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高速飞行器燃油瞬态温度预测的修正热网络法

上海交通大学学报 2023年第6期57卷 728-738页

作者：程显达郑皓冉杨学森董威上海交通大学机械与动力工程学院上海200240

针对高速飞行器燃油消耗全阶段温度场三维瞬态计算存在效率过低问题,为满足高速飞行器燃料系统快速迭代设计过程中燃油温度场计算的需求,通过在热传导方程中添加掺混系数表征燃油内部热对流,在热平衡方程中添加传质项表征燃油宏观流动,... 详细信息

针对高速飞行器燃油消耗全阶段温度场三维瞬态计算存在效率过低问题,为满足高速飞行器燃料系统快速迭代设计过程中燃油温度场计算的需求,通过在热传导方程中添加掺混系数表征燃油内部热对流,在热平衡方程中添加传质项表征燃油宏观流动,提出一种满足设计精度的高效修正热网络方法.基于提出的热网络法构建高速飞行器储油系统瞬态热分析模型,在不同的热边界条件和储油系统几何结构下,该热网络法计算结果与计算流体动力学(CFD)方法结果的偏差低于5%,计算效率极大提高.采用CFD计算与修正热网络法结合的方式,为高速飞行器燃料储存系统设计提供了新的燃油瞬态温度变化预测方法.

关键词：高速飞行器燃油系统瞬态温度预测修正热网络法传热

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下肢康复装置的选型分析与创新设计研究

下肢康复装置的选型分析与创新设计研究

作者：郑皓冉北京建筑大学

学位级别：硕士

近些年来,由于中风、脊髓损伤或其他相关疾病引发的行动障碍人数加速增长。为了更好的提高他们的生活质量,需要利用不同形式的设备进行辅助治疗,帮助他们逐步恢复行走能力。机器人技术在康复医疗领域的应用,可以很好的解决医院治疗师资... 详细信息

近些年来,由于中风、脊髓损伤或其他相关疾病引发的行动障碍人数加速增长。为了更好的提高他们的生活质量,需要利用不同形式的设备进行辅助治疗,帮助他们逐步恢复行走能力。机器人技术在康复医疗领域的应用,可以很好的解决医院治疗师资源稀缺的问题,提供给病人有效重复的步态训练。使得下肢康复机器人成为了热点的研究方向。但如今的下肢康复装置,结构较为简单,且能够应对的康复情景相对较少。因此,本文结合下肢康复装置结构创新与使用需求,以创造性设计方法生成机构构型为主线内容,开展了下肢康复装置由构型生成、运动学分析、虚拟样机的设计到仿真等一系列工作。具体的研究成果如下:（1）分析了康复理论中神经系统的可重塑原理及其修复机理,研究了在不同恢复周期内,病人病肢的运动状况,说明了利用康复设备训练的可行性;开展了对人体的尺寸骨骼及下肢关节自由度等关键性基础理论的分析,结合下肢康复装置对步行轨迹的需求,建立了人体卧式姿态下的运动学模型,获取了矢状面内踝关节处的运动轨迹,利用曲线拟合的形式求解出轨迹的拟合方程式。（2）利用颜氏创造性机构设计方法,以现有的下肢康复设备为原始结构,结合构型一般化、数目综合及特定化等分析流程,生成了以闭链7杆8副为基础的共7种创新构型方案。并最终从运动学求解的便捷性出发,在所得到的7种创新构型中,确定了1种作为文中的下肢康复装置创新构型;利用Solidworks软件,进行了构型初步建模,得到了此构型能够完成的四种运动模式。此外,开展了新构型的运动学分析工作,基于闭链机器人封闭矢量法的分析流程,对构型驱动端与机构末端的运动关系进行求解,分别完成了构型的位置运动学正解、位置运动学逆解、速度运动学正解、速度运动学逆解的分析。（3）针对确定的下肢康复装置新构型,进行了机械结构部分的详细虚拟建模,分析了结构设计中杆件分层、连接形式、运动模式实现、腿部适应调节及运动抗干涉的具体解决策略;进一步的,利用可拓学中,发散、蕴含等分析方法,结合从需求到结构的映射关系,开展了针对安全性方案（非机械部分）的扩展分析。后利用优度评价法确定最佳方案,增加了整机设计的完善性。（4）开展了针对下肢康复装置的ADAMS与Solidworks联合仿真。建立了下肢康复装置的虚拟样机简化模型,分别完成机构的步行运动轨迹、膝、髋关节独立运动以及抱膝运动的仿真,对机构在四种运动模式下的承载能力、平顺性、关节运动范围进行分析,判定了机构的综合性能,说明了机构的合理性,也为后续样机研制提供参考。

