上海交通大学学报

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公才赫，茅旭初,李少远

2017,51 (6): 641-646.

摘要 ( 895 )

PDF(1364KB) ( 83 )

针对全球导航卫星系统运算量急剧增加的问题，提出一种BDS/GPS双系统快速选星算法.该算法以最佳星座配置法和底座中心法为基础，针对多系统的特点制定选星策略，并对算法进行实验验证.实验结果表明，该算法在保证定位精度基础上有效减少了定位解算的运算量.

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大规模天线全双工双向中继系统的干扰分析

邱梦婷，赵普，俞晖

2017,51 (6): 647-656.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2017.06.002

摘要 ( 863 )

PDF(1075KB) ( 72 )

针对全双工中继的残留回路干扰（RLI）和大规模多输入多输出(Massive MIMO)的导频污染问题，研究了一个多对用户的全双工双向中继系统，其中用户均为单天线，中继对信号进行最大比合并/最大比发射波束赋形，信道估计阶段使用长度为τ的导频序列，且τ=K.理论分析得出，当中继的收发天线数均趋于无穷大时，全双工中继的RLI和导频污染同时趋于零，并且用户对之间干扰和噪声均被消除.仿真结果证实了上述理论分析，并且随着中继天线数的增大，系统的频谱效率和能量效率将逐渐提高.进一步仿真表明，当中继的收发天线数大于160时，全双工双向中继系统的频谱效率优于半双工双向中继系统，继而优于全双工单向中继系统，并且优势随着天线数的增大更为显著.因此，大规模天线的全双工双向中继相较传统的中继系统具有更好的通信效率.

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带轻载变频模式的升压式DCDC转换器设计

胡佳俊，陈后鹏，王倩，李喜，苗杰，雷宇，宋志棠

2017,51 (6): 658-664.

摘要 ( 635 )

PDF(3827KB) ( 80 )

分析了传统升压式DCDC转换器在全负载范围内实现高电源转换效率的局限性，在此基础上，提出了一种轻载检测和自适应变频机制.该技术无需额外的芯片管脚和器件，即能使转换器在电感电流断续模式下精确检测出负载状况.将所设计的升压式DCDC转换器在CZ6H 0.35 μm标准CMOS工艺条件下进行仿真.结果表明，当负载电流发生变化时，转换器能够根据负载检测值的大小自适应地进行跳频变换.在负载电流为1 mA的条件下，电源转换效率达到82%.系统环路能够在全负载范围内保持良好的稳定性，当负载电流以1.5μA/20μs跳变时，最大下冲和上冲电压分别为300和200 mV，恢复时间分别只需80和60 μs，版图面积约为1.26 mm2.

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基于改进Sobel算法的焊缝X射线图像#br# 气孔识别方法

蒋华军a, 蔡艳a, b, 李超豪a, 李芳a, b, 华学明a, b

2017,51 (6): 665-671.

摘要 ( 744 )

PDF(5586KB) ( 96 )

提出一种具有自适应能力的焊缝X射线图像气孔检测方法.通过局部动态阈值分割法设计了多方向的焊缝X射线图像模板，采用Sobel算法对复杂背景下的焊缝进行边缘检测和区域标记，并在标记区域对原始图像x和y方向的灰度梯度进行分析，以增强小气孔和粘连气孔的识别能力.检测应用效果表明，所提出的方法具有良好的自适应能力且准确快速，能够有效地克服人工评片中产生的漏判与误判等缺点，并且能够存储和查询检测数据.

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基于子空间方法的超超临界机组#br# 过热蒸汽系统模型辨识

孟庆阳1, 阎威武1, 胡勇1, 程建林1, 陈世和2, 张曦2

2017,51 (6): 672-678.

