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门式起重机巡检机器人强风作业稳定性分析

安全与环境学报 2024年

作者：刘俊朱智雄上海电机学院机械学院

磁吸附爬壁机器人在代替人工完成造船门式起重机表面缺陷检查过程中，风载荷对机器人的影响不能忽视。以造船门式起重机和爬壁机器人为对象，对突发强阵风下门式起重机的风场特性、爬壁机器人风载稳定性进行了研究。采用计算流体力学（C... 详细信息

磁吸附爬壁机器人在代替人工完成造船门式起重机表面缺陷检查过程中，风载荷对机器人的影响不能忽视。以造船门式起重机和爬壁机器人为对象，对突发强阵风下门式起重机的风场特性、爬壁机器人风载稳定性进行了研究。采用计算流体力学（Computational Fluid Dynamics，CFD）及流固耦合分析方法，结合现场实测数据，分析近海风场环境下门式起重机的风压风速分布特征并计算瞬态动力响应；之后，构建爬壁机器人力学稳定性分析模型，得到极限风载条件下的机器人最小磁吸附力阈值条件；最后，开展门式起重机–爬壁机器人风振稳定性分析。结果表明，该爬壁机器人在7级风及以下能够安全作业，并为未来同类型机器人提供吸附安全性设计依据。

关键词：安全工程爬壁机器人门式起重机计算流体力学(CFD) 现场实测

可控转速机匣起始位置对跨声速压气机转子流动稳定性的影响

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工程热物理学报 2024年第5期45卷 1341-1349页

作者：赵佳诣吴宛洋钟兢军上海海事大学商船学院上海201306 上海电机学院机械学院上海201306

机匣处理的几何结构参数将对其扩稳机制和扩稳能力产生影响。本文针对可控转速机匣中可转动环段的起始位置对跨声速压气机转子流动稳定性的影响开展数值研究。结果表明,当可转动环段的起始位置从叶顶尾缘开始逐渐向上游移动的过程中,可... 详细信息

机匣处理的几何结构参数将对其扩稳机制和扩稳能力产生影响。本文针对可控转速机匣中可转动环段的起始位置对跨声速压气机转子流动稳定性的影响开展数值研究。结果表明,当可转动环段的起始位置从叶顶尾缘开始逐渐向上游移动的过程中,可转动环段作用范围的扩展使叶顶流场处于逆压流动的范围扩大,通流条件恶化,但由于同时也降低了叶尖负荷,稳定工作的流量范围得以扩大。而当起始位置继续向上游移动至20%轴向弦长和叶顶前缘处时,可转动环段能够分别完成对泄漏涡破碎后流体和来流主流的轴向加速,降低激波/泄漏涡干涉强度的同时削弱了堵塞效应,转子流动稳定性得到有效改善,特别是当起始位置位于叶顶前缘时,稳定工作裕度提高了52.56%。

关键词：可控转速机匣起始位置跨声速压气机转子叶顶泄漏流流动稳定性

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基于改进YOLOv7的未爆弹检测算法

探测与控制学报 2024年

作者：张蕾密根程淼赵凯上海电机学院机械学院

针对探测手雷未爆弹存在设备昂贵、操作复杂和误报率高等缺点，提出构建未爆弹数据集Grenade-UBD，改进YOLOv7算法检测未爆弹。主要进行了三方面的改进：一是主干网络使用基于PConv改进的模块E-ELAN-P替代原始的E-ELAN模块提高特征提取... 详细信息

针对探测手雷未爆弹存在设备昂贵、操作复杂和误报率高等缺点，提出构建未爆弹数据集Grenade-UBD，改进YOLOv7算法检测未爆弹。主要进行了三方面的改进：一是主干网络使用基于PConv改进的模块E-ELAN-P替代原始的E-ELAN模块提高特征提取能力；二是颈部网络中使用CARAFE模块替换UpSample来提高特征表达能力；三是替换激活函数为Hardswish提高计算效率和模型表现能力。通过消融实验，对比三种改进，改进后的YOLOv7＿grenade在精确度、召回率、平均准确度方面分别比原始YOLOv7算法提高了10.4%、5%和5.3%，检测速度保持在52fps，参数量也有所减少。

