最新刊期
      2022 年 第 21 卷 10 期

        行业洞察与政策解读

      • 赵付青,刘欢,朱波,刘岳宝
        2022, 21(10): 1-8. DOI: 10.11907/rjdk.221926
        摘要：工业互联网作为新一代信息技术与制造业深度融合的产物，是以数字化、网络化、智能化为主要特征的新工业革命的关键基础设施。工业智能的核心目标是借助人工智能技术，实现制造过程自动化、信息化与智能化，从而整体优化产品全生命周期制造全流程。为此，以工业4.0及“中国制造2025”为背景，对工业智能与工业互联网的关键技术进行分析，研究工业智能的技术演进路线，论述工业智能及工业互联网的发展现状及现存问题，结合典型行业智能制造转型升级案例提出具体应用领域解决方案，以期为企业工业智能发展提供参考。  
        关键词：工业智能;工业互联网;工业4.0;中国制造2025;人工智能   
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        发布时间：2022-12-27
      • 唐湘民,张祥鹤,刘建文
        2022, 21(10): 9-15. DOI: 10.11907/rjdk.222067
        摘要：工业软件是产业发展的基石和创新变革的核心。随着新一代信息技术的飞速发展，工业软件对产品和业务的价值变得越来越重要，已然成为决定性因素。工业软件广泛应用于汽车产业，汽车企业对工业软件的开发能力、集成能力、应用水平决定其竞争力。以数字化时代汽车产业变革为主题，从信息技术的发展历程、信息技术与产品和业务的融合、软件定义汽车、工业软件在汽车产业转型升级中的作用等方面进行分析研究，提出工业软件在汽车产业中从辅助到支配的论断，并进一步提出汽车的智能化是工业软件新的主战场这一全新观点。研究表明，工业软件的开发与应用是汽车产业转型升级的关键。  
        关键词：数字化转型;智能制造;工业技术软件化;工业软件;工业APP;新一代信息技术;汽车智能化   
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      • 宁振波
        2022, 21(10): 16-20. DOI: 10.11907/rjdk.222066
        摘要：随着数字经济深度推进，工业软件对现代制造业的重要性愈发凸显，制造业全产品、全过程、全价值链对工业软件的依赖逐步增加，工业软件已经成为现代工业和制造业的灵魂。为此，首先阐述工业软件的发展历程，明确工业软件本质是工业知识，深度分析工业软件与工业技术之间的关系。然后，分析亚当·斯密的分工理论、计算机硬件架构分工、软件体系分工发现，中国应将精力集中于开发行业专用软件，而非通用工业软件。最后，对中国工业软件发展提出十点思考。  
        关键词：工业知识;工业技术软件化;工业软件;工业APP;通用工业软件   
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      • 杨春晖,刘梦玥,陈平,刘奕宏
        2022, 21(10): 21-25. DOI: 10.11907/rjdk.222263
        摘要：为更好地理解“十四五”规划对工业软件发展的指导作用，找到适合我国工业软件发展的有效模式，阐述工业软件发展目前取得的成就、现阶段面临的主要问题，以及“十四五”规划给工业软件发展带来的机遇，并对“十四五”规划和软件“十四五”规划中工业软件相关政策进行解读，重点分析发展目标、发展方向和重点工作等相关内容，最后给出我国现阶段工业软件发展的工作建议。  
        关键词：工业软件;“十四五”规划;工业数字化;自主创新   
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      • 郭刚,鲁金屏,窦俊豪,王憧,陈怡红
        2022, 21(10): 26-30. DOI: 10.11907/rjdk.221935
        摘要：工业软件是工业制造的基石，是制造业高质量发展的核心支撑，是我国从制造大国向制造强国转变的重要抓手，推动核心工业软件自主可控，是国产工业软件发展的必然要求。分析国内外工业软件发展现状，从技术积累、人力资本、研发投入、产权保护方面提出我国工业软件发展存在的问题，并根据目前工业软件面临的形势特征，分析国产工业软件在政策、需求与技术等方面的发展机遇，以期为我国工业软件产业政策体系的全面构建与发展提供借鉴。  
        关键词：工业软件;产业现状;发展机遇;智能制造   
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      • 代小龙
