东北大学学报（自然科学版）

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不确定分数阶广义系统的滑模控制器设计与仿真

李惜笑，杨冬梅

2022, 43 (11): 1521-1528. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2022.11.001

摘要 ( 598 )

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PDF(875KB) ( 452 )

针对一类含有外部扰动的分数阶广义系统进行滑模控制研究，提出了一种改进的指数趋近律从理论上消除了抖振.通过构造分数阶反馈控制器的方法将分数阶广义系统正常化.采用积分滑模面以消除滑模运动的趋近阶段.分数阶次α分0<α<1和1<α<2两种情况讨论，运用Kronecker积与LMI方法，分别设计增益矩阵使得滑动模态方程稳定.在滑模控制器的设计中，对指数趋近律进行了性能的改进，以所设计的连续函数代替符号函数，使得当状态趋近滑动模态时可以与滑动模态实现光滑过渡.最后，通过Simulink建立滑模控制仿真实验，验证了0<α<1和1<α<2两种情况下算法的有效性.

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基于FFT-COSS的光纤F-P传感器解调算法

付亚平，闻妲，王巧云

2022, 43 (11): 1529-1535. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2022.11.002

摘要 ( 482 )

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PDF(1282KB) ( 239 )

针对光纤Fabry-Perot(F-P)传感器的解调，提出一种基于快速傅里叶变换与余弦相似度(FFT-COSS)的腔长解调算法.首先利用快速傅里叶变换确定腔长的粗测值，然后结合余弦相似度算法求取精确腔长值，作为F-P腔的最终解调结果.仿真结果表明，FFT-COSS算法将解调误差控制在±0.2nm，单次解调的平均时间控制在1s.将该算法应用于石墨烯与聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)混合膜制作的薄膜式F-P传感器微压测试系统.实验结果表明，FFT-COSS算法的拟合度达到0.9908，腔长分辨率优于0.6218nm，单次解调的平均时间控制在1s，与仿真结果相符.

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基于马尔可夫决策过程的社团演化干预

柴沛华，满君怡，曾一锋，曹浪财

2022, 43 (11): 1536-1543. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2022.11.003

摘要 ( 395 )

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PDF(921KB) ( 245 )

社团的演化往往是复杂多变的，如何对这些嵌入在网络中的社团进行个性化干预，使得不同的社团朝着不同的既定方向演化的研究逐渐成为社交网络领域的一个重要问题.在社团演化的干预框架下，基于状态转移视角，提出了基于马尔可夫决策过程的社团演化干预模型.该模型通过对社团状态维度分数与干预目标的综合考虑，确立社团演化过程与马尔可夫决策过程的对应关系，对社团演化中的状态、动作、回报进行精细建模，同时将社团演化期望回报与研究者的奖励相对应，对马尔可夫决策过程求解，实现对社团演化的干预.在不同社团数据集上的实验结果表明，基于马尔可夫决策过程的干预模型能够对社团的演化进行有效的干预.

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车载动力电池放电过程健康状态在线估计

刘芳，刘彦鹏，李静东，卜凡涛

2022, 43 (11): 1544-1551. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2022.11.004

摘要 ( 347 )

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PDF(919KB) ( 280 )

针对电动汽车无规则随机充放电特点及在线检测需求，考虑到由于电池一致性问题导致难以保证离线实验数据分析法估计精度的问题，提出一种以离线获取的电池健康状态(SOH)外在指征函数为基础的基于无迹卡尔曼滤波(unscented Kalman filter，UKF)思想的在线闭环校正SOH估算架构.该方法优点在于:能够在随机放电过程中快速估算出高精度的SOH值，算法复杂度相对降低，易于实际工程实现且具有较好的鲁棒性.通过验证可以证明，提出的车载动力电池放电过程SOH估算方法具有较好的实用性及较高的估算精度.

