上海交通大学学报

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杨振，付庄，管恩广，徐建南，田仕禾，郑辉

2017,51 (10): 1153-1159.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2017.10.001

摘要 ( 821 )

针对模块机器人在运动过程中遇到的运动干涉问题，提出了一种应用于MLattice模块机器人的构型优化设计.通过引入平动关节，实现模块机器人机械臂的收缩和伸展运动，从而避免运动干涉.通过运动学分析，在避免运动干涉的前提下尽可能减少平动关节的行程，从而顺利完成自重构过程并确保模块机器人自身的结构强度及稳定性.通过对不同运动情况下的运动空间的仿真和原型机实验，验证了优化构型的可行性和运动能力.结果表明，引入的平动关节能够很好地避免模块间的运动干涉且各机械关节的设计切实可行，为后续大规模模块机器人系统的研究建立了基础.

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基于绝对节点坐标法的柔性双臂机构动力学分析

赵君1,余海东2

2017,51 (10): 1160-1165.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2017.10.002

摘要 ( 1503 )

基于绝对节点坐标法对具有变截面特征的柔性双臂机构进行了动力学分析.通过将边界函数引入到质量矩阵和刚度矩阵的积分上下限，建立了新型变截面梁单元模型.基于牛顿方程建立了柔性双臂机构的动力学模型.通过数值仿真案例，分析了材料特性及几何参数对柔性双臂机构动力学性能的影响.结果表明：材料弹性模量的增长可提高结构刚度减少结构变形；保证机械臂质量不变可通过改变截面形状来减少结构变形，提高运动精度.

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多工序制造系统暂态阶段产品质量
马尔科夫建模与瓶颈分析

赵子任1,杜世昌1,黄德林1，任斐2，梁鑫光2

2017,51 (10): 1166-1173.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2017.10.003

摘要 ( 884 )

以关联多工序制造系统为对象，综合考虑机器的暂态过程以及加工工序的关联性，构建了关联多工序制造系统暂态过程的马尔科夫质量分析模型，并对相关质量特性瓶颈参数进行了研究分析.通过F系列航天阀门多工序制造系统案例验证了提出的模型和分析方法的有效性.

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基于绝对节点坐标法变截面柔性梁运动稳定性研究

罗晶晶a,余海东a,赵春璋a,b,王皓a,b

2017,51 (10): 1174-1180.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2017.10.004

摘要 ( 895 )

基于绝对节点坐标法，考虑变截面梁单元的几何边界特征，利用非线性介质力学方法推导其刚度矩阵，进而建立柔性梁结构动力学方程.基于梁结构运动过程中状态空间方程和Lyapunov理论，提出变截面柔性梁结构运动及稳定性判定方法，研究了材料属性与变截面对梁结构空间运动过程中稳定性的影响.结果表明：当材料弹性模量较小时，变截面梁的稳定性略优于等截面梁；当材料的弹性模量增大，等截面梁单元稳定性大大增加，而变截面梁单元所受影响甚微；当弹性模量的增加达到一定值后，等截面梁的运动也趋于稳定.

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一种基于静力学预计算的开关磁阻电机模态仿真方法

汪一波1，黄亦翔1，李炳初1，凌晓1，赵帅1，刘成良1,张大庆2

2017,51 (10): 1181-1188.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2017.10.005

摘要 ( 960 )

针对开关磁阻电机模态仿真结果低阶模态计算误差较大的问题，提出了一种基于静力学预计算的开关磁阻电机模态仿真方法.该方法建立了开关磁阻电机的3维有限元模型，并采用现有的模态仿真方法和改进的模态仿真方法分别对模型进行了模态仿真计算，通过电机实验验证了模态仿真结果的准确性.模态结果对比分析表明：现有的模态仿真方法在低阶模态计算中存在不足，而基于静力学预计算的模态仿真方法通过考虑电机装配应力和自重应力的影响，能够把低阶模态仿真结果的相对误差控制在5%以内.

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基于模糊随机故障模式与影响分析的
产品再设计模块识别

周鹏辉，马红占，陈东萍，陈梦月，褚学宁

2017,51 (10): 1189-1195.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2017.10.006

摘要 ( 880 )

针对现有再设计方法基本以用户需求为依据，较少考虑产品运行故障数据的问题，在产品运行故障数据基础上，提出了一种基于模糊随机故障模式与影响分析(Failure Mode and Effects Analysis, FMEA)的再设计模块识别方法.引入再设计必要性指数作为产品模块再设计的依据，根据故障发生的随机性以及风险判断模糊性特点，构建了模糊随机FMEA模型来度量故障模式与产品模块之间的关联关系，采用可信性理论和模糊随机模拟技术处理模糊变量和随机变量多值性问题，并通过履带起重机再设计模块识别验证了所提方法的可行性与有效性.

