东北大学学报（自然科学版）

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1. 软件定义智能控制系统未来发展展望

柴天佑, 郑锐, 贾瑶, 黄新宇, 宋延杰

东北大学学报（自然科学版） 2025, 46 (7): 1-10. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2025.20250079

摘要（1107）

HTML （67）

PDF（pc）（4009KB）（519）

本文综述了软件定义控制系统研究现状并分析了控制系统在工业革命中的作用和发展状况，提出了软件定义控制系统的智能化发展方向.通过软件定义端边云协同的PID（比例-积分-微分）整定智能系统案例，表明将工业人工智能、工业互联网等新一代信息技术与软件定义控制系统紧密融合与协同,为发展软件定义智能控制系统开辟了新途径.最后，针对软件定义控制系统存在的难题和软件定义控制系统智能化存在的难题，提出了软件定义智能控制系统的主要研究方向.

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2. 基于关节几何误差的机器人绝对位置精度标定算法

梁亮, 吴成东, 刘世昌

东北大学学报（自然科学版） 2025, 46 (4): 1-7. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2025.20230303

摘要（1052）

HTML （115）

PDF（pc）（1793KB）（656）

提出一种引入关节几何误差参数的工业机器人运动学模型和误差参数标定算法.首先，在DH（Denavit-Hartenberg）模型基础上，为每个关节引入6个几何误差参数，建立更为完善的标定误差模型，并实现该模型的正逆运动学求解算法.然后，建立包含关节误差、基坐标误差和工具坐标误差共45个参数的微分运动学雅可比矩阵，并采用小样本测试集实现基于迭代算法的误差参数求解.最后，在新松SR10C机器人上使用激光跟踪仪完成实验验证，将标定得到的误差参数补偿到模型中.结果表明，经过标定补偿后的机器人最大位置误差减小约80%，平均位置误差减小约80%，误差方差减小约97%，证明该方法可大幅提升工业机器人绝对位置精度和确定性.

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3. 基于跨模态融合的玻璃类似物分割方法

万应才, 房立金, 赵乾坤

东北大学学报（自然科学版） 2025, 46 (1): 1-8. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2025.20230204

摘要（1037）

HTML （91）

PDF（pc）（2021KB）（500）

玻璃和镜子等物体因缺乏明显纹理和形状，使得传统语义分割方法难以有效识别，影响视觉任务准确性.为了解决这个问题提出了一种基于Transformer的RGBD跨模态融合方法，用于玻璃类似物的分割.该方法采用Transformer网络，通过跨模态融合模块提取RGB和深度特征的自注意力，并利用多层注意力机制（MLP）整合RGBD特征，实现3种注意力特征的融合.RGB和深度特征被反馈到各自分支，以增强网络的特征提取能力.最终，语义分割解码器结合4个阶段的融合特征输出玻璃类似物的分割结果.结果表明，本文方法与EBLNet方法相比在GDD，Trans10k和MSD数据集上的交并比分别提高1.64%，2.26%，7.38%，与PDNet方法比较在RGBD-Mirror数据集上交并比提高了9.49%，验证了其有效性.

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4. 供应链韧性：研究综述与展望

蒋忠中, 郭佳润, 郑伟

东北大学学报（自然科学版） 2025, 46 (7): 59-70. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2025.20250055

摘要（937）

HTML （19）

PDF（pc）（2764KB）（481）

近年来，地缘政治冲突（俄乌冲突）、技术遏制（中美贸易摩擦）等复合型危机持续冲击全球，凸显了全球供应链的脆弱性.提升供应链韧性既是保障世界各国特别是中国可持续发展的关键举措，也是建设制造强国的重要依托.基于此，本文详细梳理了现有供应链韧性的相关研究成果，围绕其起源、概念界定和驱动因素等方面进行回顾和总结，系统分析其研究演进路径，并从协同优化、资源配置、动态响应、风险管理4个关键维度对未来可能的研究方向进行了展望，进而为全球及中国供应链韧性研究提供理论支持和决策参考.

