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未知干扰下机械臂的非奇异快速终端滑模控制

机械科学与技术 2025年第02期 298-304页

作者：崔云飞刘放李晨晖许沛森黄文建西南交通大学机械工程学院

针对机械臂在工作时受到的未知干扰较大，非线性系统动力学建模不精确的问题，设计了一种考虑干扰观测器补偿的非奇异快速终端滑模NFTSMC (Non-singular fast terminal sliding mode)算法;将未知干扰引入由拉格朗日动力学推导的机械臂... 详细信息

针对机械臂在工作时受到的未知干扰较大，非线性系统动力学建模不精确的问题，设计了一种考虑干扰观测器补偿的非奇异快速终端滑模NFTSMC (Non-singular fast terminal sliding mode)算法;将未知干扰引入由拉格朗日动力学推导的机械臂动力学方程中；设计了非线性扰动观测器NDO(Nonlinear disturbance observer)以观测干扰并在控制输入中补偿，并证明了观测器的收敛性；设计了非奇异快速终端滑模面并推导出控制输入，随后用李雅普诺夫稳定性判据证明了系统的收敛性；搭建了二自由度机械臂模型并仿真，验证了本文所设计的控制策略的有效性和优越性。

关键词：非奇异快速终端滑模控制机械臂非线性系统干扰观测器

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一种基于数字孪生的灰盒单相PWM整流器建模与健康参数监测方法

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电工技术学报 2025年第2期40卷 463-476页

作者：张思慧宋文胜唐涛邹宇超张志伟西南交通大学电气工程学院成都710049

基于单相两电平脉宽调制(PWM)整流器工作原理及其闭环控制策略,建立其离散化数学模型,并考虑实际工程应用中控制参数未知的情况,结合整流器外特性实验数据,依托优化粒子群算法(PSO),构建单相PWM整流器数字孪生灰盒模型。该模型可依据当... 详细信息

基于单相两电平脉宽调制(PWM)整流器工作原理及其闭环控制策略,建立其离散化数学模型,并考虑实际工程应用中控制参数未知的情况,结合整流器外特性实验数据,依托优化粒子群算法(PSO),构建单相PWM整流器数字孪生灰盒模型。该模型可依据当前实测外特性数据,准确地监测控制参数和表征健康状态的关键参数,进而实现对实际整流系统的运行特性跟踪与模拟,该方法可为整流系统的非侵入式健康状态监测提供可能,并可用于指导实际系统中控制参数优化。为验证数字孪生灰盒模型及监测方法的正确性与有效性,该文在不同参数和多种工况下开展了模型验证与监测实验。结果表明,所建模型具有对实际整流器外部运行特性的模拟能力,监测误差小于5%且能够识别参数变化趋势。同时也探究了不同智能优化算法对监测性能的影响,论证了优化粒子群算法在此应用条件下的优越性。

关键词：单相PWM整流器数字孪生灰盒模型状态监测 IGBT

基于线圈参数优化的预埋传感器动态无线供电最大功率传输技术

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电工技术学报 2025年第2期40卷 367-375页

作者：王淇马恩典彭云尔李晶陈阳麦瑞坤西南交通大学电气工程学院成都610031

在轨道交通领域,将发射线圈安装于检测车底部,在检测车通过时采用无线供电技术,向地下的接收线圈辐射能量,从而对预埋传感器进行非接触供电,满足预埋传感器周期性供电,保障传感器长期不间断工作。但由于能量传输距离不同以及发射线圈的... 详细信息

在轨道交通领域,将发射线圈安装于检测车底部,在检测车通过时采用无线供电技术,向地下的接收线圈辐射能量,从而对预埋传感器进行非接触供电,满足预埋传感器周期性供电,保障传感器长期不间断工作。但由于能量传输距离不同以及发射线圈的电流方向和线圈间距不同,会导致接收端获取能量变化。为此,该文提出一种基于等效功率分析的动态无线供电系统发射线圈电流及间距参数优化方法。首先,对发射端与接收端之间的互感进行计算。然后,定义等效功率,针对预埋传感器所埋深度的不同,对发射线圈的电流方向和线圈间距进行优化,得到能使传感器获取最大能量的线圈参数。最后,搭建实验原理样机验证所提方法的可行性和有效性,发射线圈尺寸为150 mm×150 mm,副边线圈紧密绕在直径12 mm的钢筋上,在发射端和接收端相距为150 mm时,以7 m/s的速度为例,采用参数优化后电流方向相反的线圈相较于优化前电流同向的线圈可提升50%的输出能量,达到0.14 W·s,满足传感器长期供电需求。

