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仿生机器鱼S形起动的控制与实现

自动化学报 2013年第11期39卷 1914-1922页

作者：吴正兴喻俊志苏宗帅谭民中国科学院自动化研究所复杂系统管理与控制国家重点实验室北京100190

给出一种仿生机器鱼S形起动的控制方法.结合北美狗鱼S形起动的形态特征及水动力学知识,建立了多关节链式结构仿生机器鱼的S形起动模型.整个过程设计为两个阶段:1)弯曲阶段:以转向速度最大化为目标.在鱼体S形变保证重心稳定平移的前提下... 详细信息

给出一种仿生机器鱼S形起动的控制方法.结合北美狗鱼S形起动的形态特征及水动力学知识,建立了多关节链式结构仿生机器鱼的S形起动模型.整个过程设计为两个阶段:1)弯曲阶段:以转向速度最大化为目标.在鱼体S形变保证重心稳定平移的前提下,增大较长转向力臂处的转向力矩,提高转向速度,使鱼体迅速转向目标方向.2)伸展阶段:以增大前推力为目标.始终保持部分将要伸展的鱼体垂直前进方向,以L形滑动方式打开鱼体.同时,为保证转向精度,采用模糊控制调节已展开鱼体关节的小角度转动,实时纠正鱼体展开所引起的游动方向偏离.在S形起动末期,采用变幅值–频率的中枢模式发生器(Central pattern generator,CPG)实现向稳态游动方式的过渡:前期为保证游动方向及获取较大推进力,采用小幅值–高频率的CPG信号,后期则进入大幅值–低频率的稳态游动.最终,采用四关节仿生机器鱼验证了该方法的有效性,实现了峰值转速为318.08±9.20/s、转向误差为1.03±0.48的较好结果,对提升水下游动机器人的机动性能具有指导意义.

关键词：仿生机器鱼快速起动 S形起动转向运动

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共轭凸轮引纬机构的凸轮轮廓线光顺与反求

纺织学报 2017年第12期38卷 141-149页

作者：张雷苏宗帅季祖鹏顾萍萍浙江理工大学机械与自动控制学院浙江杭州310018

针对凸轮加工时依靠的测量数据存在误差及凸轮磨损后轮廓曲线损坏变形的情况,提出一种利用共轭凸轮主凸轮的有限测量点对其进行光顺处理和反求副凸轮的方法,并通过Mat Lab开发了共轭凸轮的光顺和反求软件。利用二阶连续可导的三次样条... 详细信息

针对凸轮加工时依靠的测量数据存在误差及凸轮磨损后轮廓曲线损坏变形的情况,提出一种利用共轭凸轮主凸轮的有限测量点对其进行光顺处理和反求副凸轮的方法,并通过Mat Lab开发了共轭凸轮的光顺和反求软件。利用二阶连续可导的三次样条函数对测量的型值点拟合,得到具有一定曲率要求的凸轮廓线。通过共轭几何关系,进一步求解副凸轮轮廓线。借助UG智能点跟踪及运动仿真得到凸轮从动件的运动规律。为改善从动件运动规律,应用修正梯形加速度规律对从动件运动进行设计,用反转法和包络公式得到共轭凸轮轮廓。经验证,反求凸轮可满足引纬要求,为引纬机构凸轮设计提供参考。

关键词：引纬机构共轭凸轮光顺处理反求凸轮廓线

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共轭凸轮引纬机构参数反求及动力学分析

共轭凸轮引纬机构参数反求及动力学分析

作者：苏宗帅浙江理工大学

学位级别：硕士

引纬机构是剑杆织机中最为关键的组成部分之一，其设计直接影响剑杆织机的制造性能。国内剑杆织机的设计制造与国外有较大差距，为提高我国织机产业的竞争力和自主创新能力，本文对共轭凸轮引纬机构做了运动学、刚体动力学、弹性动力学... 详细信息