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5. 基于全局残差注意力和门控特征融合的CNN-Transformer去雾算法

李海燕, 乔仁超, 李海江, 陈泉

东北大学学报（自然科学版） 2025, 46 (1): 26-34. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2025.20239041

摘要（833）

HTML （27）

PDF（pc）（8026KB）（620）

为解决现有图像去雾算法因缺乏全局上下文信息、处理分布不均匀的雾时效果差且复用细节信息时引入噪声的缺陷，提出了基于全局残差注意力和门控特征融合的CNN-Transformer去雾算法.首先，引入全局残差注意力机制编码模块自适应地提取非均匀雾区的细节特征,设计跨维度通道空间注意力优化信息权重.然后，提出全局建模Transformer模块加深编码器的特征提取过程，设计带有并行卷积的Swin Transformer捕捉特征之间的依赖关系.最后，设计门控特征融合解码模块复用图像重建所需的纹理信息，滤除不相关的雾噪声，提高去雾性能.在4个公开数据集上进行定性和定量实验，实验结果表明：所提算法能够有效地处理非均匀雾区域，重建纹理细腻且语义丰富的高保真无雾图像，其峰值信噪比和结构相似性指数都优于经典对比算法.

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6. 冰雪路面条件下多场景自动驾驶车辆主动避障路径规划

裴玉龙, 翟双柱

东北大学学报（自然科学版） 2025, 46 (3): 1-11. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2025.20239039

摘要（827）

HTML （61）

PDF（pc）（4698KB）（996）

针对自动驾驶车辆在冰雪路面易失稳的问题，提出改进的快速扩展随机树（RRT）路径规划算法.首先，建立冰雪路面车辆动力学模型，引入路面附着系数；然后，采用结合车头指向及转向角的全局目标偏向性采样，结合避撞检测与速度-附着系数下的最大曲率约束，改善传统RRT算法问题；最后，使用双五次多项式平滑路径，满足稳定性、制动器约束及舒适性.通过MATLAB-Simulink与CarSim联合仿真，比较改进RRT算法与传统算法在多场景条件下的性能.实验表明，改进RRT算法显著提升路径平滑度，降低曲率突变，用时短、成功率高，且在冰雪路面行驶时稳定性良好.

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7. 半导体制程设备铝合金涂层腐蚀失效行为研究进展

赵阳, 王宇航, 张涛, 王福会

东北大学学报（自然科学版） 2025, 46 (3): 28-45. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2025.20240182

摘要（818）

HTML （27）

PDF（pc）（5616KB）（1495）

在半导体制程设备中，在高温、真空、强腐蚀气体及其等离子体耦合作用下，铝合金涂层极易发生失效.在氯基等离子体中，阳极氧化涂层极易被刻蚀去除，Y₂O₃涂层的刻蚀速率约为阳极氧化涂层的1/50；在氟基等离子体中，阳极氧化涂层和Y₂O₃涂层均存在氟化物层剥落导致的颗粒问题.通过调节电解液的成分/温度、制备纯铝层可提高阳极氧化涂层的耐蚀性能，提高Y₂O₃涂层的致密性同样可降低涂层的刻蚀速率，结合远程等离子体清洗技术，避免带电粒子轰击腔室材料，可显著减少反应腔室中颗粒的产生.在刻蚀和薄膜沉积过程中，腔室表面成分发生变化，进而改变等离子体状态，将引发多种工艺缺陷.

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8. 多类型能量路由器研究综述

孙秋野, 邢荣达, 沈千翔, 孙振奥

东北大学学报（自然科学版） 2025, 46 (7): 11-21. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2025.20250063

摘要（803）

HTML （15）

PDF（pc）（1261KB）（206）

在能源互联网中，能量路由器（ERs）是实现多端口能量转换和能量流主动调控的核心组件之一.本文将ERs分为3类：电能路由器、信息能量路由器和多能能量路由器.根据类别间的差异，将ER的研究划分为4个层面：电力变换，侧重多端口的电力变换拓扑与控制；能量路由控制，主要关注端口间功率流的调控；信息处理与优化控制，强调信息的获取、传输并据其优化能量的流动；多能协调，以多能综合利用为主要目标.以4个层面研究为基础，探讨了ER的拓扑、控制、通信和多能优化等技术，以及不同层面间的关联性.