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基于模型参考控制的混合动力汽车模式切换

彭程,朱剑昀,陈俐

2017,51 (10): 1196-1201.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2017.10.007x

摘要 ( 957 )

根据模型参考控制（MRC）的思路，针对混联式混合动力汽车由纯电动机驱动至发动机电动机共同驱动的模式切换过程，建立了混合动力传动系统动力学模型，以纯电动机驱动作为参考模型，推导稳定条件，选择前馈和反馈控制参数，实现转矩稳定过渡，避免剧烈冲击.研究表明，与传统的快速切换方法相比，MRC既能降低冲击度，又能减少滑摩功耗.并应用敏感性分析给出了前馈参数、转矩干扰和惯量比对控制品质的影响.

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小边概率条件下较小植入团的算法

黄炫圭

2017,51 (10): 1202-1206.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2017.10.008

摘要 ( 1045 )

针对植入团问题是平均情况复杂性理论的一个中心问题，将带植入团的随机图模型进行推广，提出小边概率条件，使得边概率可以随着顶点数目的增大而变小.使用随机算法分析中的概率工具，改进文献中算法的分析，证明在小边概率条件下，存在以很大概率找到推广模型中较小的植入团的多项式时间随机算法.

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基于反向传播神经网络的注塑模具用零件报价模型

柳伟，杨超

2017,51 (10): 1207-1213.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2017.10.009

摘要 ( 697 )

针对诸多通用报价方法在注塑模具用零件价格评估过程中存在的效率与精度等问题，提出了基于反向传播（Back Propagation, BP）神经网络的多专家报价模型.利用遗传算法优化BP网络权值和阈值抵御随机参数引起的局部最优解，同时对报价误差的高斯分布规律进行分析以确定理想的拓扑结构.通过多专家模型给出的多个报价，提出了价格评估算法筛选合理报价，避免单一模型报价的随机性.经过验证，该方法有较高的准确性和效率，报价平均误差约为6.90%.此报价模型降低了传统报价的难度，并提高了其稳定性.

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考虑机器人约束加工的制造单元调度方法

周炳海,黎明

2017,51 (10): 1214-1219.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2017.10.010

摘要 ( 750 )

为了有效解决机器人制造单元中考虑机器人约束加工(Robot Restricted Processing, RRP)的调度问题，提出了基于时间约束集的调度策略.通过内外驻留和基本周期等概念对RRP问题进行描述，以系统平均制造周期最小作为目标，建立综合考虑RRP、驻留及资源约束的调度数学模型.为最优化机器人作业顺序，提出了一种禁忌循环时间点(Tabu Circulatory Time Point, TCTP)搜索算法.并且进行了仿真实验分析，结果表明该算法是可行且有效的.

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基于驱动参数建模的可行更改路径搜索和优选方法

陈进平1，张树生1，何卫平1，王明微1，黄晖2

2017,51 (10): 1220-1227.

摘要 ( 662 )

为了解决产品设计更改中可行更改路径分析困难的问题，提出了一种基于驱动参数建模的可行更改路径搜索和优选方法.从集合论观点出发描述了产品中的更改传播现象；在传统产品参数建模的基础上构建产品驱动参数关联网络模型，并介绍了产品模型的预处理方法；引入深度优先搜索算法(Depth First Search, DFS)实现可行更改路径的搜索；提出了评价最优更改路径的指标和优选准则指导更改方案优选工作，采用多属性决策方法(Technique for Order Preference by Similarity to an Ideal Solution, TOPSIS)完成最优更改方案的优选；通过开发的原型系统，实例验证了该方法的可行性.

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基于非线性尺度空间的航拍场景分类

陈苏婷，王卓，王奇

2017,51 (10): 1228-1234.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2017.10.012

摘要 ( 861 )

针对尺度不变特征变换(Scale Invariant Feature Transform，SIFT)算法在航拍场景分类中提取特征时，易造成边界模糊和细节丢失且无法描述颜色信息的问题，结合视觉词袋模型，提出了非线性尺度空间下融合颜色特征的新型颜色风式特征检测子(ColorKAZE，CKAZE).通过KAZE构造非线性尺度空间来检测特征信息；对颜色模型(Hue，Saturation,Value，HSV)非等间隔量化获取颜色量化矩阵，进而生成CKAZE特征描述子；利用视觉词袋和空间金字塔匹配模型融合多特征.实验表明，该算法相比SIFT算法在场景分类准确率方面提高了约8%.CKAZE描述子增强了KAZE的特征描述能力，突破了SIFT算法特征描述单一、边缘细节模糊的局限性，显著提升了无人机航拍图像的分类效果.

