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基于自适应超螺旋观测器的空间机械臂鲁棒故障诊断

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系统工程与电子技术 2024年第4期46卷 1287-1296页

作者：高升张海龙张伟孔维国中国科学院沈阳自动化研究所机器人学国家重点实验室辽宁沈阳110016 中国科学院机器人与智能制造创新研究院辽宁沈阳110169 航天器在轨故障诊断与维修重点实验室陕西西安710043

针对空间机械臂系统执行器鲁棒故障诊断问题,提出一种基于改进的自适应超螺旋观测器故障诊断方法。为抑制复杂空间环境引起的外部干扰对故障诊断结果的影响,在经典超螺旋观测器的基础上引入观测器参数自适应调整算法,同时解决观测器参... 详细信息

针对空间机械臂系统执行器鲁棒故障诊断问题,提出一种基于改进的自适应超螺旋观测器故障诊断方法。为抑制复杂空间环境引起的外部干扰对故障诊断结果的影响,在经典超螺旋观测器的基础上引入观测器参数自适应调整算法,同时解决观测器参数过估计问题与噪声扩展问题。此外,引入小于1的分数幂和线性比例项来提高观测器的平滑性和快速性,进一步改善故障诊断效果。基于Moreno-Lyapunov函数算法分析了观测器的有限时间稳定性,证明了观测器的估计误差可以在有限时间内收敛至包含原点的邻域内,提出残差生成方法并设计了基于自适应阈值的故障诊断策略。最后,结合小行星采样空间三连杆机械臂算例,通过仿真验证了所提方法的有效性。

关键词：空间机械臂执行器故障故障诊断残差信息自适应超螺旋观测器

Si对一种9Cr铁素体/马氏体钢显微组织和力学性能的影响

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金属学报 2024年第9期60卷 1200-1212页

作者：张乾坤胡小锋姜海昌戎利建中国科学院金属研究所中国科学院核用材料与安全评价重点实验室沈阳110016 中国科学技术大学材料科学与工程学院沈阳110016

基于ASME标准成分的P91钢,设计了一种Si增强型的9Cr铁素体/马氏体钢(记为H-Si钢)。利用OM、FESEM、TEM、EBSD、拉伸和冲击等分析和检测技术,对P91和H-Si合金钢铸态、均质化态、回火态和时效态(550℃时效3000 h)的显微组织和力学性能进... 详细信息

基于ASME标准成分的P91钢,设计了一种Si增强型的9Cr铁素体/马氏体钢(记为H-Si钢)。利用OM、FESEM、TEM、EBSD、拉伸和冲击等分析和检测技术,对P91和H-Si合金钢铸态、均质化态、回火态和时效态(550℃时效3000 h)的显微组织和力学性能进行了研究。结果表明,Si增强后会在合金钢中引入体积分数为3.9%的δ铁素体,但通过均质化处理可以将其完全消除。回火处理后,H-Si钢因Si含量较高,会形成富Si层包裹M_(23)C_(6)的现象,该富Si层阻碍了M_(23)C_(6)的粗化长大,使M_(23)C_(6)的尺寸小于P91钢中M_(23)C_(6)的尺寸。与此同时,在550℃时效处理时该富Si层同样会减缓M_(23)C_(6)的长大,同时还促进了Laves相的形核和生长,造成时效态H-Si钢具有较细的M_(23)C_(6)和较粗的Laves相。回火态H-Si钢因较高的Si含量和较细的M_(23)C_(6),强度明显高于P91钢,而时效处理后因Laves相的析出,强度进一步提高。回火态P91和H-Si合金钢具有相近的冲击功(约210 J),断裂模式均为韧性断裂。时效处理后由于Laves相的析出,导致P91和H-Si合金钢的冲击功下降。因H-Si钢中Laves相的尺寸较大、数量较多,使H-Si钢出现了一定比例的解理区,导致冲击功下降更明显。

