机械工程学报

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李佳尧, 严宇超, 张文龙, 邓进军, 马炳和, 常洪龙, 苑伟政, 虞益挺

机械工程学报. 2026, 62(10): 1-22. https://doi.org/10.3901/JME.260221

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柔性传感器凭借其机械柔性、高灵敏度和复杂曲面适应性，在流动测量领域具有显著优势。与传统刚性传感器相比，柔性传感器能更精准感知复杂流场中的流速、流向及流动状态，已成功应用于工业监测、环境感知及生物医学等领域。综合分析了柔性流动传感器的感测机理与关键技术进展：分析力学、热学、声学及电化学等多物理场耦合的传感机制；探讨基于微机电系统(MEMS)技术的高集成度、微型化与智能化实现路径；针对测量精度、环境适应性及系统集成等挑战，提出材料微结构优化、自适应信号处理算法及多模态数据融合等性能提升策略。未来柔性传感器需在高灵敏-宽量程兼容设计、极端环境鲁棒性强化、嵌入式系统集成与低功耗无线传输等方向持续突破，以支撑智慧医疗、工业物联网与新能源装备等领域的精准流动测量需求。

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基于多传感数据融合与扩增补偿的圆光栅编码器测角误差抑制方法

李常胜, 丁建军, 金雨生, 刘阳鹏, 王振翼, 刘昕东, 蒋庄德

机械工程学报. 2026, 62(10): 23-40. https://doi.org/10.3901/JME.260271

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针对圆光栅编码器多传感数据融合的测角误差形成不清晰、测角误差补偿数据不足等问题，基于多传感器谐波误差抑制原理，采用等幅值方法对安装误差的影响进行研究，揭示了圆光栅安装偏心、倾斜和轴系晃动对光栅谐波误差抑制效果的影响，发现安装误差会导致高阶谐波的抑制效果变差。利用开放式光栅和精密回转轴系搭建了多传感布局光栅精度测试平台，通过8个传感器均布将系统误差为±2.78″的圆光栅编码器的测角误差降低至±0.5″。针对编码器中的残余系统误差，综合对比了分段线性插值、三次样条插值和谐波补偿算法的补偿效果，发现分段线性插值和三次样条插值的效果更好。基于光栅测角误差的谐波特性提出了基于分组校准的数据扩增与整合方法，此时分段线性插值补偿具有最佳的补偿效果，最终将8个传感器布局下圆光栅编码器非校准点处的测角误差降低至±0.4″。

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基于Var-MRLA稀疏方法的自适应全聚焦成像

李潇, 罗忠兵, 孙浩, 冯伟伦, 金士杰

机械工程学报. 2026, 62(10): 41-49. https://doi.org/10.3901/JME.260270

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为降低全聚焦成像时间并提高成像质量，构建了基于信号方差和最小冗余的线性阵列(Variance in minimum redundancy linear array, Var-MRLA)稀疏方法，并用于超声成像与缺陷表征。该方法在稀疏阵列优化时同时考虑接收信号特征和孔径扩展，可根据缺陷位置自适应调整阵列排布且保持与满阵相同的有效孔径。采用32阵元、2.25 MHz相控阵探头，从不同位置对铝合金试块内部两个直径2 mm、中心深度15 mm、间距4 mm横通孔进行了全聚焦方法(Total focusing method, TFM)试验检测。结果表明Var-MRLA稀疏方法具有稳定的成像性能与较高的成像效率，两横通孔之间的幅值差始终小于0.1 dB，成像时间较稀疏前减少75.4%以上。此外，利用符号相干因子(Sign coherence factor, SCF)对稀疏后的信号进行加权处理，可使TFM图像信噪比提高8.95 dB，大幅改善了图像质量和缺陷辨识能力。

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多模态手势辨识臂环的关键技术研究与实现

赵子敬, 高玉泽, 万永涛, 朱建雄

机械工程学报. 2026, 62(10): 50-61. https://doi.org/10.3901/JME.260220

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在智能穿戴技术快速发展、多模态手势辨识成为研究热点的背景下，针对传统肌电臂环在复杂场景的局限，提出融合摩擦电传感器与陀螺仪的多模态手势辨识臂环系统。研发过程中，研制基于铜箔与聚四氟乙烯(Polytetrafluoroethylene, PTFE)-Ecoflex材料复合结构的传感单元，其在2 N压力内摩擦电压信号达4.6 V，拓展为阵列并结合陀螺仪实现多模态数据采集。依据人体前臂肌肉分布和运动特点设计传感阵列，标定6通道最佳位置，以3D打印热塑性聚氨酯(Thermoplastic Polyurethane, TPU)材料制作臂环主体及传感阵列，提升性能与舒适性。同时，创新性提出应用于该臂环的增强型Transformer深度学习模型，通过结合时序增强模块增加数据集多样性，运用多尺度特征提取、位置编码等方法融合多模态信息，捕捉数据特征和位置关系，将手势识别准确率提升至95%。

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基于区间温度补偿与数据融合的硅微谐振式加速度计零偏稳定性优化技术