关键词：预埋传感器动态无线供电参数优化最大等效功率

动车组铝合金焊接车体疲劳强度动态可靠度分析

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北京交通大学学报 2025年

作者：卢耀辉江明俊王秋实张雅东鲜于悦恒朱生长西南交通大学机械工程学院西南交通大学唐山研究院

动车组车体在服役过程中承受着复杂的多轴随机载荷作用，而由于焊缝区域是其疲劳薄弱部位，车体焊缝的疲劳可靠性随时间在发生变化，因此研究焊缝部位的动态疲劳可靠度对车体设计、运行安全和维修策略的制定都具有重要意义。本文首先编... 详细信息

动车组车体在服役过程中承受着复杂的多轴随机载荷作用，而由于焊缝区域是其疲劳薄弱部位，车体焊缝的疲劳可靠性随时间在发生变化，因此研究焊缝部位的动态疲劳可靠度对车体设计、运行安全和维修策略的制定都具有重要意义。本文首先编制中间车体垂向及纵向载荷谱，采用代理模型方法将车体所受的多轴随机载荷转化为焊缝部位的动态结构应力，并通过雨流计数法将其修正转化为车体焊缝部位的等效结构应力范围，应用两参数威布尔分布拟合得到应力概率分布；然后由铝合金焊接接头主S-N曲线导出强度数据，结合基于损伤的强度退化模型以及应力概率分布函数和概率密度函数，提出了一种动态应力-强度干涉模型，计算分析车体动态变化的疲劳强度可靠度。结果显示：车体关注部位疲劳强度可靠度在运行初期很高，随着运行里程的增加逐渐降低，在1400万公里服役里程中，位于车体底架垂向载荷输入位置附近的搭接焊缝疲劳强度可靠度降低最多，达0.1165；车体各关注点失效率随着运行里程的增加先减小后增加，呈现出浴盆曲线的早期失效期和损耗失效期特征。本文的研究还表明了采用多项式拟合法计算大型车体结构的动态应力是可行且高效的，可为车体运维及安全可靠度评估提供参考。

关键词：车辆工程焊接车体等效结构应力强度退化动态可靠度

不同晶粒尺寸多晶锆纳米切削的分子动力学模拟

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中国有色金属学报 2025年第1期35卷 222-233页

作者：蒲超张晓宇史义超张渝柯希京西南交通大学机械工程学院

采用分子动力学方法模拟金刚石刀具切削不同晶粒尺寸的多晶锆，对切削力、温度、表面粗糙度、亚表面残余应力进行定量分析，并结合原子应变和位错提取分析(DXA)对工件内部塑性变形机制进行探究。结果表明：随着工件晶粒尺寸的减小，平... 详细信息

采用分子动力学方法模拟金刚石刀具切削不同晶粒尺寸的多晶锆，对切削力、温度、表面粗糙度、亚表面残余应力进行定量分析，并结合原子应变和位错提取分析(DXA)对工件内部塑性变形机制进行探究。结果表明：随着工件晶粒尺寸的减小，平均切削力逐渐增大，平均温度逐渐升高，表面粗糙度逐渐增大，亚表面残余应力呈现波动增大的趋势；工件内部塑性变形导致位错反应的发生，纳米级晶粒能有效抑制位错的运动。挤压作用在切削初始阶段起主导作用，且随着切削的进行，主导材料去除的机制向剪切作用转变。

关键词：多晶锆纳米切削分子动力学晶粒尺寸表面质量亚表面损伤

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消费者预期后悔对企业低碳策略选择的影响

中国管理科学 2025年第2期 242-247页

作者：叶燚郭强聂佳佳西南交通大学经济管理学院西南交通大学“服务科学与创新”四川省重点实验室

考虑消费者预期后悔因素，研究竞争市场中两个企业销售差异产品时企业的低碳策略。通过构建4种不同策略下的博弈模型，分析有无消费者预期后悔时市场均衡策略的变化以及消费者预期后悔对均衡解的影响。结果表明：当消费者从产品不同属... 详细信息

考虑消费者预期后悔因素，研究竞争市场中两个企业销售差异产品时企业的低碳策略。通过构建4种不同策略下的博弈模型，分析有无消费者预期后悔时市场均衡策略的变化以及消费者预期后悔对均衡解的影响。结果表明：当消费者从产品不同属性中获得额外效用的概率较高，双方均倾向于采用低碳产品策略，但这可能会让两个企业陷入囚徒困境，并且消费者预期后悔因素会促进企业选择低碳产品策略，增加企业陷入囚徒困境的可能性。此外，当企业均采取低碳策略时，消费者预期后悔因素的影响取决于消费者从产品不同属性中获得额外效用的概率大小，当概率小时，消费者预期后悔因素会对企业的利润产生负面影响，反之，则会产生正面影响。

关键词：预期后悔竞争市场低碳技术均衡策略

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一种无扰的多载波互补码分多址通信雷达一体化方案

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电子与信息学报 2025年第1期47卷 201-210页