引纬机构是剑杆织机中最为关键的组成部分之一，其设计直接影响剑杆织机的制造性能。国内剑杆织机的设计制造与国外有较大差距，为提高我国织机产业的竞争力和自主创新能力，本文对共轭凸轮引纬机构做了运动学、刚体动力学、弹性动力学分析等研究，并对关系密切的打纬机构进行了一定的分析。具体内容如下： 1）本文首先建立了共轭凸轮引纬机构的运动学模型，并利用MATLAB GUI编写了该机构运动学仿真界面，通过导入已有的共轭凸轮轮廓线参数，并设置各个机构参数，输出剑杆的位移、速度、加速度以及跃度等的运动学特性曲线。通过仿真，得到了机构中包含的四杆机构的两个摇杆以及连杆尺寸分别变化时的运动学图谱。通过分析，选出了其中最适合设计时定义为长度可变的零部件，并将其作为调整剑杆最大位移的机构可变部件。选择齿轮端摇杆可变，通过图谱优选，得出齿轮端摇杆较适合的杆长范围。 2）本文对引纬机构中的共轭凸轮进行了光顺处理。由于在MATLAB仿真以及在UG仿真中得到的运动学曲线并不光滑，考虑到所掌握共轭凸轮资料仅为较少的型值点，为得到较光滑的运动学曲线对共轭凸轮进行了光顺处理。由于共轭凸轮的特殊性，为保证其共轭精度，只考虑凸轮轮廓线的光滑程度这一条件并不能得到很好的结果。因此本文采用三次样条插值的方法对共轭凸轮的升程/回程曲线进行了插值求解，得到较多型值点后再利用CAD中NURBS（非均匀有理B样条）对型值点进行了拟合，得到光滑的凸轮轮廓线。通过UG建模并仿真证明了该种方法的有效性。同时文中还通过相对运动的关系利用主凸轮求解了副凸轮。 3）本文对共轭凸轮引纬机构中剑杆的加速度进行设计，基于修正梯形加速度曲线，利用三次样条曲线光滑连接相邻的直线段，并在设计过程中保证剑杆在达到位移最大值时加速度为零。求解剑杆的位移、速度以及跃度随凸轮转角的变化规律后，基于建立的运动学模型，利用反转法以及包络公式反求得到共轭凸轮轮廓线的型值点。在UG中建立共轭凸轮引纬机构的三维模型以及反求得到的共轭凸轮，通过仿真验证反求方法和结果的正确性。 4）基于凸轮机构的受力分析，求解滚子切向运动的速度与加速度的乘积与输入力矩之间近似成正比的关系，并将结论推广到共轭凸轮引纬机构中。利用UG仿真功能求解剑杆运动的速度、加速度以及输入力矩，并将结果经MATLAB处理验证了剑杆速度和加速度乘积与共轭凸轮轴输入力矩之间的关系。利用UG的测量功能，在对所有零件的密度赋值后，对已经建立好的机构中的各个零件求解其质量以及转动惯量等。利用在反求中所求的剑杆速度以及加速度，求解整个机构总能量变化规律与剑杆能量变化规律之间的关系，并通过求解获得剑杆速度加速度乘积与共轭凸轮轴输入力矩之间的关系。结论得到验证后，利用该结论，通过对修正梯形加速度曲线的重新设计，对该机构进行考虑输入力矩的优化。 5）分析共轭凸轮引纬机构的运动特点，基于集中参数法对该机构进行弹性动力学建模，得到该机构的弹簧-阻尼-质量模型。忽略其中的阻尼，利用能量不变原理去除其中的传动比将模型简化。利用牛顿第二定律建立质量单元的振动方程，并将其串联得到多自由度系统振动方程。利用频率方程求解机构的各阶固有频率，并将其简化为单自由度模型。利用傅里叶展开式表达剑杆理论位移规律，并求解了机构的弹性动力学响应。 6）对共轭凸轮引纬机构进行了运动弹性动力学仿真，结果验证了建立的弹性动力学模型的正确性，并得出了相关结论。

关键词：共轭凸轮引纬机构运动学分析机构反求动力学分析运动弹性动力学仿真

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思辨类议学任务的设计策略

思想政治课教学 2024年第3期3卷 70-72页

作者：郭宗帅魏翠华山东省诸城第一中学

随着新教材的使用、新高考的施行,素养导向的高中思想政治课堂改革与考试评价模式全面展开。思辨类试题的设问角度一般要求学生能够正确认识某观点的片面性,继而通过建构性的措施,克服观点的片面性与对立性,实现全面性和统一性。因此,... 详细信息