李挺, 周吴, 李贺, 张炳磊, 马青山, 李昂, 马忠睿, 魏朝立, 冉龙骐

机械工程学报. 2026, 62(10): 62-72. https://doi.org/10.3901/JME.260491

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针对硅微谐振式加速度计零偏稳定性受温度变化影响显著的问题，提出一种基于区间温度补偿与数据融合的零偏稳定性优化技术。通过建立双DETF温度响应仿真模型，揭示温度响应导致零位偏移机理。创新性地提出一种区间温度补偿算法，采用滑动窗口实时拟合温度系数，通过动态加权补偿消除双DETF间温度响应差异。结合基于卡尔曼滤波原理的数据融合技术抑制残余噪声，形成协同优化机制。最后，基于Zynq 7020平台搭建测控样机，并使用温度响应显著的无应力隔离框架硅微谐振式加速度计进行技术验证。在-40～60 ℃循环变温工况下的全温测试中，区间温度补偿与数据融合协同技术使零偏稳定性提升95.19%，充分证明了该协同技术的零偏稳定性优化能力以及复杂温度环境下较好的温度适应性。同时，零偏稳定性相较单一使用温度补偿时提升62.88%，较单一使用数据融合时提升99.9%，优于单一补偿或融合策略，为MEMS加速度计在复杂温度变化下的零偏稳定性优化提供了新思路。

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基于响应选择策略的连铸坯表面缺陷检测模型迭代方法

曹翔宇, 徐科, 张含鑫, 黄磊, 黄学忠, 韦毅

机械工程学报. 2026, 62(10): 73-82. https://doi.org/10.3901/JME.260492

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在连铸板坯的生产过程中，表面缺陷样本数据稀少，使得检测模型需要不断的迭代更新。传统的迭代训练方式不仅耗时长、计算资源消耗大，且容易丢失先前学习到的关键特征知识。为解决上述问题，提出一种基于响应选择策略的增量学习方法，用于训练YOLOv8检测器。该方法基于知识蒸馏框架，设计一种依据统计规律过滤无效知识的响应选择策略，使学生模型能够更精准地继承教师模型的有效特征，从而增强蒸馏效果。通过在MS COCO 2017数据集与实际采集的连铸坯表面缺陷数据集上进行验证试验，评估该方法的有效性。试验结果表明，在仅使用新增样本进行微调的条件下，该方法能显著缓解模型遗忘问题，使检测器在铸坯缺陷数据集上的平均精度(Average precision，AP)下降幅度减少12.9。相比于传统全量数据重训练的耗时迭代方式，该策略虽然仅存在3.3 AP的精度差距，但极大地降低了计算资源开销和时间成本。研究表明，该迭代策略能够在保证一定检测精度的前提下，实现连铸坯表面缺陷检测模型的快速、低成本迭代，具有良好的工程应用价值。

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基于CCBT压电陶瓷换能器的高温长时在线超声监测

杨振, 李健, 赵柯枫, 陈志成, 胡正, 邱勋林, 项延训

机械工程学报. 2026, 62(10): 83-92. https://doi.org/10.3901/JME.260493

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承压设备在高温工况和流体冲蚀作用下长期服役极易引起材料裂纹萌生与扩展等损伤，因各种原因突发的裂纹会迅速导致在役设备失效并产生灾难性后果。针对目前高温设备通过周期性停机检测模式难以及时发现突发性缺陷的问题，基于Ce掺杂铋层状压电陶瓷(Ce-CaBi₄Ti₄O₁₅，CCBT)研制了一款耐高温压电超声换能器。研究结果表明，CCBT的居里温度为790 ℃。在室温至450 ℃范围内，其压电d₃₃系数和直流电阻率分别为22 pC/N和250 kΩ·m，且保持优异的热稳定性。热膨胀系数为10.45×10^-6/℃，与碳钢，镍铬钢等高温设备常用材料相近，可有效避免热应力导致的结构失效。基于自主搭建的超声监测系统，利用CCBT换能器，结合高温声速修正技术，实现了在460 ℃下对P92钢试样内部1 mm通孔缺陷的长时精准监测，检测误差小于2%，且平均无故障时间达1 008 h。提出的监测技术展现出优异的耐温性能及高温检测精度，为设备的高温长时在线无损监测提供一种可能的解决方案。

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基于深度可分离残差网络的管道环焊缝AUT检测缺陷识别方法

梁士通, 焦敬品, 张响

机械工程学报. 2026, 62(10): 93-102. https://doi.org/10.3901/JME.260494

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全自动超声波检测技术被广泛地应用于管道环焊缝的检测，但受检测人员专业水平的影响，很容易造成误判和漏判。为了降低人为因素对缺陷识别精度和缺陷效率的影响，提出一种基于深度可分离卷积改进残差网络的管道环焊缝缺陷识别方法。将全自动超声波检测技术获得的管道环焊缝扫查信号进行预处理，构建图像数据集作为神经网络的输入。对损失函数加权，同时使用深度可分离卷积替换残差网络中残差模块中的第2个标准卷积，构造一种基于深度可分离卷积的缺陷识别模型DS-ResNet。使用改进的麻雀搜索算法对DS-ResNet中学习率、批大小和最大轮次等超参数进行自适应寻优。对提出的缺陷自动识别方法与优化前的网络进行对比测试，结果表明，提出的自动识别方法具有更高的准确率、精准率和调和平均值。为管道环焊缝缺陷智能识别提供了可行的研究思路。