关键词：未爆弹检测 YOLOv7 E-ELAN-P CARAFE Hardswish

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基于权重比的风力机底座优化设计

机械设计 2024年第7期41卷 128-135页

作者：舒杰傅晓锦上海电机学院机械学院

风力发电机底座是风力机的重要组成部分,不仅要承受轮毂、齿轮箱及发电机的质量,在工作中还时刻受到复杂工况下产生的动态载荷,因此,在底座的拓扑优化设计时,必须考虑多个工况下的优化结果,不同工况权重比的分配,往往是建立更加合理拓... 详细信息

风力发电机底座是风力机的重要组成部分,不仅要承受轮毂、齿轮箱及发电机的质量,在工作中还时刻受到复杂工况下产生的动态载荷,因此,在底座的拓扑优化设计时,必须考虑多个工况下的优化结果,不同工况权重比的分配,往往是建立更加合理拓扑结构的关键。针对这个问题,文中首先采用基于变密度法与折衷规划法建立底座刚度拓扑优化综合目标函数,然后通过构建径向基函数代理模型,结合多岛遗传算法找寻不同极限工况下的最佳权重因子,按照各个工况的最佳权重对底座进行拓扑优化设计。针对拓扑优化后底座局部应力过大的问题,对其进行形状优化,最后对优化后的底座验证分析。试验结果表明:优化后的底座质量大大减小,刚度得到提升,局部应力集中问题得到改善,满足加工要求,为风力机底座的设计提供了参考。

关键词：折衷规划法多目标函数径向基函数多岛遗传算法拓扑优化形状优化

基于自适应VMD-LSTM的超短期风电功率预测

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南京信息工程大学学报 2024年

作者：王迪傅晓锦杜诗琪上海电机学院机械学院

针对风电功率波动性较强和预测精度较低的问题，提出一种改进蜣螂优化算法(Logistic-T-Dung Beetle Optimizer， LTDBO)优化变分模态分解(Variational Mode Decomposition， VMD)参数和LTDBO算法优化长短期记忆网络(Long Short-Term Memory， LSTM)超参数的混合短期风电功率预测模型。首先以平均包络谱峭度作为适应度函数，利用LTDBO算法对VMD分解层数和惩罚因子进行寻优，然后使用VMD对数据清洗后的风电序列进行分解，得到不同频率的平稳的固有模态分量(Intrinsic Mode Function，IMF)；将各IMF输入由LTDBO进行超参数寻优的LSTM进行预测，最后将各IMF预测值进行叠加重构，得到最终结果。实验结果表明：LTDBO算法可以找到VMD和LSTM的最优超参数组合，LTDBO-VMD-LTDBO-LSTM组合模型在风电功率预测领域具有较好的预测精度和鲁棒性。

关键词：风电功率蜣螂优化算法变分模态分解长短期记忆网络数据清洗

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扫路车线控转向前轮转角的双闭环控制策略

计算机应用与软件 2024年第4期41卷 90-95,111页

作者：仝光朱金栋尹浩上海电机学院机械学院上海201306

针对智能扫路车线控转向系统前轮转角跟踪精度不高的问题,提出一种基于遗传算法_PID控制与RBF网络自适应滑模控制结合的双闭环控制策略。采用层次分析法得到遗传算法适应度函数的多个控制目标的权重,将适用于扫路车的遗传算法_PID控制... 详细信息

针对智能扫路车线控转向系统前轮转角跟踪精度不高的问题,提出一种基于遗传算法_PID控制与RBF网络自适应滑模控制结合的双闭环控制策略。采用层次分析法得到遗传算法适应度函数的多个控制目标的权重,将适用于扫路车的遗传算法_PID控制器作为内环,用于转角跟踪;采用基于横摆角速度的RBF网络自适应滑模控制作为外环,逼近系统中的不确定成分,提高运行的稳定性。将该控制策略与其他控制策略对比,实验结果表明,该控制策略在提高车辆运行稳定性以及前轮转角跟踪上更具优势。

关键词：智能扫路车线控转向系统径向基神经网络滑模控制遗传算法层次分析法

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SEP-YOLO: 基于YOLOv8改进的道路目标检测算法

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计算机应用与软件 2024年

作者：朱彦张月霞上海电机学院设计与艺术学院上海电机学院机械学院

针对现有的道路目标检测算法存在对于密集目标及远处小目标的感知能力较差，参数量大和识别精度不平衡的问题，提出了基于YOLOv8n改进的算法SEP-YOLO。该方法在YOLOv8n的主干网络中使用SPDConv(space-to-depth convolution)模块来减少... 详细信息