        2022, 21(10): 31-35. DOI: 10.11907/rjdk.221987
        摘要：由于中国自主研发设计的软件产业仅占5%左右市场，工业软件存在进口依赖性。随着中国对工业软件相关技术研究力度加大，国内工业软件活力逐渐被激发，但在工业软件发展上仍然存在一系列问题。为此，从工业软件概述、现状入手，对工业软件发展存在的问题进行分析，提出主要解决策略，对工业软件发展趋势作出判断。通过分析表明，提高核心技术水平、完善产业扶持政策、创新新兴产业环节主体、提升人才引进与培训力度、建立健全相关法律法规等方法，能有效解决发展现存问题。  
        关键词：中国工业软件;工业软件现状;工业软件发展趋势;创新发展   
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        发布时间：2022-12-27

        自主研发与典型示范

      • 杨小渝,马新杰,许立芳,郝德博,孛志尧,昌志成
        2022, 21(10): 36-47. DOI: 10.11907/rjdk.222123
        摘要：人们对工业软件的理解大多为基于宏观有限元的模拟仿真，然而计算模拟很多时候还需深入到电子、原子和分子层次。为此，研发了微观多尺度材料集成设计工业软件MatCloud+材料云，不仅将建模、计算流、材料数据库、计算集群以及AI算法等一体化置于云端，而且研发了自主可控的第一原理计算和分子动力学程序包，积累材料数据近千万。高校和科研院所用户无需下载安装，通过浏览器即能开展高通量多尺度模拟。企业用户可部署私有云，通过“软件定义”方式，快速将碎片化的实验数据结构化，并与高通量计算数据融合开展材料智能设计。MatCloud+材料云的开发，打破了微观多尺度材料集成设计工业软件被国外垄断的局面。  
        关键词：材料研发工业软件;微观多尺度材料集成设计;高通量材料计算;材料基因编码;MatCloud+   
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        发布时间：2022-12-27
      • 戈道川,王金凯,张冰,郭丁情,林坚,王明,雍诺,夏冬琴,汪建业,郁杰
        2022, 21(10): 48-52. DOI: 10.11907/rjdk.222259
        摘要：核电站是复杂的社会技术系统，一旦发生事故将对公众和环境造成潜在的放射性风险。安全是核电可持续发展的前提，为了对核电站运行状态进行评估，提出一种核电站运行风险监测与预警系统平台框架，并开发了相应监测系统。该系统平台主要包括电站状态配置模块、接口模块、在线风险计算模块、维修计划风险计算模块、界面图形化展示模块以及权限管理模块。经过V&V测试，结果表明，该软件平台实现了既定功能，性能可达到国际同类先进软件的水平。  
        关键词：核电站;社会技术系统;风险指引理论;风险监测;风险预警   
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      • 赵安新,杨宏魁,黎梁,张晨阳,杨彪,翟勃,肖剑
        2022, 21(10): 53-57. DOI: 10.11907/rjdk.221947
        摘要：在现代信息化技术支持下，煤矿企业逐渐向智能化、数字化方向转型。采用国产银河麒麟操作系统搭建基于国产自主可控CPU架构的煤矿智能化软硬件平台，该平台可运行Pytorch、keras等深度学习框架以高效稳定地完成目标检测、图形分类、管网控制等任务，实现人员煤矿作业时的不安全行为检测、通风质量检测及排水量实时检测目标，为传统煤矿企业走向智能化提供建设性策略支持。  
        关键词：智能化煤矿;国产CPU;软硬件平台;深度学习;目标检测;智慧矿山   
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      • 朱琪,夏永华,王冲,杨明龙,简小婷,朱文
        2022, 21(10): 58-66. DOI: 10.11907/rjdk.212767
        摘要：为解决工程建设难以获取狭窄及隐蔽地下空洞精确数据的问题，提出一套地下空洞三维探测系统。该系统以低成本的二维激光雷达为硬件基础，结合自主研发的数据采集装置，采用Data Conversion and Visualization软件进行数据坐标转换、通用三维格式转换及三维数据显示等操作，并对模拟的地下空洞进行可行性实验和精度分析。实验结果表明，该系统能高效获取高精度的地下空洞三维数据，硬件成本较低。为国内地下空洞探测工作提供了一种新的解决方法。  
        关键词：激光雷达;地下空洞;三维探测系统;数据转换;点云处理   
