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机器人导航路径的分工协作-负反馈蚁群优化

机械设计与制造 2024年

作者：牛丽翟乃斌陕西开放大学天津职业技术师范大学

为了减少移动机器人导航路径长度、提高机器人路径质量，提出了基于分工协作蚁群算法的路径规划方法。介绍了栅格环境建模法原理，从三维投影和膨化角度对栅格法进行了改进。模拟人类社会分工现象，在蚁群算法中引入了角色分配机制，将... 详细信息

为了减少移动机器人导航路径长度、提高机器人路径质量，提出了基于分工协作蚁群算法的路径规划方法。介绍了栅格环境建模法原理，从三维投影和膨化角度对栅格法进行了改进。模拟人类社会分工现象，在蚁群算法中引入了角色分配机制，将蚁群分为搜索蚁群和创新蚁群两个角色。搜索蚁按照传统模式以正反馈机制负责算法收敛；创新蚁按照交换组合方式构造新路径，负责增加路径多样性和跳出局部极值问题。以路径多样性为反馈因素，使用负反馈极值调节两种角色蚂蚁数量，实现了收敛性和多样性的平衡。将分工协作-负反馈蚁群算法应用于路径规划，在30×30栅格环境中本文算法规划路径长度比标准蚁群算法减少了8.28%；与文献[11]双种群蚁群算法、文献[12]人工势场蚁群算法比，分工协作-负反馈蚁群算法规划的最优路径和平均路径长度最短。实验结果验证了分工协作蚁群算法在路径规划中的优越性。

关键词：移动机器人导航路径规划负反馈机制角色分配路径多样性

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3D机织预制体准纤维尺度建模方法

复合材料学报 2024年第3期41卷 1528-1538页

作者：朱琬清谢军波吴兰芳陈利杨林刘静妍天津工业大学复合材料研究院纺织复合材料教育部重点实验室天津300387 天津工业大学纺织科学与工程学院天津300387 中国运载火箭技术研究院物流中心北京100076

3D机织复合材料在航空航天领域有着广泛应用,作为复合材料的增强结构,纤维预制体的几何构造对复合材料的力学性能有着决定性影响。但预制体是一种柔性结构,在成型过程中容易发生显著的几何结构变异,包括纱线路径的变化和截面的挤压变形... 详细信息

3D机织复合材料在航空航天领域有着广泛应用,作为复合材料的增强结构,纤维预制体的几何构造对复合材料的力学性能有着决定性影响。但预制体是一种柔性结构,在成型过程中容易发生显著的几何结构变异,包括纱线路径的变化和截面的挤压变形。实现预制体的精细化、高保真度建模是对复合材料进行性能预测和结构设计的重要前提。针对碳纤维3D机织预制体的复杂纤维结构,基于虚拟纤维的概念提出了准纤维尺度建模方法,模拟了织造过程中纱线的运动和变形,实现了预制体的精确重构。利用Micro-CT技术表征了预制体样件的内部单胞结构,验证了模型的可靠性。

关键词： 3D机织预制体虚拟纤维机织复合材料 Micro-CT技术纤维结构建模

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基于深度子空间学习的焊缝缺陷检测方法

计算机集成制造系统 2024年第1期30卷 90-102页

作者：李进军王肖锋葛为民天津理工大学计算机科学与工程学院天津300384 天津理工大学天津市先进机电系统设计与智能控制重点实验室天津300384 天津理工大学机电工程国家级实验教学示范中心天津300384

主成分分析网络(PCANet)是一个基于简化的卷积神经网络的深度子空间学习模型。针对PCANet算法应用于焊缝缺陷检测时无法体现数据完整结构信息、对噪声较敏感等问题,在PCANet的基础上提出一种鲁棒非贪婪双向二维PCANet(RNG-BDPCANet)焊... 详细信息

