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基于功耗最优的半履带气垫车模糊PID控制仿真

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上海交通大学学报 2007年第6期41卷 1026-1030页

作者：许烁罗哲周科上海交通大学机械与动力工程学院上海200030

在分析半履带气垫车行驶阻力的基础上,分别对其垫升功率和驱动功率进行了研究,建立了总功率消耗最小化的理论模型,以检验车辆参数和载荷分配对总功率消耗的影响.提出了自适应模糊PID控制方案,以保证气垫车能够稳定地运行并实现总功率损... 详细信息

在分析半履带气垫车行驶阻力的基础上,分别对其垫升功率和驱动功率进行了研究,建立了总功率消耗最小化的理论模型,以检验车辆参数和载荷分配对总功率消耗的影响.提出了自适应模糊PID控制方案,以保证气垫车能够稳定地运行并实现总功率损耗最小.采用MATLAB/Simulink软件对所设计的控制系统进行了仿真研究.仿真结果表明,对于给定的车辆参数和土壤条件,采用自适应模糊PID控制器能够使半履带气垫车稳定行驶在最佳工作状态.该研究结果为半履带气垫车控制系统的设计提供了理论指导.

关键词：半履带气垫车载荷分配气垫压强模糊PID控制

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气垫式越野机器人土壤参数分步识别

机械工程学报 2013年第9期49卷 1-11页

作者：许烁孙成恺屠大维上海大学机电工程与自动化学院上海200072 上海大学上海市机械自动化及机器人重点实验室上海200072

土壤参数在线识别需要解决由多参数耦合引起的估值多解问题以及由状态噪声和测量噪声引起的估值准确性问题。为了解决估值多解问题,利用气垫式越野机器人的垂向力控制自由度,分别设计g-EKF算法、对数均值法和最小二乘法对3个推力相关土... 详细信息

土壤参数在线识别需要解决由多参数耦合引起的估值多解问题以及由状态噪声和测量噪声引起的估值准确性问题。为了解决估值多解问题,利用气垫式越野机器人的垂向力控制自由度,分别设计g-EKF算法、对数均值法和最小二乘法对3个推力相关土壤参数、3个垂向接地压力相关土壤参数和2个推土阻力相关土壤参数进行分步识别。为了解决估值准确性问题,在第一步g-EKF算法中,采用采样点选择、样本重排和测量值修正等多种措施抑制状态噪声和测量噪声的影响;在第二步对数均值法中,利用对数变换抑制非对称分布噪声对均值计算的影响。开展多角度的试验研究,包括各步估值算法的可行性和准确性、分步估值准确性的递次影响、土壤参数估值准确性对能耗优化的影响。试验结果表明,在各种噪声水平的工况下,提出的土壤参数分步识别策略及相应算法均能够有效解决多解问题和准确性问题。

关键词：气垫车越野机器人土壤参数参数识别估值误差

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模块化可重构服务机器人群的任务规划

电子学报 2016年第1期44卷 101-109页

作者：许烁王阳孙成恺上海大学机电工程与自动化学院上海200072 上海市智能制造及机器人重点实验室上海200072

对模块化可重构服务机器人群在医院中应用所产生的任务规划问题进行了分析和建模,提炼出一个多目标、多约束的多维组合优化问题.设计了改进二进制蜜蜂算法(IBBA)进行组合方案寻优.作为一种启发式群智能优化算法,其特点在于:(1)全局搜索... 详细信息

对模块化可重构服务机器人群在医院中应用所产生的任务规划问题进行了分析和建模,提炼出一个多目标、多约束的多维组合优化问题.设计了改进二进制蜜蜂算法(IBBA)进行组合方案寻优.作为一种启发式群智能优化算法,其特点在于:(1)全局搜索和局部搜索的功能划分明确且并行实施;(2)在基本算法框架中融入了组合方案的表示与进化方法、多目标处理方法、约束处理方法等要素;(3)在算法原型的基础上改进了局部搜索策略.针对一个实际算例进行了优化计算,算法在可行性、稳定性、计算结果质量、计算效率、单目标优化等方面取得了较好表现,并从算法机制中得到了合理解释.扩展了模块化可重构机器人的研究范畴,为多目标、多约束的多维组合优化问题提出了通用的建模方法和优化算法.