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        智能计算与协同制造

      • 余伟伟,张莉,葛宁,贾航
        2022, 21(10): 67-73. DOI: 10.11907/rjdk.221938
        摘要：协同制造虽然为制造企业之间的信息共享提供了良好平台，但其海量信息也让制造企业在选择合作企业时犯难。因为现有制造企业中的设备不仅数目庞大，而且种类繁多，导致制造企业想要快速寻找拥有符合需求设备的合作企业非常困难。为解决上述制造企业选择难的问题，提出一种基于领域知识的制造企业推荐方法。该方法利用已有的领域知识设计一种基于领域知识的设备工件描述语言，并将该语言到推理规则进行转化，从而实现了快速寻找合适加工设备的制造企业筛选。最后应用宁波某工厂的数据进行实验验证，结果表明，该推荐方法能显著提高制造企业的选择效率。  
        关键词：协同制造;领域知识;设备推荐;推理规则;企业推荐   
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      • 王钟锐,李鹏,陈光武
        2022, 21(10): 74-83. DOI: 10.11907/rjdk.221963
        摘要：无绝缘轨道电路是铁路网的重要组成部分，介绍ZPW-2000A型轨道电路故障诊断方法的3种总体技术路线，说明3种路线的具体实现路径，尤其对信号分解与处理部分作了较为详细的说明。通过分析，信号分解与处理方法仅局限于轨面设备，如补偿电容等；浅层机器学习的故障诊断范围比信号分解与处理方法更广，但过程较为复杂；反观基于深度学习方法的故障诊断准确率较高，且故障诊断范围较广，因此基于深度学习的故障诊断是今后发展的大趋势。  
        关键词：轨道电路;故障诊断;信号分解;特征提取;机器学习;深度学习;智能交通   
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      • 李天博,任昊,董德勇
        2022, 21(10): 84-90. DOI: 10.11907/rjdk.212689
        摘要：针对目前基桩缺陷类型识别精度不高的问题，提出融合时域、频域与小波包能量的特征提取方法，并建立基于改进灰狼优化算法—支持向量机（IGWO-SVM）的分类模型。该模型中的IGWO采用Sobol序列实现了对种群的初始化，并引入莫兰指数提高灰狼优化算法（GWO）的全局收敛能力，最终确定了模型的两个重要参数C为39.21，g为0.16。试验结果表明，该模型对基桩缺陷类型的识别准确率可达96.97%，相较于BP神经网络、KNN两种分类模型分别高出6.36%、12.36%。IGWO-SVM分类模型在基桩缺陷识别方面具有较显著的有效性和优越性。  
        关键词：灰狼优化算法;支持向量机;小波包分析;超声透射法;基桩缺陷   
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      • 陶祥明
        2022, 21(10): 91-96. DOI: 10.11907/rjdk.221025
        摘要：为解决在目标出现大尺度形态变化和物体遮挡等复杂场景下的跟踪精度问题，基于孪生网络的视觉跟踪算法设计一种基于注意力和无锚点的孪生视觉跟踪网络。该网络在孪生跟踪算法基础上，融合多层的特征图信息，引入基于注意力机制的变换网络方法，与传统相关操作结合完成特征匹配，基于无锚点方式进行回归，完成对目标中心位置和边界框的预测。将该算法在多个目标跟踪数据集上与主流的孪生网络视觉跟踪算法进行比较，其中在UAV123数据集中，相比于HiFT模型，成功率提高2.3%，精度提高1.1%；相比于Siam CAR模型，精度提高3.8%。说明该算法在准确性和鲁棒性上具备一定优势，在物体遮挡、目标快速移动和复杂场景中有较好表现。  
        关键词：目标跟踪;孪生网络;注意力机制;无锚点;变换网络   
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      • 王雪琪,赵文政
        2022, 21(10): 97-102. DOI: 10.11907/rjdk.212544
        摘要：针对车身制造过程中三坐标自动化工艺路径规划问题，提出基于智能化算法的三坐标动态碰撞检测算法。该算法对车身进行三角面片化，将三坐标的测头、测针、接长杆进行层次包围盒化等处理，实现对三坐标运动轨迹所占空间的建模，并且针对碰撞检测算法中存在的“隧道效应”导致的计算效率低和准确性不足问题，提出基于OBB包围盒和GJK碰撞检测相结合的分级碰撞检测算法。仿真结果表明，该算法具有较高的实时性和准确性，为汽车行业数字化工艺路径自动开发提供了新的理论依据。  