摘要 ( 506 )

PDF(2112KB) ( 111 )

针对超超临界机组过热蒸汽系统模型辨识，采用基于数据驱动的闭环子空间辨识方法直接得到系统的阶跃响应系数，结合传统的SISO(Single Input Single Output)辨识方法，并利用最小二乘算法回归出系统的低阶传递函数模型.通过对某电厂超超临界机组过热蒸汽系统进行闭环辨识，结果表明，该策略很好地融合了子空间方法的简便性以及传统SISO辨识方法的最优性，并成功用于超超临界机组过热蒸汽系统模型辨识.

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基于节点电压增量方程的含容差轨道电路软故障诊断

贾雷，董炜，孙新亚，吉吟东，陈华

2017,51 (6): 679-685.

摘要 ( 612 )

PDF(1114KB) ( 118 )

为了解决轨道电路容差的存在使得相关的故障诊断理论方法难以用于实际工程，分析了轨道电路的容差特性，提出了基于灵敏度分析的消除容差对故障诊断影响的方法，并在此基础上提出了基于节点电压增量方程的含容差轨道电路软故障字典法.该方法是对含容差线性模拟电路故障诊断方法的拓展，也适用于一般线性模拟电路.仿真验证结果表明，所提出的方法可以有效地实现含容差轨道电路的软故障诊断.

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基于动态信息的过渡过程辨识方法

何雨辰,葛志强,宋执环

2017,51 (6): 686-692.

摘要 ( 783 )

PDF(2416KB) ( 75 )

提出了一种基于动态信息的过渡过程识别方法.给出了过渡过程的具体定义，描述了过渡过程相对于稳态过程的独特性质.考虑到多工况过程存在较强的动态特性，引入动态交互信息概念，运用动态交互信息的方法，可以较好地反映过渡过程与稳态工况之间的差异.通过算例和TE(Tennessee Eastman)过程仿真平台对算法进行验证的结果表明，所提出的方法相对于传统方法在过渡过程识别和监控中取得了更好的效果.

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全局滑模控制方法在喷水推进操舵系统中的应用

龚征华1，田震2，熊文1，李俊舟1，李刚强1，袁景淇2

2017,51 (6): 693-697.

摘要 ( 689 )

PDF(865KB) ( 79 )

介绍了喷水推进操舵控制系统的工作原理，利用系统辨识方法得到某船舶喷水推进器的操舵控制对象的传递函数模型.设计了干扰观测器和全局滑模控制器，并证明了全局滑模态的存在和闭环系统的渐进稳定性.仿真结果表明，观测器对外部干扰具有较高的估计精度，基于全局滑模控制方法的操舵系统兼具良好的跟踪性能和较强的鲁棒性.

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Buck变换器线性参数变化模型的增益调度控制

罗旭1，张淦胜2，谢巍2

2017,51 (6): 698-703.

摘要 ( 754 )

PDF(827KB) ( 115 )

针对开关变换器的输出电压极易受到输入电压或者负载波动的影响，提出一种建立在Buck变换器线性参数变化(LPV)模型基础上的增益调度控制策略.首先，将Buck变换器的小信号模型转换成以负载电阻和输入电压作为变参数的LPV模型，基于LPV的凸分解方法，利用线性矩阵不等式(LMI)技术对凸多面体各顶点分别设计满足H∞和闭环极点配置的反馈控制器，再插值各顶点所设计的反馈控制器，综合得到具有多面体结构的LPV控制器.该方法在线计算量小，容易实现.最后，通过仿真验证了设计方法的有效性，与传统的鲁棒控制策略的控制器相比，所设计的LPV控制器受Buck变换器中输入电压和负载电阻波动影响较小，具有更好的控制性能.

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基于择优学习策略的差分进化算法

刘昊，丁进良，杨翠娥，柴天佑

2017,51 (6): 704-708.