主成分分析网络(PCANet)是一个基于简化的卷积神经网络的深度子空间学习模型。针对PCANet算法应用于焊缝缺陷检测时无法体现数据完整结构信息、对噪声较敏感等问题,在PCANet的基础上提出一种鲁棒非贪婪双向二维PCANet(RNG-BDPCANet)焊缝缺陷在线检测方法。RNG-BDPCANet在范数距离度量标准下,利用双向二维主成分分析作卷积核,并采用非贪婪策略得到目标函数最优的整体投影矩阵,对离群值具有较强的鲁棒性。最后,在自建的焊缝人工数据集、ORL和Yale B人脸数据集上分别进行实验。结果表明,所提出的算法在分类性能方面得到显著提高,具有较强的鲁棒性能。

关键词：焊缝缺陷主成分分析网络深度学习二维主成分分析鲁棒性范数

多位点离子液体聚合物催化CO_(2)环加成反应研究

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化学工业与工程 2024年第2期41卷 2-11页

作者：王昊岳成光王美岩马新宾天津大学化工学院天津300072

CO_(2)与环氧化物环加成反应制备环状碳酸酯是一条绿色经济的CO_(2)利用途径。针对现有CO_(2)与环氧化物环加成反应中非均相离子液体催化剂活性低和活性组分易流失等问题,设计制备了系列多位点离子液体超交联聚合物HCPs-[DmPhe]Br,研究... 详细信息

CO_(2)与环氧化物环加成反应制备环状碳酸酯是一条绿色经济的CO_(2)利用途径。针对现有CO_(2)与环氧化物环加成反应中非均相离子液体催化剂活性低和活性组分易流失等问题,设计制备了系列多位点离子液体超交联聚合物HCPs-[DmPhe]Br,研究了多位点协同作用、超交联聚合物组成和结构等因素对其催化CO_(2)与环氧化物环加成反应性能的影响。其中,同时含有双季铵-卤素离子对、羟基和叔胺结构的HCP-[DmPhe]Br-DCX离子液体超交联聚合物催化剂,在1.3 MPa,130℃,8 h的条件下,可实现94%的碳酸丁烯酯收率,且催化剂循环稳定性好,重复使用5次,催化活性没有明显降低。另外,超交联聚合物的多孔结构以及大比表面积促进了离子液体的较好分散,使其与离子液体单体具有相当的活性。该工作对CO_(2)与环氧化物环加成反应高效非均相离子液体催化剂的开发与优化具有一定的借鉴意义。

关键词： CO_(2)利用环状碳酸酯离子液体协同作用超交联聚合

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NSSs结构拓扑优化及抑爆性能对比分析

机械设计 2024年第4期41卷 123-130页

作者：于洋洋刘民杰刘云飞么大锁王宇欣王臣豪天津仁爱学院机械工程学院天津301636 天津大学内燃机燃烧学国家重点实验室天津300072

阻隔抑爆结构-球形非金属隔片(Nonmetallic Spherical Spacers,NSSs)填充于密闭空间中,能够减缓火焰的冲击,削弱火焰传播能量,防止发展为更为严重的爆炸,用于解决易燃易爆危险化学品的爆炸或“二次爆炸”的工程难题,从而解决了可燃气体... 详细信息

阻隔抑爆结构-球形非金属隔片(Nonmetallic Spherical Spacers,NSSs)填充于密闭空间中,能够减缓火焰的冲击,削弱火焰传播能量,防止发展为更为严重的爆炸,用于解决易燃易爆危险化学品的爆炸或“二次爆炸”的工程难题,从而解决了可燃气体及液体的生产、存放、运输和使用中的问题。但NSSs的置换率(体积指标)过大,严重制约NSSs的广泛使用。文中以最小化柔度为目标,采用变密度法拓扑优化NSSs结构,降低NSSs的置换率;通过用40 mm破片炸药燃烧弹进行(Fragmentation Explosive Incendiary Shells,FEIS)射流引燃试验,对比分析射流引燃的火焰形态和变化、油桶破坏程度、火球最高温度和高温持续时间,验证优化后的NSSs抑爆性能,为易燃易爆化学品的抑爆技术发展提供重要参考。

关键词：球形非金属隔片拓扑优化破片炸药燃烧弹抑爆

微量元素对超大线能量EH36船板热影响区粗晶区组织和性能的影响

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焊接学报 2024年第2期45卷 47-53,I0005,I0006页