        关键词：白车身;三坐标测量机;分级碰撞检测;动态碰撞检测;车身数字化   
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      • 贾高杰,钱晶,邹屹东,曾云
        2022, 21(10): 103-108. DOI: 10.11907/rjdk.212505
        摘要：为实现水轮机调速系统的智能控制，提出一种基于收敛因子粒子群优化算法（CPSO）与引力搜索优化算法（GSA）的CPSOGSA算法。首先建立水轮机的基本模型，然后利用CPSOGSA算法对PID控制器的参数进行优化并搭建Simulink仿真模型。仿真结果表明，利用CPSOGSA算法能快速得到PID控制器的最佳匹配初始参数，且在频率扰动和风电功率扰动下，基于CPSOGSA算法的PID控制系统相较于传统PID控制系统输出转速波动更小，稳定时间更短，动态响应速度更快。将基于CPSOGSA算法的PID控制策略应用于水轮机调速系统具有较佳的动态稳定性。  
        关键词：水轮机调速系统;收敛因子粒子群引力搜索算法;PID参数优化;Simulink仿真;水力机械智能   
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      • 令晓明,顾䶮楠,范少良,王文强
        2022, 21(10): 109-114. DOI: 10.11907/rjdk.212681
        摘要：为了改善铁路接触网设备检测的漏检率和误检率高的问题，提出一种改进YOLOv3的接触网设备目标检测方法。在Darknet-53与预测特征层之间加入一块空间金字塔模块，增大感受野；引入图像增强方法，增加了数据集的鲁棒性和多样性；用GIoU损失函数代替原来的IoU损失函数，提升目标检测精度。实验结果表明，将改进模型应用在铁路接触网设备中，平均检测精度（mAP）达到89.19%，相比原来的YOLOv3模型提高了9.38%，且目标检测速度变化不大，说明该目标检测模型可满足接触网设备的检测要求。  
        关键词：接触网设备;目标检测;深度学习;YOLOv3;损失函数   
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      • 李晓宇,叶春明
        2022, 21(10): 115-122. DOI: 10.11907/rjdk.221153
        摘要：炼钢连铸是钢铁生产过程的重要工序和瓶颈工序。由于钢铁加工过程属于多约束、强耦合和规模大的NP-hard问题，传统算法无法很好地找到精确的最优解，因此使用改进的灰狼优化算法进行求解。采用反向学习初始化种群的方法提高初始种群的多样性，使用非线性收敛因子平衡算法全局与局部的搜索能力，对精英头狼采用莱维飞行策略提高其在后期的全局寻优能力。此外，建立带有缓冲区约束的炼钢连铸调度模型。最后，利用改进的灰狼优化算法对模型进行求解，并通过仿真实验测试模型和算法的有效性。结果表明，改进的灰狼优化算法在求解速度和精度上表现更优。  
        关键词：灰狼优化算法;反向学习;收敛因子;莱维飞行策略;炼钢连铸调度   
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      • 杨冠群,刘荫,郑海杰,张闻彬,汤琳琳,王高洲
        2022, 21(10): 123-130. DOI: 10.11907/rjdk.221584
        摘要：为了识别出异常用电，便于电力企业进行后续的故障定位与检修，众多异常用电识别模型被提出。现有方法要求将分散在各个供电公司的数据汇集起来，统一进行模型构建。然而，这种中心化的数据汇集操作可能会在数据传输时造成用户数据泄露。为保证用户用电数据的隐私性，提出一种基于信息熵的联邦学习异常用电识别模型。该模型借助于联邦学习范式中“模型本地训练、参数在线更新”的计算策略，以存储在不同客户端的数据块作为训练数据，避免了集中式模型训练所带来的潜在数据泄露风险。此外，在联邦学习中间参数聚合过程中，各个客户端数据质量之间的差异性可能会给模型性能带来潜在影响。因此，引入Kozachenko-Leonenko k近邻评估算法获取客户端数据集的信息熵，以此表示各个客户端中间参数在聚合过程中对模型最终参数的贡献。仿真结果表明，基于信息熵的联邦学习异常用电识别方法能够在保证数据隐私的情况下，有效地识别出异常用电数据。  
        关键词：电力数据分析;异常识别;信息熵;联邦学习;神经网络;智能电网   
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      • 顾亚明
        2022, 21(10): 131-135. DOI: 10.11907/rjdk.221044
