当期目录

2024年 第37卷 第9期 刊出日期：2024-09-15

  

锂离子电池多物理场耦合模型中的粒径分析

余润洲, 李培超

2024, 37(9):  1-7.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2024.09.001

摘要 ( 122 )   HTML ( 17 )   PDF (1438KB) ( 64 )  

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为深入理解锂离子电池(Lithium-Ion Battery,LIB)内部的多物理场耦合行为,更好地为锂离子电池的生产制造及优化等工作提供参考,文中通过数值模拟方式,在有限元仿真软件COMSOL Multiphysics中建立了更符合物理实际的锂离子电池电化学-热-力(Electrochemical-Thermal-Mechanical,ETM)耦合模型,并进行求解。该模型考虑了电池工作时电极与颗粒两个尺度中的应力生成,解决了以往模型中电极层面应力难以计算的问题。同时通过考虑应力对锂离子扩散及过电位的修正,更好地关联了应力与电化学间的关系。基于该模型,文中讨论了不同正极粒径对电池性能的影响。数值结果表明,当正极粒径小时,锂离子电池放电过程中各物理场的性能指标较好,电池能量密度增大,证明采用较小的正极粒径可提升锂离子电池性能。

锂离子电池不可逆膨胀模型及应用

汪亚辉, 李培超, 王克用

2024, 37(9):  8-13.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2024.09.002

摘要 ( 65 )   HTML ( 6 )   PDF (968KB) ( 29 )  

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针对锂离子电池多次充放电循环后容量衰减量的快速估算问题,文中基于锂离子电池(Lithium-Ion Battery,LIB)容量衰减模型提出了一种利用电池外部膨胀位移快速估算其内部容量衰减的方法。在锂离子电池容量衰减模型的基础上推导其径向不可逆膨胀模型,通过COMSOL Multiphysics对圆柱形锂离子电池Sanyo UR18650E进行建模和求解,并对比数值结果与实验数据,从而对所提模型进行验证。基于上述模型,分析了电池在充放电循环过程中由于副反应参与而造成的容量衰减和不可逆膨胀行为的原因。结果表明,副反应速率变化造成了副反应产物浓度在负极的梯度分布,副反应产物堆积使电池膨胀位移随循环线性增长。文中还利用副反应产物作为桥梁得到电池容量衰减与其径向位移的函数计算式,为容量衰减量的快速估算提供了新方法。

基于火烈鸟搜索算法的天线优化设计

黄泽明, 单志勇

2024, 37(9):  14-19.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2024.09.003

摘要 ( 59 )   HTML ( 1 )   PDF (2700KB) ( 30 )  

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在天线优化设计领域,传统电磁软件采用参数扫描方法,计算量大且效率低。针对此问题,文中提出了一种基于火烈鸟搜索算法和HFSS(High Frequency Structural Simulator)联合优化的设计方法,并通过MATLAB和HFSS联合仿真完成实现。在MATLAB中编写天线设计和仿真代码,生成VBS(Visual Basic Script)脚本供HFSS调用,HFSS将电磁仿真的结果返回给适应度函数计算。由火烈鸟搜索算法根据适应度值进行粒子寻优,直至找出最优结果,确定最优天线尺寸参数。文中联合仿真设计在迭代23次时寻得最优尺寸参数,使得优化后的天线在两个工作频段对应的适应度值由-483.37 dB优化到-771.15 dB。仿真结果表明,所提算法具有较强寻优能力,收敛速度块,可有效提升天线优化设计的效率。

基于C#的配网在线监测系统设计与实现

高元隆, 吴成明, 张磊

2024, 37(9):  20-26.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2024.09.004

摘要 ( 40 )   HTML ( 3 )   PDF (3751KB) ( 24 )  

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中低压配网监测技术无法有效实现对各层电网运行信息的共享分析,监测可视化效果差。针对该问题,文中利用VISIO(流程图和矢量绘图软件)二次开发技术设计了一个基于C# 的配网运行在线监测系统。该系统具有系统基础配置管理,包括实时数据监测、数据查询、数据分析、预警提醒管理等功能。在运行时,通过建立连接实时获取下位机终端采集的配网运行数据,使之显示于监测主页面,用户只需要通过较为简单的窗体控件控制即可实现系统基础信息配置以及在线监测。调试运行结果表明,该系统可以较好地实现远程监测与及时预警提醒,使配网运行数据得到实时利用,有效提高工作效率。

多核处理器共享Cache的划分算法

吕海玉, 罗广, 朱嘉炜, 张凤登

2024, 37(9):  27-33.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2024.09.005

摘要 ( 43 )   HTML ( 3 )   PDF (780KB) ( 23 )  