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搅拌摩擦焊搅拌头材料的研究现状与发展趋势

罗来马, 陈九雄, 王亚锋, 孙飞, 吴玉程

机械工程学报. 2026, 62(10): 103-127. https://doi.org/10.3901/JME.260495

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作为一种固态焊接技术，搅拌摩擦焊因低能耗、高效率以及无须填充材料等优势，在低熔点金属焊接中取得了较为成熟应用。然而，在高熔点金属焊接领域，该技术仍面临诸多挑战，特别是在搅拌头材料存在服役性能不足以及成本较高等问题，限制了其应用拓展，当前高性能低成本的搅拌头材料的研发和应用已成为当前国内外研究热点。本研究综述了搅拌摩擦焊技术中不同搅拌头材料的制备工艺与焊接服役性能，重点介绍适用于低熔点金属焊接的钢制搅拌头，以及常用于高熔点金属焊接的搅拌头材料，如PCBN、WRE合金和硬质合金。通过分析各类材料的制备技术与服役行为，为研究人员在高熔点金属焊接中的搅拌头材料选择与制备提供了参考，同时展望了搅拌头材料未来的研究与发展方向。

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激光熔注TiB₂/TiC原位增强铝基复材的耐磨性研究

何承昊, 米高阳, 华志嘉, 曾广, 欧阳求保

机械工程学报. 2026, 62(10): 128-136. https://doi.org/10.3901/JME.260496

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铝基复材具有广泛的应用前景，但其表面相对较为软，因而耐磨性较差。通过激光熔注工艺，成功制备含有原位反应生成的TiB₂和TiC强化相的铝基复材试样。通过光学显微镜和电子显微镜，观察其微观组织和形貌，进行摩擦磨损测试，通过分析磨损面和磨屑，探讨原位法在激光熔注工艺下对铝合金表面摩擦磨损性能的影响。同时，还与采用外加法制备的铝基复材进行摩擦性能和微观结构组织的对比，分析原位反应生成的强化相与外加法添加的强化相对于铝基复材的摩擦性能改变方面的差异。结论表明：通过原位法制备的铝基复材表面强化层显微硬度从64.69+3.032 1 -2.398 4提升到了75.91+2.819 1 -3.166 5以及74.79+2.500 3 -2.344 3，同时摩擦因数从0.401降低到了0.395与3.398，这表明其耐磨性得到了一定程度的提升。而采用外加法制备的试样的摩擦因数分别为0.407和0.442，这也表明了通过原位法制备的强化层具有更优的耐磨性。

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湿-热耦合条件下PBGA器件湿气扩散行为仿真研究

张沄瑄, 王尚, 撒子成, 文嘉玥, 徐士猛, 林鹏荣, 陈临枫, 田艳红

机械工程学报. 2026, 62(10): 137-145. https://doi.org/10.3901/JME.260497

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电子器件中塑料封装等非气密性结构对环境中的湿气较为敏感，由于湿气吸附与扩散行为带来的材料性能变化和应力问题是影响其可靠性的重要因素之一。文中以塑料球栅阵列封装(Plastic ball grid array，PBGA)为研究对象，对湿气在封装材料内部的动态扩散过程进行了研究，通过湿热老化实验和分子动力学模拟，计算并拟合了不同湿热条件下样品的湿气扩散参数，以校正湿气扩散系数随材料内部湿气浓度变化的动态特性，最终应用于湿-热耦合计算中，提升了预测结果的准确性。结果表明，样品的吸湿行为除菲克扩散外，还包括非菲克扩散；湿气扩散系数随着材料内部湿气平均浓度的增加而近线性下降。优化后的湿-热耦合方程相比传统恒定扩散系数模型，能够更精确地预测湿气在材料内部的扩散过程。研究提出的拟合模型和仿真方法为塑封器件在潮湿环境中的行为预测提供了新的方法，在电子器件贮存、互连和长期工作可靠性评估方面具有一定的应用价值。

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考虑振动影响的冷轧板带表面缺陷多模态分割方法研究

杜旺哲, 王涛, 张飞宇, 刘亚星, 牛小淼, 刘元铭, 王涛, 黄庆学

机械工程学报. 2026, 62(10): 146-158. https://doi.org/10.3901/JME.260339

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针对当前冷轧板带表面高精度在线缺陷检测需求，设计并搭建一种冷轧板带表面多模态检测平台，实现板带表面二维RGB图像与三维点云的同步采集。针对在生产工况中由振动与板形干扰等因素造成三维点云失真等问题，提出一种考虑振动干扰的深度图转化方法，其由坐标投影变换、板形拟合滤除和深度栅格映射三个模块构成，可有效补偿振动噪声等并生成高保真深度图。提出一种冷轧板带表面缺陷多模态分割网络，采用双流编码-双支路解码架构，集成多尺度特征解析模块，引入“逐级输出监督+深浅层双重监督”的混合监督策略。试验结果表明，该网络在冷轧板带表面多模态缺陷数据集上实现最优的缺陷分割性能，推理速度达68 FPS，验证了其在振动干扰下对冷轧板带表面进行高精度在线缺陷检测的可行性。

