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Precise motion controller design for a mobile robot based on the improved golden jackal optimization algorithm

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Precise motion controller design for a mobile robot based on...

第43届中国控制会议

作者： Baiyi Wang Zhongwen Yi Xiaoyang Liu dezheng hua Xinhua Liu School of Mechatronic Engineering China University of Mining and Technology

To solve the motion control problem of mobile robots in complex unstructured environments, a precise motion controller for a mobile robot based on improved golden jackal optimization algorithm is designed in this paper. Based on the original GJO algorithm, the Henon chaos mapping theory is introduced to improve the randomness of the golden jackal population initialization. Meanwhile, the sparrow exploration strategy and the opposite learning theory are introduced to increase the global search ability and local development ability of the golden jackal population, and reduce the probability of the population falling into local optimization. The results of the test functions show that the proposed algorithm(IGJO) has better optimization ability and convergence speed compared with the other classical algorithms. The IGJO algorithm is used for the parametric optimization of PID motion controller, and the effectiveness of the controller in mobile robot motion control is further verified by simulations and experiments.

关键词： mobile robot motion control improved golden jackal optimizer

A PID Controller of Magnetorheological Elastomer Damper for Ultra-precision Machine Tool Based on Runge Kutta Algorithm

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A PID Controller of Magnetorheological Elastomer Damper for ...

第43届中国控制会议

作者： Qiyu Wang Yurui Shen Lai Peng dezheng hua Xinhua Liu School of Mechanical and Electrical Engineering China University of Mining and Technology

Magnetorheological elastomer(MRE) is a kind of smart material that are often used in vibration isolation devices to control the vibration of controlled systems. In order to solve the problem of exogenous vibration of ultra-precision machine tools, a magnetorheological elastomer damper(MRED) is introduced, and a PID controller based on the optimized parameters of the improved runge kutta algorithm(IRUN-PID) is proposed. Firstly, an ultra-precision machine tool damping system based on MRED is designed, and its transfer function is derived. Then, an improved runge kutta Intelligent Optimization Algorithm(IRUN) is proposed to optimize the initial value of the PID controller to improve the control performance of the system. Finally, the simulation analysis of the vibration damping system of ultra-precision machine tools using MRED is carried out to verify the effectiveness of the algorithm. The results show that the IRUN-PID controller can effectively reduce the dynamic response of the ultra-precision machine tool system. In addition, the IRUN-PID controller has a better vibration damping effect compared with the PID controller without control conditions, the conventional PID controller and the PID controller with the 3 conventional intelligent algorithms optimizing the parameters.

关键词： Ultra-precision machine tool Magnetorheological elastomer damper Runge Kutta Algorithm PID controller

A Novel Approach of Driver Facial Expression Recognition Based on Improved Swin Transformer

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A Novel Approach of Driver Facial Expression Recognition Bas...

第43届中国控制会议

作者： Peng Qi Zhengguang Liu Mohammad Asadpourhafshejani dezheng hua Xinhua Liu School of Mechatronic Engineering China University of Mining and Technology

Driver facial expression recognition(FER) is a fundamental yet challenging task for the perception system of intelligent *** is difficult for the current recognition model to achieve high accuracy and fast *** overcome the above issue,we propose a novel driver facial expression recognition method based on an improved Swin ***,shallow features of facial images are extracted through CNNs to reduce the patch of image sequences and lower the computational complexity of self-attention ***,the residual coordinate attention mechanism is designed to focus on crucial facial features and suppress environmental ***,the structural re-parameterization method is employed to accelerate the model while maintaining recognition *** are conducted on three widely used expression datasets,and the results demonstrate that our approach is competitive to several state-of-the-art methods in FER *** experimental results evidence the practicality of the RCST,and the overall accuracy reaches 95.04% on the HDER dataset.

关键词： Driver facial expression recognition Swin Transformer Structural re-parameterization Attention mechanism

Parameter Identification for Hysteresis Characteristics of Magnetorheological Brake Based on White Shark Optimizer

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Parameter Identification for Hysteresis Characteristics of M...

