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融合稀疏自表示和残差驱动的自适应模糊C均值聚类

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控制与决策 2024年第4期39卷 1333-1341页

作者：宋燕李元昊李明上海理工大学控制工程系上海200093

提出一种融合稀疏自表示和残差驱动的自适应模糊C均值聚类算法(R2AFCM).该算法的优点主要体现在以下两个方面:1)利用稀疏自表示技术求解样本数据的字典矩阵,并将其表征的全局信息考虑到目标函数中,充分考虑数据分布特点,改进传统模糊C... 详细信息

提出一种融合稀疏自表示和残差驱动的自适应模糊C均值聚类算法(R2AFCM).该算法的优点主要体现在以下两个方面:1)利用稀疏自表示技术求解样本数据的字典矩阵,并将其表征的全局信息考虑到目标函数中,充分考虑数据分布特点,改进传统模糊C均值聚类算法重点关注局部信息的不足;2)在目标函数中引入加权残差估计正则化项,与自适应模糊聚类算法的正则化项相结合,约束模型训练,有效降低混合噪声对分割结果的影响.在磁共振成像、VOC 2012数据集以及自然图像上进行对比实验,结果表明,所提出的聚类算法在添加了20%椒盐噪声和均值为0.4、方差为0.01的高斯噪声,以及50%椒盐噪声和均值为0、方差为0.1的混合噪声下与其他算法相比,具有更高的分割精度和更强的鲁棒性.

关键词：图像分割自适应模糊聚类混合噪声稀疏自表示加权残差估计

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信号交叉口右转交通安全的影响因素研究

应用基础与工程科学学报 2024年第3期32卷 627-642页

作者：赵靖侯超凡丰明洁陈勇上海理工大学交通系统工程系上海200093

为研究人、车、路、环境因素对信号控制交叉口右转车辆与行人交互的安全影响机理,收集了51名驾驶员在28组不同交叉口设计参数和交通运行场景下的右转行驶轨迹,以车辆平均穿行速度、最大减速度、后侵入时间为表征指标,采用CatBoost-SHAP... 详细信息

为研究人、车、路、环境因素对信号控制交叉口右转车辆与行人交互的安全影响机理,收集了51名驾驶员在28组不同交叉口设计参数和交通运行场景下的右转行驶轨迹,以车辆平均穿行速度、最大减速度、后侵入时间为表征指标,采用CatBoost-SHAP模型分析了交叉口设计、交通运行和驾驶人特征对右转车辆行驶稳定性和行人过街安全性的影响重要度,运用路径分析探索了各因素对交叉口右转运行安全的影响路径.研究结果表明:交叉口设计和交通运行特征既对行人过街安全有直接作用,又通过影响右转车辆的最大减速度对其产生间接作用.交叉口转弯半径的增加会降低右转车辆行驶稳定性,增大行人过街的安全风险;相比右转专用车道和直右混行车道,交通岛后右转车道上的行人面临更大的事故风险,驾驶员的平均穿行速度和最大减速度最高可分别增加2.182m·s^(-1)和1.034m·s^(-2);右转车辆在行人流量增大时运行更加平稳,在后方有直行车辆跟随且鸣笛时则表现得更为激进.

关键词：信号控制交叉口右转交通安全驾驶员行为 CatBoost-SHAP模型路径分析驾驶模拟器

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可抑制直流偏移的软启动式单相锁频环

太阳能学报 2024年第1期45卷 552-562页

作者：罗韡王琛琛上海理工大学电气工程系上海200093

针对传统的锁频环无法抑制电网电压直流偏移问题,提出一种基于直流偏移抑制环路的锁频环结构;为提高锁频环在启动期间和相位跳变下的动态性能,对传统锁频环结构进行改进以降低锁频环的频率估计器环路增益,实现快速平滑的相角跳变跟踪;... 详细信息

针对传统的锁频环无法抑制电网电压直流偏移问题,提出一种基于直流偏移抑制环路的锁频环结构;为提高锁频环在启动期间和相位跳变下的动态性能,对传统锁频环结构进行改进以降低锁频环的频率估计器环路增益,实现快速平滑的相角跳变跟踪;最终提出一种可抑制电网电压直流偏移的软启动式单相锁频环。仿真分析和实验结果表明,所提结构具有良好的稳态特性和动态特性。