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铸造AZ91D镁合金室温单轴棘轮-疲劳交互作用的实验研究

谭英泽, 胡雅楠, 胡冰晖, 雷宇, 于超, 康国政

机械工程学报. 2026, 62(10): 159-169. https://doi.org/10.3901/JME.260498

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针对铸造AZ91D镁合金，在室温下开展了对称应变和非对称应力控制单轴疲劳实验，研究该合金的全寿命棘轮行为和疲劳失效行为及其应力水平依赖性。研究发现：铸造AZ91D镁合金在循环变形过程中表现出明显的循环硬化特征，且循环硬化程度随应变幅值的增大而增大；在应力控制的循环变形过程中体现出明显的棘轮行为，在高平均应力下的棘轮行为表现出明显的平均应力和应力幅值依赖性，但在低平均应力下仅表现出平均应力依赖性；平均应力和应力幅值的增加均会降低材料的疲劳寿命，而在峰值应力一定时，应力比的增加反而延长了材料的疲劳寿命；棘轮变形的产生会造成附加损伤，进而降低材料的疲劳寿命，但是，由于最终的棘轮应变不足以产生显著的附加损伤，材料的失效机制仍由疲劳损伤主导。

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钢/铝/钢大功率超声波焊接过程计算与接头性能

李欢, 李俊, 王善林, 高振泽, 张长鑫, 陈玉华

机械工程学报. 2026, 62(10): 170-178. https://doi.org/10.3901/JME.260499

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钢/铝/钢层叠接头在轻量化汽车应用较多，但其焊接较困难，因此可靠的钢/铝/钢焊接接头是实现汽车轻量化需解决的难点。以6061-T6铝合金、DC04低碳钢为工件，采用LS-DYNA软件建立一个与实际一致的钢/铝/钢超声波焊接显式动力学模型，将焊头的振动位移作为初始条件加载至模型，研究焊接过程中工件振幅、温度场以及材料的塑性应变分布；最后测试了接头的力学性能。结果表明，在焊接过程中，焊头的振动能量同步传递至铝合金和下工件；上工件与铝板的位移呈近似的波动规律，与下工件的位移波动差异较大。在焊接初始时工件逐渐以较小振幅偏离其平衡位置，之后上工件、铝板和下工件的平均振幅增加，分别达到焊头振幅的63.0%、38.9%和10.2%。较高的上工件振幅导致上层钢/铝界面的温度及塑性变形均比下层钢/铝界面高；上层、下层钢/铝界面中间相厚度分别为1.52 μm和1.07 μm；上层钢/铝界面拉伸剪切力为3.6 kN，为焊核拔出式断裂；而下层钢/铝界面的拉伸剪切力为3.1 kN，在界面处断裂。钢/铝/钢超声波焊接断裂模式为韧性-脆性混合断裂。研究结果为进一步推进轻量化汽车的应用提供参考。

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喷丸对SLM成形AlSi10Mg弯曲力学性能的影响

周雨薇, 黄勉, 杨冰, 郑皓瑜, 肖守讷, 阳光武, 朱涛, 王明猛

机械工程学报. 2026, 62(10): 179-188. https://doi.org/10.3901/JME.260500

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为研究喷丸处理对选择性激光熔化(Selective laser melting，SLM)成形AlSi10Mg弯曲力学性能的影响，在激光功率为180 W，扫描速度为1 300 mm/s下成形了AlSi10Mg的三点弯曲试样，分别对其进行单面和双面喷丸处理，使用激光共聚焦显微镜、硬质合金密度仪、显微硬度计、电子拉扭疲劳试验机和扫描电镜共同表征了喷丸对SLM成形AlSi10Mg试样密度、孔隙率、硬度、熔池形貌、组织及弯曲力学性能的影响。结果表明，喷丸处理会在一定程度上提高试样表层硬度，晶粒细化效果明显；双面喷丸处理试样密度最高、孔隙率最低，分别为2.634 3 g/cm³和0.962%，且双面喷丸试样综合弯曲力学性能最好，弯曲弹性模量为65.88 GPa，弯曲强度为489.12 MPa，断口处存在大量韧窝，表现为韧性断裂。

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304不锈钢燃料电池双极板热气胀成形工艺及微观组织演变机制研究

张鹏, 朱学卫, 任忠凯, 刘文文, 于保洋, 田芸睿, 李玉新, 赵春江

机械工程学报. 2026, 62(10): 189-200. https://doi.org/10.3901/JME.260170

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传统金属双极板成形工艺存在模具寿命低及成形件表面质量差等问题。基于自搭建装置，采用热气胀成形技术开展304不锈钢燃料电池双极板微流道成形。结合实验和数值模拟，研究成形压力、成形温度和热处理工艺对成形深度、典型位置厚度分布及微观组织演变的影响机制，基于材料的成形极限图，预测板料的易断裂区域。研究结果表明：热处理引起的晶粒静态再结晶可显著提升材料延展性并降低屈强比，从而提升燃料电池双极板微流道的成形深度，改善局部破裂现象。热处理后，微流道的最大成形深度达到1 250.46 μm，而热处理前仅为587.68 μm，轮廓填充率也从43.61%提升到92.21%。热处理后，微流道侧壁和底部位置出现显著减薄，易断裂区域从上圆角转移至流道底部，热气胀成形流道与模具接触侧粗糙度大于非接触侧。上圆角区域的晶粒沿材料流动方向的切向发生拉伸和旋转。实验与数值模拟结果在流道典型位置厚度和成形深度方面的误差均小于5.5%，数值模拟结果可靠性较高。研究结果为不锈钢双极板热气胀成形提供了工艺基础与理论依据。

