上海交通大学学报

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王震, 敬忠良, 雷明, 秦彦源, 董鹏

2015,49 (11): 1589-1596.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2015.11.001

摘要 ( 32 )

PDF(427KB) ( 57 )

针对杂波和噪声背景下空间距离较近的扩展目标数目和状态难以估计的问题,提出了基于扩展目标概率假设密度滤波器(ET-PHD)的多目标联合检测、跟踪与分类算法,并给出了该算法基于粒子滤波的实现方法.算法在滤波器中引入了属性量测信息,预测阶段的粒子按照其类别进行传播,更新阶段对所有粒子进行联合更新,更新结束后将粒子按照类别进行分类,各类别的粒子集表示了其相应类别目标的PHD分布.该算法具有模块化结构,计算复杂度为O(mn).数值仿真场景包含两类扩展目标并行运动和两类扩展目标交叉运动.结果表明,该算法可以同时估计扩展目标的类别、数目和状态,并且平均最优次模式分配距离相比传统算法的降低幅度超过50％.

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PLZT陶瓷在多能场耦合下的光致伸缩效应本构模型

黄家瀚, 王新杰, 王炅, 李光辉

2015,49 (11): 1597-1603.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2015.11.002

摘要 ( 37 )

PDF(458KB) ( 57 )

针对镧改性锆钛酸铅(PLZT)陶瓷光致形变与光生电压之间的迟滞现象,为提高其光致形变响应速度,提出了一种新型的多能场耦合下光致伸缩效应本构模型.对多能场耦舍下反常光生伏特效应、热释电效应、压电效应以及热膨胀效应等之间的耦合关系进行理论分析,推导出多能场耦合下光致伸缩数学模型;通过光致伸缩静态实验及参数拟合分别验证了PLZT陶瓷温度、电压和形变的数学模型;对所建立的光致伸缩数学模型进行理论分析得到,光照时PLZT陶瓷的温度升高是影响光致形变响应速度和光致形变与先生电压之间的迟滞现象的主要原因.该新型光致伸缩效应本构模型为消除PLZT陶瓷的迟滞现象,提高光致形变响应速度提供了理论依据,推动了PLZT陶瓷在微驱动领域的应用.

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基于加工要求和制造网络稳定性评价的特征加工方法决策

李春磊, 莫蓉, 常智勇

2015,49 (11): 1604-1611.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2015.11.003

摘要 ( 24 )

PDF(263KB) ( 57 )

以往的特征加工方法决策过程大多都只考虑产品零件的加工要求,忽视所选加工方法对企业当前生产线网络产生的影响,造成新加工任务插入后,部分加工设备的加工任务过重,部分设备又没得到有效利用.为了解决以上问题,提出了一种基于加工要求和制造网络稳定性评价的特征加工方法的决策方法,揭示了影响特征加工方法决策的主要因素,并以孔特征为例建立了决策因素与加工方法间的模糊映射关系.通过应用模糊综合评价法筛选出了满足特征加工要求的常用加工方法;应用复杂网络理论对企业的生产线网络进行建模,利用网络的稳定性指标对已筛选出的特征加工方法进行了评价,并通过实例验证说明了所提方法的可行性.

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基于Route-Over路由机制的6LoWPAN重组缓存管理机制

刘乔寿, 许期长, 张炎, 潘科

2015,49 (11): 1612-1617.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2015.11.004

摘要 ( 31 )

PDF(295KB) ( 57 )

为了提高多个节点同时向一个转发节点发送不同数据包的重组效率,提出了一种基于Route-over路由机制的基于IPv6的低功耗无线个域网(IPv6 over Low-Power Wireless Personal Area Networks,6LoWPAN)重组缓存管理机制.通过适当地扩大重组缓存容量,使其能够在同一时刻建立对多个数据包的重组过程.当重组缓存容量较大时,根据缓存中已经接收到的所有数据包分片的详细信息及剩余缓存容量的大小决定是否缓存刚接收到的数据包分片;当重组缓存容量低于一定门限时,根据缓存中已经接收到的所有数据包分片的详细信息,为每个数据包计算一个重组度,丢弃重组度最低的数据包分片,从而释放缓存.同时,针对每个数据包,都开启一个重组定时器,当定时器溢出时,直接丢弃该数据包的所有缓存分片.仿真结果表明,所提出的重组缓存管理策略能够有效地提高分片的重组率.