第43届中国控制会议

作者： Lai Peng He Lu dezheng hua Qiyu Wang Yurui Shen Xinhua Liu School of Mechatronic Engineering China University of Mining and Technology

In order to describe the nonlinear characteristics under the influence of hysteresis on magnetorheological brake(MRB), a hysteresis model based on the Jiles-Atherton model is proposed. Firstly, the structure model of MRB is presented and the hysteresis characteristics of MRB are analyzed. Secondly, the hysteresis model based on the Jiles-Atherton Model is constructed for MRB. Secondly, the methodology of parameter identification using the white shark optimizer is proposed and its framework is shown. Finally, two experiments for parameter identification are carried out to demonstrate the feasibility and efficiency of this approach. The results of the comparison indicate that the proposed approach outperforms other algorithms.

关键词： Magnetorheological brake Hysteresis characteristics Jiles-Atherton model Parameter identification White shark optimizer

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基于磁流变液的球形磁控机器人设计及实验

华南理工大学学报（自然科学版） 2021年第2期49卷 151-160页

作者：华德正刘新华赵欣路和李增强刘晓帆中国矿业大学机电工程学院江苏徐州221116 姜堰经济开发区科创中心江苏泰州225500 中国煤炭教育协会北京100713

针对钕铁硼永磁体在加工制作微型结构时成型困难且易脆的问题,采用磁流变液作为微型磁控机器人的驱动材料,设计一种用于人体胃部靶向送药的球形磁控机器人。根据磁流变液的流变机理,分析磁性颗粒在磁场中的力学关系,建立球形磁控机器人... 详细信息

针对钕铁硼永磁体在加工制作微型结构时成型困难且易脆的问题,采用磁流变液作为微型磁控机器人的驱动材料,设计一种用于人体胃部靶向送药的球形磁控机器人。根据磁流变液的流变机理,分析磁性颗粒在磁场中的力学关系,建立球形磁控机器人的动力学模型并进行仿真分析。搭建机器人运动图像获取系统,并利用霍夫变换圆检测算法计算该机器人的位移。最后,制作机器人样机并在具有空间磁场的实验平台中进行运动测试。结果表明,基于磁流变液的球形磁控机器人易于控制并且运动稳定、可靠。

关键词：磁流变液球形机器人微型机器人磁力分析图像识别

基于磁流变液的行星探测器传动装置速度控制策略

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重庆理工大学学报（自然科学） 2021年第6期35卷 289-298页

作者：李强华德正刘晓帆刘新华中国矿业大学机电工程学院江苏徐州221116 中国煤炭教育协会北京100713 姜堰经济开发区科创中心江苏泰州225500

在变重力环境下,采用啮合传动元件的行星探测器传动装置受柔性关节影响较大。此外,行星探测器在工作过程中不可避免地会有爬升或克服障碍的动作,会对传动系统中啮合部件造成较大磨损。因此,提出变重力环境下磁流变液剪切屈服应力计算模... 详细信息

在变重力环境下,采用啮合传动元件的行星探测器传动装置受柔性关节影响较大。此外,行星探测器在工作过程中不可避免地会有爬升或克服障碍的动作,会对传动系统中啮合部件造成较大磨损。因此,提出变重力环境下磁流变液剪切屈服应力计算模型,阐述了磁流变液传动装置(MFTD)的结构和原理并建立MFTD控制系统的传递函数,采用磁流变液作为工作介质可大大降低传动装置接触摩擦损失。另外,设计自适应模糊PID速度控制策略并比较了常规PID控制与自适应模糊PID速度控制方式的仿真和实验测试,实验数据显示自适应模糊PID控制能够有效减小传动系统速度波动、快速调整到期望速度值以及具有较高的运动稳定性等优点。

关键词：变重力环境磁流变液传动装置(MFTD) 磁流变液(MRF) 自适应模糊PID 速度控制策略

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磁流变液静压轴承设计与仿真

润滑与密封 2022年第10期47卷 97-103页

作者：彭来华德正申玉瑞王勇刘新华中国矿业大学机电工程学院江苏徐州221116 中国矿业大学信息与控制工程学院江苏徐州221116 徐州工业职业技术学院信息工程学院江苏徐州221140

