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期刊信息/Journal information
湖南大学学报（自然科学版）
湖南大学
湖南大学学报（自然科学版）

湖南大学

王道平

月刊

1674-2974

hdxbzkb@hnu.cn

0731-88822870

410082

湖南省长沙市岳麓区湖南大学期刊社行政办公室

湖南大学学报（自然科学版）/Journal Journal of Hunan University(Natural Sciences)CSCD北大核心CSTPCDEI
查看更多>>本刊是由教育部主管、湖南大学主办的综合性学术理论刊物，双月刊，面向国内外公开出版发行。主要报道湖南大学自然科学领域最新研究成果，也适当发表国内外同行专家的优秀学术论文。
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    宽范围负载CL-LDO的设计

    唐俊龙关浩邓欢李振涛...
    109-116页
    查看更多>>摘要：针对规模与功耗骤增的集成电路发展趋势,设计了一种可以提供宽范围负载电流的无片外电容型低压差线性稳压器(CL-LDO).为了解决宽范围负载电流与无片外电容等需求所带来的稳定性问题与瞬态特性问题,提出了动态零点补偿的方式与瞬态增强电路结构,既保障了整体电路在全负载范围内保持稳定,又实现了较好的瞬态特性.基于0.11 μm CMOS工艺,完成电路设计、版图设计与仿真,仿真结果表明,在0～500 mA的负载范围内,整体环路增益可以达到68 dB;最小相位裕度为56°;当负载电流在1～500 mA之间发生跳变时(Δt=500 ns),输出过冲和下冲分别为56 mV和141 mV,建立时间分别为2 μs和0.78 μs;PSR 为-67.2 dB@1 kHz,负载调整率为0.137 μV/mA.

    低压差线性稳压器动态零点补偿瞬态增强宽范围负载

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    考虑光伏场景聚合的配电网光储选址定容

    颜勤余国翔曾林俊
    117-126页
    查看更多>>摘要：研究光伏场景聚合是实现区域电网分布式光伏与储能联合规划的前提和基础,对促进配电网分布式光伏的充分消纳具有重要作用.通过基于改进的K-means++算法对历史光伏数据进行聚合分析,得到光伏出力的典型场景聚合,从配电网的经济性出发,兼顾系统运行的可靠性、环保性,建立考虑光伏场景聚合的光储选址定容规划模型,引入层次分析法(analytic hierarchy process,AHP)将多目标优化问题转化为单目标问题,并利用粒子群算法(particle swarm optimization,PSO)进行求解.算例结果表明,提出的光伏场景聚合模型更准确刻画光伏出力的不确定性,验证了该模型的有效性和可行性.

    光伏聚合分布式光伏储能电池选址定容配电网

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    加长加宽的PEMFC电堆应力分布一致性仿真与优化

    张智明黄刚强任辉陈志浩...
    127-134页
    查看更多>>摘要：质子交换膜燃料电池可以通过扩大电堆的活性区域反应面积来获得更高的功率,但电堆反应面积扩大后,容易导致膜电极应力分布的不均匀性增加,从而引起燃料电池电化学性能的下降.为此,本研究设计了4种不同结构尺寸的燃料电池电堆,结合等效刚度模型法和有限元软件,分析了扩大反应面积的电堆结构对膜电极应力分布均匀性的影响,并进一步优化电堆内钢带的安装位置,以提升电堆内部接触压力分布均匀性.研究结果表明,膜电极接触压力分布的均匀性对反应区域宽度的变化较为敏感,当活性区域尺寸加宽,电堆内部活性区域的平均应力标准差增加了23.2%.而当活性区域加长,或同时加长和加宽时,相应增加一根捆扎钢带使电堆内部活性区域的平均应力标准差分别减小了8.6%和8.7%,表明适当增加捆扎钢带的数量可以提高电堆内部接触压力分布的均匀性.此外,钢带位置优化结果显示,电堆外侧钢带越靠近端板侧面时,电堆内部活性区域的应力分布越均匀.