作者：韩美张熹马青军魏玉顺韦晨王泽军贾云海钢铁研究总院北京100081 国家特种设备焊接材料产品质量检验检测中心(天津) 天津300350 天津市特种设备监督检验技术研究院天津300350 天津大桥焊材集团有限公司天津300381

通过焊接热模拟研究了在超大线能量下焊接时Al元素、Mg元素和Ti元素含量对EH36高强船板钢热影响区粗晶区组织、性能的影响规律,采用Thermo-Calc热力学计算与SEM,EDS测试相结合的方法揭示了Al元素、Mg元素和Ti元素含量与母材中氧化物类... 详细信息

通过焊接热模拟研究了在超大线能量下焊接时Al元素、Mg元素和Ti元素含量对EH36高强船板钢热影响区粗晶区组织、性能的影响规律,采用Thermo-Calc热力学计算与SEM,EDS测试相结合的方法揭示了Al元素、Mg元素和Ti元素含量与母材中氧化物类型、尺寸、数量及粗晶区相变的关系.结果表明,Al_(2)O_(3)无法诱导针状铁素体相变,当Al元素质量分数低于0.005%时,钢中可形成Mg元素、Ti元素或其复合氧化物,可促进粗晶区针状铁素体相变.Mg元素和Ti元素联合添加时,当Mg元素质量分数由0.0042%降低为0.0013%,氧化物类型由MgO转变为Mg_(2)TiO_(4),经统计20个视场内的氧化物数量由408个提高到503个,平均直径由1.37μm减小到1.10μm,显著提高了非均匀形核的比表面积,抑制了晶界铁素体的形成,使t8/5=300 s时粗晶区热模拟试样-20℃冲击吸收能量由43 J提升到127 J.

关键词：微量元素船板超大线能量热影响区粗晶区

痕量N_(2)O气体检测中数字锁相放大器的设计

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电子测量与仪器学报 2024年第7期38卷 116-122页

作者：杨云鹏刘新楠贾俊杰郜峰夏华李奇峰马翔云天津大学精密仪器与光电子工程学院天津300072

针对笑气(N_(2)O)等气态物质的滥用,基于量子级联激光器与波长调制技术相结合的检测方法,可以对吸食人员呼出笑气浓度进行检测,实现吸食人员的现场快速鉴定。针对检测过程中激光器光强抖动带来的测量误差,提出一种适用于痕量N_(2)O气体... 详细信息

针对笑气(N_(2)O)等气态物质的滥用,基于量子级联激光器与波长调制技术相结合的检测方法,可以对吸食人员呼出笑气浓度进行检测,实现吸食人员的现场快速鉴定。针对检测过程中激光器光强抖动带来的测量误差,提出一种适用于痕量N_(2)O气体检测中数字锁相放大器的设计。该锁相放大器中集成了激光器光强调制模块,当碲镉汞探测器接收到吸收后的光强信号后,同时在FPGA中进行一次和二次谐波的解调,并对二次谐波进行归一化处理,避免光强抖动对测量的影响。使用该锁相放大器对检测系统的性能进行评估,通过质量流量控制器配置不同浓度N_(2)O气体,当激光器调制频率为5kHz,测得归一化二次谐波峰值平均值与N_(2)O气体浓度值之间的线性拟合度为0.992 1。使用Allan方差对检测系统的检出限进行评估,当系统的积分时间为0.1 s时,N_(2)O气体的检出限为17.7×10^(-9);积分时间为6.3 s时,N_(2)O气体的检出限达到最低为8.9×10^(-9)。该锁相放大器具有集成度高、检测速度快、信噪比高等优点,适用于痕量N_(2)O气体的现场快速检测。