关键词：模块化可重构机器人机器人群多维分配问题组合优化问题改进二进制蜜蜂算法

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半履带气垫车滑转率控制仿真

上海交通大学学报 2008年第6期42卷 892-895页

作者：许烁周科罗哲喻凡上海交通大学机械系统与振动国家重点实验室上海200240

在分析半履带气垫车所受土壤力的基础上,建立了牵引效率和总功耗的理论模型,讨论了滑转率同牵引效率和总功耗的关系.在起步加速和匀速直线行驶情况下,分别以牵引效率最大和总功耗最小为控制目标,设计了带模糊PID控制器的滑转率控制系统... 详细信息

在分析半履带气垫车所受土壤力的基础上,建立了牵引效率和总功耗的理论模型,讨论了滑转率同牵引效率和总功耗的关系.在起步加速和匀速直线行驶情况下,分别以牵引效率最大和总功耗最小为控制目标,设计了带模糊PID控制器的滑转率控制系统,通过调节履带驱动轮的输入转矩保证控制目标的实现.采用MATLAB/Simulink软件对所设计的控制系统进行了仿真研究.仿真结果表明,对于给定的车辆参数和土壤条件,采用带模糊PID控制器的滑转率控制系统能够使半履带气垫车稳定行驶在最佳工作状态.该研究结果为半履带气垫车控制系统的设计提供了理论指导.

关键词：半履带气垫车滑转率牵引效率总功耗模糊比例积分微分滑转率控制系统

气垫式越野机器人土壤参数识别算法及其采样点选取规则

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机械工程学报 2012年第15期48卷 38-46页

作者：许烁罗哲纪赜屠大维上海大学机电工程与自动化学院上海200072 上海交通大学机械与动力工程学院上海200240 卡迪夫大学工学院

正确地在线识别土壤参数是软地面越野机器人运行性能优化和控制的基础,其实施需要解决多解问题和准确性问题。利用气垫式机器人的垂向力控制自由度,提出g算法对3个土壤推力参数进行解耦和识别,能够解决多解问题。g算法的实施需要确定3... 详细信息

正确地在线识别土壤参数是软地面越野机器人运行性能优化和控制的基础,其实施需要解决多解问题和准确性问题。利用气垫式机器人的垂向力控制自由度,提出g算法对3个土壤推力参数进行解耦和识别,能够解决多解问题。g算法的实施需要确定3个采样点,需要限制由状态噪声和测量噪声引起的土壤参数估值误差,因此有必要建立合理的采样点选取规则。其方法如下:将估值误差的减小具体表征为3方面,经数学推理分别建立采样点选取规则,再得出折中方案。结合一个工程实例进行了不同状态噪声和测量噪声水平下的估值准确性试验。试验结果表明:①在各种噪声水平下,尽管存在或多或少的误差,g算法均能够识别出3个土壤推力参数;②在各种噪声水平下,根据选取规则得到的理想采样点组合相对于随机组合具有明显优势;③系统的非线性导致状态噪声和测量噪声均对g算法的估值准确性有较大影响。上述结果显示出针对气垫式越野机器人提出g算法及其采样点选取规则的必要性和可行性。

关键词：气垫车越野机器人土壤参数参数识别估值误差

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利用接收函数研究中国东南地区壳幔结构

利用接收函数研究中国东南地区壳幔结构

作者：许烁中国地质大学(北京)

学位级别：硕士

P波接收函数方法是获取地壳内部S波速度结构、探测地震台站下方莫霍面深度及物质成分组成、上地幔不连续面、岩石圈地幔的间断面等的常规方法。但受壳内多次波的影响,P波接收函数中来自岩石圈和软流圈界面(LAB)的Ps转换震相易被淹没。和... 详细信息