    质子交换膜燃料电池钢带捆扎电堆放大膜电极压力分布一致性

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    BMS电路板多模块协同热-力耦合建模及仿真分析

    何莉萍原江鑫李耀东
    135-144页
    查看更多>>摘要：针对现有电动汽车电池管理系统(BMS)电路板研究仅仅考虑单一功能模块的温度场及其散热效果,缺乏考虑BMS多个功能模块在温度场和力场下的相互影响及协同效应的研究的情况,以某商用BMS电路板为研究对象,采用ANSYS构建了表征BMS多模块协同作用下的热-力耦合数值仿真分析模型并验证了其有效性.在此基础上,针对BMS电路板各功能模块温度场及热变形行为开展了数值仿真研究.结果表明:BMS电路板温度分布不均,最大温差达20.5℃.均衡模块存在积热,温度高达54.4℃.高温导致电路板组件发生热膨胀变形,同时电路板约束诱发均衡模块及供电模块边缘的贴片电阻出现热应力集中,两者共同作用致使BMS均衡模块、供电模块产生凸起翘曲变形,且Z轴热变形量随着温度升高而增大,最大变形量达9.5 μm,应针对BMS电路板上积热模块开展散热优化设计.

    电动汽车BMS多模块温度场热变形热-力耦合仿真分析

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    基于多边凸集模型的电动汽车悬置系统分析

    吕辉廖泽芸李长玉上官文斌...
    145-154页
    查看更多>>摘要：工程实际中,电动汽车悬置系统参数存在着一定的不确定性和相关性.首先,引入基于主成分分析的多边凸集模型,有效处理了系统不确定参数同时存在相关性和独立性的复杂情形;然后,结合蒙特卡洛法提出了一种悬置系统固有特性的不确定性分析方法,并给出了方法的具体分析步骤;最后,将方法应用于某电动乘用汽车的悬置系统分析,以验证方法的有效性.数值分析结果表明:相较于未考虑参数相关性的区间方法,所提出方法求得的系统固有特性响应范围更加合理;与基于多维平行六面体模型的分析方法对比,所提出方法能更有效地处理系统不确定参数样本分布边界不规则的情形;对于所研究模型,其右、前悬置点的刚度参数相关性对系统固有特性有较大的影响,在设计研究过程中应予以重视.

    悬置系统主成分分析多边凸集模型固有特性不确定性分析

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    基于混合模型的特种车辆转向泵马达性能评估

    李乐米雨欣贾然
    155-164页
    查看更多>>摘要：为了实现转向泵马达运行性能的实时评估,首先构建了转向泵马达物理模型,该模型考虑了转向泵马达运行机理,通过求解泵马达外特性方程、液压回路平衡方程、内部流量计算方程等,实现内部不可测参数的初步评估与计算,进而获得各类参数对转向泵马达性能的影响机制.同时采用LSTM深度学习方法构建了转向泵马达数据驱动模型,学习并预测不同工况下转向泵马达容积效率的变化规律,并将其输入至物理模型形成转向泵马达性能评估混合模型,提高不同工况条件下转向泵马达性能评估的准确性及适用性.实例分析表明,该混合模型可实现复杂工况下转向泵马达高低压侧压力、流量、转速及转矩等参数的计算与评估,模型误差低于10%.

    转向泵马达混合模型性能评估

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    融合前馈及状态反馈的智能汽车模型预测控制

    陈齐平曹天恒黄少堂江会华...
    165-175页
    查看更多>>摘要：针对具有动力学约束的智能汽车路径精确跟踪问题,提出了一种融合前馈及状态反馈的模型预测控制(model predictive control,MPC)方法.首先,根据车辆二自由度模型建立MPC路径跟踪基础模型,然后考虑基础模型中道路曲率变化对系统产生的已建模稳态扰动,设计前馈控制器(feed-forward control,FFC)进行消除;并进一步采用比例积分微分(propor-tional integral derivative,PID)控制器进行系统误差状态反馈调节;最终形成融合前馈及状态反馈转角输入的模型预测最优调节控制律(MPC-FF-PID).最后基于MATLAB/Simulink和Carsim平台证实所提算法的有效性,并基于智能驾驶实车平台在园区低速场景下进行实车测试,最大横向和航向误差分别为0.128 7 m和0.063 9 rad,表明本文算法具备更高的跟踪精度及安全性.