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9. 基于ConvGRU融合注意力机制的工业混合气体智能识别方法

孟凡利, 李书畅, 王浩, 苑振宇

东北大学学报（自然科学版） 2025, 46 (7): 37-48. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2025.20240164

摘要（802）

HTML （16）

PDF（pc）（4835KB）（166）

针对传统半导体气敏传感器在气体识别方面存在的数据依赖度高和混合气体识别精度不足的问题，本研究提出了1种融合门控循环单元（GRU）、卷积与注意力机制的ConvGRUAttention网络模型.采用经验小波变换（empirical wavelet transform，EWT）对原始信号进行时频域转换与多尺度分解，抑制噪声并降低数据依赖，提高了模型的鲁棒性.本模型通过卷积层提取局部动态特征，利用GRU捕捉信号的长期依赖，并引入注意力机制动态优化多尺度信号的特征权重，增强模型的特征提取和泛化能力.通过实验验证，定性识别准确率达到了100%，定量识别的均方根误差为3.3×10^-6.与传统方法相比，混合气体检测精度显著提高.

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10. 小型磁吸附爬壁机器人的设计与实验验证

唐陈伟, 李建磊, 姚红良, 贾如玉

东北大学学报（自然科学版） 2025, 46 (1): 68-75. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2025.20230221

摘要（791）

HTML （10）

PDF（pc）（2121KB）（355）

针对传统爬壁机器人结构复杂、体积庞大等问题,设计了一种能够在竖直壁面上移动的新型小型磁吸附爬壁机器人，可满足在狭小空间内运动的需求.基于振动驱动理论，设计了具有扭转特性的足部结构并采用磁吸附的黏附机制，建立了爬壁机器人的动力学模型.通过数值仿真，分析了激振频率和外部负载对机器人运动速度的影响规律，结果表明，在无负载时，机器人最大爬壁速度可达58.7 mm/s，而在负载0.7倍自身质量条件下，其最大爬壁速度为44.9 mm/s.实验验证进一步表明，机器人在无负载和负载条件下的最大爬壁速度分别为56.5和30.2 mm/s，并通过调节激振频率，可以实现对机器人运动速度和方向的有效控制.

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11. 基于有限元模拟的SUV汽车铝合金轮毂轻量化设计

陈晓明, 余建业, 刘顺, 曾翀

东北大学学报（自然科学版） 2025, 46 (1): 99-109. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2025.20230192

摘要（770）

HTML （25）

PDF（pc）（5359KB）（869）

基于有限元分析和性能测试对铝合金汽车轮毂进行轻量化设计.首先，利用ANSYS Workbench对轮毂模型进行结构静力学分析，得到车辆静止满载状态下轮毂的应力和变形分布规律.其次，通过对轮毂前6阶模态的分析，得到轮毂各阶固有频率和变形量，并探明轮毂在发动机和路面激励下的共振规律.然后，在轮毂弯曲疲劳、径向疲劳和冲击仿真的基础上，对轮毂轮辐进行拓扑优化以获得轻量化轮毂模型.最后，对轻量化轮毂进行性能试验，并将轻量化轮毂与原始轮毂的试验结果进行对比，分析优化前后的轮毂各项性能的变化，确保轻量化后的轮毂模型符合强度要求.

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12. 电缆隧道环境下工业智能巡检机器人定位研究

王玉涛, 安俊炜, 秦长生, 郭伟帆

东北大学学报（自然科学版） 2025, 46 (7): 49-58. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2025.20240212

摘要（748）

HTML （11）

PDF（pc）（5943KB）（70）

电缆隧道封闭狭长，存在重复布设的电缆架和相似的场景纹理，属于退化场景.针对该场景，提出了1种基于点线特征融合的视觉惯导SLAM(simultaneous localization and mapping)算法.该算法通过长度抑制和短线拟合来改进高维线特征，使其能够更有效地描述结构化显著的隧道场景.此外，针对电缆隧道中特征相似导致的回环检测失败问题，引入具有高效识别和精确位姿估计的ArUco标记，限定回环发生区域，并利用最小化位姿变换筛选最佳回环帧，从而提升回环检测的准确度和定位精度.最后，在电缆隧道内采集数据集并进行实验验证.结果表明，相对于VINS–Mono(visual inertial system–Mono)，所提算法的绝对轨迹精度平均提升了69.73%，满足了电缆隧道巡检的应用需求.