        摘要：在电机控制中，PI参数调节直接影响电机到达目标转速的效率。针对PI参数调节问题，提出一种将信息熵与混沌粒子群算法相结合的融合算法，并将该算法应用于PI参数优化中。采用信息熵对粒子的多样性进行评估并决定粒子是否变异，弥补了PSO算法容易陷入局部最优和CPSO 算法因变异产生粒子偏移的缺点。使用MATLAB对电机控制系统进行仿真，结果显示，改进CPSO算法优化的参数在超调量和稳态时间方面都优于相同电机转速下采用传统PSO算法、Z-N整定方法以及FPA算法优化的参数，表明该算法可很好地应用于电机控制的PI参数优化，且性能指标优良。  
        关键词：无刷直流电机;PI参数;Z-N算法;改进CPSO算法;PSO算法;FPA算法;MATLAB;电机控制   
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        发布时间：2022-12-27
      • 严莉,张凯,徐浩,韩圣亚,刘珅岐
        2022, 21(10): 136-141. DOI: 10.11907/rjdk.221625
        摘要：目前，通常采用深度神经网络根据历史用电数据检测用户用电行为异常，但该方法忽略了电力数据缺失对异常检测性能的影响。为此，提出一种基于缺失值补全和双向长短期记忆神经网络（BiLSTM）的用电行为异常检测模型。首先，采用卡尔曼滤波器和一维卷积神经网络学习电力数据文本信息表示，通过图注意力网络捕获电力数据间复杂的关联关系。然后，以Transformer为生成器，支持向量机（SVM）为判别器构建生成对抗网络（GAN）模型，通过两者相互对抗补全电力数据缺失值。最后，采用BiLSTM进行用电行为异常检测。实验结果表明，所提模型的准确率、F1值、AUROC值和AUPRC值分别为96.82%、60.28%、89.17%和56.73%，优于主流异常检测模型，证明模型能有效提高电力异常检测性能，可以为用电数据检测提供参考与借鉴。  
        关键词：电力数据;缺失值补全;生成对抗网络;BiLSTM;异常检测   
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        发布时间：2022-12-27
      • 万雨松,余开朝
        2022, 21(10): 142-148. DOI: 10.11907/rjdk.212609
        摘要：面向云制造模式下产生的柔性生产调度问题，提出云制造模式下的生产调度框架：企业对自身已有的生产任务进行调度，云平台将相应的制造任务与空闲制造资源进行匹配，并且采用改进候鸟算法用于生成云制造模式下的生产调度方案。该算法在初始候鸟算法基础上改进了种群编码方式，利用3种种群初始化策略，采用新的进化方式且引入变邻域搜索，从而提升算法的全局和局部搜索能力，并以优化云制造生产效率为目标，生成调度计划。最后利用常用的10个柔性调度案例计算求解，并与常用的遗传算法、粒子群算法等算法结果进行对比，以验证改进候鸟算法的性能。实验结果表明，优化后的算法有利于提升云制造环境下的生产效率，从而提高企业的竞争力。  
        关键词：云制造;智能制造;生产调度;柔性调度;候鸟算法;元启发式算法   
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        发布时间：2022-12-27

        移动机器人与自控系统

      • 李睿欣,汤明东,李海英,黄微
        2022, 21(10): 149-155. DOI: 10.11907/rjdk.221140
        摘要：为解决大规模、存在可变障碍物的复杂变电站环境下的自主导航问题，设计一个变电站运动规划框架，包括建立变电站地图、动态避障与局部路径规划、可变障碍物比对及判断，并提出一种基于层次搜索空间尺度的HHA*路径规划方法，能够有效地生成平滑、安全的路径。与现有方法相比：①提出一种新的HHA*方法，首先将变电站空间划分为一个粗尺度，建立常规路径以生成全局目标，然后在精细尺度搜索空间中采用新的启发式函数，以提高生成路径的平滑性；②提出一种新的障碍物称为可变障碍物。在各种复杂的模拟场景和具有挑战性的现实世界中验证该方法的安全性、平滑性、灵活性和高效性，结果表明，该方法的计算效率相比混合A*算法提高了1.83倍，在全局规划阶段相比混合A*算法提高了45.48%，在局部规划阶段相比QBC算法提高了22.87%，相比TEB算法提高了16.37%。证明采用该方法在大规模变电站复杂场景中进行巡检，可满足路径规划平滑性和安全性的要求。  
        关键词：自主导航;巡检机器人;路径规划;障碍物;HHA*;变电站   