作者：沈炳声周正春杨洋范平志西南交通大学信息科学与技术学院成都611756 西南交通大学数学学院成都611756

随着新兴应用的不断涌现,频谱拥堵问题日益严重。通信雷达一体化(DFRC)是解决频谱拥堵问题的关键技术之一。然而,如何解决通信与雷达之间的相互干扰并实现高通信速率是通信雷达一体化亟待解决的基础难题。该文以多载波互补码分多址技术... 详细信息

随着新兴应用的不断涌现,频谱拥堵问题日益严重。通信雷达一体化(DFRC)是解决频谱拥堵问题的关键技术之一。然而,如何解决通信与雷达之间的相互干扰并实现高通信速率是通信雷达一体化亟待解决的基础难题。该文以多载波互补码分多址技术为基础,设计一种适用于多用户场景的新型通信雷达一体化信号。理论分析和仿真结果表明,与典型的扩频方案相比,所提方案可以实现通信雷达的无扰传输,并具有低的误码率与高的通信速率。

关键词：通信雷达一体化多载波码分多址互补码

DMH-YOLO：针对屏幕外观缺陷检测与分割的高效算法

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计算机工程与应用 2025年

作者：高家源张新西南交通大学唐山研究院西南交通大学机械工程学院

随着手机产品的不断更新换代，手机屏幕的生产标准愈发严苛。鉴于传统的人工质检手段已难以适应智能制造的严苛要求，提出了屏幕外观缺陷实例分割模型——双头多用途高效YOLO（Double-head Multi-purpose High-efficient YOLO， DMH-YOL... 详细信息

随着手机产品的不断更新换代，手机屏幕的生产标准愈发严苛。鉴于传统的人工质检手段已难以适应智能制造的严苛要求，提出了屏幕外观缺陷实例分割模型——双头多用途高效YOLO（Double-head Multi-purpose High-efficient YOLO， DMH-YOLO）。首先，设计了动态实例分割头DySegment（Dynamic Segment），实现YOLOv7实例分割功能。其次，在骨干网络的头部，创新性地设计了一个龙虾注意力下采样模块。该模块不仅有效减小特征图的尺寸，还能够在保留更多特征信息的同时，显著提升特征表达能力，为后续网络的特征提取提供更为丰富的特征信息。此外，改进了原网络的下采样方法，采用Haar小波下采样和空间到深度下采样技术。同时，将上采样优化为DySample（Dynamic Sample）动态上采样，以进一步提升模型的精确度。最后，为降低模型的参数量和计算复杂度，提高计算效率，引入了ELAN-tiny（Efficient Layer Aggregation Network-tiny）和简单空间金字塔池化特征融合（Simple Spatial Pyramid Pooling with Fusion， SimSPPF）到颈部网络中。实验结果表明，DMH-YOLO在经过翻转、高斯模糊以及添加椒盐噪点等增强处理后的屏幕缺陷数据集上，展现出了卓越的性能，其目标检测的平均精度高达98.77%，分割平均精度也达到了96.74%。与语义分割模型相比，实例分割DMH-YOLO在用途上更加广泛，应用方式也更加灵活多变。

关键词：缺陷检测与分割 YOLO-seg 多尺度特征融合下采样上采样

基于新型正序故障分量综合阻抗的有源配电网纵联保护

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电力自动化设备 2025年第2期45卷 103-109页

作者：王亚兵童晓阳赵紫斌董星星 Sohail Manzoor 西南交通大学电气工程学院四川成都611756

分布式电源接入配电网改变了传统配电网的拓扑结构,使故障特性发生了改变,常规的配电网电流保护将失去选择性。针对该问题,提出一种基于新型正序故障分量综合阻抗的有源配电网纵联保护方法。对不同类型分布式电源接入的线路发生区/内外... 详细信息

分布式电源接入配电网改变了传统配电网的拓扑结构,使故障特性发生了改变,常规的配电网电流保护将失去选择性。针对该问题,提出一种基于新型正序故障分量综合阻抗的有源配电网纵联保护方法。对不同类型分布式电源接入的线路发生区/内外故障时的正序故障电压、电流故障特征进行分析。利用区段两端电压、电流正序故障分量,构造两侧的线路推算阻抗,将它们相减后得到新型的综合阻抗。将综合阻抗与线路阻抗之比作为阻抗系数,进而构造区、内外短路故障的保护判据。通过大量仿真验证了所提保护算法的有效性,其能够准确地检测出短路故障,不受故障类型、故障位置、分布式电源类型、渗透率、分布式电源退出的影响,具有较强的抗过渡电阻能力,且灵敏度较高。

关键词：有源配电网继电保护纵联保护分布式电源正序故障分量新型综合阻抗短路故障