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13. 改进PSO-PH-RRT*算法在智能车路径规划中的应用

蒋启龙, 许健

东北大学学报（自然科学版） 2025, 46 (3): 12-19. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2025.20239047

摘要（740）

HTML （30）

PDF（pc）（2392KB）（265）

在机器人控制、智能车自主导航等应用场景中，路径规划需要考虑到环境中的障碍物、地形等因素.针对路径规划中快速拓展随机树（RRT）算法拓展目标方向盲目、效率较低的问题，提出了基于粒子群算法优化的均匀概率快速拓展随机树（PSO-PH-RRT*）算法.该算法在基于均匀概率的快速拓展随机树（PH-RRT*）算法的基础上，利用粒子群算法更新方向概率作为随机树节点的速度方向，从而改善了节点的位置更新策略，并将节点到目标向量的距离和轨迹平滑度作为粒子群算法的适应度函数.最后在多种障碍环境下进行仿真.结果表明，PSO-PH-RRT*算法能大大减少迭代时间成本，同时改善路径长度和平滑度.

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14. 2.5D C_f/SiC复合材料与SiC陶瓷微磨削性能对比试验研究

巩亚东, 李远峰, 温泉, 任启震

东北大学学报（自然科学版） 2025, 46 (1): 52-60. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2025.20230206

摘要（738）

HTML （11）

PDF（pc）（3348KB）（412）

为探究2.5D C_f/SiC复合材料与SiC陶瓷的微尺度磨削过程，对比2种材料在同一工艺参数下表面显微形貌、表面粗糙度与磨削力的差异，并分析工艺参数变化对磨削性能评价参数的影响；采用直径为0.9 mm的500 #电镀金刚石微磨具对2种材料分别进行单因素微磨削试验.结果表明，2.5D C_f/SiC复合材料去除过程不同于SiC陶瓷，这是因为复合材料增强纤维的存在，有效抑制了微磨削过程中裂纹的扩展；在同一工艺参数下，2.5D C_f/SiC复合材料表面微观形貌较好、缺陷少、表面粗糙度小，而无纤维增强的SiC陶瓷表面微观形貌较差、缺陷多、表面粗糙度大；SiC陶瓷的平均磨削力大于2.5D C_f/SiC，并且在微磨削过程中，2.5D C_f/SiC的实时磨削力信号较平稳，而SiC陶瓷的实时磨削力信号存在尖刺.

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15. 基于改进背压算法的车辆路线动态规划方法

王硕, 吴维敏, 张涛

东北大学学报（自然科学版） 2025, 46 (1): 18-25. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2025.20239037

摘要（732）

HTML （18）

PDF（pc）（4168KB）（280）

为了缓解交通网络中的拥堵，提出了一种基于网联车密度和速度背压的车辆调度方法.考虑道路上车辆的复杂性和异质性，通过计算上、下游道路的车辆密度来确定背压值，并使用道路的最大通行速度作为权重.根据背压的比率调整上游车队分配至下游道路的车辆数量，从而实现车流的均衡分布.此外，以最小化车队行驶距离为优化目标确定单个车辆路线计划，以减少车辆的平均行驶距离.仿真结果表明，该方法比其他基于背压算法的路线动态规划方法，能有效减少交通网络中排队车辆的数量，从而降低交通拥堵，同时也缩短了车辆的平均行驶距离和时间.

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16. 考虑铣削表面形貌的工艺参数可靠性优化

黄贤振, 王旭, 丁鹏飞, 姜智元

东北大学学报（自然科学版） 2025, 46 (3): 80-87. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2025.20230275

摘要（725）

HTML （15）

PDF（pc）（2578KB）（368）

针对球头铣削过程进行研究，旨在完成铣削工艺参数的可靠性优化.首先，根据球头铣刀切削刃运动轨迹，利用Z映射（Z-MAP）算法对加工形成的表面形貌进行仿真，引入表面粗糙度（R_a）衡量加工后的表面质量，通过表面形貌分析实验验证表面形貌仿真模型的准确性；然后，考虑到铣削过程中加工表面质量、刀具使用寿命以及工艺参数不确定性的实际约束条件，建立以主轴转速、刀具进给速度、轴向切深、径向切深为优化变量，以材料去除率（Q）的最大化为优化目标的工艺参数可靠性优化模型；最后，基于灰狼优化算法对优化模型进行求解以获得最优工艺参数，并通过铣削实验验证优化结果的可行性.