随着新教材的使用、新高考的施行,素养导向的高中思想政治课堂改革与考试评价模式全面展开。思辨类试题的设问角度一般要求学生能够正确认识某观点的片面性,继而通过建构性的措施,克服观点的片面性与对立性,实现全面性和统一性。因此,思辨类议学任务的设计策略为三类:从片面性到全面性,从对立性到统一性,从辨识性到建构性。日常教学和备考中,通过设计思辨类议学任务,对学生加强训练,培养辩证思维,让学生在完成一个个梯度化的议学任务过程中提升思维品格和关键能力。

关键词：议学任务辩证思维关键能力对立统一

基于改进离散傅里叶变换的抗衰减直流分量强鲁棒性相量估计算法

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中国电机工程学报 2024年

作者：曲以凡靳宗帅张恒旭石访山东大学电气工程学院

工频同步相量是支撑电力系统分析、保护和稳定控制的基本信息，不同场景对其估计精度与速度要求日益严格。短路故障初期，工频分量、衰减直流分量（Decaying DC Component，DDC）以及谐波之间频域混叠，导致工频相量准确估计面临严峻挑... 详细信息

工频同步相量是支撑电力系统分析、保护和稳定控制的基本信息，不同场景对其估计精度与速度要求日益严格。短路故障初期，工频分量、衰减直流分量（Decaying DC Component，DDC）以及谐波之间频域混叠，导致工频相量准确估计面临严峻挑战。针对多种干扰影响相量测量精度问题，提出一种基于改进离散傅里叶变换的强鲁棒性相量估计算法。首先，对DDC误差原理进行分析，利用多个四分之一波离散傅里叶变换（Discrete Fourier Transform，DFT）计算频域误差，同时引入放大乘子以提升算法鲁棒性。然后，在改进DFT基础上提出算法计算量精简方法，将算法计算效率提升近一倍。最后，构建二次谐波陷波滤波器配合所提算法，弥补了二次谐波难以滤除的缺陷。算例测试表明，所提算法不受DDC参数与采样频率限制，并在多种干扰下表现出良好的抗干扰能力，同时有效缩短了相量估计的暂态时间。

关键词：离散傅里叶变换衰减直流分量相量估计谐波滤波

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水陆两栖仿生机器人研究进展及应用

国防科技 2019年第4期40卷 50-54页

作者：苏宗帅北京机电工程研究所

从水陆两栖应用需求,讨论水陆两栖机器人的必要性以及技术实现途径。通过技术对比,指出两栖仿生机器人的性能优势及研究的必要性,并介绍了国内外研究现状。最后,根据两栖仿生机器人的特点,提出了两栖应用的新方法。

关键词：两栖仿生机器人

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猪流行性腹泻病毒核衣壳蛋白的研究进展

中国动物传染病学报 2024年第3期32卷 200-208页

作者：苏朗驹黄宗洋黄俊张琬玓孙敬帅叶曼青李智丽佛山科学技术学院生命科学与工程学院佛山528231

猪流行性腹泻病毒(PEDV)是猪流行性腹泻(PED)的病原,PEDV可导致猪的急性腹泻、脱水甚至死亡。PEDV最早在1971年被报道,如今,它已成为引起仔猪腹泻的最常见病原体之一,对我国养猪行业造成极大的经济损失。核衣壳(N)蛋白是PEDV主要的结构... 详细信息

猪流行性腹泻病毒(PEDV)是猪流行性腹泻(PED)的病原,PEDV可导致猪的急性腹泻、脱水甚至死亡。PEDV最早在1971年被报道,如今,它已成为引起仔猪腹泻的最常见病原体之一,对我国养猪行业造成极大的经济损失。核衣壳(N)蛋白是PEDV主要的结构蛋白质之一。本文对PEDV N蛋白的核定位信号、生理功能、与宿主细胞互作和检测方法四个方面的研究进展综述,以期能对N蛋白的了解更够更加深入,并为PED防控提供参考作用。