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基于区块链技术的钢铁企业全流程数据管理

胡悦嫣，黄敏，贾大宇，高哲明

2022, 43 (11): 1552-1560. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2022.11.005

摘要 ( 653 )

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PDF(1485KB) ( 202 )

钢铁企业全流程数据的有效管理是实现实时决策的保障.现有全流程数据管理系统中心化严重，导致容灾性和安全性弱、效率低.本文利用区块链技术，对其账户机制进行改进，设计了钢铁全流程数据管理方案.首先，描述了全流程数据管理的业务需求和难点；其次，采用实用拜占庭容错(practical Byzantine fault tolerance，PBFT)共识机制和智能合约技术，设计了基于联盟链的全流程数据管理系统结构模型；然后，针对传统区块链账户只有一种资产的弊端，提出了一种新的资产账户管理机制——多种资产账户，进而提出了相应的账户内资产转化算法和账户间资产交易算法；最后，对系统特征和效率进行了对比分析.结果表明，该系统与传统的中心化系统相比，安全性和容灾性较强，效率较高.

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合金设计对贝氏体相变动力学影响的建模研究

李美莹，肖乃友，周剑华，贾涛

2022, 43 (11): 1561-1569. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2022.11.006

摘要 ( 464 )

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PDF(1467KB) ( 275 )

采用基于形核控制机制的贝氏体等温相变动力学模型研究了合金设计对贝氏体相变动力学的影响.针对两种贝氏体高强钢，采用热膨胀仪在425~350℃开展了等温贝氏体相变实验，观察到了不同程度的贝氏体不完全相变现象.基于形核控制机制，采用切变型相变动力学模型对两种实验钢的贝氏体等温相变行为进行了建模研究，模型中同时考虑了晶界形核和自催化形核.最后，对比分析了两种实验钢中形核激活能、未转变奥氏体体积分数以及形核速率等的差异，为贝氏体高强钢的成分设计及工艺创新提供理论指导.

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Q960E超高强钢板控温淬火试验研究与应用

杨森宇，付天亮，朱美君，王昭东

2022, 43 (11): 1570-1574. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2022.11.007

摘要 ( 551 )

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PDF(1676KB) ( 112 )

利用宽厚板厂辊式淬火装备，对比分析了控温淬火和常规淬火工艺对不同厚度Q960E工程机械用超高强钢板组织性能的影响，获得了两种淬火工艺下钢板淬火后组织和力学性能.结果显示:20，30和40mm 厚Q960E钢板控温淬火至终冷表面温度40℃，可节约淬火装备用水量40%以上，淬后钢板表面质量优异，钢板平直度≤3mm/m.与常规辊式淬火组织明显不同，控温淬火后，钢板发生余热自回火，其近表面、1/4厚度和1/2厚度位置处均为自回火马氏体组织.Q960E钢板控温淬火后综合力学性能优异，平均维氏硬度≥420，略高于常规辊式淬火，钢板屈服强度>980MPa，抗拉强度>1000MPa，伸长率＞14%，钢板塑性良好，-40℃ 冲击功>44J.

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锆基非晶合金激光微织构处理及摩擦磨损性能

王青华，程杨洋，王慧鑫

2022, 43 (11): 1575-1582. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2022.11.008

摘要 ( 487 )

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PDF(1905KB) ( 259 )

研发了一种基于纳秒激光表面微织构的功能化表面制备工艺.此工艺将激光表面加工与低温热处理相结合，先使用一定工艺窗口下的激光加工过程实现非晶合金表面微观形貌的织构化，再使用低温热处理过程调控激光织构非晶合金的表面能/表面化学.研究结果表明:激光加工与低温热处理共同作用下制备的非晶合金表面展现出了表面微纳结构与表面化学的改变，从而实现了超亲水向超疏水特性的转变.同时，微摩擦实验结果表明激光织构化超疏水表面可以在润滑介质的帮助下有效提升其抗摩擦磨损性能.