针对现有的道路目标检测算法存在对于密集目标及远处小目标的感知能力较差，参数量大和识别精度不平衡的问题，提出了基于YOLOv8n改进的算法SEP-YOLO。该方法在YOLOv8n的主干网络中使用SPDConv(space-to-depth convolution)模块来减少细粒度信息丢失，提高主干网络对道路图像各尺度特征的提取能力。为了突出目标特征同时抑制背景环境的干扰，在颈部网络中引入基于跨空间学习的高效多尺度注意力(Efficient Multi-Scale Attention， EMA)，构建C2f＿EMA模块。在检测端增加具有丰富小目标语义信息的特征层改善对道路小目标的检测能力。最后，更改边界框损失函数为EIOU损失函数，提升模型定位精度。在KITTI数据集上进行实验，改进模型mAP@0.5为94.1%，mAP@0.5:0.95为69.9%，与原YOLOv8n模型相比分别提高了4.8、5.4个百分点。在SODA10M数据集上mAP@0.5为66.7%，mAP@0.5:0.95为45.4%，与原YOLOv8n模型相比分别提高了7.2、6.3个百分点。实验结果证明了提出的改进模型参数量小、检测精度高，改善了对道路小目标的识别效果，在复杂道路场景下有效提升了检测性能。

关键词：目标检测 YOLOv8 SPDConv EMA EIOU

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基于PPO的自适应PID控制算法研究

系统仿真学报 2024年第6期36卷 1425-1432页

作者：周志勇莫非赵凯郝云波钱宇峰上海电机学院机械学院上海201306 上海航天设备制造总厂有限公司上海200245

采用MATLAB物理引擎联合Python搭建了一个六轴机械臂,并模拟带有扰动的复杂控制环境,为机械臂训练提供现实中无法提供的试错环境。使用强化学习中近端优化算法(proximal policy optimization,PPO)算法对传统PID控制算法进行改进,引入多... 详细信息

采用MATLAB物理引擎联合Python搭建了一个六轴机械臂,并模拟带有扰动的复杂控制环境,为机械臂训练提供现实中无法提供的试错环境。使用强化学习中近端优化算法(proximal policy optimization,PPO)算法对传统PID控制算法进行改进,引入多智能体思想,根据PID三个参数对控制系统的不同影响及六轴机械臂的特性,将三个参数分别作为不同的智能个体进行训练,实现多智能体自适应调整参数的新型多智能体自适应PID算法。仿真结果表明:该算法的训练收敛性优于MA-DDPG与MA-SAC算法,与传统PID算法的控制效果相比,在遇到扰动及振荡的情况下,能够更有效地抑制振荡,并具有更低的超调量和调整时间,控制过程更为平缓,有效提高了机械臂的控制精度,证明了该算法的鲁棒性及有效性。

关键词：强化学习近端优化算法自适应PID整定机械臂多智能体

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基于移动最小二乘法的DLP光机微投畸变校正方法

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激光与光电子学进展 2024年

作者：李贤张晓峰王蔚生许仁杰黄漫辉上海电机学院机械学院上海唯视锐光电有限公司

DLP3D打印光机微投时由于环境、机械结构的影响会引起投影图像失真、畸变等问题，而传统校正方法需要标定和有理论推导复杂等问题。针对这些问题，提出一种基于移动最小二乘法(Moving Least-Squares, MLS)的光机微投畸变校正方法。该方... 详细信息

DLP3D打印光机微投时由于环境、机械结构的影响会引起投影图像失真、畸变等问题，而传统校正方法需要标定和有理论推导复杂等问题。针对这些问题，提出一种基于移动最小二乘法(Moving Least-Squares, MLS)的光机微投畸变校正方法。该方法根据板式相机采集的投影像素级图像得到误差区域后，选取出控制点和计算出目标移动点。利用这两组像素坐标点计算出图像误差，结合区域控制和CUDA加速的MLS算法将控制点集合坐标像素点映射到目标移动点坐标，获取到反向畸变图，最终以反向畸变校正畸变。实验结果表明，该方法可校正DLP光机微投畸变。最终校正后畸变平均值小于0.5pixel，提升了投影质量。对光固化3D打印行业有一定的贡献。

关键词： DLP光机移动最小二乘法投影畸变校正区域控制