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多智能体深度强化学习及可扩展性研究进展

计算机工程与应用 2024年

作者：刘延飞李超王忠王杰铃火箭军工程大学基础部

多智能体深度强化学习近年来在解决智能体协作、竞争和通信问题上展现出巨大潜力。然而伴随着其在更多领域的应用，可扩展性问题备受关注，是理论研究到大规模工程应用绕不开的话题，成为该领域的核心挑战之一。鉴于此，该文首先回顾了... 详细信息

多智能体深度强化学习近年来在解决智能体协作、竞争和通信问题上展现出巨大潜力。然而伴随着其在更多领域的应用，可扩展性问题备受关注，是理论研究到大规模工程应用绕不开的话题，成为该领域的核心挑战之一。鉴于此，该文首先回顾了强化学习理论和深度强化学习的典型算法，介绍了多智能体深度强化学习三类学习范式及其代表算法，并简要整理出当前主流的开源实验平台。其次详细探讨了多智能体深度强化学习在数量和场景上的可扩展性研究进展，分析了各自面临的核心问题并给出了现有的解决思路。最后，展望了多智能体深度强化学习的应用前景和发展趋势，为推动该领域的进一步研究提供参考和启示。

关键词：多智能体系统强化学习深度强化学习可扩展性

融合自适应滑动集合经验模态分解的机器学习月径流预测方法

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水电能源科学 2024年第10期 6-10页

作者：胡永旭乔长录刘延雪李旭石河子大学水利建筑工程学院寒旱区生态水利工程兵团重点实验室

为提高月径流预测精度，解决传统分解集成径流预测方法提前引入“未来信息”在实际工程中无法实现的问题，提出了一种基于自适应滑动集合经验模态分解（ASEEMD）、秃鹰搜索（BES）算法和极限学习机（ELM）耦合的月径流预测模型（ASEEMD-... 详细信息

为提高月径流预测精度，解决传统分解集成径流预测方法提前引入“未来信息”在实际工程中无法实现的问题，提出了一种基于自适应滑动集合经验模态分解（ASEEMD）、秃鹰搜索（BES）算法和极限学习机（ELM）耦合的月径流预测模型（ASEEMD-BES-ELM）。并以玛纳斯河1957～2014年的月径流序列为例，首先，利用ASEEMD对原始月径流序列自适应分解，得到若干子序列；其次，将各子序列分别输入到结合BES算法和网格搜索优化后的ELM模型中预测；最后，累加各子序列预测结果，得到最终月径流预测值。与ELM*、BES-LEM*、BES-ELM、EEMD-BES-ELM（传统“捆绑分解”）模型对比结果表明，ASEEMD-BES-ELM模型的纳什效率系数为0.971、平均绝对误差为5.173 m3/s、均方根误差为8.282 m3/s、平均绝对百分比误差为16.033%,在符合实际应用中预测精度最高。结果可为干旱区月径流预测研究提供参考。

关键词：月径流预测自适应分解集合经验模态分解秃鹰搜索算法极限学习机玛纳斯河

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悬吊式重力补偿系统随动控制技术与实验研究

系统工程与电子技术 2024年

作者：王旭刘延芳佘佳宇袁秋帆齐乃明哈尔滨工业大学航天学院哈尔滨工业大学苏州研究院上海宇航系统工程研究所

针对悬吊式重力补偿系统对负载水平运动响应慢、随动偏差测量不可靠、负载运动易激起吊索谐振等问题，提出了基于齿轮导轨驱动、正交激光倾角测量的水平位置跟随方案。为实现随动偏差的高频、精确测量，采用正交安装的激光传感器测量出... 详细信息

针对悬吊式重力补偿系统对负载水平运动响应慢、随动偏差测量不可靠、负载运动易激起吊索谐振等问题，提出了基于齿轮导轨驱动、正交激光倾角测量的水平位置跟随方案。为实现随动偏差的高频、精确测量，采用正交安装的激光传感器测量出线口吊索相对距离，通过标定转换得到吊索偏角。通过对系统各部分建模分析及实际测量结果，设计陷波器抑制吊索谐振，实现高动态、高精度水平随动控制。实验结果表明，随动系统可以跟随被试人员的各种复杂运动，最大跟随速度大于2 m/s，且保持吊索最大偏差不超过1.4°，能够满足地外微低重力环境模拟的需求。

关键词：微低重力模拟主动二维随动跟踪动力学建模陷波器设计

民勤产区自然发酵与接种发酵霞多丽干白葡萄酒香气成分及感官品质的对比分析

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食品与发酵工业 2024年

作者：商浥陈胜郝燕梁艳英刘延琳西北农林科技大学葡萄酒学院夏博岚葡萄种植有限公司甘肃省农业科学院林果花卉研究所

为研究自然发酵与接种发酵两种方式对甘肃民勤产区霞多丽干白葡萄酒的香气成分和感官品质影响，以当地栽种的‘霞多丽’葡萄为试材，分别进行自然发酵和商业酵母VL1接种发酵，检测基本理化指标，使用GC-MS和气相色谱-嗅闻法（gas chroma... 详细信息