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基于激光测距的双机器人管道测绘方法

崔松涛，梁杰

2022, 43 (11): 1583-1590. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2022.11.009

摘要 ( 470 )

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PDF(1691KB) ( 181 )

为解决传统天然气管道测绘设备只能测绘直管道且测绘距离近的问题，提出基于激光测距的双机器人管道测绘方法.管道分为水平直管道段、90°水平弯管道段、上/下坡管道段和复合管道.方法中两机器人从管道入口处开始交替匀速前进，直至离开管道，通过解算机器人获取的距离数据，得到每段运动中管道段的三维模型，最后进行拼接，完成对整条管道的测绘.实验结果表明，本方法实现了对不同管道的测绘，并有效提升了管道测绘的距离，2000m距离误差在4m内，误差率约为0.178%.

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基于多尺度密集特征融合的生成式对抗除雾网络

连静，陈实，丁堃，李琳辉

2022, 43 (11): 1591-1598. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2022.11.010

摘要 ( 429 )

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PDF(2161KB) ( 147 )

在真实雾天场景下，针对除雾网络无法去除远处雾气、天空区域容易出现噪声的问题，提出了一种基于多尺度密集特征融合的生成式对抗除雾网络，并采用制作的合成雾天数据集进行对抗训练.首先，对除雾网络进行设计，构建了网络模型；其次，从合成晴朗天气图像中利用深度标签生成逼真的雾天数据集，以适用于真实雾天除雾领域；最后，在真实雾天数据集上测试，选取近几年具有代表性的6种基于深度学习的除雾网络进行主观视觉效果，并借助除雾领域常用的无参考图像质量评价指标进行客观分析.研究结果表明:提出的除雾网络在真实场景下的除雾效果较其他网络有显著提升，主观视觉效果明显优于对比的除雾网络，在无参评价指标上综合表现优于其他除雾网络.

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三山岛金矿深埋蚀变硬岩真三轴压缩下的力学性质

杨成祥，陈祥艳，周建华

2022, 43 (11): 1599-1606. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2022.11.011

摘要 ( 373 )

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PDF(4779KB) ( 180 )

以深部三种不同的蚀变岩为研究对象，利用真三轴加载系统和声发射监测系统，对岩样进行加载试验和声发射监测试验，对三种蚀变岩的变形、强度、破裂演化过程及微观破坏机制进行分析.试验结果表明:受动力变质作用和蚀变作用影响，三种蚀变岩的力学性质有较大差异.蚀变后产生方解石含量高的岩样脆性大，破坏过程最剧烈，弹性能释放最快;遭受严重动力变质作用和发生碳酸盐化蚀变都会降低蚀变岩的强度，且其抵抗和容纳变形的能力较弱，岩石容易破坏;蚀变产物中白云石含量高会导致蚀变岩主裂纹扩展方向发生偏转.

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多背景条件下铁矿区降尘量的光谱反演实验研究

马保东，杨湘儒，刘全，车德福

2022, 43 (11): 1607-1612. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2022.11.012

摘要 ( 362 )

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PDF(1304KB) ( 120 )

我国一些矿区的粉尘污染比较严重，利用遥感技术可实现全面、快速的降尘量监测.在铁矿区开展四类典型背景下的级差降尘光谱测量实验，研究不同背景下降尘量的反演精度差异.结果显示，对于高光谱模型(350~2500nm)，基于900nm光谱吸收指数(SAI)建模时植物背景反演精度最高(误差为4.92g/m²)；基于统计方法获得优势波段进行反演，发现植被和油毡楼顶的反演精度较高(误差分别为6.02和7.35g/m²).对于多光谱模型(按Landsat-8 OLI波段设置)，亦是植物和油毡楼顶背景在第7波段反演精度较高(误差分别为6.19和7.93g/m²).综合来看，植物背景下的降尘量反演精度最高，可作为降尘遥感监测的首选；若受限于生长季，可优先选择油毡楼顶背景.在无高光谱数据时，则以多光谱的第7波段为首选反演波段.