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基于二阶滑模观测器的非线性动态系统故障估计

胡正高, 赵国荣, 马合宝, 周大旺, 徐壮

2015,49 (11): 1618-1624.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2015.11.005

摘要 ( 37 )

PDF(472KB) ( 57 )

研究了一类非线性动态系统的执行器故障估计问题.采用Takagi-Sugeno(T-S)模糊模型对非线性动态系统建模,克服了以往研究需对非线性动态系统作Lipschitz条件假设的局限性.为避免传统滑模观测器在实现故障估计时的抖振问题,设计二阶滑模观测器实现了故障估计.为方便观测器设计,通过坐标变换分离出系统的可测状态;采用Lyapunov泛函与线性矩阵不等式设计观测器,并证明了观测误差动态系统的稳定性,进而得到了执行器故障的渐近估计.所提方法只需观测器与系统的输出信息,实现了故障的在线估计.通过一个液压传动系统的仿真分析验证了所提方法的有效性.

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反语法分析中语法分析树的构建

王立超, 李国强, 蔡小娟

2015,49 (11): 1625-1629.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2015.11.006

摘要 ( 25 )

PDF(213KB) ( 56 )

针对现存反语法分析方法分析结果不甚精确的问题,提出了新的反语法分析方法.与直接从抽象语法树构建出文本的传统方法相比,加入了构建语法分析树的过程,从而提高了反语法分析的精度,并且,为其他需要从抽象语法树生成语法分析树的研究提供了理论基础.

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不确定离散线性系统鲁棒单调收敛迭代学习控制

丁健, 杨慧中

2015,49 (11): 1630-1634.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2015.11.007

摘要 ( 22 )

PDF(285KB) ( 56 )

针对系统参数矩阵同时含范数有界不确定性的多输入多输出离散线性系统,研究相位超前P型迭代学习控制器鲁棒单调收敛问题.将二维迭代学习控制系统看作一维状态空间模型,借鉴传统离散线性系统中的界实引理,以线性矩阵不等式方式给出了系统跟踪误差单调收敛的存在性条件,同时得出相应的控制器增益计算公式.仿真结果表明了所提方法的可行性和有效性.

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一类约束线性切换系统的滚动优化控制

宋秀兰, 俞立

2015,49 (11): 1635-1640.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2015.11.008

摘要 ( 28 )

PDF(342KB) ( 57 )

针对具有任意切换序列的约束线性切换系统,提出一种切换控制律的滚动优化设计方法.利用共同控制Lyapunov函数构造一个解析的无约束切换状态反馈控制律.基于滚动优化原理进行切换控制律的滚动优化再设计,使之满足系统约束和优化性能指标.利用共同控制Lyapunov函数的性质,在理论上证明所提切换控制律的渐近稳定性、逆最优性和共同扇形裕度(0.5,∞),并用数值仿真验证了结果的有效性.

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基于优先级策略的模型预测控制性能评估

周培杰, 刘进峰, 刘苏, 冯毅萍, 荣冈

2015,49 (11): 1641-1646.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2015.11.009

摘要 ( 37 )

PDF(370KB) ( 58 )

为了解决基于函数加权法进行模型预测控制(MPC)潜在控制性能以及经济性能评估过程中出现的权重缺乏统一度量标准的问题,并考虑到实际操作中所考虑的安全平稳、产品质量、节能减排等目标具有不同的优先级的特点,提出了一种基于优先级策略的模型预测控制性能评估方法.对集中式MPC控制系统建模,基于线性二次最优控制(LQG)基准,将优先级引入控制目标,提出了优先级LQG基准,给出MPC参考参数,并通过稳态目标计算进行可行性判定,确定可行解空间,从而实现卡边控制,最大化经济效益.案例证明了该方法的有效性以及针对不同控制目标的灵活性.

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基于LPV动态逆的D稳定H2/H∞混合鲁棒控制无人直升机巡航

孙文达, 李平, 方舟

2015,49 (11): 1647-1654.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2015.11.010

摘要 ( 28 )

PDF(535KB) ( 57 )

将无人直升机不可测的旋翼动态视为准稳态构造线性转动动态的参数时变动态逆,引入相位补偿器解决前向通道相位滞后问题.针对动态逆方法对模型不确定性很敏感的问题,应用了H∞鲁棒控制方法.加入H2混合控制以改善控制性能,并加入区域稳定方法实现过渡态的控制指标.飞行试验验证了该方法的有效性.

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基于深度和能量的水下三维传感器网络分簇路由算法

张颖, 孙宏梁, 季常刚

2015,49 (11): 1655-1659.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2015.11.011

摘要 ( 34 )

PDF(376KB) ( 57 )

针对水下三维传感器网络定位困难、传输损耗大等特性,提出了基于深度和能量的水下三维传感器网络分簇路由协议.在分簇过程中,根据水下节点到水面的深度、节点的剩余能量来选取簇头,普通节点根据其与簇头的深度差选择自身的簇头,形成适合水下数据传输的锥形簇结构.簇间数据传输考虑了水下节点数据传输向上(水面方向)和向内(以Sink节点垂线为柱心的方向)的原则,采用多跳传输保证数据由深水层向浅水层传递.仿真结果表明,该算法能有效均衡网络能耗,延长网络的生存周期,提高网络数据传输效率.

