东北大学学报（自然科学版）

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改进鲸鱼优化算法在机器人路径规划中的应用

赵俊涛，罗小川，刘俊秘

2023, 44 (8): 1065-1071. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2023.08.001

摘要 ( 1078 )

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PDF(1305KB) ( 740 )

针对使用标准鲸鱼优化算法求解机器人路径规划问题时，存在收敛速度慢且容易陷入局部最优值的问题，提出混合粒子群优化算法与自适应权重策略的改进鲸鱼优化算法(PSO-AWOA).通过在标准PSO和WOA算法中引入非线性惯性权重因子，使种群进化过程中自适应更新权重，提高了算法的全局探索能力和收敛速度，同时通过将寻优能力较强的PSO算法引入WOA算法的开发阶段，保证迭代的新解优于原始解，增强了算法跳出局部最优的能力.最后，将PSO-AWOA算法应用到的栅格地图仿真环境中进行机器人最佳路径求解.通过对比给定算法的耗时、规划路径长度以及拐点数，结果表明，提出的PSO-AWOA算法在优化精度和收敛速度上优于文中给定的其他算法，验证了改进算法的有效性.

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基于边缘计算的工业物联网中资源分配算法

尉健一，吴菁晶

2023, 44 (8): 1072-1078. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2023.08.002

摘要 ( 709 )

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PDF(1032KB) ( 412 )

针对工业物联网中终端设备计算资源和无线资源难以满足服务质量要求和产生较高能耗的问题，提出一种基于深度学习的分布式资源分配算法(distributed deep learning-based resource allocation，DDLRA).首先，构建工业物联网设备联合卸载决策和资源分配的优化问题，然后，利用多个并行的深度神经网络(deep neural network，DNN)对卸载决策和无线资源分配进行求解.最后，仿真结果表明，所提出的DDLRA算法相较于对比算法能够提高任务计算的速度，降低终端设备的能耗.

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面向人机共驾决策的实时驾驶能力评价算法

苏卫星，薛凤，温永刚，刘芳

2023, 44 (8): 1078-1088. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2023.08.003

摘要 ( 558 )

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PDF(2458KB) ( 263 )

面向智能辅助驾驶系统人机共驾决策问题对于驾驶人实时驾驶能力评估的需求，考虑现有驾驶评价的单一性问题，提出综合考虑驾驶技能、驾驶状态以及驾驶风格等驾驶人实时驾驶能力评价算法.该算法在提出驾驶能力具有相对性和连续性基础上，首先提出基于高斯核函数的客观熵权驾驶技能相对评价模型、基于时间尺度的驾驶状态相对评价模型以及基于无监督决策分类树的驾驶风格软划分模型；其次，提出具有“惩罚”与“肯定”机制的驾驶能力评价机制及评价模型，实现满足人机共享决策控制需求的实时驾驶能力评价.最后，通过实验比较分析可知，本文提出的评价算法能够满足人机共享系统对于驾驶人驾驶能力评价实时性、客观性、全面性的需求.

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基于多种策略的改进粒子群优化算法

康岩松，臧顺来

2023, 44 (8): 1089-1097. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2023.08.004

摘要 ( 887 )

HTML ( 49)

PDF(832KB) ( 650 )

针对粒子群优化算法收敛速度慢、难以跳出局部最优解的问题，使用多种策略对标准粒子群优化算法进行改进，提出了混合动态粒子群优化(hybrid dynamic particle swarm optimization，HDPSO)算法.该算法按比例将粒子分为优势粒子和劣势粒子，使用不同公式分别计算每个粒子的惯性权重；为每个粒子单独设置变异系数，记录粒子相邻两次适应度变化较小的持续次数，若大于阈值则开始累加变异系数，变异系数达到上限值后重新设为初始值；在位置更新公式中引入加速系数提高算法的收敛速度.采用标准测试函数对HDPSO算法和其他粒子群优化算法进行了测试.结果表明HDPSO算法在收敛速度、寻优精度和稳定性方面具有明显的优势，进而证明所提方法的有效性.