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基于PHF-LSM模型岩石分段水力压裂应力阴影效应

李明，陈昭，赵岐，梁力

2022, 43 (11): 1613-1622. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2022.11.013

摘要 ( 410 )

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PDF(1282KB) ( 200 )

采用PHF-LSM(permeability-based hydraulic fracture-level set method)水力压裂数值计算模型，模拟并分析了均质与分层岩石材料中分段压裂过程引起的应力阴影效应.通过与单一裂缝诱发应力理论解的对比，验证了PHF-LSM考虑应力阴影效应的可行性.以此模型为基础分析了单一裂缝发展过程中，岩石材料参数与初始应力条件对诱发应力场的影响，以及均质与分层岩石材料的多裂缝起裂过程中不同压裂间距与压裂顺序产生的应力阴影效应.数值计算结果表明:泊松比、抗拉强度与孔隙率的增加会增大裂缝引起的诱发应力与净压力比值的峰值，而弹性模量和水平主应力差的增大会减小该峰值；裂缝间距的扩大可以减弱裂缝间应力阴影效应；两步压裂与顺序压裂的裂缝总面积均大于同时压裂时的面积，但顺序压裂与两步压裂会带来更高的起裂压力；产层厚度与压裂间距的减小会增大应力阴影效应.

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弦支剪式可展桥参数化分析及优化设计

廖伟，徐伟炜

2022, 43 (11): 1623-1629. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2022.11.014

摘要 ( 382 )

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PDF(1261KB) ( 218 )

剪式可展桥能够快速搭建灾后应急通道，提高救援效率.针对剪式机构刚度差、材料利用率低等特点，结合弦支体系提出了一种新型的应急用弦支剪式可展桥梁结构.为研究其结构的承载性能，采用Karamba3D建立有限元模型，在移动荷载作用下对撑杆长度、撑杆数目、剪叉杆截面、初始预应力幅值、剪叉角度等影响因素进行了参数化分析，并利用Galapagos模块以结构最低质量为优化目标对弦支剪式可展桥进行优化设计.结果表明:增大撑杆长度、撑杆数目和初始预应力能够有效减少剪式机构应力和挠度；增大剪叉角度使剪式机构应力和挠度增大，而增大剪叉杆截面厚度会减少剪式机构应力，但会增大其挠度；剪式机构依然以受弯为主；优化使结构质量减少38.89%，且优化后弦支剪式可展桥的应力和挠度大约是其对应剪式可展桥的0.25倍和0.2倍，验证了弦支剪式可展桥的优越性.

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地铁车站小直径管幕工法开挖变形规律

王子君，赵文，程诚，柏谦

2022, 43 (11): 1630-1637. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2022.11.015

摘要 ( 381 )

PDF(2184KB) ( 143 )

沈阳地铁市府大路站是采用小直径管幕工法施工的地铁暗挖车站.通过有限差分软件FLAC^3D建立车站结构-地层三维模型，分析总结了小直径管幕工法动态开挖过程引起的地层及主体结构的位移变形规律.结果表明:小直径管幕工法开挖过程引起的地表沉降具有明显的阶段性，沉降槽形态在群洞效应和管幕预支护作用的影响下变化频繁，横导洞间土体开挖阶段引起的地表沉降占到了最终沉降的50.54%，该阶段是地表沉降控制的关键阶段；管幕-梁-桩-柱施工完成后，主体结构变形表现出良好的协同作用，横梁竖向变形表现为车站两端小中间大，边桩及中柱的水平位移在负二层施工期间增长显著，占到了水平位移最大值的47.1%和55.8%，该阶段是控制主体结构变形的关键阶段.