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一种流程工业的分布式海量报警管理系统

胡静泓, 李德文, 黄文君, 杨奇泽

2015,49 (11): 1660-1664.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2015.11.012

摘要 ( 44 )

PDF(288KB) ( 59 )

提出了一种应用于流程工业的分布式海量报警管理系统,利用Hadoop平台的分布式可扩展特性实现了海量报警数据的可靠存储和高效处理.在数据存储层,通过合理的列式存储结构设计,实现了海量报警数据的分布式集群存储;在信息查询层,实现了类MapReduce过程的报警管理系统分布式并行查询模型;在功能应用层,根据业务需求实现了基本的报警管理功能模块.测试结果表明,面对海量报警数据的应用场景,基于Hadoop平台的分布式海量报警管理系统比传统报警管理系统具有更为出色的性能.

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基于人工势场的水下传感器网络部署优化策略

张颖, 乔运龙, 赵伟

2015,49 (11): 1665-1669.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2015.11.013

摘要 ( 29 )

PDF(485KB) ( 55 )

对水下传感器网络移动节点的位置进行调整以提高传感器网络的有效覆盖率具有重要现实意义.根据水下传感器网络的特点,提出基于人工势场的分布式水下传感器网络部署优化算法UPFA(Underwater deployment based on Potential Field Approach).混合传感器网络部署优化问题可以转化为漏洞修复问题,覆盖的漏洞会对移动节点产生虚拟吸引力.仿真结果表明,UPFA算法能够引导水下的移动节点修复水下传感器网络的覆盖漏洞,显著提高水下传感器网络的有效覆盖率.

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基于正交参数化的注塑保压段线性时变建模方法

周建川, 徐祖华, 赵均, 邵之江

2015,49 (11): 1670-1674.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2015.11.014

摘要 ( 24 )

PDF(381KB) ( 55 )

利用注塑过程的重复性,提出了一种基于正交参数化的注塑机保压段线性时变建模方法,能够很好地描述注塑过程保压段特性,且方法简单、可靠性强,实验结果表明了算法的有效性.

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微机电系统光开关的扭臂式静电驱动结构设计

刘军, 李海华, 王庆康

2015,49 (11): 1675-1679.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2015.11.015

摘要 ( 29 )

PDF(337KB) ( 55 )

基于扭臂式静电驱动微执行器的基本模型,运用力矩法推导出该结构的Pull-in电压和角度,并设计了用于微机电系统(Micro Electronic Mechanical System,MEMS)光开关的单晶硅扭臂式静电驱动结构参数.在所选结构参数下,运用力电耦合分析方法,研究了空气阻尼作用对扭臂式静电驱动结构Pull-in电压的影响.对所设计的驱动结构,考虑空气阻尼作用时,Pull-in电压增大约7％.对单晶硅扭臂式静电驱动结构进行应力分析得到,当上下极板发生吸合时,结构应力均匀分布在上电极,且扭臂的最大内应力仅为72.848MPa,远小于单晶硅的屈服强度,整个驱动结构的设计是稳定可靠的;用力矩法推导出的该结构的Pull-in电压适用于该微静电驱动系统.研究结果为扭臂式微驱动器参数选择提供了依据.

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带有相遇概率估计的机会网络缓存替换策略

应俊, 杨慧娉, 王汝言

2015,49 (11): 1680-1684.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2015.11.016

摘要 ( 26 )

PDF(296KB) ( 61 )

机会网络中节点缓存资源受限,为提高节点缓存利用率,提出一种带有相遇概率估计的缓存替换(CREPE)策略.综合考虑节点的活跃度及有效相遇指数,以分布式的方式估计节点间的相遇概率,并感知给定消息在网络中的扩散程度,动态估计消息的重要程度,以确定消息的替换优先级.结果表明,所提出的缓存替换策略能够有效提高节点缓存利用率,改善网络的投递率、时延与负载性能.

