综述·评论

• 移动机器人履约系统中的订单分配研究

  刘昭凯;牟进睿;蒋如意;王琳;

  随着电子商务与物流行业的快速发展，仓储配送对拣选效率的要求不断提高，自主移动机器人（autonomous mobile robot,AMR）在“货到人”拣选模式中的应用日益广泛。文章围绕移动机器人履约系统（robotic mobile fulfillment system,RMFS）中AMR的订单分配问题展开系统综述。首先明确了订单分配的概念，并构建了包含关键变量、约束条件及优化目标的理论框架，同时根据不同特征对该问题进行分类讨论。其次，为进一步明确相关求解方法，从经典优化方法、启发式与元启发式算法、规则策略与仿真优化算法及人工智能与机器学习方法等多个角度介绍了国内外订单分配及多机器人任务调度方面的研究进展，并详细讨论了影响订单分配效率的多种因素，总结了相关核心性能指标。最后，归纳了当前AMR订单分配研究所面临的实时性、多目标冲突、多机器人协同与路径冲突、动态不确定性以及人因因素等关键挑战，并针对自适应决策、多智能体博弈、深度强化学习结合仿真平台以及绿色能源优化等未来研究方向提出了部分建议。

  2025年03期 No.495 1-13页 [查看摘要][在线阅读][下载 1564K]
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控制理论与应用

• 地铁受电弓模型参考自适应控制研究

  杨岗;沈鑫;孔国伟;

  地铁受电弓与接触网的耦合性能影响列车的受流质量和安全性。地铁接触网的刚度会因地理位置、季节、磨损等因素影响呈现出周期性和波动性，且会随时间推移而发生改变，因而地铁弓网系统是一个极其复杂的时变参数系统。为降低弓网接触力波动程度、保证弓网受流质量，文章提出一种针对地铁受电弓的模型参考自适应控制（MRAC）方法。首先，基于刚性接触网有限元模型计算得到某地铁线路接触网刚度曲线，建立地铁弓网主动控制动力学模型；接着，基于线性二次型最优控制策略设计理想状态下的地铁受电弓主动控制参考模型；然后，推导出地铁弓网系统模型参考自适应控制律，用于实现接触网刚度变异、受电弓性能退化、线路车辆状态改变等情况下的受电弓自适应控制；最后，通过仿真手段验证了地铁受电弓MRAC方法的有效性。仿真结果表明，列车速度为60 km/h、70 km/h、80 km/h时，采用MRAC方法降低弓网间接触力波动的幅度约为30%～40%，能够有效改善弓网受流质量。

  2025年03期 No.495 14-24页 [查看摘要][在线阅读][下载 2591K]
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• 集中决策型智轨电车虚拟联挂协同速度规划算法

  黄强;李程;唐享;袁希文;何川;黄治坤;

  智轨电车虚拟联挂技术能高效实现车辆运力与客流的最优动态匹配。针对联挂编组变速运行过程的控制稳定性与站台起停车同步性难题，文章深入分析了智轨电车的牵引与制动特性、车辆运动学与动力学模型，以追踪安全性、舒适性、准时性和站台高效作业的核心需求为基础，提出一种集中决策型智轨电车虚拟联挂协同速度规划算法，并构建了相应的最优化求解模型，计算出编组内各车辆运行位移、速度及加速度的最优时间序列。在外场线对两辆智轨电车进行虚拟联挂测试验证，结果显示，编组运行冲击率小于等于0.3 m/s~3，准点误差小于3 s，起车时间差小于1 s，停车时间差小于2 s，停车控制误差小于0.1 m。测试结果表明该算法能有效满足智轨电车的实际运营要求，具有良好的工程化应用推广价值。

  2025年03期 No.495 25-32页 [查看摘要][在线阅读][下载 1823K]
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• 一种新型协同进化多目标优化算法

  朱海峰;

  为提升优化算法的搜索效率，解决局部搜索问题，文章提出一种新型合作型协同进化多目标算法。首先，利用分布估计算法加快最优解的收敛速度，并采用“大换血”策略改进个体间的合作方式及种群的进化方式，提升算法的全局及局部搜索能力；其次，采用一种简单的基于精英的父种群生成策略，从而大大减少了计算资源的消耗；最后通过仿真实验，与经典的多目标进化算法NSGA-II进行比较。仿真结果表明，所提算法对比NSGA-II在收敛性与分布性指标方面分别提升不低于84%和76%，具有更高的搜索性能。