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工程水泥基复合材料高温损伤超声特性

陈猛，曹宇新，王瑜婷

2022, 43 (11): 1638-1643. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2022.11.016

摘要 ( 508 )

PDF(1145KB) ( 209 )

为了研究工程水泥基复合材料(ECC)在高温作用后的损伤机理及超声特性，对不同温度(20，105，250，400，600和800℃)作用后的ECC试件进行超声波和抗压强度测试.结果表明:超声波通过高温作用后ECC的波形幅值、主频幅值、能量和ECC抗压强度的变化趋势相同；不同温度作用后40~50kHz频段的能量占比均最大，约为0~300kHz总能量的15%；在20~250℃作用后声速变化不大，温度高于400℃后声速随温度升高而降低.原因是高温后自由水汽化、水化产物分解和骨料物性改变，导致孔隙蒸汽压力升高和骨料界面损伤，ECC内部裂纹产生并扩展.扫描电镜测试结果表明，PVA纤维随温度升高发生软化、熔化和汽化，ECC基体中产生空隙和孔道并与裂纹连通形成网络，有利于释放孔隙蒸汽压力，减弱ECC高温损伤.研究表明超声特性可以有效反映ECC的高温损伤演化过程.

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多关系混合不确定信息的随机模拟聚合方法及应用

王露，易平涛，李伟伟，董乾坤

2022, 43 (11): 1644-1652. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2022.11.017

摘要 ( 356 )

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PDF(1331KB) ( 170 )

针对综合评价中混合不确定信息共存、评价信息残缺和评价信息间非独立的评价问题，提出一种多关系混合不确定信息融合集成框架及其求解方法.首先，将混合不确定信息进行分类整合，梳理信息(子)流间的相关关系，构建多关系混合不确定信息集成框架，通过网络分析法(ANP)求解信息(子)流的信息权；其次，将混合信息转化随机数并模拟迭代，充分挖掘信息价值；最后，将被评价对象每次仿真迭代后的结果进行两两比较，获取优胜度矩阵，并通过回归树的方法得到体现概率特征的可能性排序.对混合残缺信息、多关系信息的融合问题进行了探索，降低了评价过程对数据完整性的要求，考虑了信息重叠和信息冗余，得到的相对评价结论对实际问题更具解释力.

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政府和钢铁企业间行为策略的演化博弈分析——有机朗肯循环技术推广

张朝，张欣欣

2022, 43 (11): 1653-1661. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2022.11.018

摘要 ( 407 )

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PDF(900KB) ( 118 )

为了探索合理促进钢铁企业采用有机朗肯循环(organic Rankine cycle，ORC)技术回收低温余热，建立了有关我国政府机构与钢铁企业之间的演化博弈模型，分析了演化稳定性以及关键参数对演化轨迹的影响.结果表明:实施成本和环境污染税费对ORC技术的推广是非常重要的.在政治和社会效益最大化的基础上，较高的能耗和环境污染税费更加促使政府对ORC技术推广.初始选择概率值接近或者大于临界值，对双方推动ORC技术都有利.提高监管支出以及政治和社会效益，使政府更具有积极性；增加环境污染税费、ORC发电效益和减少环境污染带来的效益，使企业更具有积极性；提高运营亏损补贴和技术补助以及技术部署成本，对政府和企业都是消极的.

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消费者危机感知风险对在线评论效果的影响

郭莉，李杰

2022, 43 (11): 1662-1672. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2022.11.019

摘要 ( 369 )

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突发公共事件中在线评论的效果受到消费者对危机风险的感知程度的影响突显.构建消费者危机感知风险情景下的在线评论内容对消费者购买决策的影响模型，运用多元回归分析模型和Bootstrap分析进行验证，探讨评论长度、评论丰富度、评论回复等在线评论内容对消费者购买的影响，同时考虑评论有用性的中介作用以及外在感知风险和内在感知风险的调节作用.结果表明:评论有用性有中介作用，外在感知风险起正向调节作用，内在感知风险起负向调节作用，且外在感知风险对消费者购买的影响更大.突发公共事件会放大在线评论对消费者在线购买的影响，电商应加强在线交易服务和对在线评论的监管，降低消费者在线购物感知风险，促进电子商务稳定有序持续发展.

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