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基于排列组合熵和加权核Fisher的肌电跌倒检测

席旭刚, 武昊, 左静, 罗志增

2015,49 (11): 1685-1689.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2015.11.017

摘要 ( 20 )

PDF(362KB) ( 55 )

为实现老年人的跌倒与日常行为动作的模式识别,提出了一种基于排列组合熵和加权核Fisher线性判别的表面肌电信号跌倒识别方法.以腓肠肌和股外侧肌2路肌电信号对应的排列组合熵为特征向量输入加权核Fisher线性分类器进行模式识别,对跌倒与坐下、蹲下和行走进行识别.实验结果表明,该方法的跌倒识别率为93.33％,特异度100％,优于其他分类方法.

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基于滑窗QR和快速PCA算法的自适应子空间辨识

李喆, 谢磊, 孙培, WANG XUN, KRUGER UWE

2015,49 (11): 1690-1695.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2015.11.018

摘要 ( 26 )

PDF(280KB) ( 55 )

基于滑窗QR分解不但能快速、准确地更新正交投影,同时还可提供其协方差的rank-k更新表达,提出了一个用于信号子空间更新的快速PCA算法.通过对进行主元分析(PCA)计算的非线性迭代部分最小二乘算法(Non-linear herative Partial Least Squares,NIPALS)计算过程的改进,将特征向量的更新转化为小维度辅助向量的更新,在满足特征值和特征向量更新精度的同时,有效地提高了计算速度.将滑窗QR和快速PCA算法用于子空间辨识算法的自适应更新,数值仿真验证了此自适应子空间辨识算法的有效性.

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基于多步预报误差的带约束模型预测控制器性能评价方法

范峰辉, 田学民, 尚林源

2015,49 (11): 1696-1700.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2015.11.019

摘要 ( 25 )

PDF(390KB) ( 55 )

针对实际工业过程中存在的各种约束问题,提出了一种基于多步预报误差的带约束模型预测控制(MPC)性能评价方法.在原有多步预报误差方法的基础上,引入跟踪误差项,定义了新的闭环潜能指标.该方法不仅考虑了系统的动态控制性能,而且考虑了其跟踪性能,因此能更全面地反映带约束MPC控制器的性能.并在Wood-Berry二元精馏塔上进行了仿真研究.仿真结果表明了该方法的有效性.

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抽水蓄能电站区域负荷频率控制

鲍珣珣, 高伏英, 顾丽鸿, 何星, 蔡云泽

2015,49 (11): 1701-1705.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2015.11.020

摘要 ( 31 )

PDF(385KB) ( 55 )

针对电网规模的日益扩大,区域内电站的组成结构越来越多样化,非线性环节对电网调频的影响日渐突出这一现状,建立了考虑死区和发电速度限制等非线性条件下的两区域负荷频率控制模型以及抽水蓄能电站的两段式模型,并将抽水蓄能电站加入区域负荷频率控制模型中.设计了一个模糊逻辑控制器,并与传统的积分控制器进行比较.仿真结果表明,模糊逻辑控制器具有更好的矫正性能,改善了二次调频的动态响应,提高了控制效果;加入抽水蓄能电站后,电网频率恢复速率加快,调频能力得到很大提高.

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一种针对集中绕组多单元永磁同步电动机的电感解析计算方法

曾德鹏, 徐永向, 邹继斌

2015,49 (11): 1706-1710.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2015.11.021

摘要 ( 30 )

PDF(379KB) ( 54 )

多单元永磁同步电动机以其良好的容错能力,较低的单元驱动器容量等优点非常适合应用在低速大功率场合.普通三相电动机的控制策略也可以直接应用在这种电动机上.值得注意的是这种多单元集中绕组永磁同步电动机的电感参数与普通三相永磁同步电动机不同,各相之间的互感是不对称的.针对多单元集中绕组永磁同步电动机的电感参数,提出了一种解析计算方法.该方法首先利用绕组函数法得到磁路中各绕组产生磁动势的方向,再建立电动机的磁路模型,通过磁路模型求解各相绕组的自感和互感.最后通过将解析计算的电感与有限元法计算的结果对比,验证了该方法的有效性.

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基于动态自适应多目标粒子群算法的企业电网无功优化

曾玉娇, 孙彦广

2015,49 (11): 1711-1715.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2015.11.022

摘要 ( 25 )

PDF(260KB) ( 55 )

针对大型工业企业电网无功补偿不合理、功率因数偏低、网损严重等问题,以有功网损、电压偏差、功率因数及静态电压稳定裕度为目标函数,在满足潮流方程、设备能力限制以及系统安全运行要求等约束条件下,建立了企业电网多目标无功优化模型,并提出了一种动态自适应多目标粒子群(DAMOPSO)算法进行求解.该算法通过动态变化参数增强全局搜索能力,采用动态拥挤距离保持Pareto解的多样性,同时引入自适应变异机制避免算法早熟收敛.IEEE-30节点系统和北方某大型钢铁企业电网的算例结果验证了该算法和模型的可行性和有效性.