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基于Weibull分布的铝/镁异种金属电磁脉冲焊接接头疲劳寿命研究

朱聪聪, 崔俊佳, 李光耀, 高文理

机械工程学报. 2026, 62(10): 201-209. https://doi.org/10.3901/JME.260171

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采用电磁脉冲焊接技术成功获得1.0 mm厚5052铝合金管材和1.5 mm厚AZ31镁合金管材的搭接接头，优化工艺参数可使铝/镁接头的强度高于铝合金母材。通过疲劳性能测试和断口表征研究了铝/镁接头的疲劳寿命和疲劳失效特点，结果表明：铝/镁接头焊缝的长度随着放电能量的增大呈先增大后减小的趋势，放电能量为35 kJ时接头抗剪切性能最好；铝/镁接头对疲劳加载较为敏感，接头的疲劳寿命随着应力水平的增大逐渐降低；低应力水平下接头的疲劳失效位置为Mg管受冲击处，高应力水平下接头的疲劳失效位置为焊缝处；基于双参数Weibull分布对接头的疲劳寿命进行统计分析，绘出不同可靠度(10%、36.8%、50%和90%)下的S-N曲线，为铝/镁电磁脉冲焊接接头在汽车等工业领域中的应用提供理论依据和试验参考。

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新型超高强钢抗冲击性能试验与仿真研究

杨钱钱, 王莹, 李冬晓, 刘瑞涛, 王重阳, 赵津

机械工程学报. 2026, 62(10): 210-218. https://doi.org/10.3901/JME.260217

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获得特种装备在极端环境下的冲击响应特性是其防护能力发展的必要需求。采用特种装备用新型超高强钢，进行不同温度下的夏比冲击试验与室温下的子弹冲击试验。对夏比冲击吸收功与冲击韧性分析表明，随着温度降至-50 ℃，冲击韧性明显下降，材料的脆性呈上升趋势；在-30 ℃至室温的温度区间，新型超高强钢在冲击韧性方面表现出较小的差异。当DAP51B式7.62 mm子弹以500 m/s的速度撞击时，该新型超高强度钢未被穿透。为进一步研究材料受冲击时的动态响应，基于Johnson-Cook材料模型，应用ANSYS/LS-DYNA仿真软件对新型超高强钢在夏比冲击和子弹冲击下的力学行为进行了模拟。结果显示，有限元计算数值与试验数据吻合较好：冲击吸收功的相对误差为4.78%，弹坑深度的相对误差仅为0.7%。此外，预测不同速度下超高强度钢的变形情况，结果表明钢板的弹坑深度和背凸高度与子弹速度呈线性正比关系。由此，为特种装备在极端服役环境下的材料选择和安全设计提供了重要的数据参考。

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多轴车辆防侧翻控制发展现状综述

熊璐, 吕宗宇, 韩伟, 施矞馨, 冷搏, 周泉

机械工程学报. 2026, 62(10): 231-252. https://doi.org/10.3901/JME.260340

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多轴车辆作为服务国家战略需求的关键装备，是大件货物道路运输体系的重要保障与必备支撑。其轴数多、车身长、重心高、惯量大，在复杂道路或紧急转向工况下面临较高的侧翻风险，一旦发生事故将造成严重人员伤亡和巨大经济损失，已成为制约大件货物运输安全与效率的关键瓶颈。围绕多轴车辆防侧翻控制，对现有研究进行系统梳理，聚焦多轴车辆动力学建模、车辆侧翻风险评估方法、车辆防侧翻控制策略三个层面，分析多轴车辆模型复杂性问题及其等效建模方法之间的内在联系，探讨侧翻风险评估指标对模型精度的高度依赖所带来的关键挑战，以及揭示多轴车辆防侧翻控制与多执行器协调在控制分层和约束耦合等方面的共性问题。在此基础上，讨论该领域当前的发展趋势并提出了未来研究方向，为多轴车辆主动安全控制技术的进一步研究与工程应用提供参考。

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空地协同系统关键技术发展现状综述

耿可可, 成小龙, 丁鹏博, 沈楷传, 马天笑, 殷国栋

机械工程学报. 2026, 62(10): 253-272. https://doi.org/10.3901/JME.260208

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近年来，地面智能体与空中智能体之间的协同配合备受学术界关注，其能够更加高效、灵活、鲁棒的在复杂多样的环境中执行智能化程度更高的任务，同时空地协同系统在军事、农业、民用等领域展示出巨大的发展前景和应用潜力。从技术角度出发，将空地协同系统的关键技术划分为协同规划控制、协同环境覆盖、协同感知、协同定位与建图、协同组网通信等方面。全面调查与分析了空地协同系统关键技术的研究现状、应用与挑战，通过技术之间的相互配合，以实现空地协同系统在运动、感知、探索等方面的高效协作，为研究者提供广阔的创新思路。同时，对空地协同系统面临的一些技术难题提供新的见解，空地协同系统的未来发展趋势将聚焦于进一步增强系统的安全鲁棒性，优化协同资源的利用效率，提高系统的智能协作水平，在更加广泛的领域中应用。