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        发布时间：2022-12-27
      • 王永尚,高国琴,方志明
        2022, 21(10): 156-164. DOI: 10.11907/rjdk.212712
        摘要：由于喷砂除锈并联机器人移动平台的质心会随升降机运动而变化，为实现高性能轨迹跟踪控制变质心移动平台，提出一种自适应全局鲁棒超螺旋滑模控制算法。首先，根据移动平台质心坐标与轨迹跟踪参考点的几何位置关系推导质心速度方程，建立考虑质心变化的移动平台动力学模型。然后，基于该模型设计一种自适应全局鲁棒超螺旋滑模控制算法，并在全局滑模面中引入超螺旋滑模控制消除趋近阶段，保证系统全局鲁棒性。最后，引入切换增益自适应律提高系统收敛速度。实验结果表明，该算法既能增强系统鲁棒性，又改善了轨迹跟踪的动态品质，并采用Lyapunov直接法证明系统能在有限时间内渐进稳定，为处理移动平台质心变化提供新的方法。  
        关键词：移动平台;质心变化;全局鲁棒超螺旋滑模;切换增益自适应律;移动机器人控制   
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        发布时间：2022-12-27
      • 张徐,郭亮
        2022, 21(10): 165-171. DOI: 10.11907/rjdk.221294
        摘要：针对皮带传送机运输载荷突增时造成永磁同步电机急停，进而引发输送带断裂等安全事故的问题，提出一种基于扩展滑模观测器扰动补偿的皮带传送机直驱系统互补终端滑模控制策略。首先将广义终端滑模面与互补终端滑模面相结合，设计一种基于新型趋近律的互补终端滑模控制器，以减小稳态误差、加快响应速度；然后利用扩展滑模观测器对总扰动进行估计并补偿，减小扰动对系统的影响；再以Lyapunov验证控制器和观测器的稳定性。基于MATLAB/Simulink的仿真与基于STM32的实验平台结果表明，与互补滑模控制相比，该方法的调节时间加快了0.06s，突加负载时速度跌落值减小了26.5%，可有效提高皮带传送机直驱系统的响应速度、抗扰动能力和运行可靠性。  
        关键词：皮带传送机;永磁同步电机;互补终端滑模控制;扩展滑模观测器;Lyapunov;MATLAB/Simulink   
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        发布时间：2022-12-27
      • 张宇,陈昊然,张倩玉
        2022, 21(10): 172-177. DOI: 10.11907/rjdk.221378
        摘要：六轴工业机器人工作过程中，为提升机器人运动效率，提出一种引入非线性收敛因子和缩放因子的改进灰狼进化时间最优轨迹规划算法。首先，以机器人运动的时间间隔为优化目标，对机器人运动学以及动力学进行约束，使用五次多项式插值函数进行轨迹规划模拟机器人各时刻运动状态；其次，利用灰狼算法收敛速度快、鲁棒性强等优点，提出一种基于改进灰狼进化算法的机器人时间最优轨迹优化方法；最后，以自主研发的HW700型机器人为实验对象，验证该算法能使机器人末端运动平滑且在时间维度上达到最优策略。该时间最优轨迹规划算法能够提高机器人工作效率和使用寿命，并为机器人控制提供有效依据。  
        关键词：机器人控制;轨迹优化;改进灰狼进化算法;非线性因子;工业机器人   
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        发布时间：2022-12-27
      • 石铭杰,高国琴,方志明
        2022, 21(10): 178-185. DOI: 10.11907/rjdk.212698
        摘要：为获取既能全面反映动力学特性，又能实现实时控制的Stewart并联机构动力学模型，设计一种Stewart并联机构动力学模型的时延估计方法，在线获取其动力学模型；为解决喷砂除锈并联机器人系统中存在的不确定性问题，设计一种Stewart并联机构无模型自适应实数幂非奇异终端滑模控制算法，通过将终端滑模面参数的指数幂由分数幂推广到实数幂，放宽滑模面参数取值范围，并且实现在有限时间内收敛，以提升Stewart并联机构控制的鲁棒性。通过设计一种基于滑模变量实时快速调节切换增益的自适应律，以提升系统对主动关节伸缩运动和负载作用力变化的自适应性，同时削弱滑模控制抖振。采用Lyapunov稳定性理论证明该控制方法的稳定性，并通过仿真实验证明了该控制方法的有效性。  
        关键词：Stewart并联机构;机器人;无模型;实数幂非奇异终端滑模;自适应   
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        发布时间：2022-12-27