  2025年03期 No.495 33-38页 [查看摘要][在线阅读][下载 1788K]
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• 基于构造-解析法的ROV推力分配策略研究

  徐蕾;宋俊辉;张定华;

  为了解决无人潜水器（remotely operated vehicle,ROV）推力分配计算复杂、烦琐以及推力输出饱和的问题，文章以某小型履带式电动ROV的推进系统模型为基础，通过解析法将各单自由度的合力（矩）进行分解，推导出各推进器的推力输出一般表达式；并针对推力输出的饱和问题，基于各自由度期望输出的推力（矩）的相对独立性与相互之间的耦合，采用构造法重新建立各单自由度期望输出推力（矩）与其对应控制电压之间的函数关系式；最后，将本文提出的构造法与解析法相结合，提出一种新的推力分配方法——构造-解析法，并与常规的推力分配方法——伪逆法进行对比仿真分析。仿真结果表明，采用本文提出的构造-解析法进行推力分配，不仅可以简化推力分配的计算并且能够有效避免推力分配饱和输出问题。

  2025年03期 No.495 39-46页 [查看摘要][在线阅读][下载 2164K]
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电力与传动控制

• 基于单相交-直-交变流器的二次谐振电流抑制控制策略研究

  陈欣;王跃;冯凌;付刚;刘湘;阳志雄;

  铁路牵引供电系统通常采用交-直-交拓扑的变流器能量调度装置（energy dispatching equipment,EDE）进行电能质量的治理。由于EDE装置中的单相整流器拓扑结构决定了中间直流电压存在二次脉动，需要增加硬件滤波来抑制二次脉动。当变流器两端存在网压相位差时，能量跨端流动易引发二次谐振电流增大，进而导致主电路发热甚至烧损。为此，文章提出一种主动调节无功功率抑制二次谐振电流的控制策略，其通过限定功率因数变化区间、逐步注入感性无功功率来实现对谐振电流的有效抑制。仿真与实验结果表明，该控制策略可显著削弱二次谐振电流，具有有效性和可行性。

  2025年03期 No.495 47-53页 [查看摘要][在线阅读][下载 2252K]
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• Periodformer——基于时间序列分解的能耗预测模型

  陈波文;邓健;朱乾鎏;

  近年来，深度学习技术在各类预测任务中展现了强大的潜力，但现有的深度学习模型在充分挖掘能耗数据的趋势、周期和残差特性方面仍存在不足。为此，文章提出了一种新型预测模型——Periodformer。该模型通过将时间序列分解为趋势、周期和残差3部分，分别对各部分进行建模并整合预测结果，从而显著提升了能耗预测精度。实验结果表明，Periodformer在平均绝对误差（MAE）和均方误差（MSE）方面，相较于现有的Transformer模型分别降低了5.56%和11.85%，并且对数据噪声表现出较强的鲁棒性。

  2025年03期 No.495 54-60页 [查看摘要][在线阅读][下载 1858K]
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• 基于代理模型管理的旋变软解码参数优化设计

  邓宇;凌岳伦;吴佐来;彭再武;汪军;

  为提升旋转变压器软解码系统与商用车电驱的适配性并抑制电机运行过程中的转速及扭矩波动，文章提出了一种基于代理模型更新管理的旋转变压器软解码参数优化设计方法。首先，基于三阶角度观测器原理建立旋变软解码电位置角输出精度评价指标，并对旋变软解码系统参数优化问题进行显性阐述；然后，运用拉丁超立方试验设计方法以径向基函数为基础搭建了软解码系统的代理模型；最后，利用遗传算法对旋变软解码系统参数优化问题进行求解，并通过局部加密方法对代理模型进行迭代更新，获得满足误差要求的局部最优解。实验结果表明：运用该参数优化方法可快速发现适用于商用车电驱系统的旋变软解码最优匹配参数，从而有效提高永磁同步电机运行时的稳定性。

  2025年03期 No.495 61-67页 [查看摘要][在线阅读][下载 2392K]
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绿色能源

• 融合注意力机制和图神经网络的光伏电站短期功率预测方法

  黄从智;刘彦彤;