    智能汽车路径跟踪模型预测控制前馈控制状态反馈PID控制仿真与实车验证

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    融合模式决策的4WIS车辆路径规划方法

    秦洪懋金英杰杨泽宇胡满江...
    176-184页
    查看更多>>摘要：针对四轮独立转向(four-wheel independent steering,4WIS)车辆的路径规划问题,提出了一种融合模式决策的图搜索算法.首先,对4WIS车辆三种运动模式进行建模,并分析其运动模式的运动特性,据此设计多模式节点拓展策略,实现了4WIS车辆多运动模式与路径规划的融合.然后,针对最优节点选取和运动模式决策问题,设计了多目标代价函数,引导4WIS车辆合理切换运动模式,并生成平滑路径.最后,在MATLAB软件上进行仿真实验,在多种场景中测试所提出算法,验证其可行性与有效性.结果表明:提出的算法在路径规划中考虑了三种运动模式的优化组合与模式切换问题,能实现最优运动模式序列和最短路径规划.且该算法求解效率高,所规划路径优异,能充分发挥4WIS车辆的高灵活性与高通过性,有效解决其路径规划问题.

    汽车工程路径规划图搜索算法四轮独立转向运动模式

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    地下停车场环境融合语义特征的视觉惯性定位方法

    秦兆博李琦邢喆高铭...
    185-197页
    查看更多>>摘要：针对地下停车场环境GPS信号差、光线暗、特征少、纹理弱等带来的定位问题,提出了一种融合语义信息的视觉惯性定位算法.该算法首先通过视觉里程计和IMU预积分进行视觉惯性信息的融合.同时,利用4个鱼眼摄像头输入图像构建全景环视图像,并采用语义分割算法提取停车场环境语义信息.然后,根据视觉惯性紧耦合位姿完成逆投影变换,获得语义特征投影地图并采用回环检测和位姿图优化方式减小累积误差,完成全局位姿图优化,实现较高精度的定位效果.最后,通过Gazebo仿真与实车测试对该算法进行了验证.结果表明,本文算法能充分利用环境语义信息构建较为完整的语义地图,且基于重复定位误差对比,相较于ORB-SLAM3提高了车辆定位精度.

    自主代客泊车视觉惯性定位多鱼眼全景环视语义地图

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    基于改进SVR算法的模具棱线磨损预测方法研究

    谢晖蒋磊刘守河王龙...
    198-210页
    查看更多>>摘要：为研究汽车覆盖件模具棱线几何特征参数及成形工艺参数对棱线磨损的影响,实现对模具棱线磨损的精准预测,提出了一种基于改进SVR算法的模具棱线磨损预测模型.通过利用改进的拉丁超立方抽样(ILHS)方法获取模具棱线磨损有限元计算的实验样本,进而构建预测模型的输入参数集.通过耦合混沌理论、动态权重方法对蝗虫优化算法(GOA)进行改进,利用改进后的蝗虫优化算法(IGOA)对SVR算法关键参数进行寻优.构建了基于IGOA-SVR算法的模具棱线磨损预测模型,结合粒子群寻优算法(PSO)建立多目标优化模型,实现对模具棱线磨损的高精度预测以及几何特征参数和成形工艺参数优化.对比5种常规预测模型,基于IGOA-SVR算法的预测模型在采样点处的预测误差分别为8.546%、8.497%、8.473%,较GOA-SVR预测模型分别提高25.9%、26.2%、26.4%,预测精度相比于其他预测模型也有不同程度的提高.结果表明改进后的IGOA-SVR算法具有更高的精度.

    模具磨损蝗虫优化算法支持向量回归模具锐棱粒子群寻优算法

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