为研究自然发酵与接种发酵两种方式对甘肃民勤产区霞多丽干白葡萄酒的香气成分和感官品质影响，以当地栽种的‘霞多丽’葡萄为试材，分别进行自然发酵和商业酵母VL1接种发酵，检测基本理化指标，使用GC-MS和气相色谱-嗅闻法（gas chromatography olfactometry，GC-O）分析挥发性香气化合物成分，进行感官评价，通过PLRS分析关键挥发性化合物和特征香气之间的关系。结果表明，VL1接种发酵酒样的基本理化指标和口感表现更好。两种酒样具有不同特点的香气表现，共检测出57种香气化合物，27种重要香气化合物，其中醇类、酯类含量的高低对不同风味的塑造起到关键作用。该产区霞多丽葡萄酒表现出浓郁的热带水果、柑橘类风味，部分核果类、花香风味，自然发酵具有更明显的菠萝、香瓜香气，VL1接种发酵具有更明显的香蕉、荔枝香气，丁二酸二乙酯、乙酸香叶酯、香茅醇对香蕉、荔枝香气有较大贡献，金合欢醇、芳樟醇、丁酸乙酯、乙酸乙酯、丙醇对菠萝、香瓜香气有较大贡献。研究结果为指导民勤产区葡萄酒酿造生产与酵母选用提供一定的帮助。

关键词：葡萄酒民勤霞多丽香气化合物感官评价

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联合收获机清选筛箱轻量化设计与试验

农业机械学报 2024年

作者：马征李毕辉宋志强刘延彬潘宇江苏大学农业工程学院江苏大学现代农业装备与技术教育部重点实验室

清选筛箱通过往复运动对脱粒后的混合物进行筛分，是组成联合收获机的核心部件之一。针对谷物联合收获机清选筛箱存在整体质量偏重、强度富余的问题进行轻量化设计。基于清选筛箱动力学分析，分析清选筛箱在工作状态下的固有频率和结构... 详细信息

清选筛箱通过往复运动对脱粒后的混合物进行筛分，是组成联合收获机的核心部件之一。针对谷物联合收获机清选筛箱存在整体质量偏重、强度富余的问题进行轻量化设计。基于清选筛箱动力学分析，分析清选筛箱在工作状态下的固有频率和结构强度，确定了最大等效应力位置及主要应力分布区域。基于等效静态法将动态响应转化为静态响应，以柔顺度最小为优化目标，以结构强度和质量响应约束条件对清选筛箱侧壁进行拓扑优化。采用尼龙作为轻质材料对抖动板结构进行设计，以拓扑优化结果为基础，提取主要结构特征进行模型重构和动力学分析。结果显示，优化后的清选筛箱的前6阶固有频率变化最大为1.68Hz，最大等效应力由56.59MPa下降至52.46MPa，降幅为7.29%，质量由75kg降至66.85kg，降低了10.86%。在此基础上，利用优化后的清选筛箱搭建了试验台架，开展实际工况下的应变试验和耐久性试验，试验结果验证了优化后的清选筛箱满足实际工作的强度、刚度要求，有效提高了清选筛箱的工作性能。

关键词：清选筛箱动力学分析拓扑优化轻量化设计

运动改善胰岛素抵抗的新视角：代谢重编程诱导训练免疫耐受

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生物化学与生物物理进展 2024年

作者：罗维高文月王宇航刘延松艾磊南京体育学院运动健康学院江苏省体育科学研究所

近年发现先天免疫同样具备免疫记忆特征，即训练免疫（trained immunity，TI）。已有研究表明，高脂膳食诱导先天性免疫细胞TI，致使其对继发性代谢紊乱的免疫应答显著增强，是诱发胰岛素抵抗（insulin resistance，IR）及相关代谢性疾... 详细信息

近年发现先天免疫同样具备免疫记忆特征，即训练免疫（trained immunity，TI）。已有研究表明，高脂膳食诱导先天性免疫细胞TI，致使其对继发性代谢紊乱的免疫应答显著增强，是诱发胰岛素抵抗（insulin resistance，IR）及相关代谢性疾病的重要机制。通过诱导先天性免疫细胞TI耐受来打破IR与TI间的恶性循环，抑制多种IR继发性代谢紊乱引起的过度炎症反应，是早期防治相关代谢性疾病的新策略。众所周知，运动干预发挥抗炎效应促进机体代谢稳态，但目前运动抗炎效应的潜在机制尚未阐明。最近发现，TI耐受过程主要由代谢重编程驱动，而运动已被证明能调节多种细胞的代谢重编程。三羧酸循环中间产物衣康酸（Itaconate）是最新发现的平衡先天性免疫细胞TI及其耐受的中心调控点，且运动可调节IRG1/Itaconate信号。因此，深入探讨运动干预IR中TI及TI耐受、代谢重编程和IRG1/Itaconate信号间的相互关系，总结运动改善IR的TI耐受机制，可为运动在IR及相关代谢性疾病中的防治效应提供理论支持，为针对运动不耐受者的模拟药物开发提供新思路。