  为解决光伏电站短期功率预测准确率低的问题，文章提出一种融合高效通道注意力机制和多变量时间序列图神经网络（ECA-MTGNN）的功率预测方法。首先，针对数据缺失、数据异常等问题，对采集自中国华北地区某光伏电站的历史天气数据和功率数据进行数据清洗和填补；然后，采用高效通道注意力-多变量时间序列图神经网络方法进行光伏电站短期功率预测；最后，使用华北区域光伏电站预测准确率考核标准和时间序列预测通用评价指标测试所提出方法的预测性能。实验结果表明，与MTGNN模型相比，ECA-MTGNN模型的预测准确率在4个被预测日分别提高了8.82%、6.27%、2.89%和14.88%；与时间序列预测中常用的LSTM和CNN模型相比，当功率变化平稳时预测精度有所提升，而当功率剧烈波动时则提升幅度较大，并且能够更好地拟合实际功率曲线。

  2025年03期 No.495 68-75页 [查看摘要][在线阅读][下载 2169K]
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• 货运交通电气化技术的电气化公路方案与换电方案经济性分析

  李红标;郑泽东;李永东;

  为助力实现“3060”双碳目标，减少交通领域的化石能源消耗与污染物排放，近些年国家出台了相关政策，大力支持新能源汽车的发展。重型卡车作为我国交通运输行业的高耗能设备和主要的碳排放来源，推动重型卡车电气化转型是新能源汽车发展的重要组成部分。本文主要介绍重型卡车电气化的电气化公路方案和换电方案，并基于某运输线路，对二者进行经济性对比分析。分析结果表明，随着运量的增加，换电方案的单位运输成本基本不变，电气化公路方案的单位运输成本逐渐降低。当年运量低于1.667×10~7 t时采用换电方案总成本更低，当年运量大于1.667×10~7 t时电气化公路方案更具有经济性。

  2025年03期 No.495 76-81页 [查看摘要][在线阅读][下载 1431K]
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• 恒功率放电工况下储能电池全生命周期SOC估计

  许东阳;刘学桂;张义;

  为提高储能系统在全生命周期内的工作性能，文章基于储能电池恒功率放电工况特征，以放电全电压数据为特征辨识数据，采用动态时间规整算法（dynamic time warping, DTW）计算电池循环老化状态。首先，搭建二阶RC (resistor-capacitance circuit)模型，采用带遗忘因子的最小二乘法实现参数辨识；然后推导二阶RC模型的控制方程，并结合计算的电池循环老化状态数据获取电池容量，再采用无迹卡尔曼滤波算法（unscented Kalman filter, UKF）对电池进行荷电状态（state of charge, SOC）估计；最后在20次、200次以及800次循环状态下验证所提算法的准确性。验证结果表明，在不同老化阶段采用DTW-UKF算法的SOC估计最大误差低于4%，平均估计误差低于2%，同步对比Ah积分法与单一UKF算法的SOC计算结果，平均相对精度分别提高了约67.6%与47.8%，验证了DTW-UKF算法在储能系统全生命周期内可以实现更高精度的SOC估计。

  2025年03期 No.495 82-88页 [查看摘要][在线阅读][下载 1972K]
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• 用户侧分布式光伏功率因数劣化成因分析及协同治理方案

  刘崇波;吴恒亮;李建;程宇旭;

  随着我国分布式光伏发电装机规模不断扩大，分布式光伏发电系统接入用户侧电网引起的功率因数劣化超标问题日益突出。文章分析了分布式光伏发电接入用户侧电网的系统架构及电网功率因数考核原则，从分布式光伏系统内部无功源运行情况和低压无功补偿装置运行机理等方面剖析了用户侧电网产权分界点功率因数问题，提出接入点位置优选及逆变器无功运行模式优化的协同治理方案，并结合更换四象限无功控制器、无功控制二次线路改造及增加上级无功补偿装置等补充方案措施，全面应对产权分界点功率因数考核超标问题，为解决分布式光伏电站接入用户侧电网带来的功率因数问题提供低成本、创新性解决方案。

  2025年03期 No.495 89-94页 [查看摘要][在线阅读][下载 1518K]
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• 储能锂电池热失控产气扩散规律的研究

  刘丽;师蒙招;许东阳;唐文冰;胡岳;蒋奉兵;

