网络首发
基于层次K-means聚类算法的配电网电压分区控制
张令雄;杨毅强;徐万;唐青林;可再生能源大量接入配电网，其出力的不确定性和波动性，增大了配电网系统无功电压控制的难度。本文提出一种配电网无功电压分区控制方法，通过将系统划分为多个控制区域，利用无功源的无功出力实现电压分区控制。配电网分区策略是利用层次聚类为基础的K-means聚类算法，以轮廓系数和Calinski-Harabasz为分区评价指标，各分区分布式电源接入点由灵敏度系数来确定主导节点。以系统网损最小、电压偏差和电压稳定性指标建立无功优化模型，权重系数采用主观赋值法，通过改进粒子群算法（IPSO）对模型求解寻得最优解，分区控制后网损减少9.7184 kW，电压偏差减小0.0561 p.u。最后，以改进IEEE33节点配电网系统进行仿真验证，本方法能有效控制无功电压安全运行。
基于Lab颜色空间的煤矿井下复杂光线图像增强算法
金钟杨;吴浩;陶晶;吴昊翰;周媛;在煤矿井下进行视频采集时，不均匀的照明常导致采集的图像存在亮度不足、过曝、细节丢失以及对比度低等问题。针对上述问题，提出了一种基于Lab颜色空间的煤矿井下复杂光线图像增强算法，其主要从细节增强和亮度校正两个维度对图像进行增强。在细节增强方面，将原图像转换为灰度图后，应用主成分分析进行去噪与特征提取，得到细节增强图。在亮度校正方面，通过采用锐化-平滑滤波器和对比度限制自适应直方图均衡化技术在图像Lab颜色空间对亮度进行多尺度分解和校正，获得校正后的亮度分量。随后，将细节增强图与校正后的亮度分量融合，生成Lab颜色空间的亮度增强图像。最后，通过逆变换将其转换为RGB图像。实验结果表明，研究算法处理不同光线场景下的煤矿图像效果均优于对比算法。在IE、SD、NIQE、SSIM和PSNR等评价指标上，相较对比算法显著提高；与输入图像相比，本文算法在IE、SD、SSIM和PSNR上分别平均提升了11.31%、22.39%、45.44%、47.85%，同时本文算法在NIQE上降低23.86%。
基于多通道特征融合的CNN-SVM说话人识别研究
任俊红;詹旭;范涛;唐青林;针对单一声纹特征对于说话人身份表征能力有限和传统卷积神经网络无法充分学习声纹特征的缺点，实验将MFCC（Mel-Frequency Cepstral Coefficients）和GFCC（Gammatonetone-Frequency Cepstral Coefficients）两种声纹特征结合起来，构建了一种新的声纹特征——MGFCC（Mel-Gammatonetone-Frequency Cepstral Coefficients）。MGFCC综合利用了梅尔滤波器组和伽马滤波器组的优势，能够拥有更丰富且区分度更高的声纹信息。为了进一步提升说话人识别的准确性，使用分类效果更优的SVM分类器替换CNN中的softmax分类器，提出了一种新的说话人判别模型——CNN-SVM。实验表明，在识别目标人数相同的情况下，融合特征MGFCC在开源数据集上的准确率比MFCC和GFCC分别提升了1.13、1.33个百分点；在自建数据集上的准确率比MFCC和GFCC分别提高了4.87、0.82个百分点。在MGFCC特征下，使用SVM分类器的CNN模型在开源数据集上的准确率相比于传统CNN和使用TREEB分类器的CNN分别提升了2.04、1.79个百分点。与目前主流的判别模型RDNN和ResNet-18相比，CNN-SVM的模型取得了更高的判别准确率，在自建数据集和开源数据集下分别达到95.06%和98.83%。
基于喷泉码的卫星物联网数据传输方法研究
吴东;李伊陶;熊兴中;卫星物联网场景下，传感器与卫星直连时，其上行数据链路信号衰减严重，传输时延各异，以致数据丢包率远大于地面网络。针对该问题，提出了一种基于喷泉码的卫星数据扩频传输方案，将喷泉码与扩频传输技术相结合，通过物理层编码构造等效删除信道，求出对应的删除概率与信噪比及丢包率关系，并将其应用于星地链路上行传输信道。首先进行了前向纠错（FEC）码的扩频仿真实验，然后针对传统的卢比变换码（LT）与最新的RaptorQ码分别进行了对应的扩频传输实验。实验结果表明，文中所提方法在突发接入场景下，相比于传统FEC码的传输方案，在信噪比高于2.5 dB的情况下整个传输系统的误码率（BER）显著降低，其中以扩频喷泉码效果最佳。此外，在LT码与RaptorQ码的扩频仿真结果中，在相同的译码冗余条件下进行了扩频的喷泉码，在译码冗余达到0.20时，LT码的平均误码率达到了0.7%，扩频LT码的平均误码率则达到了0.01%，而扩频RaptorQ的平均误码率仅有0.003%；且在相同的突发接入用户数情况下扩频RaptorQ码也比扩频LT码的接入时延减少10%左右。
联络通道上下台阶法施工对地表沉降及既有隧道变形规律分析