关键词：下肢康复装置创造性设计运动学分析可拓学联合仿真

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基于统计分析的建设项目投资优化研究

中文科技期刊数据库（全文版）经济管理 2024年第6期 0142-0145页

作者：郑皓冉中国石化胜利油田物资管理配送中心山东东营257000

探索建设项目投资优化的理论分析和统计分析方法,通过实证研究验证其实际效果。首先介绍了建设项目投资优化的概念、特点和理论基础,包括价值工程理论、生命周期成本理论、风险评估及管理理论。然后分析了概率分析,敏感度分析和模拟分... 详细信息

探索建设项目投资优化的理论分析和统计分析方法,通过实证研究验证其实际效果。首先介绍了建设项目投资优化的概念、特点和理论基础,包括价值工程理论、生命周期成本理论、风险评估及管理理论。然后分析了概率分析,敏感度分析和模拟分析等建设项目投资优化应用的统计分析方法。然后以两个建设项目为案例进行实证研究,比较优化前后的投资效果。最后,介绍了建设项目投资优化的风险管理框架和实践事例,提出了相应的风险管理战略和建议。实证研究结果表明,投资优化方案对提高项目经济效果具有积极作用。

关键词：建设项目投资优化统计分析方法风险管理实证研究经济效益

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弹性同轴腿四足机器人分析与仿真

中国科技论文 2022年第8期17卷 930-937页

作者：郑皓冉秦建军杨芳江磊苏波北京建筑大学机电与车辆工程学院北京100044 北京建筑大学城市轨道交通车辆服役性能保障北京市重点实验室北京100044 中国北方车辆研究所北京100072

为使四足机器人在行走时获得更加优异的运动与抗冲击性能,设计了一种具有弹性同轴机构的四足机器人,提出了足端集成缓震的闭链弹性腿结构。采用闭环矢量法与几何分析法,建立了机器人单腿运动学模型,并对其进行了正逆运动学分析。研究了... 详细信息

为使四足机器人在行走时获得更加优异的运动与抗冲击性能,设计了一种具有弹性同轴机构的四足机器人,提出了足端集成缓震的闭链弹性腿结构。采用闭环矢量法与几何分析法,建立了机器人单腿运动学模型,并对其进行了正逆运动学分析。研究了对角小跑步态下四足机器人的步态时序,得到了滞空、着地时间点与步态周期的关系。通过2种不同腿部构型机器人的行走对比实验,分别对两者的质心位移、前进速度、足端接触力及驱动电机力矩曲线进行仿真分析,验证了机器人移动的高效与稳定性。

关键词：四足机器人弹性同轴腿运动学分析对角小跑步态仿真分析

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多工况混电飞机板翅式散热器优化设计方法

航空发动机 2024年第6期50卷 32-38页

作者：邱相臣郑皓冉程显达董威上海交通大学机械与动力工程学院上海200240

针对机载板翅式散热器在结构设计时传热和压降的极端工况点不一致的问题,提出了考虑多工况约束条件的散热器结构优化算法。建立了散热器计算模型并验证了模型的准确性,并基于遗传算法(GA)和粒子群优化算法(PSO)建立了改进的GAPSO算法模... 详细信息