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随机受限玻尔兹曼机组设计

刘凯a，张立民b，周立军a

2017,51 (10): 1235-1240.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2017.10.013

摘要 ( 978 )

为提高受限玻尔兹曼机(Restricted Boltzmann Machine,RBM)数据学习能力和抑制训练的特征同质化问题，提出一种随机受限玻尔兹曼机组(RandomRBM Group,RRBMG)设计.对观测数据进行随机维度组合，在随机维度组合的基础上构建子RBM群组并实施训练，随后依据神经网络的层数选择模型特征组合方式，针对浅层结构设置为均值组合方式，针对深层模型设置为隐单元叠加方式.理论分析表明，随着组内模型数目的增加，RRBMG所要学习的训练目标将逐渐接近于标准RBM的训练目标，并且能够有效减少特征同质化带来的影响；实验结果表明，与衰落机制相比，RRBMG能够有效提高RBM的特征学习能力，应用所组建的浅层结构和深层结构特征，将MNIST(Mixed National Institute of Standards and Technology)数据库实验的分类准确率分别提高了2%和0.4%.

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支撑机构驻留水下航行器着陆策略及影响因素

朱信尧1，宋保维2，徐刚1，杨松林1

2017,51 (10): 1241-1251.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2017.10.014

摘要 ( 823 )

简单介绍了驻留水下航行器(Autonomous Underwater Vehicle, AUV)的概念及工作过程，基于基本力学理论，建立了航行器空间运动的运动学及动力学数学模型；结合本航行器的特点，建立了变浮力系统作用力数学模型、垂推作用力及控制数学模型.在此基础上，建立了航行器着陆过程仿真模型.针对支撑机构驻留AUV，提出了注水自由下潜、支撑机构伸出注水自由下潜、垂推控制、支撑机构伸出垂推控制4种着陆策略，研究了变浮力系统注水质量和位置对着陆参数的影响；对比4种着陆策略，分析了支撑机构和垂推对着陆策略的影响，为着陆及驻留方案的设计和航行器设计及改进提供理论依据.

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超超临界机组主汽温分布式监督预测控制

孔小兵1，范昌2，刘向杰1

2017,51 (10): 1252-1259.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2017.10.015

摘要 ( 748 )

针对超超临界直流锅炉主汽温控制系统，提出一种基于模糊神经网络模型的分布式监督预测控制(DSPC)策略.在各子系统原有的调节层结构的基础上，增加监督层，将中间点温度和各级过热器出口温度设定值的调整问题转化为在线优化问题.子系统监督层目标函数考虑相关联子系统的性能指标，通过相邻子系统监督层的信息交换和迭代优化，实现各级子系统的协同配合.针对负荷扰动情况进行仿真实验，结果验证了所提出方法的有效性.

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基于时差系数的城市原水需水量预测应用

罗华毅，王景成，杨丽雯，李肖城

2017,51 (10): 1260-1267.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2017.10.016

摘要 ( 954 )

以上海市青草沙原水智能调度管理系统为背景,采用基于改进粒子群的最小二乘支持向量机为原水需水量预测的方法，得到了较为准确的预测效果.通过对需水量数据进行特征分析，发现在节假日需水量预测与实际供水量有较大误差.建立基于时差系数的小时级与天级原水需水量预测模型，用以改善和优化原天级预测模型.最后，结合水厂的实际运行情况，将优化改善后的预测模型应用于水厂，为其提供更为精确的需水量预测并取得较好结果.

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轨道扣件缺失的机器视觉快速检测方法

闵永智1，肖本郁1，党建武1，殷超1，岳彪1，马宏锋2

2017,51 (10): 1268-1272.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2017.10.017

摘要 ( 1033 )

轨道扣件缺失检测是铁路日常巡检的一项重要内容，结合现代化铁路对自动化检测技术的实时性和自适应性要求，提出了一种基于机器视觉的轨道扣件缺失实时检测方法.为了应对环境光线的干扰，设计了遮光罩加LED辅助光源的图像采集装置，利用开关型中值滤波和基于图像梯度幅值的改进Canny边缘检测方法，对扣件边缘特征进行自适应图像增强.结合扣件弹条稳定的内外边缘轮廓特征，利用基于曲线特征投影的模板匹配实现了扣件缺失的实时检测.经过实验验证，平均每帧图像的处理时间为245.61ms，平均正确识别率为85.8%，且该方法具有一定的自适应性，最高支持3.82m/s的推行速度，可满足对实际运营线路进行扣件缺失实时检测的需求.

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基于混沌离散序列的图像加密算法研究

陈宁，贺小滨，桂卫华，阳春华

2017,51 (10): 1273-1280.

摘要 ( 693 )

针对传统加密算法密钥空间小、加密结构简单等不足，提出了一种能极大扩充加密密钥的双重图像加密算法.在发送端，通过连续混沌系统产生图像位置映射矩阵对图像像素位置进行置乱，再通过将图像像素值信息加入离散混沌系统进行扰乱.加密的图像通过以太网进行传输，并在接收端进行像素值同步解密和位置复原.该方法同时利用混沌系统的初值敏感性和混沌系统的同步性对图像进行双重加密.构造的双重混沌图像加密系统结构复杂不易破解且具有极大的密钥空间.实验表明，基于Liu混沌系统与离散混沌同步系统的双重图像加密能够抵挡图像统计攻击与无穷举攻击，并能够在Windows系统上进行实现.

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