关键词： Si M_(23)C_(6) Laves相 δ铁素体力学性能

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考虑全状态约束和扰动的机械臂神经网络控制

信息与控制 2024年

作者：艾文旭姜勇潘新安王洪光中国科学院沈阳自动化研究所机器人学国家重点实验室中国科学院大学江苏大学

针对具有全状态约束、有界未知扰动和动态不确定性的机械臂跟踪控制问题，本文利用正切型障碍李雅普诺夫函数，提出了考虑全状态约束和有界扰动的机械臂自适应神经网络控制。位置误差采用时变约束、速度误差采用静态约束。在虚拟控制设... 详细信息

针对具有全状态约束、有界未知扰动和动态不确定性的机械臂跟踪控制问题，本文利用正切型障碍李雅普诺夫函数，提出了考虑全状态约束和有界扰动的机械臂自适应神经网络控制。位置误差采用时变约束、速度误差采用静态约束。在虚拟控制设计中引入时变类比例积分（PD）项，加快了系统的响应速度。考虑并抑制机械臂末端搬运物体而未固定好的有界扰动，采用自适应神经网络来处理机械臂系统的不确定性，即使在外部扰动和未知动态下也能保证满足预定义的状态约束。引入摩尔-彭罗斯逆并基于李雅普诺夫理论证明闭环系统信号最终有界。对比仿真结果表明了本方法响应速度快、跟踪误差小、全状态约束的优越性。在Franka Emika Panda机器人上实验结果验证了本方法的有效性。

关键词：障碍李雅普诺夫函数全状态约束有界扰动自适应神经网络

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焊前预处理对钛合金厚板焊接残余应力的影响

金属学报 2024年第8期60卷 1064-1078页

作者：周牧王倩王延绪翟梓融何伦华李昺马英杰雷家峰杨锐中国科学技术大学材料科学与工程学院沈阳110016 中国科学院金属研究所师昌绪先进材料创新中心沈阳110016 中国科学院金属研究所沈阳材料科学国家研究中心沈阳110016 上海科技大学智造系统工程中心上海201210 散裂中子源科学中心东莞523803 中国科学院物理研究所北京国家凝聚态物理学实验室北京100190

焊接残余应力是影响焊接成型及焊接部件服役的重要因素。为了优化焊接工艺和焊接接头微观结构,有效地减小焊接残余应力,本工作研究了焊前预处理工艺对电子束焊接钛合金厚板焊接接头组织、性能和残余应力的影响机制。对不同预处理工艺制... 详细信息

焊接残余应力是影响焊接成型及焊接部件服役的重要因素。为了优化焊接工艺和焊接接头微观结构,有效地减小焊接残余应力,本工作研究了焊前预处理工艺对电子束焊接钛合金厚板焊接接头组织、性能和残余应力的影响机制。对不同预处理工艺制备的钛合金焊接接头进行组织形貌表征,发现焊前预热显著增宽了焊接接头的熔合区和热影响区,粗化了两区域内的α片层,提高了焊接接头的强韧性匹配。采用中子衍射法、深孔法和轮廓法检测钛合金厚板电子束焊接头残余应力,对3种方法的检测结果进行对比分析,获得了焊接接头不同区域沿不同方向的残余应力分布。另外,对比了2种预热工艺焊接接头采用深孔法获得的残余应力结果,发现焊前预热可以显著降低焊接接头的残余应力。采用数值模拟计算了不同预热温度下温度场和应力场的变化情况,获得了不同预热温度条件下热应力的动态变化规律,揭示了预热降低残余应力的内在机理。对比2种预处理工艺焊接接头熔合区和热影响区的显微组织、元素分布和晶粒取向,进一步阐明了预热可以通过促进元素扩散和诱发变体选择降低β→α相变产生的应力集中。

关键词：钛合金残余应力中子衍射显微组织力学性能

基于电压调控自旋轨道矩器件多数决定逻辑门的存内华莱士树乘法器设计

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电子与信息学报 2024年第6期46卷 2673-2680页

作者：惠亚娟李青朕王雷敏刘成中国地质大学(武汉)自动化学院武汉430074 复杂系统先进控制与智能自动化湖北省重点实验室武汉430074 地球探测智能化技术教育部工程研究中心武汉430074 中国科学院计算技术研究所北京100080

在使用新型非易失性存储阵列进行存内计算的研究中,存内乘法器的延迟往往随着位宽的增加呈指数增长,严重影响计算性能。该文设计一种电压调控自旋轨道矩磁随机存储器(VGSOT-MRAM)单元交叉阵列,并提出一种存内华莱士树乘法器的电路设计... 详细信息