针对机载板翅式散热器在结构设计时传热和压降的极端工况点不一致的问题,提出了考虑多工况约束条件的散热器结构优化算法。建立了散热器计算模型并验证了模型的准确性,并基于遗传算法(GA)和粒子群优化算法(PSO)建立了改进的GAPSO算法模型,在该模型基础上考虑了散热器工作包线作为入口参数,通过不断改进散热器结构参数,确保散热器在不同入口参数下计算得到的传热和压降都能够满足约束条件。结果表明:与GA算法和PSO算法相比,GA-PSO算法在解决多工况优化问题时具有更强的全局寻优能力和收敛性,得到的优化结果在限定体积内质量最小,最小质量达3.91kg,与优化前相比降低了14%,同时也保证了散热器在工作包线内任意工况下压降和传热均满足约束要求,验证了基于GA-PSO算法的散热器多工况优化方法的可行性。

关键词：板翅式散热器多工况遗传算法粒子群优化冷侧压降混电飞机

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基于可拓学的下肢康复机器人结构方案生成研究

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智能制造 2021年第5期 87-94页

作者：郑皓冉秦建军杨芳北京建筑大学机电与车辆工程学院北京100044 北京建筑大学城市轨道交通车辆服役性能保障北京市重点实验室北京100044

为使下肢康复机器人的结构满足消费者需求,在结构方案生成的过程中,结合机械设计与机器人领域的有关知识,利用可拓学中的拓展分析方法与基元理论对下肢康复机器人的结构进行了形式化表达与逻辑分析,并利用消费者需求事元、产品功用事元... 详细信息

为使下肢康复机器人的结构满足消费者需求,在结构方案生成的过程中,结合机械设计与机器人领域的有关知识,利用可拓学中的拓展分析方法与基元理论对下肢康复机器人的结构进行了形式化表达与逻辑分析,并利用消费者需求事元、产品功用事元以及结构关系元三者的顺序映射关系,得到了下肢康复机器人的结构方案集。后结合综合优度评价法与专家评估结果,对方案集中的方案进行筛选,最终生成最佳结构方案,为机器人结构设计拓展出一种高效的产品设计思路。

关键词：下肢康复机器人结构方案拓展分析优度评价法

基于RBF神经网络的闭链下肢康复机器人自适应补偿控制

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机械传动 2024年第4期48卷 60-68页

作者：李东琦秦建军孙茂琳郑皓冉李伟北京建筑大学机电与车辆工程学院北京100044 北京市建筑安全监测工程技术研究中心北京100044 国家体育总局运动医学研究所北京100061

在下肢康复机器人的康复训练过程中,模型参数、环境干扰等不确定性因素会影响机器人轨迹跟踪的精度。针对这一问题,提出了一种基于径向基函数(Radial Basis Function,RBF)神经网络的自适应补偿控制,该控制方法能够提高机械系统轨迹跟踪... 详细信息

在下肢康复机器人的康复训练过程中,模型参数、环境干扰等不确定性因素会影响机器人轨迹跟踪的精度。针对这一问题,提出了一种基于径向基函数(Radial Basis Function,RBF)神经网络的自适应补偿控制,该控制方法能够提高机械系统轨迹跟踪的精确性。首先,设计一款具有4种工作模式、运动稳定的闭链卧式下肢康复机器人结构;然后,利用拉格朗日方法求解动力学名义模型,将康复装置的模型参数以及外界干扰等不确定性因素分离出来,并设计基于RBF神经网络的自适应补偿算法对其进行逼近控制;最后,通过Matlab/Simulink环境对其进行仿真验证,证明了该控制策略的有效性。结果显示,在人体步态曲线轨迹跟踪中,提出的基于RBF神经网络的自适应补偿算法相比传统的模糊比例-积分-微分(Proportional Integral Derivative,PID)控制的方法响应速度快、跟踪效果好,且髋关节和膝关节轨迹跟踪的角度误差峰值分别为0.08°和0.13°,远小于患者下肢在康复运动中的转动角度。设计了单腿样机试验,试验结果表明,采用的RBF补偿自适应控制器能够实现高精度的跟踪结果,也能够满足患者在康复训练中安全性的要求。