摘要 ( 852 )

PDF(336KB) ( 120 )

传统的差分进化算法在个体变异方面只是利用了随机个体和最优个体的信息.由于选用个体的随机性，导致其搜索效率比较低并且有可能找不到最优解，为此,提出了基于择优学习策略的差分进化算法.该算法选择性地利用种群中比较优秀的个体的信息，克服种群进化过程中的盲目性，增强了搜索能力.通过对多个具有不同特性的标准测试函数进行测试研究，结果表明该方法可以明显减少迭代次数，提高计算效率.

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环境约束可重构机械臂模块化力/位置控制

李元春1，宋扬2，赵博1,3

2017,51 (6): 709-714.

摘要 ( 759 )

PDF(1103KB) ( 73 )

针对受环境约束的可重构机械臂系统，提出了一种自适应神经网络模块化力/位置控制方法.利用雅克比矩阵将机械臂末端与环境接触力映射到各关节，将系统动力学模型描述成一组通过耦合力矩相关联的子系统集合，通过控制各子系统的位置和力矩来达到控制末端执行器位置和接触力的目的.利用神经网络估计可重构机械臂系统的非线性项和交联项，通过自适应更新律在线估计神经网络权值函数，并引入滑模控制项补偿估计误差，从而保证闭环系统渐近稳定.最后，在不改变控制器参数的条件下对2个不同构形的2自由度可重构机械臂进行数值仿真，结果验证了所设计控制器的有效性.

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基于虚拟力和果蝇优化算法混合控制水声传感器网络部署策略

张颖，乔运龙,张海洋

2017,51 (6): 715-721.

摘要 ( 594 )

PDF(1917KB) ( 76 )

提出了基于改进的虚拟力和果蝇优化(Virtual Force and Fruit Fly Optimization，VFFO)算法混合控制水声传感器网络部署优化的方法.该方法首先通过虚拟力算法对传感器节点的初始部署进行优化，以得到较好的初始部署状态；然后通过改进的果蝇算法对水声传感器网络进行重部署，同时分析了算法的移动部署能耗问题.仿真结果表明，该算法在相同能耗下能够得到更高的网络有效覆盖率.

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一种基于自适应模糊高斯核聚类的软测量建模方法

夏源，杨慧中

2017,51 (6): 722-726.

摘要 ( 709 )

PDF(641KB) ( 133 )

单一模型一般难以表达复杂的生产过程特性，在软测量应用中往往容易使模型的估计精度低、泛化性能差.提出一种基于自适应模糊高斯核聚类的概率加权多模型融合方法，利用高维空间内样本的分散性来确定聚类中心，能取得最佳聚类效果.根据贝叶斯后验定律进行多模型融合，使总模型输出更具合理性.该方法不仅克服了单模型预测的局限性，同时对传统多模型融合方法做了一些改进，提高了过程估计的精度.

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基于机器视觉的动态多目标识别

薛梦霞,刘士荣,王坚

2017,51 (6): 727-733.

摘要 ( 1243 )

PDF(4637KB) ( 144 )

提出了一种基于机器视觉的实时动态多目标识别的方法.该方法首先根据前后帧之间像素的变化，分割出运动目标和样本图像，然后使用Gabor滤波器提取图像的特征，得到特征向量.最后使用Fisher判别准则分类识别，将得到的分类识别结果自动标注在输出图像中，并且将其连续输出，便能获得已经识别完成的输出视频.实验结果表明，在多个动态目标的情况下，综合运用Gabor特征与帧间差分法的动态目标识别方法能准确检测到动态目标区域，并能准确分类、识别和标注.

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基于3维模型的月球表面软着陆燃耗最优制导方法

肖尧,阮晓钢,魏若岩

2017,51 (6): 734-740.