关键词：猪流行性腹泻病毒核衣壳蛋白核定位宿主细胞检测方法研究进展

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冻藏时间对不同热处理方式鸭胸肉中羧甲基赖氨酸形成的影响

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南京农业大学学报 2024年第2期47卷 359-368页

作者：王倩楠朱宗帅黄天然黄继超黄明南京农业大学食品科技学院江苏南京210095 南京黄教授食品科技有限公司/江苏省畜禽产品加工工程技术研究中心/国家禽肉加工技术研发专业中心江苏南京211225 南京农业大学工学院江苏南京210031

[目的]本文旨在阐明不同热处理方式(烤制、炸制、煮制、煎制、高压炖煮)鸭胸肉经不同时间冻藏(-20℃,分别贮藏0、10、20、30、40 d)后,氧化(脂质和蛋白质氧化)与蛋白质结构改变对羧甲基赖氨酸(CML)形成的影响。[方法]采用酶联免疫、多... 详细信息

[目的]本文旨在阐明不同热处理方式(烤制、炸制、煮制、煎制、高压炖煮)鸭胸肉经不同时间冻藏(-20℃,分别贮藏0、10、20、30、40 d)后,氧化(脂质和蛋白质氧化)与蛋白质结构改变对羧甲基赖氨酸(CML)形成的影响。[方法]采用酶联免疫、多光谱分析、相关分析等技术方法测定经热/非热处理鸭胸肉冻藏期间的脂质氧化、游离氨基、表面疏水性、内源性色氨酸和蛋白质氧化等指标,探究冷冻贮藏对鸭肉肌原纤维蛋白(MP)结构修饰及CML形成的关联机制。[结果]在40 d、-20℃的冻藏条件下,各组冻藏过程中游离态和结合态CML生成量不同,主要受到蛋白质氧化聚集和脂质氧化的影响。在冻藏过程中CML生成量主要与羰基含量、总巯基含量、脂质氧化显著相关(P<0.05)。与其他组相比,高压炖煮组在冻藏期间CML含量最高,炸制与高压炖煮促进鸭胸肉蛋白质羰基化并导致其结构改变,烤制和煮制组促进脂质氧化进程。[结论]热加工肉经冻藏后促进蛋白质分子降解、二次聚集、开链等行为,从而影响CML生成量。

关键词：鸭胸肉冻藏羧甲基赖氨酸氧化结构修饰

基于CBAS_Unet的无人机多视角影像钢轨线自动提取方法

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中国铁道科学 2024年第3期45卷 26-37页

作者：王广帅中国铁路设计集团有限公司测绘地理信息研究院天津300251 天津市轨道交通导航定位及时空大数据技术重点实验室天津300251

针对无人机影像场景复杂、视角差异大、异物遮挡多,因而难以实现影像钢轨线高精度自动提取的问题,提出基于CBAS_Unet的无人机多视角影像钢轨线自动提取方法。在传统U-net网络基础上增加并行的空洞空间金字塔模块(Atrous Spatial Pyramid... 详细信息

针对无人机影像场景复杂、视角差异大、异物遮挡多,因而难以实现影像钢轨线高精度自动提取的问题,提出基于CBAS_Unet的无人机多视角影像钢轨线自动提取方法。在传统U-net网络基础上增加并行的空洞空间金字塔模块(Atrous Spatial Pyramid Pooling,ASPP)及卷积注意力模块(Convolutional Block Attention Module,CBAM),以增强网络对不同尺度的邻域信息的获取能力,有效提升对钢轨的分割性能;再通过基于RANSAC最小二乘拟合的像素编组及邻域钢轨线串联,实现完整钢轨矢量线的高精度提取。结果表明:与Unet及Deeplab v3+2种经典模型相比,所提方法针对多视角无人机影像钢轨分割的交并比分别提升2.09%和1.98%,综合能力评价指标分别提升1.50和1.42;钢轨线提取完整度达到了90.7%,优于U-net模型的83.3%;钢轨线提取的误差平均值约0.58像素,中误差约0.77像素,实现了亚像素级的钢轨线提取。该方法能够满足无人机多视角影像中钢轨线提取的自动化、完整性以及高精度应用的需求。

关键词：无人机影像钢轨线提取空洞空间金字塔注意力机制 U-net