关键词：光伏发电频率估计同步抑制直流分量软启动

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渐进多焦点自由曲面镜片渐进通道优化设计

光学学报 2024年第8期44卷 208-218页

作者：张欣项华中马乐飞郑泽希陈家璧王成张大伟庄松林上海理工大学健康科学与工程学院医学光学与视光学研究所上海200093 上海理工大学机械工程学院上海200093 上海理工大学光电信息与计算机工程学院上海200093 上海理工大学上海介入医疗器械工程技术研究中心上海200093

渐进多焦点镜片子午线光焦度分布设计直接影响镜片像散分布,是优化设计的核心之一。提出了一种基于累积分布函数的子午线光焦度分布方法;针对渐进通道宽度过窄的问题,对子午线光焦度分布下的不同轮廓线求解对应的矢高进行加权叠加,同时... 详细信息

渐进多焦点镜片子午线光焦度分布设计直接影响镜片像散分布,是优化设计的核心之一。提出了一种基于累积分布函数的子午线光焦度分布方法;针对渐进通道宽度过窄的问题,对子午线光焦度分布下的不同轮廓线求解对应的矢高进行加权叠加,同时推导新的子午线光焦度分布函数以降低子午线光焦度变化率;仿真及加工了3片镜片。研究结果表明:采用累积分布函数能够设计出满足光学性能要求的渐进镜片;使用矢高叠加扩展了渐进通道的宽度,保持了像散梯度的平滑过渡,且将最大像散分布在镜片鼻翼两侧;新的子午线光焦度分布函数在拓宽渐进通道宽度下会存在像散梯度变化堆积问题,所以需要将光焦度分布和面型等因素结合考虑,并进行优化。本研究方法为渐进多焦点镜片的子午线光焦度优化设计提供了新的理论。

关键词：光学设计子午线光焦度加宽渐进通道渐进多焦点镜片

基于矢量分类的NPC型三电平双三相PMSM的改进模型预测电压控制

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中国电机工程学报 2024年

作者：袁庆庆步凡谢晓彤夏鲲上海理工大学电气工程系

多电平多相电机驱动系统存在电压矢量数目多、冗余复杂及多目标非线性约束等问题。本文以二极管箝位型(neutral point clamped， NPC)三电平六相逆变器驱动双三相永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor， PMSM)为研究对象，... 详细信息

多电平多相电机驱动系统存在电压矢量数目多、冗余复杂及多目标非线性约束等问题。本文以二极管箝位型(neutral point clamped， NPC)三电平六相逆变器驱动双三相永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor， PMSM)为研究对象，以电机谐波电流抑制和逆变器直流侧中点电位平衡控制为目标，提出一种基于电压矢量三角区域分类的改进模型预测电压控制策略。首先，以基波子平面大投影幅值为原则，对729个电压矢量进行初筛；接着，基于三角区域分类方法对筛选后的电压矢量进行分类，并对期望电压进行所属三角区域定位、确定候选矢量。设计满足电机定子电流谐波抑制及逆变器中点电位平衡控制的目标函数；根据电机数学模型和逆变器特征研究多目标控制权重因子的理论设计方法。不同工况下的有效性及对比实验表明，本文所研究的控制策略不仅能改善多电平多相电机驱动系统的多目标控制性能，还能有效降低控制器计算负担。

关键词： NPC型三电平六相逆变器双三相PMSM 矢量分类谐波电流中点电位模型预测电压控制权重因子

脆性材料统一断裂相场方法及其裂缝宽度的确定

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工程力学 2024年第6期41卷 1-8页

作者：王飞阳上海理工大学理学院深海高端装备系统研究院上海200093 上海理工大学环境与建筑学院土木工程系上海200093

岩石、混凝土等脆性材料的开裂问题一直是国内外关注的热点和难点,裂缝的演化使得脆性材料的力学性能难以预测。针对脆性材料的拉、剪和拉剪复合开裂问题,将统一拉伸断裂准则引入到相场理论,进而基于谱分解技术提出了统一断裂相场方法,... 详细信息