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针对多核处理器性能优化问题,文中深入研究多核处理器上共享Cache的管理策略,提出了基于缓存时间公平性与吞吐率的共享Cache划分算法MT-FTP(Memory Time based Fair and Throughput Partitioning)。以公平性和吞吐率两个评价性指标建立数学模型,并分析了算法的划分流程。仿真实验结果表明,MT-FTP算法在系统吞吐率方面表现较好,其平均IPC(Instructions Per Cycles)值比UCP (Use Case Point)算法高1.3%,比LRU(Least Recently Used)算法高11.6%。MT-FTP算法对应的系统平均公平性比LRU算法的系统平均公平性高17%,比UCP算法的平均公平性高16.5%。该算法实现了共享Cache划分公平性并兼顾了系统的吞吐率。

多种及多尺度注意力混合的图像超分辨率重建

蒯新晨, 李烨

2024, 37(9):  34-42.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2024.09.006

摘要 ( 62 )   HTML ( 7 )   PDF (2627KB) ( 37 )  

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图像自身信息对图像重建具有天然鲁棒性,但多数超分辨率方法并未充分利用全局特征信息。文中提出了一种新图像超分辨率模型,混合了多种及多尺度注意力,包括多尺度混合非局部注意力上采样模块和残差密集注意力模块两个新的模块。与以往非局部方法不同,多尺度混合非局部注意力上采样模块混合了基于像素和基于块的非局部注意力,并在多个尺度上建立块级别的上采样映射关系,使全局搜索空间更广。残差密集注意力模块建立通道和空间维度的注意力关联,通过密集连接增强了前后注意力信息的传递和融合。在多个基准数据集上进行了定量和定性评估,实验结果表明,该模型在性能和重建质量方面优于同类超分辨率模型。

基于图卷积网络的电能质量评估

黄宏清, 倪道宏, 刘雪松

2024, 37(9):  43-47.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2024.09.007

摘要 ( 37 )   HTML ( 1 )   PDF (1094KB) ( 18 )  

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新型电力设备的广泛使用给电力系统带来了新的干扰因素,同时也对电能质量提出了更高要求。为充分利用国家标准中各项电能质量指标,对电能质量进行更全面、更综合地评估,文中提出一种基于图卷积网络的电能质量评估方法。根据现行国家标准提出了指标分级的电能质量评估体系,对各项电能质量评估指标间的关联性进行初步确定。在此基础上确定指标关系图,搭建图神经网络模型并进行训练,测试集误差率为9.02%。以某电力系统实测数据为例与其他评估方法进行对比分析,证明了所提方法在对长时间跨度的电能质量进行评估时效果更优。

基于Swin-Transformer的颈动脉超声图像斑块分割

何志强, 孙占全

2024, 37(9):  48-56.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2024.09.008

摘要 ( 88 )   HTML ( 6 )   PDF (2281KB) ( 49 )  

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评估颈动脉超声图像斑块需要大量且经验丰富的临床医生,并且超声图像具有边界模糊、噪声干扰强等特性,使得评估斑块耗时费力,因此需要一种全自动的颈动脉斑块分割方法来解决人力稀缺问题。文中提出了一种基于Swin-Transformer(Shifted-Windows Transformer)模块的深度神经网络模型用于自动分割颈动脉斑块。在U-Net(U-Convolutional Network)架构基础上,编码部分使用3个用于图像下采样的卷积块以获得不同分辨率大小的特征图像,再添加6对连续Swin-Transformer模块用于更细化的特征提取。解码部分将Swin-Transformer模块输出的细化特征逐级上采样,分别与编码部分各级分辨率的特征图进行跳跃连接。基于同仁医院数据集进行对比实验,结果显示所提网络模型Dice指标达到0.814 2,高于其他对比网络,证明了所提模型可以有效地提取颈动脉超声图像斑块特征,实现自动化、高精度的斑块分割。

半监督图节点分类任务的清洁标签后门植入

杨潇, 李高磊

2024, 37(9):  57-63.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2024.09.009

摘要 ( 59 )   HTML ( 2 )   PDF (1479KB) ( 19 )  

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半监督图学习旨在使用给定图中的各种先验知识推断未标记节点或图的类别,通过提升数据标注的自动化,使其具有较高的节点分类效率。作为一种深度学习架构,半监督图学习也面临后门攻击威胁,但目前尚未出现对半监督图节点分类任务有效的后门攻击方法。文中提出了一种针对半监督图节点分类模型的持久性清洁标签后门攻击方法,通过在未标记的训练数据上自适应地添加触发器和对抗扰动生成中毒样本,并在不修改标签的情况下训练得到中毒的半监督图节点分类模型。而攻击者可以较为隐蔽地对模型进行投毒,且投毒率不高于4%。同时为了保证后门在模型中的持久性,设计了一种超参数调节策略以选择最佳的对抗扰动尺寸。在多个半监督图节点分类模型与开源数据集上进行的大量实验,结果表明所提方法的攻击成功率最高可达96.25%,而模型在正常样本上的分类精度几乎没有损失。