为了提高静压轴承的承载能力和回转精度,提出一种基于磁流变液(Magnetorheological Fluid, MRF)润滑的静压轴承。对磁流变液静压轴承进行结构设计,并对其承载力和油膜刚度进行了计算;通过Maxwell仿真分析不同轴承材料、不同电流对静压... 详细信息

为了提高静压轴承的承载能力和回转精度,提出一种基于磁流变液(Magnetorheological Fluid, MRF)润滑的静压轴承。对磁流变液静压轴承进行结构设计,并对其承载力和油膜刚度进行了计算;通过Maxwell仿真分析不同轴承材料、不同电流对静压轴承性能的影响规律;采用CFX流体仿真分析不同间隙对静压轴承承载力的影响。通过仿真分析,选择磁感应强度最大的铸铁作为轴承材料,以适应更大的负载变化,选择半径间隙为20μm以增大承载能力。通过ANSYS流固耦合仿真,验证设计的磁流变液静压轴承的优越性,相比普通静压轴承其承载力提高了11.6%,回转精度提高了17.4%。

关键词：磁流变液静压轴承电磁场仿真流固耦合仿真

改进果蝇优化算法的磁流变发动机悬置振动控制策略研究

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重庆理工大学学报（自然科学） 2021年第8期35卷 237-245页

作者：申玉瑞华德正王宁宁刘晓帆刘新华中国矿业大学机电工程学院江苏徐州221116 中国煤炭教育协会北京100713 姜堰经济开发区科创中心江苏泰州225500

为了提高磁流变发动机悬置隔振性能,提出了一种基于改进果蝇优化算法(IFOA)的PID半主动控制方法。首先,通过Elman神经网络建立了磁流变发动机悬置的正向、逆向模型,采集大量动态特性实验数据进行训练;然后,提出了一种基于云模型算法改... 详细信息

为了提高磁流变发动机悬置隔振性能,提出了一种基于改进果蝇优化算法(IFOA)的PID半主动控制方法。首先,通过Elman神经网络建立了磁流变发动机悬置的正向、逆向模型,采集大量动态特性实验数据进行训练;然后,提出了一种基于云模型算法改进的果蝇优化算法,用于磁流变发动机悬置系统的PID控制器设计;最后,设计了磁流变悬置减振控制实验,检验所提出的基于IFOA的PID控制策略的有效性。实验结果显示:Elman神经网络逆模型的最低辨识精度为98.10%;低速工况下,IFOA-PID算法控制的发动机悬置系统的位移均方根值和加速度均方根值分别是0.112976 mm、0.145829 g·s^(-2);高速工况下,其位移均方根值和加速度均方根值分别是0.148038 mm、0.617804 g·s^(-2)。

关键词：磁流变悬置 Elman神经网络改进果蝇优化算法 PID控制器

基于改进SIFT算法的胃部图像拼接方法研究

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自动化仪表 2022年第9期43卷 56-61页

作者：夏振港华德正张旭王勇刘晓帆刘新华中国矿业大学机电工程学院江苏徐州221116 徐州工业职业技术学院信息工程学院江苏徐州221140 中国煤炭教育协会北京100713

针对医疗胶囊机器人采集的图片倾角和旋角变化差异大、视野范围窄等问题,提出了一种基于改进尺度不变特征变换(SIFT)算法的胃部图像拼接方法。首先,设计了算法的总体框架,研究了基于双边滤波算法的胃部图像相似性特征增强方法。其次,改... 详细信息

针对医疗胶囊机器人采集的图片倾角和旋角变化差异大、视野范围窄等问题,提出了一种基于改进尺度不变特征变换(SIFT)算法的胃部图像拼接方法。首先,设计了算法的总体框架,研究了基于双边滤波算法的胃部图像相似性特征增强方法。其次,改进了基于改进图像金字塔的尺度空间构建方法,提出了一种图像特征点描述符生成的方法,降低了描述符生成的计算量,完成了胃部图像的配准和融合操作。最后,对拼接图像进行了客观指标评价,并进行了仿真试验。试验结果表明:改进后的算法配准精度提高了8.88%,运行效率提高了16.8%,且改进后的算法图像拼接质量优于原算法的拼接质量。

关键词：胶囊机器人胃部图像拼接改进尺度不变特征变换算法双边滤波尺度空间特征点匹配描述符生成图像配准