅钢组织及磁性能的影响

  徐阳;李彦睿;刘雯;张少华;刘宝胜;

  利用金相显微镜、SEM&EDS和TEM研究了不同常化温度对无取向硅钢样品的组织结构和析出行为，并利用VSM研究了它们对磁性能的影响。结果表明，温度达950℃常化处理样品的晶粒发生了完全再结晶，并随着常化温度升高，晶粒逐渐长大，形成等轴晶，其成品退火板晶粒平均尺寸最大。样品中的析出相主要为AlN,并伴有少量AlN-MnS复合相。理论计算发现微米级析出相的钉扎力均小于其晶界生长的驱动力，因此析出相难以起到阻碍晶粒长大的作用。不同常化温度处理的样品的饱和磁感应强度均低于热轧板的，但随着常化温度的升高，饱和磁感应强度在950℃达到峰值。

  2024年04期 v.45;No.204 397-401+408页 [查看摘要][在线阅读][下载 1685K]
  

交通科学

• PPY立体车库中AGV路径规划研究

  于美毅;袁媛;贾志绚;王瑞玲;

  车库中用于搬运车辆的AGV小车行走路径未进行合理优化，造成平面移动式(PPY)立体车库存取时间长、利用效率低。在传统灰狼算法的基础上，提出了一种改进的灰狼优化算法，首先，利用反向学习策略，进行种群初始化选择，保证了初始解的质量；其次，增加一种两阶段非线性收敛因子，平衡了算法的全局搜索和局部开发能力；最后，运用基于遗传算法的交叉和变异搜索策略，提高了算法后期收敛速度。将改进灰狼优化算法用于求解平面移动式立体车库中AGV路径规划问题，通过MATLAB仿真实验，并与遗传算法、传统灰狼算法规划的路径进行比较。实验结果表明，改进的灰狼算法在收敛速度，路径长度和拐弯次数等方面均优于上述两种算法，证明了改进的灰狼算法在解决路径规划问题时的可行性和有效性，并提高了车库整体运行效率。

  2024年04期 v.45;No.204 402-408页 [查看摘要][在线阅读][下载 960K]
  

• 基于两阶段法的车+无人机配送模式路径研究

  刘欣欣;栗振锋;李兴莉;许家欢;

  随着电商的不断发展及线上订单的激增，给物流行业带来了巨大的压力。综合考虑无人机载重和续航里程等因素，以卡车和无人机配送总成本最小化为目标，建立车协同无人机配送的数学模型。并设计了两阶段方法求解数学模型，首先利用K-means聚类算法求出卡车配送点，再用离散人工萤火虫算法求解无人机最短配送路径，最终依据模型得出配送总成本。算例仿真表明，离散人工萤火虫算法比传统蚁群算法、粒子群算法具有更好的寻优能力，车协同无人机配送模式比传统的单独车辆配送模式成本更低，减少了53%,为解决物流行业配送压力问题提供一种有效的解决方案。

  2024年04期 v.45;No.204 409-414+420页 [查看摘要][在线阅读][下载 1071K]
  

• 货位优化及堆垛机路径优化协同研究

  范英;吕志赛;陈熙;高思伟;

  自动化立体仓库是一个错综复杂的存储系统，堆垛机出入库作业时间直接影响自动化立体仓库的工作效率。针对自动化立体仓库的堆垛机出入库路径优化问题，提出先利用ABC分类法对货物进行分类，以此为依据进行货位优化，在此基础上，建立堆垛机出入库路径优化模型，并采取改进的遗传算法对优化模型进行仿真。最后对仿真结果及货位优化前的结果进行对比分析，货位优化后出入库时间减少了11.7%,而堆垛机路径优化后，总运行时间又下降了12.0%.结果证明，先进行货位优化再对堆垛机路径进行优化是提高货物出入库效率的一种有效方法。

  2024年04期 v.45;No.204 415-420页 [查看摘要][在线阅读][下载 962K]
  

• 基于BIM的进站点增加对地铁疏散的影响研究

  梁艳;张念;

  对地铁车站而言，不同的站内布置方案其疏散能力也不同，如何在疏散设施相同的情况下，进一步提高地铁车站的疏散效率尤为重要。以上海某地铁车站为例，在不改变有效疏散设施数量和有效宽度的情况下，将车站内的疏散设施重新组合以增加乘客有效进站点的数量，以此对车站的布置进行优化，并采用BIM软件建立车站模型，利用Pathfinder软件对车站原布置方案和优化后方案的人员疏散进行仿真，对人员疏散路径、疏散时间、楼扶梯使用情况和闸机使用效率等进行分析，结果表明：增加地铁车站有效进站点后，车站内两侧扶梯的累计使用人数减少，中部楼梯的累计使用人数增加，有效改善了乘客疏散过程中在楼梯上产生的拥堵，可以有效减少站内人员的疏散时间，相比原方案疏散时间减少了15.9%,优化后的方案提高了楼扶梯的服务效率，更有利于地铁车站内乘客的疏散。

  2024年04期 v.45;No.204 421-426页 [查看摘要][在线阅读][下载 1119K]
  

• 自动化立体车库的库位布局和配置优化

  袁媛;张鑫增;岳伟;高波;

  为提高自动化立体车库的服务效率，以太原市某一平面移动式自动化立体车库为例，基于排队论模型，对其系统的相关配置进行优化。首先，基于M/M/1的排队模型，分析了顾客平均逗留时间与出入口数量的关系；然后基于M/M/C的排队模型，结合Matlab数值仿真结果，对四点同步提升机构、搬运台车的数量匹配进行研究，并对库位布局进行优化。实现对系统内相关设备的统一调度、管理和协调。

  2024年04期 v.45;No.204 427-432页 [查看摘要][在线阅读][下载 942K]
  
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