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17. 铁矿石烧结过程传质传热数值模拟

李中正, 吴朝霞, 王金杨, 康增鑫

东北大学学报（自然科学版） 2025, 46 (1): 35-43. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2025.20230220

摘要（682）

HTML （18）

PDF（pc）（3921KB）（809）

以某钢铁厂360 $m 2$ 带式烧结机单节台车中的烧结料为研究对象，基于多孔介质模型和烧结理论，结合局部非平衡热力学理论、组分传输理论以及烧结过程中各种关键子模型的动力学方程，建立了二维瞬态烧结料烧结过程传质传热的数学模型.模拟研究影响烧结过程传质传热的主要因素和规律，得到了烧结过程中料层温度、料层中烟气主要成分具体分布情况.结果表明：抽风负压的增加使料层的整体温度升高、料层中氧气含量上升和二氧化碳含量降低；料层厚度的增加使料层的整体温度升高、料层中氧气含量下降和二氧化碳含量上升.台车底部合适的抽风负压和料层厚度分别为12 kPa和0.6 m，燃烧带料层温度接近于1 500 $K$ ，且燃烧带料层中氧气和二氧化碳体积分数分别为11%和10%左右.

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18. 烧结矿竖冷炉内物料流动的优化

李海峰, 祁腾飞, 张永杰, 邹宗树

东北大学学报（自然科学版） 2025, 46 (1): 44-51. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2025.20230245

摘要（676）

HTML （12）

PDF（pc）（5576KB）（147）

为改善梅钢竖冷炉内物料流动，提出了边缘-中心混合布料的优化措施，并使用离散单元法分析该措施对竖冷炉内的物料速度分布以及运动流型的改善效果.结果表明，边缘-中心混合布料能够将颗粒速度分布，从现有中间单一布料方式的边缘区速度较小而中间区和中心区速度较大，改为边缘区和中心区速度较大，而中间区速度较小；同时将物料运动流型从原来的“U”型变为“—”型；并将颗粒下移的最小整体流指数，从原来的0.645增加至0.762，从而提高炉内物料流动的“整体流”程度.但该布料方式也会造成中间区大颗粒偏析严重.可尝试调整边缘和中心下料管的相对高度，以平衡物料流动的改善和偏析的增加.

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19. 基于TNT当量法的木粉爆炸超压及致灾距离研究

张浩楠, 原琪, 苑春苗, 李刚

东北大学学报（自然科学版） 2025, 46 (1): 119-126. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2025.20230212

摘要（670）

HTML （9）

PDF（pc）（1482KB）（1180）

为快速评估木粉爆炸超压及致灾距离，采用TNT当量法预测木粉爆炸超压值.利用ANSYS/LS-DYNA对木粉最大爆炸压力进行模拟.结果表明：当初始压力为0 MPa、粉尘质量浓度为750 g/m³时，模拟值与实验值误差在10%以内；当初始压力为0.101 MPa、粉尘质量浓度为730 g/m³时，计算值与实验值误差为2.44%，模拟值与实验值误差在7%以内，与计算值误差在8%以内，证明TNT当量法预测木粉爆炸超压在有/无标准大气压下均适用.根据TNT当量法估算建筑内粉尘爆炸超压分布结果，得到了人员伤亡、建筑损毁阈值，研究结果为木粉爆炸危险场所安全距离确定等防灾减灾措施提供参考依据.

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20. 电火花线切割Inconel 718温度场分析与加工建模

张耀满, 吴双金, 饶兆峰

东北大学学报（自然科学版） 2025, 46 (3): 88-96. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2025.20230278

摘要（667）

HTML （9）

PDF（pc）（7759KB）（368）

针对Inconel 718材料的高加工硬化率和切削温度变化大等特点，以电火花线切割（WEDM）加工Inconel 718的放电加工过程为研究对象，对其加工机理和建模进行深入研究.采用有限差分法和有限元仿真对单脉冲放电温度场进行分析，得到了给定参数下的理论、仿真温度分布结果，并进一步探究了脉冲宽度对电蚀坑尺寸与形状的影响规律.在考虑重铸层对电蚀坑尺寸影响的基础上，预测了加工的表面粗糙度和材料去除率，并与实验数据进行对比.结果表明：随着脉冲宽度的变化，理论与仿真的电蚀坑尺寸变化趋势一致，所建立工艺目标预测模型的理论和仿真数据与实验结果的最大误差为9.88%.

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