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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

AlSi10Mg选区激光熔化表面粗糙度预测、优化及表面形貌分析

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表面技术 2024年第15期53卷 129-140,151页

作者：惠记庄骆伟阎志强王俊杰吕景祥郭许张浩长安大学工程机械学院西安710064

目的选区激光熔化制造过程相当复杂,通过理论模型去研究表面粗糙度较为困难,因此采用数据驱动的方式进行研究是一种可行的方案。方法基于麻雀算法优化双向长短期记忆网络来预测表面粗糙度,并对比验证该模型的适用性。首先进行三因素四... 详细信息

目的选区激光熔化制造过程相当复杂,通过理论模型去研究表面粗糙度较为困难,因此采用数据驱动的方式进行研究是一种可行的方案。方法基于麻雀算法优化双向长短期记忆网络来预测表面粗糙度,并对比验证该模型的适用性。首先进行三因素四水平全因素试验,其次,以激光功率、扫描速度、扫描间距为输入,以粗糙度为输出,建立模型。然后,利用遗传算法优化预测模型,从而获得最佳工艺参数组合。最后,分析不同工艺参数下成形零件的表面形貌,探究各参数及其耦合关系对表面质量的影响。结果最佳工艺参数为扫描间距0.12 mm、扫描速度1800 mm/s、激光功率280 W,预测表面粗糙度为10.407μm,调整工艺参数进行实验,得到的样件的平均表面粗糙度为10.897μm,与预测值相比,误差仅为4.5%。工艺参数对表面形貌的影响从大到小的顺序为扫描速度、激光功率、扫描间距,各因素间存在耦合作用,且共同影响激光能量密度,能量密度过高、过低均会使表面形貌恶化。结论基于麻雀算法优化双向长短期记忆网络构建的数据驱动预测模型适用于粗糙度的预测与优化,能够实现对样件表面粗糙度的精准预测,可以指导实践,保证加工质量。

关键词：表面粗糙度选区激光熔化 AlSi10Mg 工艺参数优化表面形貌预测模型

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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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DDS-PLL技术的MEMS陀螺仪闭环驱动系统设计

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中国惯性技术学报 2024年第1期32卷 71-78页

作者：姜波郑雄斌周怡周同苏岩南京理工大学机械学院南京210094

为了提高科氏振动陀螺仪驱动模态的控制精度与稳定性,设计了基于DDS-PLL技术的MEMS陀螺仪闭环驱动系统。利用基于直接数字频率合成器(DDS)算法的数字锁相环实现对陀螺谐振频率和相位的跟踪,采用数字自动增益模块(AGC)实现驱动幅值的稳... 详细信息

为了提高科氏振动陀螺仪驱动模态的控制精度与稳定性,设计了基于DDS-PLL技术的MEMS陀螺仪闭环驱动系统。利用基于直接数字频率合成器(DDS)算法的数字锁相环实现对陀螺谐振频率和相位的跟踪,采用数字自动增益模块(AGC)实现驱动幅值的稳定控制。实验结果表明,通过DDS算法实现的闭环驱动系统具有更高的控制精度,驱动幅值变化的均方差缩小到0.0011 mV,幅度稳定性为183 ppm,谐振频率变化的均方差缩减至0.07 Hz,频率稳定性为3.48 ppm,陀螺仪驱动模态的幅值和频率控制精度得到了提高。

关键词：陀螺仪锁相环均方差频率稳定性

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导叶端隙密封结构对可调涡轮性能的影响

航空动力学报 2024年第3期39卷 205-213页

作者：王智慧马朝臣刘晓娟赵芮晋中学院机械学院山西晋中030619 北京理工大学机械与车辆学院北京100081

基于传统可调涡轮导叶,设计了一种带有端隙密封结构的喷嘴环导叶(end-clearance sealed guide vane, ESGV)。在导叶不同开度下,对ESGV可调涡轮进行数值模拟,分析了ESGV对可调涡轮性能的影响,结果表明:ESGV可以有效的抑制导叶端隙泄漏流... 详细信息

基于传统可调涡轮导叶,设计了一种带有端隙密封结构的喷嘴环导叶(end-clearance sealed guide vane, ESGV)。在导叶不同开度下,对ESGV可调涡轮进行数值模拟,分析了ESGV对可调涡轮性能的影响,结果表明:ESGV可以有效的抑制导叶端隙泄漏流,能够明显改善喷嘴环和转子通道的流动状态,进而提高涡轮效率。对ESGV可调涡轮和原始涡轮进行涡轮特性试验,结果显示:两型涡轮流量特性大致相同时,在导叶中开度下,ESGV涡轮效率较原始涡轮提高了5%,验证了ESGV方案的有效性。

关键词：带有端隙密封结构的喷嘴环导叶(ESGV) 可调径向涡轮间隙泄漏流涡轮性能泄漏损失

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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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成像参数对大深度物体聚焦形貌恢复的影响

光学学报 2024年第8期44卷 150-159页

作者：夏晓华曹雨松向浩鸣袁述皓葛兆凯长安大学工程机械学院陕西西安710064

为探究成像参数对大深度物体聚焦形貌恢复精度的影响规律,明确实际应用中聚焦形貌恢复重建精度不满足要求时成像系统的改进措施,在构建聚焦形貌恢复三维重建精度评价指标的基础上,利用正交实验确定成像参数对聚焦形貌恢复精度影响的主... 详细信息

为探究成像参数对大深度物体聚焦形貌恢复精度的影响规律,明确实际应用中聚焦形貌恢复重建精度不满足要求时成像系统的改进措施,在构建聚焦形貌恢复三维重建精度评价指标的基础上,利用正交实验确定成像参数对聚焦形貌恢复精度影响的主次顺序,重点分析主要和次主要参数对重建精度的影响规律,并揭示最佳成像参数随多聚焦图像采样间距的变化关系。考虑到成像参数的变化实际通过改变系统景深影响聚焦形貌恢复精度,建立了多聚焦图像采样间距与最佳景深之间的经验公式,为系统成像参数的设定提供了理论依据。实验结果表明:焦距和F数是聚焦形貌恢复的主要和次主要影响参数,在给定多聚焦图像采样间距下存在使重建精度最高的最佳焦距和最佳F数,且随着采样间距减小,最佳焦距增大,最佳F数减小;多聚焦图像采样间距与最佳景深之间的经验公式拟合准确率为97.28%,验证准确率为94.76%,可用于最佳景深的计算;采用最佳景深能够显著提升聚焦形貌恢复精度,为大深度物体聚焦形貌恢复精度的提升提供了新途径。

关键词：机器视觉聚焦形貌恢复成像参数大深度物体重建精度

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