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变温度工况下锂离子电池健康状态退化预测

王聪, 陈云霞, 王烽, 梁华

机械工程学报. 2026, 62(10): 273-285. https://doi.org/10.3901/JME.260214

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变温度工况下锂离子电池的健康状态(State of health，SOH)退化预测对其健康管理和安全可靠运行至关重要。现有参数化方法由于对退化轨迹的强先验假设，不适用于在不同温度下具有多样退化模式的锂离子电池。为了准确预测变温度下的SOH退化，首先提出SOH退化轨迹和变换系数的非参数估计方法，在避免参数化模型强假设前提下建模不同温度下的SOH退化规律。其次，提出了温度-变换系数关系的自适应多项式拟合方法，其综合损失函数保证了拟合的准确性、鲁棒性和合理性，可以实现任意恒定温度下的SOH退化预测。然后，提出变温度工况下SOH退化的离线预测方法，其中的等效循环数能将累积退化量对未来SOH退化的影响考虑在内。最后，提出变温度工况下SOH退化预测的在线更新方法，通过变温度交互系数将历史温度对SOH退化的影响纳入预测结果的更新修正。通过试验数据验证了所提方法的有效性和相比其他常用方法的优越性。恒定温度下SOH预测的平均绝对误差至少比其他方法低32%；变温度下的平均绝对误差最低可达0.002 6。本研究能为实际复杂变温度工况下锂离子电池的健康状态退化和寿命提供准确预测，有效保障其健康管理和安全可靠运行。

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基于无线电能传输的锂离子电池交直流复合加热方法研究

曲思宇, 王军, 张奎, 熊瑞

机械工程学报. 2026, 62(10): 286-297. https://doi.org/10.3901/JME.260344

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发展电动汽车是我国的国家战略，也是实现双碳目标的强力支撑。锂离子电池作为电动汽车的重要能量源，其低温充放电特性缺陷会直接导致电动车辆低温起不来和跑不远的困境。围绕锂离子电池低温快速加热问题展开：设计一种基于无线能量传输拓扑的直流和交流复合加热系统，依托电池生热特性实施交流加热和电触发直流加热的高效切换；研究不同初始条件下交流加热、直流加热方法的产热特性，明晰加热电流有效值、初始电量、开关频率、占空比等不同加热参数对加热效果的影响规律及不同加热方式对电池寿命的影响；应用模糊控制理论，建立了交流和直流复合加热策略。测试结果表明，-20 ℃加热至0 ℃耗电量<5%，温升速率≥3 ℃/min，200次加热容量损失≤2.37%。

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基于自适应模型预测控制的驾驶模拟器运动提示算法设计与验证

陈夏非, 焦翊洋, 姜雪, 孟昭亮, 张立杰, 刘小平

机械工程学报. 2026, 62(10): 298-307. https://doi.org/10.3901/JME.260211

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运动提示算法(Motion cueing algorithm, MCA)旨在协助驾驶模拟器用户真实地感知车辆的动态特性。然而，在复杂路况条件下，驾驶模拟器往往面临响应滞后及轨迹跟踪精度下降等挑战。为此，提出一种基于路况预览的自适应模型预测控制策略(Road-preview-based adaptive model predictive control, RPMPC)。首先，利用长短期记忆(Long short-term memory, LSTM)网络建立面向车前路况的车辆轨迹动态预测模型；随后，根据运动学原理构建驾驶模拟器的运动学模型，并借助自适应模型预测控制与扩展卡尔曼滤波，实现对驾驶模拟器未来运动的前瞻性规划。在Stewart运动模拟平台上所进行的试验结果表明，相较于传统算法，该策略在不同路况条件下提供了更高质量的运动提示，并显著降低感官误差。

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旋转座椅与腰带安全气囊在自动驾驶汽车乘员保护中的应用研究

武和全, 张凯, 胡林, 张申奥, 李奇奇

机械工程学报. 2026, 62(10): 308-324. https://doi.org/10.3901/JME.260349

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自动驾驶汽车中，乘员无须操纵车辆，座椅可旋转至不同朝向，但传统约束系统无法为不同朝向乘员提供有效保护。提出一种旋转座椅协同腰带气囊保护策略：在预碰撞阶段，座椅主动旋转至汽车行驶方向(0°方向)，同时腰带气囊展开；在碰撞发生阶段，腰带安全气囊缓冲吸能，减少乘员损伤。安全气囊可借助自动驾驶汽车提前感知碰撞的时间优势，延长充气展开过程，从而降低其起爆时对乘员的冲击载荷。由于仪表台安全气囊位置固定，无法伴随座椅移动的不足，设计一种新型腰带安全气囊，通过深入分析腰带气囊的充气时长和充气质量对乘员碰撞保护的影响，获得了腰带安全气囊的最优质量流曲线；然后，建立±45°和±90°座椅朝向仿真平台，研究不同座椅朝向乘员在正面碰撞中的损伤机理和运动学响应；最后，建立主动旋转座椅搭配腰带气囊的仿真平台，研究主动旋转座椅协同腰带气囊保护策略下的乘员运动学响应和损伤风险。经研究发现，开发的65 L腰带安全气囊在200 ms的充气时长和31.4 g的充气质量下可在正面碰撞中有效保护乘员；旋转座椅协同腰带气囊的保护策略可有效降低自动驾驶汽车中不同座椅朝向乘员的损伤风险。