基于元操作的智能合约漏洞检测方法

王顺, 徐向华, 王然

2024, 37(9):  64-71.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2024.09.010

摘要 ( 25 )   HTML ( 1 )   PDF (1282KB) ( 18 )  

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针对静态分析工具由于漏洞扫描流程代码强耦合于工具代码中导致其扩展漏洞成本较高的问题,文中提出了基于元操作的智能合约漏洞检测方法。该方法将工具中的基本检测流程转换为元操作抽象形式,通过不同元操作和逻辑运算符组合来自定义漏洞扫描流程,以达到通过编写少量漏洞扫描流程语法就可以实现检测不同漏洞,提高工具对智能合约新型漏洞的扩展能力。实验结果证明,根据文中方法所需编写的漏洞描述字符量仅为Slither工具漏洞检测逻辑字符量的8.9%~12.7%,假阳率相比Slither工具降低2%。证明了所提方法可以在保证工具检测可靠性的基础上提供了更强的扩展性和灵活性。

基于有源匹配技术的EMC测试天线设计与实现

陈嘉兴, 张新林, 姜博, 张嘉海, 黄星, 秦阳榛, 路宏敏

2024, 37(9):  72-78.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2024.09.011

摘要 ( 45 )   HTML ( 2 )   PDF (1218KB) ( 19 )  

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针对低频段无源小型化EMC(Electromagnetic Compatibility)测试天线多为电小天线导致的天线系数高以及测试灵敏度低的问题,文中基于有源匹配技术分别对加载负阻变换电路和场效应管高阻输入电路的电小天线进行仿真分析。结果表明,场效应管高阻输入电路在降低天线系数和电路稳定性方面均优于负阻变换电路,有助于EMC测试天线的小型化设计和实现。加载场效应管高阻输入匹配电路的小型化EMC测试天线的测试结果表明,在2~30 MHz频带内,与未加载场效应管高阻输入匹配电路的EMC测试天线相比,该天线系数改善可达22~46 dB。

一种电源管理芯片的高精度过温保护电路设计

都文和, 徐正, 康嘉浩, 杨轲, 潘靖雪

2024, 37(9):  79-86.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2024.09.012

摘要 ( 68 )   HTML ( 4 )   PDF (1026KB) ( 43 )  

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电源管理芯片在超过可承受温度范围工作时会对自身造成不同程度的损坏,过温保护电路对提高该类芯片的可靠性和鲁棒性具有重要作用。文中设计了一种具有温度过高关断和温度过低提醒等双重功能的高精度过温保护电路。利用正、负温度系数电压对芯片温度进行实时检测,并与带隙基准电路输出端的不同基准电压分别进行比较得到4个逻辑翻转点,进而通过高精度比较器电路和迟滞逻辑电路处理后,输出迟滞逻辑信号来控制芯片的工作状态或进行温度过低提醒。基于0.18 μm BCD(Bipolar-Complementary Metal Oxied Semiconductor-Double diffused Metal Oxide Semiconductor)工艺设计并完成了相关仿真验证,仿真结果表明,在电源电压范围为3.0~5.5 V时,该电路输出端的迟滞逻辑翻转信号对应的温度阈值最大偏移量在0.3 ℃以内,具备较高的精度,可广泛集成于各种需要过温保护功能的电源管理芯片。

短文本新闻标题生成方法

赵明

2024, 37(9):  87-94.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2024.09.013

摘要 ( 35 )   HTML ( 0 )   PDF (3657KB) ( 16 )  

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当今新闻具有文本短、发布频繁、时效性强等特点,一个媒体账号一天内发布数十条新闻。为大量新闻制定适用且有吸引力的标题已经成为媒体工作者的一项主要工作内容。媒体工作者需要一个自动生成短文本标题的系统来缓解工作压力。为解决该问题,文中提出了一种短文本新闻标题生成模型。该模型采用序列到序列结构,在编码器和解码器分别应用预训练语言模型和分层自注意力解码器。为了使生成标题包含原始新闻的关键信息,提出一种基于LCSTS数据集和Weibo4数据集的分阶段训练方法,并使模型分别从这两个数据集学习提取关键新闻信息和构建风格化表达,使模型生成标题能够准确表达新闻的核心内容从而吸引读者。