摘要 ( 760 )

PDF(724KB) ( 84 )

为了解决月球探测器软着陆燃耗最优制导问题，基于变分法设计了最优制导律.首先，基于变分法，将问题转换为终端时间自由且带有条件约束的两点边值问题；其次，引入了时间尺度变换方法，将终端时间自由的两点边值转换成终点时间固定的两点边值问题；最后，为了确保两点边值的求解迭代算法收敛，提出了一种终端时间和共轭变量初始值猜测方法，并通过数值方法取得终端时间和共轭变量精确的初始值以及着陆过程中最优制导律和3维最优轨迹.仿真实验结果表明，所提方法有效，算法可收敛，并且实现了燃耗最优制导.

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基于ARM的列车运行控制算法仿真测试系统

侯晓伟a，汤兆全b，孙绪彬b，蔡虎b，张梦杨a，董海荣a

2017,51 (6): 741-747.

摘要 ( 775 )

PDF(6143KB) ( 85 )

介绍了列车运行控制系统的基本组成和原理，采用通用ARM芯片S3C2440设计了列车运行控制仿真硬件系统以及包含列车模型的PC端仿真软件.使用串口UART实现下位机控制系统硬件和上位机列车仿真模型软件之间的数据通信.最后，设计了基于滑动模态状态观测器的列车控制算法，并在仿真测试系统中进行了测试.

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端面倾斜对粗糙表面机械密封性能的影响

杨笑，彭旭东，孟祥铠，王玉明

2017,51 (6): 748-755.

摘要 ( 769 )

PDF(3626KB) ( 75 )

针对航空泵用机械密封实际操作条件，考虑粗糙表面弹塑性接触，基于质量守恒的JFO(JakobssonFlobergOlsson)空化理论建立了倾斜粗糙端面机械密封环的液体润滑和混合润滑计算模型；采用有限单元法求解PC(Patir and Cheng)平均Reynolds方程，获得端面液膜的压力分布；对比研究了在不同的密封压力、中心膜厚和转速条件下，端面倾斜角对粗糙表面和光滑表面机械密封性能参数的影响规律.结果表明：随着倾斜角增大，端面的承载力增大，摩擦力先减小而后增大，泄漏率增大；当端面倾斜角较小时，粗糙表面机械密封性能优于光滑表面机械密封性能.

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流固耦合问题的精细积分求解法

吴泽玉1,2，王东炜3，汪志昊2，宋力1，费小霞4

2017,51 (6): 756-760.

摘要 ( 653 )

PDF(1132KB) ( 96 )

为了解决流固耦合动力学求解效率和精度低等问题，提出了增维精细积分法.根据有限元理论推导流固耦合方程，将流固耦合方程改写成状态空间形式，在矩阵仅增加1维的情况下将积分运算转化为代数运算，扩大了精细积分法的应用范围，从而得到增维矩阵的流固耦合精细积分求解.同时，将增维精细积分法与Newmark法的计算结果进行对比，以验证其有效性.结果表明，由于不用求解矩阵H的逆矩阵，增维精细积分法避免了矩阵奇异带来的计算解的不稳定性.增维精细积分法与Newmark法的计算结果较吻合，且其在较大计算时间步长条件下的计算精度较高.

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新型工业化背景下的工业水资源利用效率指数测量及其影响因素分析

苗治平1，张峰2

2017,51 (6): 761-768.

摘要 ( 722 )

PDF(931KB) ( 117 )

以新型工业化发展的内涵为指导，利用云模型构建工业水资源利用效率指数模型及其经济推动、技术进步、用水调控、生态规制、社会保障5个因素的测量体系，并结合关联函数对工业水资源利用效率指数进行分析.历史时序分析结果表明，尽管工业水资源利用效率在1997~2014年间存在短期波动，但整体上保持上升趋势，且具有较大提升空间；横向测量结果表明，区域之间的工业水资源利用效率存在较大差异性，其空间优化配置亟待提高；未来驱动分析表明，工业水资源利用效率有望进一步提升，但仍存在影响其发展的局部因素，如科技创新及其成果转化效率低下、水资源消耗速率较高与规模偏大、废水治理能力与监控能力不足等，并成为后期提高其效率的驱动力.

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