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基于双层预测和工况识别的燃料电池汽车自适应能量管理策略

李丞, 仇昕, 朱仲文, 季传龙, 江维海

机械工程学报. 2026, 62(10): 325-337. https://doi.org/10.3901/JME.260276

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针对燃料电池汽车在动态工况下能量管理策略存在等效因子调节滞后与工况适应性不足的问题，本研究构建基于双层预测和工况识别的优化控制框架。首先提出基于工况需求预测的自适应等效能耗最小策略(Forecast-adaptive equivalent consumption minimization strategy, F-AECMS)，通过神经网络构建工况需求预测模型，结合时域滚动优化机制动态更新等效因子，提升了动力系统性能参数在随机工况扰动下的鲁棒性。在此基础上，进一步提出基于双层预测和工况识别的自适应优化策略(Promoted forecast-adaptive ECMS, PF-AECMS)，制定等效因子平滑约束机制，实现将燃料电池功率波动幅值降低约7%，并将等效因子超调量控制在±8%。仿真结果表明，PF-AECMS策略相比F-AECMS策略和AECMS策略展现出了最佳的控制效果，PF-AECMS策略下动力电池荷电状态(State of charge, SOC)首次恢复目标值的时间为2.4 s，相比F-AECMS策略缩短了27.3%，且SOC终值与目标值的偏离率为0.3%。实车试验结果表明，PF-AECMS策略展现出更优的经济性能，相比F-AECMS策略提高4.3%，相比基于规则的策略提高27.6%，验证了PF-AECMS策略在动态工况下的优化效果。研究成果为动态工况下燃料电池汽车能量管理策略提供了兼具方法创新与工程应用价值的解决方案。

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地铁车辆阀控式液压减振器半主动控制方法

郭金莹, 石怀龙, 张耀洵, 张海柱

机械工程学报. 2026, 62(10): 338-347. https://doi.org/10.3901/JME.260502

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针对地铁线路平顺性差及轮轨磨耗严重引发的车辆横向振动剧烈问题，提出基于阀控式半主动液压减振器的横向振动控制优化方法，以提升车辆运行平稳性与线路适应性。建立120 km/h地铁车辆-半主动减振系统机电耦合动力学与控制模型，利用天棚阻尼控制等5种策略，结合减振器力-速-电流特性实测数据，系统研究轮轨匹配状态、响应时滞与控制参数间的交互影响机制。仿真结果表明：天棚连续阻尼、加速度阻尼混合控制策略的振动抑制效果优于另外3种天棚阻尼策略；当减振器反比例阀的驱动电流较小时，减振器输出力较大，最大可达到10 kN，致使车体平稳性指标、舒适度指标、横向加速度等也较大，即振动改善效果变差；当反比例阀的驱动电流大于14 mA时，减振器输出力大小适中，为5 kN左右，此时车体横向平稳性和加速度等指标明显降低，建议驱动电流为14～16 mA；当运行速度越高和轮轨磨耗越严重时，半主动减振器对车体振动的改善效果越显著；不同控制策略对半主动减振器响应时滞的敏感性存在差异，即允许的临界时滞量不同，车轮磨耗状态较新轮状态允许的临界时滞更小。上述结论为阀控式减振器工程实际应用中面临的控制策略选取、时滞量影响和振动控制效能问题等提供了理论研究参考。

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基于动态多尺度注意力机制的数控机床伺服刀架动力头退化状态轻量级识别方法

许伟洋, 杨兆军, 刘志峰, 何佳龙, 李国发, 陈传海, 刘严

机械工程学报. 2026, 62(10): 348-361. https://doi.org/10.3901/JME.260503

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针对深度学习模型在数控制造装备退化状态识别时受模型计算量大等的限制，难以满足工业现场边缘计算设备轻量化部署的需求，提出一种基于动态多尺度注意力机制与模型轻量化的伺服刀架动力头退化状态识别方法。首先针对现有模型因特征提取能力有限导致鲁棒性和准确性不足等问题，构建具有不同卷积核大小的卷积层，增强多尺度信息的捕捉能力；通过多层次特征融合，将注意力机制、动态卷积与全连接层输出融合，综合利用各层特征提升模型鲁棒性和准确性；其次，为有效实现模型轻量化，提出最小差异化辅助训练策略，在显著降低模型参数规模的同时保证状态识别的准确率。使用伺服刀架动力头可靠性试验系统数据对所提方法进行了6组试验验证。试验结果表明，所提退化状态识别方法在轻量化前平均准确率可达99.66%，模型参数量减少95.44%(从520 000降至20 000左右)后，准确率仍可保持在94.09%。为实现数控制造装备核心部件退化状态识别方法的轻量化，提供了参考。