关键词：训练免疫胰岛素抵抗运动代谢重编程 Itaconate

基于关节双位置反馈的柔性协作机械臂零力控制

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计算机集成制造系统 2024年第5期30卷 1798-1809页

作者：张建华刘延超黄志平刘璇卜必正北京科技大学机械工程学院北京100083 河北工业大学机械工程学院天津300401 中国工程物理研究院机械制造工艺研究所四川绵阳621900

零力控制是协作机械臂实现拖动示教的核心问题之一,目前方法多依赖于附加力/力矩传感器,其虽能保证测量精度,但会增加系统复杂程度及成本。提出一种基于关节双位置反馈的柔性协作机械臂零力控制方法,该方法可在无外加传感器条件下实现... 详细信息

零力控制是协作机械臂实现拖动示教的核心问题之一,目前方法多依赖于附加力/力矩传感器,其虽能保证测量精度,但会增加系统复杂程度及成本。提出一种基于关节双位置反馈的柔性协作机械臂零力控制方法,该方法可在无外加传感器条件下实现机械臂零力控制。首先,基于波发生器与柔轮柔性特性,建立了谐波传动关节的动力学模型;其次,基于谐波传动关节刚度辨识方法,建立了基于双位置反馈的柔性关节力矩估测方法;再次,建立了简化重力矩补偿模型,并考虑关节转动过程中的粘滞摩擦和Stribeck库伦摩擦,完善了关节摩擦力矩模型,基于此,实现对关节重力矩和摩擦力矩补偿,实现机械臂零力控制;最后,搭建谐波传动一体化关节和机械臂样机平台,并进行了实验研究,结果表明,所提方法可有效实现无附加力/力矩传感器条件下的谐波传动机械臂零力控制。

关键词：机械臂双位置反馈力矩模式零力控制力矩补偿

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细长桁架臂卸载反弹动应力分布规律及试验

振动与冲击 2024年第15期43卷 251-260页

作者：刘洋付玲刘延斌尹莉湖南师范大学工程与设计学院长沙410081 建设机械关键技术国家重点实验室长沙410013

为研究细长桁架臂在卸载冲击下的动态响应变化规律,提出了基于等效梁振型函数的桁架臂动应力分布计算模型。根据等效梁振型函数,探讨了卸载后桁架臂动应力分布假设,分析了影响桁架臂卸载反弹动响应的相关参数。以装备细长桁架臂的动臂... 详细信息

为研究细长桁架臂在卸载冲击下的动态响应变化规律,提出了基于等效梁振型函数的桁架臂动应力分布计算模型。根据等效梁振型函数,探讨了卸载后桁架臂动应力分布假设,分析了影响桁架臂卸载反弹动响应的相关参数。以装备细长桁架臂的动臂塔机为对象,建立了桁架臂精细化有限元模型和起重机刚柔耦合模型,通过仿真辨识了应力分布模型的关键参数。实施了动臂塔机系列载荷卸载冲击试验,桁架臂上主弦杆的动应力试验值与理论计算结果误差小于7%,表明动应力分布理论模型与实际相符。通过理论模型预测了极限工况下桁架臂上主弦杆动应力分布状态,发现在最大载荷卸载条件下起重臂动应力峰值超过结构承载极限,为卸载条件下起重机关键结构的优化设计提供依据。

关键词：动应力分布模型振型函数桁架臂刚柔耦合模型卸载冲击试验

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用于铁路场景语义分割的改进动态图卷积神经网络

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计算机辅助设计与图形学学报 2024年

作者：王卫东刘延邱实刘贤华魏晓王劲中南大学土木工程学院

针对目前在铁路场景语义分割中存在的数据获取成本高、分割精度低、泛化能力差等问题，提出了一种基于改进动态图卷积神经网络的铁路场景语义分割方法. 首先利用高分辨率的无人机采集铁路场景的多视角图像，并通过结构运动恢复与基于... 详细信息

针对目前在铁路场景语义分割中存在的数据获取成本高、分割精度低、泛化能力差等问题，提出了一种基于改进动态图卷积神经网络的铁路场景语义分割方法. 首先利用高分辨率的无人机采集铁路场景的多视角图像，并通过结构运动恢复与基于面片的多视角立体视觉算法生成铁路场景的三维点云; 然后在动态图卷积神经网络中引入空间注意力模块，增强网络结构的分割精度与泛化性; 最后通过改进后的图卷积神经网络对预处理后的铁路场景点云完成高精度的语义分割. 实验阶段采用的铁路场景包括桥梁段、路基段与联络线，共计11个区域. 以平均交并比为评价指标，与动态图卷积神经网络、PointNet++进行对比，研究结果表明: 基于图像点云训练的改进动态图卷积神经网络对于铁路场景语义分割具有更高的精度，与动态图卷积神经网络、PointNet++相比，分割精度分别提高3.3%与6.0%，且具有更好的泛化能力.

关键词：铁道工程点云语义分割无人机点云卷积神经网络