关键词：笑气量子级联激光器波长调制技术 FPGA

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5种抗褐化剂对草莓茎尖诱导分化培养的影响

分子植物育种 2024年

作者：肖婧一王丽娟天津农学院园艺园林学院

为了解决草莓茎尖培养容易褐化的难题，本试验以‘香野’草莓茎尖为试材，研究5种不同浓度的维生素C (VC)、硫代硫酸钠(Na2S2O3)、柠檬酸(CA)、活性炭(AC)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)抗褐化剂对草莓茎尖褐化及诱导分化的影响。结果表明：低... 详细信息

为了解决草莓茎尖培养容易褐化的难题，本试验以‘香野’草莓茎尖为试材，研究5种不同浓度的维生素C (VC)、硫代硫酸钠(Na2S2O3)、柠檬酸(CA)、活性炭(AC)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)抗褐化剂对草莓茎尖褐化及诱导分化的影响。结果表明：低浓度的VC、Na2S2O3、PVP、AC以及较高浓度的CA表现出较好的抗褐化效果。其中500 mg/L PVP褐化率最低、诱导分化率最高；500 mg/L CA萌发率最高；高浓度VC会加剧草莓茎尖的褐化；AC的添加会影响草莓茎尖的正常分化。综合比较得出，在草莓茎尖培养的诱导分化阶段，PVP和CA都是较为理想的抗褐化剂，其中最佳抗褐化剂及浓度为500 mg/L PVP。本研究为解决草莓组织培养过程中的褐化问题提供技术支持。

关键词：草莓茎尖培养诱导分化褐化抗褐化剂

硫代葡萄糖苷浸种对青花菜种子萌发及生理特性的影响

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江苏农业学报 2024年第8期40卷 1379-1388页

作者：邹宜芯李慧任玉欣赵凯文天津农学院园艺园林学院天津300392

以青花菜种子为试验材料,采用培养皿进行发芽试验,设置蒸馏水、200 mmol/L NaCl和15%PEG-60003种培养条件,研究不同质量浓度[0μg/mL(CK)、0.94μg/mL、1.88μg/mL、3.75μg/mL、7.50μg/mL、15.00μg/mL]硫代葡萄糖苷浸种对青花菜种子... 详细信息

以青花菜种子为试验材料,采用培养皿进行发芽试验,设置蒸馏水、200 mmol/L NaCl和15%PEG-60003种培养条件,研究不同质量浓度[0μg/mL(CK)、0.94μg/mL、1.88μg/mL、3.75μg/mL、7.50μg/mL、15.00μg/mL]硫代葡萄糖苷浸种对青花菜种子萌发指标、幼苗形态指标及生理指标的影响。研究结果表明,与CK相比,蒸馏水培养下,硫代葡萄糖苷浸种对青花菜种子的发芽率和发芽势没有显著影响,7.50μg/mL硫代葡萄糖苷浸种的青花菜根冠比显著提高;1.88~7.50μg/mL硫代葡萄糖苷浸种的青花菜POD活性显著高于对照,其中3.75μg/mL硫代葡萄糖苷浸种能显著提高青花菜的SOD和CAT活性,且MDA含量显著低于对照。盐胁迫下,7.50μg/mL硫代葡萄糖苷浸种能显著提高青花菜的SOD、POD活性,显著降低MDA含量。干旱胁迫下,硫代葡萄糖苷浸种均能显著提高青花菜种子萌发指标,显著降低青花菜MDA含量;0.94μg/mL硫代葡萄糖苷浸种能显著增加青花菜的主根长,1.88μg/mL和3.75μg/mL硫代葡萄糖苷浸种能显著提高青花菜的根冠比;15.00μg/mL硫代葡萄糖苷浸种能显著增加青花菜的POD活性。隶属函数分析结果表明,蒸馏水培养和干旱胁迫下3.75μg/mL硫代葡萄糖苷浸种及盐胁迫下7.50μg/mL硫代葡萄糖苷浸种的隶属函数值最高。综上所述,硫代葡萄糖苷浸种能有效缓解青花菜种子萌发期和幼苗期旱害和盐害,干旱胁迫下浸种最适质量浓度为3.75μg/mL,盐胁迫下浸种最适质量浓度为7.50μg/mL。

关键词：青花菜硫代葡萄糖苷种子萌发生理特性抗逆性

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