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高速开关阀电磁滞后特性研究及动态响应优化

钟麒, 车洋洋, 徐恩光, 毛永鑫, 王军, 何贤剑, 杨华勇

机械工程学报. 2026, 62(10): 362-374. https://doi.org/10.3901/JME.260504

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高速开关阀是数字液压系统的关键控制元件，需要快速响应启闭信号以实现数字液压系统的精准控制。然而，高速开关阀的启闭过程存在不可避免的电磁滞后，延长阀的启闭响应时间。为此，通过多物理场耦合分析及电流-电磁力检测试验，发现驱动电流与输出电磁力之间存在不可忽略且不同于常规B-H磁滞特性的滞后关系，揭示电流-电磁力之间的滞后规律。研究结果表明，磁滞和涡流会阻碍高速开关阀电-机械转换器的充磁和退磁，使得动态开启电流大于静态开启电流，动态关闭电流小于静态关闭电流。而且激励电压越大，动态启闭电流与静态启闭电流之间的差异越大，启闭响应时间越短；启闭初始磁通所产生的电磁力越接近临界启闭电磁力，可在减小动态启闭电流与静态启闭电流之间差异的同时，缩短启闭响应时间。基于此规律，在24 V开启电压和-24 V关闭电压激励下，通过调控开启和关闭阶段的初始电流使其临近静态临界开启电流值1.04 A和静态临界关闭电流值0.52 A，可使开启阶段内的动态开启电流从2.92 A降至2.70 A，并避免在电磁力下降至临界关闭电磁力前出现再充磁现象。基于以上结论所制定的控制策略，经样阀测试后，开启响应时间可达到0.28 ms；关闭响应时间可达到0.32 ms。

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高灵敏度、大带宽全石英谐振MEMS加速度计研究

张宇航, 赵玉龙, 李村, 薛闳

机械工程学报. 2026, 62(10): 375-388. https://doi.org/10.3901/JME.260505

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设计一款新型全石英谐振MEMS加速度计结构。对加速度计谐振梁的谐振频率与灵敏度进行了数学建模，有限元分析得到了初始结构尺寸的灵敏度、固有频率，数值仿真与数学解析计算结果的相对误差小于4.5%，验证数学解析与数值模型的有效性。根据灵敏度解析数学模型，通过对敏感结构受力分析，得到质量摆的厚度、挠性支撑的厚度与宽度对加速度计的灵敏度影响较大。通过有限元仿真得到了质量摆的最优厚度；质量摆厚度一定，挠性支撑尺寸变化时，灵敏度与固有频率反比例变化，基于仿真-图谱-拟合法，得到了高灵敏度、高固有频率的挠性支撑结构尺寸。试验标定得到加速度计的灵敏度为77.21 Hz/g，IA输入轴固有频率1 085 Hz，OA输出轴固有频率910 Hz，PA摆轴固有频率840 Hz，量程达到80 g，研制的全石英谐振加速度计同时具有高灵敏度、大带宽、大量程，提高了石英谐振式加速度计的工程应用能力。

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基于动态面控制的机电系统自适应输出反馈预设性能控制

徐张宝, 任家林, 胡晓磊, 姚建勇

机械工程学报. 2026, 62(10): 414-424,436. https://doi.org/10.3901/JME.260508

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机电伺服系统广泛应用于工业、航空航天、医疗等领域，不仅要求精确的稳态精度，而且还需要良好的动态性能。但机电伺服系统存在诸多不确定性，且由于结构、空间的限制，往往速度等状态无法通过安装传感器测得，系统的高性能需求很难满足。针对具有不可测状态和模型不确定性的机电位置伺服系统，提出一种基于动态面控制的自适应输出反馈预设性能控制方法。分别利用神经网络和自适应律对系统未建模动态和参数不确定性进行估计，并基于它们的估计值构建状态观测器和干扰观测器，对系统未知状态和时变干扰进行估计，然后基于预设性能函数设计输出反馈控制器，确保跟踪误差保持在预定义的边界内；同时将动态面控制技术引入Backstepping设计中，解决微分爆炸问题。利用李雅普诺夫理论证明了闭环系统的稳定性。最后，仿真和实验对比证明了所提出算法的有效性。

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压差对高速开关阀噪声影响的仿真与试验分析

黄惠, 雷振文, 陈绍荣, 李雨铮, 苏俊收

机械工程学报. 2026, 62(10): 425-436. https://doi.org/10.3901/JME.260509

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高速开关阀作为一种新型数字液压阀，具有响应速度快、能耗低等优点，但由于振动噪声较大且受不同压差影响显著，限制了其进一步的应用和发展。通过揭示压差对高速开关阀噪声的影响规律，可为后续低噪声结构设计提供了理论支撑。分析高速开关阀在电-磁-流-固耦合作用下的运动特性，建立其动力学模型，并结合试验与仿真，得出流体对高速开关阀噪声的影响机制：一方面，流体对阀芯运动的阻碍减弱了机械噪声，当压差小于等于3 MPa时，流体对机械噪声的抑制显著；另一方面，随着压差增大，流体压力冲击增强，导致显著的流致噪声，使总噪声先减小后增大。在低压差下，流体噪声以中频段(400～1 600 Hz)为主，而高压差下中频和高频噪声同时增多，阀腔内的流体紊乱进一步加剧高频噪声的产生。

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刊出日期：2026-05-20

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