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基于注意力机制RNN模型的癫痫患者脑电信号识别方法

周嵩，高天寒

2023, 44 (8): 1098-1103. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2023.08.005

摘要 ( 500 )

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PDF(558KB) ( 464 )

针对癫痫患者脑电信号(electroencephalogram，EEG)数据识别提出了一种基于注意力机制的RNN(recurrent neural networks) 模型.传统EEG特征分析耗时巨大且过度依赖专家经验，极大限制了脑活动识别方法的应用推广.因此，提出一种新的EEG识别方法以解决上述问题.首先对癫痫患者EEG的基本特征进行分析，进而采用基于注意力机制RNN模型消除各种干扰信号，利用XGBoost分类器识别EEG数据的类别，达到自动细化识别原始EEG的目的，最后在公共EEG数据集上进行大量实验，验证所提方法对EEG识别的准确性.实验结果表明，与一些成熟的EEG识别方法相比，本文所提方法在识别精度上有了进一步提升.

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医用可降解Zn-3Cu-xMn合金的制备及性能研究

张雅静，王金朋，陈鑫，吴航宇

2023, 44 (8): 1104-1110. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2023.08.006

摘要 ( 557 )

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PDF(2084KB) ( 260 )

为了探究Zn合金作为生物可降解心血管支架材料的可行性，通过铸造加反向热挤压的方法制备了Zn-3Cu-xMn(x=0， 0.5%， 1.0%， 1.5%)合金，运用金相显微镜、X射线衍射仪、扫描电子显微镜、拉伸测试、电化学测试和SBF浸泡腐蚀实验，探究Mn元素含量变化对Zn合金组织与性能的影响.结果表明，Zn-3Cu-xMn合金组织由Zn基体、CuZn₅和MnZn₁₃组成，随合金中Mn含量的升高，抗拉强度升高，屈服强度和延伸率均呈现先增后减的变化趋势，腐蚀速率提高，合金的浸泡腐蚀速率由0.063mm/a增至0.113mm/a.加入Mn元素的合金满足心血管支架材料的机械性能，腐蚀速率高于心血管支架材料的要求，因此，Zn合金具有成为生物可降解心血管支架材料的潜力.

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含铈镁H13模具钢电渣重熔渣系的研究

郑立春，彭博，娄健，姜周华

2023, 44 (8): 1111-1118. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2023.08.007

摘要 ( 418 )

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PDF(981KB) ( 252 )

稀土和镁处理可显著提升钢质洁净度和细化钢中碳化物，但电渣重熔过程稀土和镁极易烧损.为抑制稀土和镁的烧损，设计了两组含Ce₂O₃和MgO的电渣渣系，分别为55%CaF₂-30%Ce₂O₃-10%MgO-5%Al₂O₃(1#)和60%CaF₂-30%Ce₂O₃-10%MgO(2#).利用管式电阻炉对H13模具钢进行Ce，Mg协同处理，并研究H13钢与上述渣系在1873K的渣金平衡行为.结果表明，H13钢中主要夹杂物为Ce₂O₃和MgO，部分Ce₂O₃夹杂物表面包裹MgO.Ce，Mg处理15min后，钢中溶解Ce基本全部被烧损，仅剩Ce₂O₃夹杂物中的Ce.在整个脱氧周期内，钢中溶解Mg含量变化幅度很小，在60min时，1#和2# H13钢中溶解Mg质量分数分别为0.003 4%和0.005 3%，1#和2#渣系中MgO溶解度分别为10.6%和6.7%，MgO均过饱和，因此两组渣系对MgO夹杂物的吸收能力均非常微弱.热力学计算表明，渣系中的Al₂O₃组元和少量SiO₂杂质，均导致Ce，Mg严重烧损.