P波接收函数方法是获取地壳内部S波速度结构、探测地震台站下方莫霍面深度及物质成分组成、上地幔不连续面、岩石圈地幔的间断面等的常规方法。但受壳内多次波的影响,P波接收函数中来自岩石圈和软流圈界面(LAB)的Ps转换震相易被淹没。和P波接收函数不同之处,S波接收函数利用的是Sp转换震相,它们的周期较长,频率也较低,虽不能解决地壳和地幔岩石圈内的精细结构问题,但可以用于研究渐变的转换带结构(不连续界面)。在地震波形数据记录中,Sp转换波先于S波到达,所有的多次波都出现在S波之后,这一特点使它们能够将一次转换相与多次波相分离,不会发生与壳内多次波的重叠而被淹没的情况,所以,S波接收函数更适合于LAB深度的探测。本论文利用东南地区国家固定台网89个固定台站自2016年1月至2016年12月的三分量地震数据,挑选震中距为30-90°、体波震级大于5.0的远震事件开展P波接收函数研究,通过P波接收函数的提取、H-?叠加、CCP叠加得到了台站下方的地壳厚度;利用东南地区国家固定台网183个固定台站自2016年1月至2016年12月的三分量地震数据以及中国地质大学(北京)和中国地质科学院在长江中下游地区布设的68个流动台站自2012年6月至2016年6月的连续三分量地震数据,选取震中距为55-85°、体波震级大于5.5的远震事件开展S波接收函数,包括S波接收函数的提取、CCP(共转换点)叠加等步骤,得到了研究区岩石圈-软流圈界面(LAB)深度。P波接收函数结果显示研究区Moho面深度在30 km左右,S波接收函数结果显示研究区LAB深度在60-80 km之间。东南地区岩石圈明显减薄,这一现象可能是由于软流圈大范围上涌以及太平洋板块对欧亚大陆的俯冲作用导致的岩石圈拉张造成的。东南地区具体的构造演化过程还需要结合其它地球物理方法、构造地质学以及岩石地球化学方法,做更进一步的研究。

关键词：中国东南地区接收函数莫霍面 LAB CCP叠加

精裱纸盒生产线盒盖与瓶顶固定板自动装配系统的设计与开发

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精裱纸盒生产线盒盖与瓶顶固定板自动装配系统的设计与开发

作者：许烁合肥工业大学

学位级别：硕士

本文结合安徽省企业发展专项项目“年产3000万只工艺精裱纸盒柔性生产线技术改造”和企业委托项目“工艺精裱纸盒柔性生产线关键技术研究与开发”,针对目前工艺精裱纸盒生产线中盒盖与瓶顶固定板手工粘结装配所存在的劳动强度大、生产... 详细信息

本文结合安徽省企业发展专项项目“年产3000万只工艺精裱纸盒柔性生产线技术改造”和企业委托项目“工艺精裱纸盒柔性生产线关键技术研究与开发”,针对目前工艺精裱纸盒生产线中盒盖与瓶顶固定板手工粘结装配所存在的劳动强度大、生产效率低、生产产能受限等问题,设计开发了盒盖与瓶顶固定板自动粘结装配系统。主要内容包括:1、机械结构设计。在分析盒盖与瓶顶固定板粘接装配工艺流程的基础上,进行了系统的机械方案和结构设计,完成了整机的三维建模;在整体方案设计的基础上,对盒盖供料机构、间歇式输送机构、取胶点胶机构、瓶顶固定板供料机构、瓶顶固定板抓取与装配机构等关键机构进行了较为全面的设计分析和结构设计,对关键零部件进行了选型设计和校核;2、气动系统设计。在自动装配系统气动系统需求分析的基础上,设计了系统的气动系统回路,绘制系统气动回路图,对关键气动元件进行了计算和选型设计;3、控制系统整体设计。根据精裱纸盒柔性自动化生产线的整体控制要求,结合自动装配系统的控制任务,设计了车间层、生产线层和工作站层的三层控制结构,车间层采用B/S结构模式与生产线层数据库进行数据交互;生产线层采用组态软件与底层工作站通信,协调生产线上各个工作站的运行;底层工作站采用适用于工业现场的PLC控制,实现对设备本身的逻辑控制,同时与生产线层控制系统通信,实现信息的交互。4、控制系统硬件设计。根据工作站层机械系统的功能需求,分析了控制系统的控制任务,给出了控制流程和框图,完成PLC、传感器、触摸屏等主要元件的选型设计,给出了控制系统硬件外部接线图。5、控制系统软件开发。根据控制任务,完成PLC控制流程图的绘制和程序的编写,开发设计了触摸屏人机界面和组态王软件监控管理界面,利用外部数据库S QL Sever和网络功能,并通过系统Web发布功能实现了生产信息的发布。本文所设计开发的盒盖与瓶顶固定板自动粘接装配系统,有效解决了目前手工生产精裱纸盒所存在的效率低、劳动强度大等问题。同时,通过组态软件与外部数据库的连接和网络功能,构建了一个较为全面的制造与管理系统,为企业进行生产数据分析和资源共享提供了方便;通过监控管理和Web发布,实现了远程访问和监控,为车间数字化制造奠定了基础。