席培胜;丁润其;杨晨;以合肥轨道三号线仙霞路站—站前路站区间联络通道工程为背景，采用MIDAS GTS NX软件，针对联络通道上下台阶法施工过程，深入分析其引发的地表沉降、既有隧道管片沉降及管片水平收敛规律。研究结果表明：联络通道开挖引起地表沉降和管片沉降曲线呈“U”型分布，而管片水平收敛曲线大致呈倒“U”型分布，其中地表沉降、管片沉降和管片水平收敛的最大值分别达到3.21、4.19、0.53 mm。在施工方向上，联络通道由隧道左线向右线开挖，通过模拟结果和实测数据对比分析发现，该施工工程对左线隧道的影响大于右线隧道，并且联络通道开挖区域越靠近既有隧道，隧道所受的影响就越大。特别值得注意的是，联络通道在左线隧道的开口处是整个既有隧道变形量最大的位置，此处的管片水平收敛值也为最大，研究结果可为类似联络通道开挖工程提供技术参考与实践借鉴。
基于水槽试验的泥石流格栅坝开口间距最优化研究
亓星;曹汝亮;方敏;蔡明光;梁洁雅;格栅坝因拦、排兼备而被广泛应用于泥石流拦挡工程中，但实际应用中部分坝体存在拦挡效率低下、后期清淤维护成本高等问题。为进一步提升格栅坝调节性能，以汶川震区牛圈沟为背景，通过等比例缩放松散堆积体级配，利用水槽装置开展室内拦挡试验，探究格栅间距与泥石流容重、中值粒径之间的关系。试验结果表明，当格栅开口间距分别为5、10、20 mm，对应泥石流中值粒径分别为5、10、20 mm时，过坝后的泥石流容重最低，分别为1.19、1.21、1.15 g/cm3，格栅坝表现出良好的拦粗排细效果。基于此，以牛圈沟和七盘沟为野外应用背景，提出适用于该区域的格栅开口间距设计方案。研究成果可为格栅坝开口间距优化设计提供科学依据，以提高格栅坝调节性能，减少坝体修建后清淤维护成本。
基于H∞的时滞多智能体编队包容控制研究
吴汉;陈昌忠;龙海军;陈旭;针对具有外部扰动的二阶时滞多智能体系统，采用李雅普诺夫泛函和线性矩阵不等式的方法实现多智能体系统的编队包容控制，在存在外部干扰的情况下保持编队运动的稳定并且对时滞具有一定的容忍性。为了实现编队包容控制，提出一种基于相邻智能体之间相对状态的分布式时延反馈控制器。通过图论和矩阵理论的工具，将多智能体系统在所提出的控制器下的包容控制问题转化为系统稳定性问题。随后，利用线性矩阵不等式的形式给出了保证状态反馈包容控制器存在的充分条件。在考虑存在外部干扰和时滞的情况下，确保系统的稳定性和收敛性，同时满足H∞性能指标，并有效地将跟随者引导至由领导者形成的凸包中。通过仿真结果验证，提出的控制方法能够使多智能体系统快速形成稳定的编队，并在控制策略执行后的20个时间步内实现收敛。
基于多目标优化的射钉枪消声结构参数优化
刘梦辉;文华斌;胡光忠;于井浩;张柏洋;为解决间接式火药射钉枪在工程使用过程中噪声过大问题，本文采用多目标优化对射钉枪消声结构进行了参数优化。通过设计全因子试验，结合计算流体力学、气动声学的耦合方法以及气-固两相流方法，分析了射钉枪消声结构的消声碗数、消声碗倾角、消声碗流道宽度等参数对噪声及消声结构内颗粒占比的影响。根据显著性分析结果显示，消声碗倾角对噪声影响较小，消声碗个数与流道宽度对噪声影响较大；流道宽度、消声碗倾角和消声碗个数均对颗粒占比产生较大影响。采用多目标灰狼算法（MOGWO）对消声结构参数进行优化，优化结果表明：当消声碗个数为3，倾角为48.4°，流道宽度为1mm时，配置消声结构后的射钉枪比原枪噪声下降10.4%，同时具有良好的收纳颗粒的能力。该优化方案可为射钉枪的降噪设计提供有效参考，在实际工程中具有重要的应用价值。
大断面矩形双线顶管曲线顶进管节土压力分布规律研究
孙仁浩;曹广勇;左冬生;李永贵;孙昆鹏;袁江斌;为探究大断面矩形双线顶管曲线顶进顶管间距与管节土压力分布规律，采用有限元软件对曲线管节单、双线顶进进行数值模拟分析，获得双线曲线顶进管节压力分布及变化规律，并通过与现场施工监测数据对比分析，明确了双线曲线顶管在不同线间距的压力变化特征及影响因素，结果表明：单线管节所受压力以管节轴线对称排布，随着左线的顶进双线间管节逐渐演化为以管线中心对称排布。单线管节顶部受力形式呈M型分布，最大值位于管节的1/4位置。双线管节受力中管节轴线内侧范围增高，外侧数值基本不变。侧墙的受力随深度的增加而递增，最大值出现在侧墙下部的1/4位置。单线管节两侧墙受力一致，双线管节中内侧墙压力增大，外侧墙的受力保持不变。另一方面，管节线间距大的位置相比间距小的位置管节内侧受力均有所减小，2.4 m间距的受力整体趋向单线管节的正常受力的状态。研究成果对于顶管工程的设计和施工具有重要借鉴意义。
基于改进蜣螂算法和DWA的避障路径规划
范县成;凌新宇;朱国武;汤巍;针对蜣螂优化算法（DBO）局部探索能力不足、路径规划不平滑且动态避障能力差的缺点，提出一种基于改进蜣螂算法和动态窗口算法（DWA）的避障路径规划算法。首先，针对DBO局部搜索能力的不足问题，引入Tent混沌映射初始化种群，并利用黄金正弦算法（GOLD-SA）引入非线性权重优化蜣螂位置更新方式；然后，删除规划路径中的冗余节点，并将优化DBO与DWA融合解决DBO算法的不足，并进行仿真实验。实验结果表明改进DBO相对于其他算法在转弯次数、最短路径、迭代次数分别减少40%、3.3%、92%，算法性能得到显著优化。改进DBO与DWA算法在保证避开静态障碍物的同时能够避开未知与动态障碍物，规划路线相对平滑，有效提升了机器人的运行效率和安全性。