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重型柴油货车排放因子本地化研究:以辽中南为例

李娜，高成康，巴乔，那洪明

2023, 44 (8): 1119-1127. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2023.08.008

摘要 ( 435 )

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PDF(1426KB) ( 269 )

以低温地区典型城市辽中南城市群的重型柴油货车为研究对象，结合辽中南城市群的环境条件、行驶特征等交通信息，通过车载测试方法、指南法和IVE模型建立辽中南城市群本地化的重型柴油货车排放因子数据库.结果显示:重型柴油货车冬季各道路类型上的平均车速均大于夏季，且车流量在市郊路最大，其次是市区路和高速路.重型柴油货车各污染物排放因子随排放标准提高而降低；50%负载时各污染物排放是无负载状态的1.4~5.5倍；冬季各污染物排放是夏季排放的1.31~1.64倍.对于国Ⅲ重型柴油货车，CO，NO_○x和PM排放因子实测值分别是指南法和IVE模型的0.5~0.8倍和1.1~1.3倍.

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风电轴承疲劳寿命的可靠性灵敏度分析

胡兵，黄贤振，杜姗珊

2023, 44 (8): 1128-1135. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2023.08.009

摘要 ( 578 )

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PDF(2138KB) ( 318 )

以某2MW风电轴承为例，给出四自由度载荷作用下圆柱滚子轴承疲劳寿命的数学模型，通过Romax软件分析结果验证所建模型的准确性.按轴承最小额定寿命建立极限状态方程，采用自适应克里金与蒙特卡罗模拟相结合(adaptive Kriging-Monte Carlo simulation，AK-MCS)进行轴承疲劳寿命可靠性灵敏度分析.结果表明:轴承游隙、弹性模量、密度增大，轴承失效概率增大；轴承节圆、滚子有限长度增大，轴承失效概率减小；游隙对可靠性的影响最为明显，弹性模量、密度、滚子有限长度次之，节圆影响最小.

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人工锥体的尺寸对颈椎力学特性的影响

张东祥，张弛，范威，郭立新

2023, 44 (8): 1136-1143. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2023.08.010

摘要 ( 444 )

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PDF(2726KB) ( 223 )

基于有限元法，研究了人工锥体(AVB)的尺寸对颈椎锥体置换融合术(VBRF)重建结构生物力学特性的影响.首先，开发了一个Abaqus插件，其可以参数化建立人工锥体三维模型并配合颈椎有限元模型建立VBRF有限元模型；其次，对多种VBRF模型(AVB的尺寸不同)进行有限元分析；最后，引入了与植入物和椎骨融合密切相关的重要指标P_ease值(终板中利于骨生长的应变面积与终板总面积的比值)，并进行了比较.结果表明:在AVB大小相同壁厚不同的条件下终板P_ease值没有明显差异，但是，AVB的大小对终板的P_ease值有显著影响.AVB的外半径在4~6mm之间时，P_ease值相对较高，更有利于植入物与椎骨融合.

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基于GS-EKF滤波方法的车辆状态参数估计

陈龙，刘巧斌，陶磊

2023, 44 (8): 1144-1151. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2023.08.011

摘要 ( 478 )

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PDF(1345KB) ( 377 )

准确、高效的车辆状态估计是智能汽车实现精准控制的前提，因此迫切需要开展又快又准的状态估计算法研究.为此，提出一种分级串联型扩展卡尔曼滤波(graded series extended Kalman filter，GS-EKF)车辆状态参数估计方法，旨在保证估计精度的同时，提升算法的计算效率和鲁棒性.首先，基于分级串联思想，将初级扩展卡尔曼滤波估计的结果，作为次级状态估计的可量测控制输入信号，实现分级串联状态估计；然后，建立3自由度非线性动力学车辆状态参数估计模型，以方向盘转角及纵向、侧向加速度为输入变量和观测变量；最后，搭建联合仿真验证平台，对比分析4种不同算法的精度、鲁棒性以及效率.结果表明所提出的算法在精度和鲁棒性方面可达到粒子滤波的效果，而效率比粒子滤波提升了41.2%.