      • 张本翔,左月飞,全力,朱孝勇
        2022, 21(10): 186-192. DOI: 10.11907/rjdk.221264
        摘要：在永磁同步电机（PMSM）调速系统中，电流环作为内环对伺服系统起着决定性作用。针对传统无差拍电流预测控制（C-DPCC）参数鲁棒性较差的问题，提出基于自抗扰控制的无差拍电流预测控制（DPCC-ADRC）。首先分析传统无差拍电流预测控制的参数敏感性，其次提出利用扩张状态观测器（ESO）对电机参数变化引起的扰动进行观测与实时补偿，同时对电流和扰动进行预测，并分析观测器带宽与噪声之间的关系，实现了永磁同步电机电流环的噪声抑制与快速响应能力。实验结果表明，该方法与传统无差拍电流预测控制相比具有较强的参数鲁棒性。  
        关键词：永磁同步电机;无差拍控制;自抗扰控制;参数鲁棒性;扩张状态观测器   
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        发布时间：2022-12-27
      • 罗冬梅,鲁玉军,张振涛
        2022, 21(10): 193-199. DOI: 10.11907/rjdk.221081
        摘要：为解决自动导引小车（AGV）在中小型压铸机企业装配车间中存在大量拐点、绕行等问题，提出一种基于A*算法和动态窗口方法（DWA）的AGV路径规划优化算法。首先提取A*算法规划的路径节点信息，在识别并剔除冗余路径的基础上，增加路径的节点密度，通过转角偏差调整节点坐标，减少转弯角度；然后利用提出的全局方向评价函数对DWA算法进行修正，提高小车行驶的稳定性。仿真实验结果显示，改进后的A*算法将路径从8.66 cm缩短到8.3 cm，最大转角从45°缩小到30°；在车间环境中，AGV行驶的角速度从改进前的［0，0.5］rad/s，到改进后集中于［0，0.25］ rad/s，路径的平滑度得到保证；在车间密集区域，AGV成功通过率提高了46%，验证了改进后的算法为AGV在压铸机装配车间环境中提供了更合理的路径。  
        关键词：AGV;A*算法;DWA;路径规划;智能制造   
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        发布时间：2022-12-27
      • 陈远浩,吴明晖,李阳,洪孔林
        2022, 21(10): 200-204. DOI: 10.11907/rjdk.221070
        摘要：针对工厂环境下，自动引导车（AGV）在导航过程中，传统A*路径规划算法存在冗余搜索节点多、效率低、移动方向受限大等问题，提出一种基于变邻域的改进A*路径规划算法。首先，将传统3×3邻域搜索方式改进为7×7邻域搜索，同时基于终点向量的变邻域搜索方法，进一步动态优化搜索邻域范围。然后，结合预设地图及当前节点信息优化代价函数。最后，通过插点法优化冗余路径以增加路径平滑度。实验结果表明，该算法相较于传统A*算法，在路径长度、搜索效率、累计转角等性能指标上提高显著。所提方法为路径规划算法提供了一种新的思路。  
        关键词：A*算法;AGV;路径规划;变邻域;移动机器人   
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        发布时间：2022-12-27
      • 蒋毅躜,高国琴,方志明
        2022, 21(10): 205-211. DOI: 10.11907/rjdk.212696
        摘要：针对一种需要考虑进出电泳槽液的汽车电泳涂装输送用混联机构运行时存在模型参数变化、外界扰动突变等不确定因素，提出一种基于时延估计的自适应惯性增益滑模控制方法。首先利用时延估计 （TDE） 技术估计混联机构动力学模型；针对混联机构存在的不确定性问题，引入非奇异快速终端滑模控制方法设计混联机构基于时延估计的动力学控制算法，并针对其惯性增益，利用滑动变量及其导数设计一种新型自适应律，以动态调节滑模控制器惯性增益，从而削弱不确定因素对系统控制性能的不良影响，提高系统鲁棒性与快速收敛性。采用Lyapunov理论证明该方法具有一致最终有界性，通过MATLAB仿真和汽车电泳涂装输送用混联机构样机实验，验证了该方法的有效性。  
        关键词：混联机构;时延估计;滑模控制;自适应控制;机器人控制   
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        发布时间：2022-12-27

        工业互联网安全

      • 宋晴晴,徐辉,杨冬蕾,佟宁
        2022, 21(10): 212-216. DOI: 10.11907/rjdk.221814