关键词：下肢康复机器人闭链结构 RBF神经网络不确定性自适应补偿控制

基于Mask- YOLOv3的口罩检测模型

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北京建筑大学学报 2022年第6期38卷 88-95页

作者：杨芳秦建军孟圆郑皓冉北京建筑大学机电与车辆工程学院北京100044 北京市建筑安全监测工程技术研究中心北京100044

在常态化疫情防控中,针对公共场所流动人群进行口罩佩戴检测存在的受检测目标小、背景复杂等因素影响,导致常规算法存在口罩目标准确率不高的问题,基于YOLOv3算法改进的网络结构Mask-YOLOv3模型融合了密集型卷积神经网络和YOLOv3算法,... 详细信息

在常态化疫情防控中,针对公共场所流动人群进行口罩佩戴检测存在的受检测目标小、背景复杂等因素影响,导致常规算法存在口罩目标准确率不高的问题,基于YOLOv3算法改进的网络结构Mask-YOLOv3模型融合了密集型卷积神经网络和YOLOv3算法,解决了小目标提取特征不够充分的问题,增强了卷积层网络特征传播能力,提高了网络检测目标精度。通过添加网络空间金字塔池化结构模型增强了特征的复用,用K-means修改目标先验框加强网络对小目标的检测能力。结果表明,基于Mask-YOLOv3的口罩检测模型在步行街、食堂、商场等复杂环境能够更准确地检测出人群口罩佩戴情况,改进模型的平均检测率达到91.3%,与原始YOLOv3算法相比提高了5.6%,召回率达到89.2%,表明该网络模型对口罩检测更加有效。

关键词：移动人群口罩检测 YOLOv3 DenseNet 空间金字塔池化模型

基于CLIP模型和知识数据库的零样本动作识别

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天津大学学报（自然科学与工程技术版） 2025年第1期58卷 91-100页

作者：侯永宏郑皓春高嘉俊任懿天津大学电气自动化与信息工程学院天津300072 天津大学未来技术学院天津300072 中国科学院软件研究所北京100190

零样本动作识别旨在从已知类别的动作样本数据中学习知识,并将其迁移到未知的动作类别上,从而实现对未知动作样本的识别和分类.现有的零样本动作识别模型依赖有限的训练数据,可学习到的先验知识有限,难以将视觉特征准确地映射到语义标签... 详细信息

零样本动作识别旨在从已知类别的动作样本数据中学习知识,并将其迁移到未知的动作类别上,从而实现对未知动作样本的识别和分类.现有的零样本动作识别模型依赖有限的训练数据,可学习到的先验知识有限,难以将视觉特征准确地映射到语义标签上,是限制零样本学习性能提升的关键因素.针对上述问题,本文提出了一种引入外部知识数据库和CLIP模型的零样本学习框架,利用多模态CLIP模型通过自监督对比学习方式积累的知识,来扩充零样本动作识别模型的先验知识.同时,设计了时序编码器,以弥补CLIP模型时序建模能力的欠缺.为了使模型学习到更丰富的语义特征,缩小视觉特征和语义标签之间的语义鸿沟,本文扩展了已知动作类别的语义标签,用更为详细的描述语句代替简单的文本标签,丰富了文本表示的语义信息;在此基础上,在模型外部构建了一个知识数据库,在不增加模型参数规模的条件下为模型提供额外的辅助信息,强化视觉特征与文本特征表示之间的关联关系.最后,本文遵循零样本学习规范,对模型进行微调,使其适应零样本动作识别任务,提高了模型的泛化能力.所提方法在HMDB51和UCF101两个主流数据集上进行了广泛实验,实验数据表明,该方法的识别性能相比目前的先进方法在上述两个数据集上分别提升了3.8%和2.3%,充分体现了所提方法的有效性.

关键词：零样本学习动作识别 CLIP模型知识数据库