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单激励三维超声车削加工技术的实验研究

张家豪，邹平，魏事宇，梁付强

2023, 44 (8): 1152-1159. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2023.08.012

摘要 ( 347 )

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PDF(2047KB) ( 236 )

应用单激励三维超声辅助振动装置对三维超声车削技术的表面加工机理进行研究.首先通过建立刀尖的运动轨迹方程，设计了适用于三维超声切削的仿真模型，并设计了仿真正交实验，利用多重比较方差分析研究了三维超声车削过程中主轴转速、切削深度和进给量对表面形貌的影响.随后通过实验对比了三维超声车削与普通车削的表面加工质量，并就加工参数对三维超声车削的影响规律以及最优参数进行了研究.结果表明:相对于普通车削，三维超声车削可以得到更好的表面加工质量；进给量对表面粗糙度的影响最为显著；最优加工参数为主轴转速200r/min，切削深度0.12mm，进给量0.18mm/r.

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基于PHF-SFM非均质岩石材料水力压裂数值计算模型研究

李明，周世康，刘士乙，梁力

2023, 44 (8): 1160-1167. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2023.08.013

摘要 ( 568 )

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PDF(1516KB) ( 204 )

在基于渗透率修正的水力压裂(permeability-based hydraulic fracture，PHF)模型基础上引入概率破坏模型(statistical fracture model，SFM)，采用Weibull概率模型描述岩石材料微观的非均匀分布对宏观水力裂缝特征离散性的影响.PHF-SFM模型假设岩石材料的渗透率是平均有效应力的函数，基于Biot固结理论，采用摩尔-库伦弹塑性本构模型和达西定律分别描述岩石材料固体骨架和孔隙流体开裂前后的力学特征.通过与KGD模型对比验证该模型的可行性，并通过数值模拟分析了模型中Weibull模量和尺度参数以及岩石材料性质对起裂压力、裂缝高度和裂缝宽度等的影响.结果表明，概率破坏模型的引入不会影响起裂压力，但会影响裂缝的几何特征.当Weibull模量降低或尺度参数增加时，裂缝的几何特征离散性呈增大趋势.

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基于随钻参数的岩石单轴抗压强度表征模型研究

王宇恒，于庆磊，牛鹏，李友

2023, 44 (8): 1168-1176. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2023.08.014

摘要 ( 574 )

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PDF(2039KB) ( 449 )

凿岩过程中钻机工作参数的变化响应与岩石单轴抗压强度密切相关，为利用随钻响应快速表征岩石力学性质，使用自主搭建的随钻获取试验平台，选取了4种岩石，开展了一系列不同推力条件下的钻进试验，研究岩石单轴抗压强度与钻机工作参数之间的相关性.研究结果发现，推力随切削深度的变化率F_e、扭矩随切削深度的变化率T_e、钻头单位尺寸上法向力与切向力之比ζ与岩石单轴抗压强度正相关，且不受试验条件影响.在此基础上，基于随钻参数F_e和T_e是可以表征可钻性和机械比能的物理量，结合量纲分析，建立了以F_e和T_e为参数的岩石单轴抗压强度表征模型，并通过其他种类岩石的钻进数据初步验证了该模型的可靠性.为利用凿岩过程快速表征岩石单轴抗压强度提供了一种新方法.

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采动应力路径下花岗岩变形破坏特性及能量演化机制

由爽，李虎振，侯晓旭，耿乾逞

2023, 44 (8): 1177-1187. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2023.08.015

摘要 ( 500 )

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PDF(2465KB) ( 182 )

考虑千米深花岗岩在采动过程中的应力路径，开展升轴压定围压、升轴压卸围压和定轴压卸围压3种应力路径下的花岗岩三轴加卸荷实验，旨在获得岩石在采动卸荷作用下的变形破坏特征及能量演化规律.研究结果表明:高围压等级下岩石峰值破坏前内部储存的能量更多，发生破坏时内部释放的变形能对岩石结构的冲击力度更强，岩样脆性破坏更显著；卸荷作用使围压对岩样的径向束缚变弱，导致岩样径向扩容增强并在较低应力水平作用下发生破坏，岩石变形模量和广义泊松比更快达到极值点；扩容点为岩样弹性能占比由增大转为减小的转折点；相较于升轴压定围压试验，卸荷条件下弹性能转化为耗散能的比例更高，岩石破坏程度更剧烈.