        摘要：物联网应用在当今社会中发挥着重要作用，其中来自不同域的设备在同一任务上协作，迫切需要设备身份认证技术来保证物联网应用的安全性。此外，由于物联网设备具有分布广、应用场景复杂、节点性能差异性大等特点，导致其身份认证效率较低。现有的身份验证方法存在密钥管理开销大、依赖于可信的第三方等问题，因此提出一个物联网设备身份认证分布式存储整体架构。将物联网设备基本信息存入联盟链中，利用分布式物联网设备身份认证机制，设计设备注册联盟链和联盟链验证设备的详细流程。对该分布式身份认证机制进行性能分析，结果表明，不同设备创建区块时间小于0.55s，物联网设备可加入联盟链，该身份认证机制真实、有效。  
        关键词：区块链;联盟链;身份认证;物联网;智能合约   
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        发布时间：2022-12-27
      • 朱永超,雷浩
        2022, 21(10): 217-224. DOI: 10.11907/rjdk.221544
        摘要：为提升屏幕水印软件的显示效率，增强软件适应性，对双屏最小完全覆盖问题进行研究。通过坐标化不同排列顺序和分辨率的双屏组合，分析相对位置分布规律，提出3种不同的双屏完全覆盖算法。结合每种算法在不同双屏组合下的显示效率，并通过抽象建模得到每种算法的显示效率计算公式，最终得出左右上下分屏算法为双屏最小完全覆盖算法。双屏最小完全覆盖算法的研究，可为多屏最小完全覆盖的实现提供参考。  
        关键词：屏幕水印;双屏显示;完全覆盖;最小覆盖   
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        发布时间：2022-12-27

        人才培养创新与实践

      • 黄明鸣,衡益,江颖,卢宇彤,吴迪,万海
        2022, 21(10): 225-230. DOI: 10.11907/rjdk.221793
        摘要：高等教育发展水平是一个国家科技水平和发展潜力的重要标志。作为现代大学的发源地，德国高等教育长期影响着近现代全球教育事业发展。中山大学和凯泽斯劳滕工业大学的计算机学科专业均具有约半个世纪的办学历史，建立了交叉学科复合型人才培养体系，取得了有目共睹的教研成果和蓬勃向上的发展势头。综合使用比较研究法和案例分析法，围绕两所大学相关专业人才培养体系，立足于我国高校计算机专业历史沿革、学科发展、人才培养特点等基本情况，比较分析两国交叉学科人才培养的异同，提炼总结高等教育相关办学经验和先进做法，为我国高等院校计算机专业的创新性增长及新设理工科专业的前瞻性发展提供借鉴。  
        关键词：交叉学科;人才培养;中山大学;计算机科学;德国高等教育;凯泽斯劳滕工业大学   
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        发布时间：2022-12-27
      • 刘高升
        2022, 21(10): 231-235. DOI: 10.11907/rjdk.221943
        摘要：仿真技术人才是国家软件和信息技术服务业、制造业等关键产业发展战略的重要组成部分，当前仿真技术人才培养存在师资水平较低、教学设备短缺、教学内容与产业需求脱节等问题。北京云道智造科技有限公司探索产教融合培养仿真技术人才新路径，通过教育部产学合作协同育人项目、创新型数字化教材及课程体系、仿真工程师培训体系等多种方式，促进自主仿真技术人才规模化培养，支撑我国制造业转型升级。  
        关键词：仿真软件;人才培养;产教融合;协同育人;数字化教材;生产实习   
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        发布时间：2022-12-27
      • 高婷,刘伟,陈雪辉,景甜甜,袁彬,李昊
        2022, 21(10): 236-240. DOI: 10.11907/rjdk.221981
        摘要：为更好地满足未来制造业对应用型、创新型人才需求，高校对相关专业课程教学进行改革尤为重要。基于产教融合、协同育人理念，对机电类专业工业控制网络课程进行课程教学改革研究：构建递进式产教融合课程体系、搭建校企双主体产教融合实践教学平台、组建共享型校企协同育人教学团队、提出多元化课程考核评价方法。通过校企共建产教融合教学体系，推进校企协同育人，提升机电类专业人才培养质量。  
        关键词：机电类专业;教学改革;产教融合;协同育人;人才培养质量;工业控制网络   
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