岩石、混凝土等脆性材料的开裂问题一直是国内外关注的热点和难点,裂缝的演化使得脆性材料的力学性能难以预测。针对脆性材料的拉、剪和拉剪复合开裂问题,将统一拉伸断裂准则引入到相场理论,进而基于谱分解技术提出了统一断裂相场方法,并通过交错算法在商业有限元软件中实现了该方法。拉伸断裂试验和拉剪复合断裂试验数值模拟结果表明:统一断裂相场方法具有热力学一致性,该方法不仅能准确模拟裂缝演化过程中脆性材料的力学性能,还能精准预测拉剪复合裂缝的扩展路径。此外,运用水平集理论构建了一个相场函数,识别了相场裂缝的分界面,进而通过理论推导得出了相场裂缝宽度的计算公式,并对其进行了验证。该研究旨在提出精准预测脆性材料拉、剪和拉剪复合开裂的相场方法,以保障土木工程结构的安全。

关键词：断裂相场方法拉剪复合裂缝热力学一致性交错算法裂缝宽度

ZnSe及其Mn掺杂复合材料光吸收催化性能和高压结构性能研究

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光谱学与光谱分析 2024年第2期44卷 380-385页

作者：王世霞王晓雨胡天意上海理工大学材料与化学学院上海200093

ZnSe半导体材料是制备光电器件和光催化反应催化剂的重要原材料。其单体材料具有强光下易变质、电子-空穴复合等现象。通过元素掺杂制备ZnSe复合材料,并与单体材料对比研究了元素掺杂所提升的ZnSe的光学及结构性能。首先采用水热法实验... 详细信息

ZnSe半导体材料是制备光电器件和光催化反应催化剂的重要原材料。其单体材料具有强光下易变质、电子-空穴复合等现象。通过元素掺杂制备ZnSe复合材料,并与单体材料对比研究了元素掺杂所提升的ZnSe的光学及结构性能。首先采用水热法实验室制备纯ZnSe和Mn∶Zn加入比分别为5%、10%、15%和20%的ZnSe复合材料,对比材料形貌、结构,光吸收和催化性能,结果显示掺杂比为10%的样品结晶度最高,杂质成型量最少,催化性能最佳。采用Mao-Bell型金刚石压腔结合原位拉曼光谱探究纯ZnSe和掺杂比为10%的样品的高压结构相变行为,以探究元素掺杂对样品结构性能的影响。研究结果:(1)扫描电子显微镜(SEM)图显示,加入Mn元素后制得的ZnSe样品形貌为球状,与纯样大致相同,球状颗粒表面有小颗粒负载,且随着Mn加入量的增加,表面负载的物质增多;(2)X射线衍射(XRD)图谱表明,ZnSe样品结构为立方闪锌矿结构,随着Mn加入量的增加,样品MnSe特征峰增强,杂质MnO_(2)成型越完全。掺杂比为10%的样品ZnSe结晶度高,杂质成型量少;(3)固体紫外漫反射(UV-Vis)结果表明,掺杂比为10%的样品对光的吸收边最大,禁带宽度最小,为1.65 eV;(4)光催化实验结果显示,掺杂比为10%的样品催化降解甲基橙的效率最大,6 h降解85.4%。研究表明掺杂Mn元素比为10%的ZnSe复合材料,光吸收和催化性能相对最好。金刚石压腔结合原位拉曼光谱探究ZnSe样品和掺杂比为10%的样品的高压相变结果表明,(1)纯ZnSe的LO声子模在压力上升到12.3 GPa时基本消失,TO声子模在压力上升到20.8 GPa时消失,整个加压过程中没有新峰生成,纯ZnSe发生闪锌矿相向岩盐矿相转变的高压行为;(2)复合材料的TO声子模在6.9 GPa时发生劈裂,在8.0 GPa时208 cm^(-1)处有新峰出现,表明在此压力下部分样品由闪锌矿相转变为辰砂矿相。在10.8 GPa时辰砂矿相的峰消失,体系发生由辰砂矿相向岩盐矿相转变;加压至18.8 GPa,LO声子模非常微弱,几近消失,此时体系中的闪锌矿相完全转化为岩盐矿相。研究了不同条件下ZnSe的光催化性能和相变行为,探究了不同掺杂比对ZnSe光催化性能的影响,确定掺杂比为10%的ZnSe样品为最佳掺杂比复合材料,丰富了极端条件下ZnSe的物理化学性质的多样性研究。