关键词：盒盖与瓶顶固定板自动粘结机械结构设计控制系统 PLC 组态软件

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基于生物触角的仿生条件反射机器人导航算法

电子学报 2013年第2期41卷 388-394页

作者：江济良屠大维许烁赵其杰上海大学机电工程与自动化学院上海200072 上海市机械自动化及机器人重点实验室上海200072

运用神经行为学原理提出一种模拟生物条件反射活动的机器人导航算法.对于环境感知,提出生物触角模型,因仅对特定区域信息进行处理,大大减小了计算量;对于运动控制,提出一种实用的改进Bug算法,机器人依靠生物触角感知环境刺激,实时激励... 详细信息

运用神经行为学原理提出一种模拟生物条件反射活动的机器人导航算法.对于环境感知,提出生物触角模型,因仅对特定区域信息进行处理,大大减小了计算量;对于运动控制,提出一种实用的改进Bug算法,机器人依靠生物触角感知环境刺激,实时激励触发相应的行走行为.最后在多种障碍物分布情形下进行算法对比验证.结果表明,机器人可以利用该算法实现未知环境下定目标点自主导航,具有转向次数少、绕行障碍物距离小及运动路径平滑等优点.该算法在自主移动机器人和自主牵引车辆中具有潜在应用价值.

关键词： Bug算法自主导航移动机器人生物触角条件反射仿生

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基于双目视觉的电力杆塔鸟巢检测

基于双目视觉的电力杆塔鸟巢检测

作者：许烁东北农业大学

学位级别：硕士

自改革开放以来,我国经济呈指数级快速增长。与此同时,社会各个方面对电能的需求也在大量增加。因此为保障对工业和居民生活长期稳定的电力供应,对电网的定期巡检是必不可少的。本文主要针对电力巡线过程中存在的漏检问题就图像拼接和... 详细信息

自改革开放以来,我国经济呈指数级快速增长。与此同时,社会各个方面对电能的需求也在大量增加。因此为保障对工业和居民生活长期稳定的电力供应,对电网的定期巡检是必不可少的。本文主要针对电力巡线过程中存在的漏检问题就图像拼接和图像识别过程中应用到的重要技术环节进行研究,并最终实现在电力巡线过程中的杆塔鸟巢检测。本文首先介绍了文章应用到的相关理论的发展现状、特点及应用领域,并对双目视觉的成像模型和坐标系间的转换做了详细介绍,设计垂直型平行光轴成像模型的双目成像系统用于图像采集。最后对图像拼接涉及到的基本原理进行说明。其次对图像预处理中应用到的几个相关技术进行实验分析,得到了经过灰度均衡化后的图像。对在处理高斯噪声过程中用到的高斯滤波器、均值滤波器以及双边滤波器进行对比实验。因双边滤波器具有较好的保边效果,在对比实验中胜出。并在Sobel边缘增强算法中引入非极大值抑制算法加强效果。还对常用到的开闭运算图像形态学处理操作做以实验验证。随后在电力杆塔的特征检测方面对ORB算法和SURF算法进行对比实验,使用BF(暴力匹配)算法进行特征匹配,并利用寻优算法对检测到的特征点对进行优化,去除大量的误匹配。最后通过仿射变换和“渐入渐出”图像融合技术得到全景拼接图像。再利用OTSU阈值分割算法对简单背景下的杆塔进行分离,并通过最大类间方差值对该算法不适用于复杂背景下的分割原因进行分析。论文的结尾利用经过正负样本训练生成的第一级和第二级基于AdaBoost级联分类器先后对图像中的杆塔和鸟巢进行检测,并最终达到实验目的。最后对本文工作进行了总结,指出了需要进一步开展的研究工作。

关键词：图像拼接杆塔鸟巢检测双目视觉特征匹配分类器