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基于内部衰退和外部冲击的租赁设备修复非新维护策略

吴常洁, 王华, 周晓军

2015,49 (11): 1716-1722.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2015.11.023

摘要 ( 25 )

PDF(281KB) ( 54 )

为体现租赁设备可靠性内部共性衰退与外部个性冲击共存的特点,从租赁服务商的视角出发,基于威布尔分布和泊松分布,对租赁设备内部衰退和外部冲击过程进行混合故障建模;结合内外损害回复和内部故障递增的修复非新规则,考虑双向故障惩罚机制,建立了周期性预防维护决策模型.算例分析表明,该模型符合租赁设备的实际维护状况,能为租赁维护决策提供技术支持.

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空心玻璃微珠强度分析的数学模型

王宏, 方红杰, 蓝庆东, 黄俊杰, 牛文昊, 姜淳

2015,49 (11): 1723-1725.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2015.11.024

摘要 ( 32 )

PDF(183KB) ( 55 )

空心玻璃微珠是一种新型功能材料,在众多领域具有广阔应用前景.建立了2种空心玻璃微珠抗压强度的数学模型,并对该模型进行了单轴压缩的理论分析,为空心玻璃微珠的设计及研究提供了理论依据.

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增程式电动汽车电驱动系统多模式切换控制

赵景波, 贝绍轶, 冯俊萍

2015,49 (11): 1726-1730.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2015.11.025

摘要 ( 45 )

PDF(329KB) ( 54 )

针对增程式电动汽车(Range-Extended Electric Vehicle,RE-EV)电驱动系统电动机驱动和发动机-发电机-电动机能量传递问题,建立了驱动电机动力学、动力电池动力学和增程器动力学数学模型,设计了电动低速、电动高速、增程低速和增程高速多模式切换控制过程,建立了电驱动系统切换控制逻辑关系,进行了1和10个循环工况下的道路实验.结果表明:速度-时间曲线下的最大爬坡度大于30％,符合性能设计指标;排放-时间曲线下的排放出现在10个工况循环中的2 400s,此时,增程器开始运行;电池容量-时间曲线下的电池放电深度从0.7下降到0.3时,增程器起动并控制电池放电深度在0.3～0.5.

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面向大数据图像处理的尺度空间挖掘算法及应用

刘利钊, 洪江水, 刘莉莉, 朱顺痣, 尹华一, 许华荣

2015,49 (11): 1731-1735.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2015.11.026

摘要 ( 24 )

PDF(426KB) ( 55 )

针对大数据挖掘及融合分析的基础理论问题,提出具体可操作的大数据尺度空间挖掘及融合分析方法.根据无限小的质点型热源在物理空间中的热量扩散规律,推导出大数据非线性尺度空间扩散方程.以各向异性的方向可调小波为热源函数,构建了各向异性的大数据非线性尺度空间;以各向同性高斯核函数为热源构建了各向同性大数据非线性尺度空间,以该空间为核心设计了各向异性特征挖掘算法.实验结果显示以各向异性小波热源空间为核心的挖掘算法可以进行分级差异化检测、特征强化、特征整合并最终锁定稳定特征,以各向同性高斯大数据空间为核心的检测算法可以对数据进行大量泛化特征检测.以光强色调饱和度、主成分分析、加权函数为热源构建了单热源和组合式热源大数据非线性空间,进而设计了融合算法并进行了多种类型的挖掘和融合实验;实验结果显示在清晰度、相关系数、信息熵、标准差、特征点数、稳定特征点数等指标方面,组合式大数据非线性尺度空间优于单热源融合空间及传统方法.综合上述可以得出:大数据非线性尺度空间具有强扩展性、开放性和适应性.

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旅游伦理与设计责任——广西西津国家湿地公园规划设计研究

周武忠, 马佳燕, 赵树望, 孟世俊

2015,49 (11): 1736-1740.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2015.11.027

摘要 ( 35 )

PDF(225KB) ( 55 )

以目前华南地区最大的国家湿地公园——西津国家湿地公园为案例,坚持生态资源保护下的适度开发与利用原则,以当地现有的自然生态环境为本,致力于打造经济、民生、风土等多维度可持续和谐发展样本.以"真湿地,深生态,大花园"为核心理念,结合现有自然水系,打造具有天然属性的真湿地景观体系.以对大自然的敬畏之心,尊重环境规律,在实地调研背景下寻找本地的气候、植物生长、风向等规律,营造和谐发展的生态运作链.并运用花海的形式增加景观特色,形成规模性的大花园,为游客及当地居民带来愉悦的视觉效果.

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