关键词： ZnSe Mn掺杂光吸收性能光催化性能高压相变

椭圆函数背景下Gerdjikov-Ivanov方程的多呼吸子

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物理学报 2024年第4期73卷 9-20页

作者：姚慧张海强熊玮玥上海理工大学理学院上海200093

作为非线性发展方程的一种特殊局域解,呼吸子具有包络振荡结构,且这种振荡呈现周期性变化.根据呼吸子在分布方向和演化方向的周期性,呼吸子主要有3种类型,即Kuznetsov-Ma呼吸子(Kuznetsov-Ma breather,KMB)、Akhmediev呼吸子(Akhmediev ... 详细信息

作为非线性发展方程的一种特殊局域解,呼吸子具有包络振荡结构,且这种振荡呈现周期性变化.根据呼吸子在分布方向和演化方向的周期性,呼吸子主要有3种类型,即Kuznetsov-Ma呼吸子(Kuznetsov-Ma breather,KMB)、Akhmediev呼吸子(Akhmediev breather,AB)和一般呼吸子(general breather,GB).近年来,周期背景下的呼吸子现象在许多非线性物理领域被观察到,比如在非线性光纤光学、流体力学等.研究表明背景周期波的调制不稳定性可以激发呼吸子的产生,且周期背景下的呼吸子具有非常丰富的物理性质和相互作用.因此,最近在周期背景下呼吸子的时空结构和相互作用引起了广泛关注.Gerdjikov-Ivanov方程可以被用来描述在量子场理论、弱非线性色散水波、非线性光学等领域中的非线性物理现象.构造该模型的各种类型的解是非常有意义的工作.据了解,在椭圆函数背景下的多呼吸子之前还未被研究过.本文首先利用修正的平方波(modified squared wave,MSW)函数法和行波变换法获得该方程的椭圆函数解.然后,在椭圆函数解初始条件下得到该方程Lax对的通解.基于椭圆函数的转换公式以及积分公式,将势函数周期解化简为只含有Weierstrass椭圆函数.然后,利用达布变换构造出在椭圆函数背景下呼吸子的具体表达形式.在椭圆函数背景下,推导出3种不同类型的呼吸子,包括GB,KMB和AB.最后,给出3种呼吸子的时空结构三维图,并且展示它们之间相互作用的过程.

关键词： Gerdjikov-Ivanov方程椭圆函数达布变换呼吸子

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眼镜镜片尖边轮廓的五轴数控加工

光学精密工程 2024年第5期32卷 704-713页

作者：李宏涛项华中郑泽希丁琦慧张欣王彭张大伟庄松林上海理工大学健康科学与工程学院上海200093 上海理工大学机械工程学院上海200093 上海理工大学光电信息与计算机工程学院上海200093

为了改善和优化眼镜镜片的加工流程,避免镜片尖边加工过程中刀轴矢量变化剧烈、影响工件表面的加工质量,提出了一种基于UG NX的五轴数控加工路径。利用智能镜框扫描仪对镜框边缘进行扫描,获得镜框凹槽点云数据文件,编写相应程序对符合... 详细信息

为了改善和优化眼镜镜片的加工流程,避免镜片尖边加工过程中刀轴矢量变化剧烈、影响工件表面的加工质量,提出了一种基于UG NX的五轴数控加工路径。利用智能镜框扫描仪对镜框边缘进行扫描,获得镜框凹槽点云数据文件,编写相应程序对符合眼镜片加工标准的OMA文件中的球坐标数据进行坐标及格式转换等处理。基于NURBS曲线拟合算法,实现刀路轨迹的连续性并保证拟合曲线的精度。设计和建立一种控制刀轴矢量平滑变化的刀轴驱动约束方法,依靠曲线驱动刀轴及镜片曲面法向量约束刀轴使刀头平滑进给,并将刀轨文件经过后处理转换为NC文件。最后,对加工后的镜片进行误差测量,结果表明,通过点云数据拟合刀路曲线的方法提高了加工面的精确度和光滑性,有效缩减了加工流程,提高了加工效率。

关键词：光学加工数控系统非均匀有理B样条曲线拟合刀具路径