  为了探究25 Ah和50 Ah 100%SOC磷酸铁锂电池单体在热失控状态下的反应特性以及集装箱内电池模组热失控燃烧过程中烟气的蔓延规律，文章提出一种基于实验与数值模拟相结合的储能集装箱磷酸铁锂电池热失控产气扩散规律研究方法。在实验阶段，首先加热诱导这两种容量的电池单体至热失控状态，观察电池内部反应的稳定性；随后，建立电池单体燃烧模型，并结合实验数据，采用改良二分法对热释放速率曲线进行精确修正。在数值模拟阶段，利用修正后的热释放速率曲线和大涡模拟方法模拟了集装箱内电池模组热失控燃烧过程，本方法精确修正了热释放速率曲线，并成功模拟了集装箱内电池模组热失控燃烧过程。实验对比数据表明，50 Ah电池内部的反应相较于25 Ah电池内部的更为均匀稳定，这说明大容量电池在热失控时可能具有更稳定的性能；在不考虑通风和集装箱内火焰蔓延的条件下，3 000 Ah电池模组在热释放速率达到峰值时，预制舱内的火势最为严重，火焰能在150 s内迅速覆盖整个电池架；50 s内，电池舱内的烟气层已基本蔓延至地面。

  2025年03期 No.495 95-102页 [查看摘要][在线阅读][下载 1919K]
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通信与信号技术

• 基于多运行态实测的高速磁浮毫米波无线通信系统时延特性评估

  王海明;陈立;蒋俊;

  高速磁浮对车地无线通信系统的实时性和高可靠性要求远高于传统轮轨高铁。针对毫米波无线通信系统对高速磁浮牵引定位业务和运行控制业务的时延特性的量化评估问题，文章通过对高速磁浮系统业务传输时延进行解耦分析（包括节点处理与链路传输），提出毫米波无线通信系统时延测试方案：针对双向传输的运行控制业务采用端到端应答时延测试法，针对单向传输的牵引定位业务采用时间戳记录法。通过工程化样机在青岛665 m磁浮试验线上完成了多种列车运行状态下的业务传输时延实测及概率分析。测试及分析结果表明，该通信系统的运行控制业务传输时延小于50 ms的概率高于99.80%，牵引定位业务传输时延小于280μs的概率为100%，较既有LTE-M系统的时延降低2个数量级。

  2025年03期 No.495 103-108页 [查看摘要][在线阅读][下载 1589K]
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RAMS技术

• 基于Docker容器的车载智能运维PHM模型部署与应用

  杜记伟;文林;吕宇;蒋国涛;陈凯;熊昱凯;

  在智能运维模式下，传统轨道车辆车载故障预测与健康管理（prognostics and health management, PHM）系统存在单节点服务可扩展性低、资源利用率不高、可移植性差等问题。为此，文章引入目前较为主流的Docker容器虚拟化技术，搭建了适用于轨道车辆车载PHM系统的虚拟化平台；并以智能运维PHM车载产品为例，详细介绍了虚拟化平台总体架构设计及PHM模型部署方案。通过实验测试、工具移植对所设计的PHM车载产品功能进行了对比分析与验证。测试结果表明，基于容器虚拟化技术平台可获得较好的性能增益，一方面提升了资源使用率，硬件资源配置更加灵活；另一方面，多模型的并行计算效率更高，多模型之间没有数据交互，具有很好的移植性和可扩展性。

  2025年03期 No.495 109-116页 [查看摘要][在线阅读][下载 2358K]
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• 基于时频变换的电子板卡寿命特征提取研究与应用

  杨汝非;刘海洋;

  随着电子板卡的复杂性与集成规模日趋庞大和视情维护需求的提出，电子板卡的故障预测与健康管理技术应运而生，电路可辨寿命特征提取已成为研究焦点。传统的薄弱器件物理参数测量难度大、无法在板评估。为此，文章提出基于时频变换的电子板卡关键信号寿命特征提取方法。首先，对板卡电源电路信号进行包括小波包分解和经验模态分解的时频变换；然后，对时频变换后的信号利用信息熵、峭度、信号能量百分比等指标提取信号特征，并对提取的信号特征通过Spearman相关性分析加以趋势性筛选，从而得到寿命特征；最后，将该方法应用于某开关电源电路模块，并通过加速寿命试验对所提取特征进行了验证。结果表明，本文所提基于时频变换的寿命特征提取方法能够有效获取能表征当前电路状态、具有退化趋势性的寿命特征。

  2025年03期 No.495 117-124页 [查看摘要][在线阅读][下载 1760K]
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