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油酸钠体系下粗糙度对白云石可浮性的影响及其机理

赵旭，印万忠，姚金，朱张磊

2023, 44 (8): 1188-1194. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2023.08.016

摘要 ( 567 )

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PDF(1095KB) ( 161 )

为研究表面物理性质对矿物可浮性的影响，本文通过超声预处理获得两种具有不同表面粗糙度的白云石颗粒，在油酸钠(NaOL)体系下，通过单矿物浮选试验考察了表面粗糙度对白云石浮选回收率的影响，并借助原子力显微镜(AFM)，BET，SEM-EDS，XPS，紫外分光光度计以及接触角测量仪，探讨了表面粗糙度对矿物浮选行为的影响机理.结果表明:超声处理使得白云石颗粒表面具有更大的粗糙度值，粗糙颗粒表面的活性位点(Ca²⁺和Mg²⁺)含量高于光滑颗粒表面，有助于NaOL在矿物表面的吸附，使其具有更强的疏水性和可浮性.

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西藏某铜钼混合精矿工艺矿物学研究

郭谨铭，杨洪英，佟琳琳，孟晶

2023, 44 (8): 1195-1200. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2023.08.017

摘要 ( 490 )

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PDF(1164KB) ( 254 )

采用化学分析、显微镜下分析和MLA分析等方法对西藏某铜钼混合精矿进行了工艺矿物学研究.研究表明:该混合精矿中铜质量分数19.00%、钼质量分数0.38%，铜、钼均主要以硫化物的形式存在；混合精矿中主要矿物为黄铁矿、黄铜矿和斑铜矿，辉钼矿的质量分数为1.0%；混合精矿磨矿细度很细；辉钼矿解离程度较好，少部分辉钼矿以与黄铜矿、黄铁矿连生的形式存在.研究结果为现场铜钼分离改造提供了理论指导.

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环境规制距离对OFDI效率的影响

张亚男，宁烨，庄梓鋆，张贺

2023, 44 (8): 1201-1207. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2023.08.018

摘要 ( 501 )

HTML ( 24)

PDF(1102KB) ( 202 )

基于随机前沿引力模型，探讨环境规制距离与对外直接投资(OFDI)效率的关系以及双边经济关系的调节效应，并进行技术效率分析.研究结果表明，环境规制距离与OFDI效率呈负相关关系，高环境规制国家依据成本效应向低环境规制国家投资，低环境规制国家依据创新效应向高环境规制国家投资.当双边经济关系较好时，两国环境规制距离越大，OFDI效率越低.同时发现，中国在不同国家及区域投资效率具有异质性，并与区位选择相互影响.其中，在发展中国家、欠发达地区以及部分发达国家的投资效率较高;在亚洲与非洲的投资效率较高，而在欧洲的投资效率较低.基于此，本文最后提出缩小环境规制距离、提高OFDI效率以及合理进行投资区位选择等政策建议.

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信息生态视角下森林火灾网络舆情风险预警研究

朱国庆，陈燕，郎坤，王书田

2023, 44 (8): 1208-1216. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2023.08.019

摘要 ( 515 )

HTML ( 21)

PDF(802KB) ( 259 )

针对不确定信息下森林火灾网络舆情风险预警问题，构建基于证据推理的直觉模糊风险预警评估模型.首先，从信息生态系统的角度，识别出森林火灾事件网络舆情风险指标体系；其次，针对指标信息的不确定性和不完整性，基于模糊规则通过直觉模糊数统一描述多种指标信息；然后，利用直觉模糊熵和模糊层次分析法联合确定各级指标权重，并采用证据推理理论完成指标信息集结融合；最后，通过直觉模糊测距确定网络舆情风险预警等级，并通过效用值法确定网络舆情风险排序.通过3个现实案例分析和验证所建模型的实用性和有效性，为森林火灾网络舆情风险评估研究提供新思路和新方法.

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