在使用新型非易失性存储阵列进行存内计算的研究中,存内乘法器的延迟往往随着位宽的增加呈指数增长,严重影响计算性能。该文设计一种电压调控自旋轨道矩磁随机存储器(VGSOT-MRAM)单元交叉阵列,并提出一种存内华莱士树乘法器的电路设计方法。所提串联存储单元结构通过电阻求和的方式,有效解决磁存储器单元阻值较低的问题;其次提出基于电压调控自旋轨道矩磁存储器单元交叉阵列的存内计算架构,利用在“读”操作期间实现的5输入多数决定逻辑门,进一步降低华莱士树乘法器的逻辑深度。与现有乘法器设计方法相比,所提方法延迟开销从O(n^(2))降低为O(log_(2)n),在大位宽时延迟更低。

关键词：存算一体新型非易失性存储器自旋轨道矩磁存储器华莱士树乘法器

基于二阶价值梯度模型强化学习的工业过程控制方法

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计算机应用研究 2024年第8期41卷 2434-2440页

作者：张博潘福成周晓锋李帅中国科学院网络化控制系统重点实验室沈阳110016 中国科学院沈阳自动化研究所沈阳110016 中国科学院机器人与智能制造创新研究院沈阳110169 中国科学院大学北京100049

为了实现对高延时、非线性和强耦合的复杂工业过程稳定准确的连续控制,提出了一种基于二阶价值梯度模型强化学习的控制方法。首先,该方法在模型训练过程中加入了状态价值函数的二阶梯度信息,具备更精确的函数逼近能力和更高的鲁棒性,学... 详细信息

为了实现对高延时、非线性和强耦合的复杂工业过程稳定准确的连续控制,提出了一种基于二阶价值梯度模型强化学习的控制方法。首先,该方法在模型训练过程中加入了状态价值函数的二阶梯度信息,具备更精确的函数逼近能力和更高的鲁棒性,学习迭代效率更高;其次,通过采用新的状态采样策略,可以更高效地利用模型进行策略学习。最后,通过在OpenAI的Gym公共实验环境和两个工业场景的仿真环境的实验表明:基于二阶价值梯度模型对比传统的基于最大似然估计模型,环境模型预测误差显著降低;基于二阶价值梯度模型的强化学习方法学习效率优于现有的基于模型的策略优化方法,具备更好的控制性能,并减小了控制过程中的振荡现象。可见该方法能有效地提升训练效率,同时提高工业过程控制的稳定性和准确性。

关键词：工业过程控制模型强化学习二阶价值梯度状态价值函数状态采样策略

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TA2纯钛薄板微流道液压成形工艺研究

汽车工程 2024年第8期46卷 1511-1519页

作者：徐勇高明宇解文龙张士宏苏宗辉中国科学院金属研究所师昌绪先进材料创新中心沈阳110016 中国科学技术大学材料科学与工程学院沈阳110016 东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室沈阳110819

双极板是氢燃料电池的重要部件之一,钛作为金属双极板基材有诸多优势,但钛的成形性能差、回弹较为严重,本文以0.1 mm TA2纯钛薄板微流道液压成形为研究对象,通过试验和有限元模拟相结合的方法研究纯钛微结构变形行为,分析工艺参数对微... 详细信息

双极板是氢燃料电池的重要部件之一,钛作为金属双极板基材有诸多优势,但钛的成形性能差、回弹较为严重,本文以0.1 mm TA2纯钛薄板微流道液压成形为研究对象,通过试验和有限元模拟相结合的方法研究纯钛微结构变形行为,分析工艺参数对微流道成形质量的影响规律,为液压成形钛双极板提供参考。建立了TA2纯钛薄板微流道液压成形的有限元模型,通过与试验件的轮廓及厚度分布验证有限元模型的准确性;研究了液体压力、加载速率和脉动加载对微流道成形的影响。结果表明,微流道液压成形过程中材料应变路径为平面应变,且上圆角位置最容易破裂;加载速率对微流道成形影响不大,随着加载速率的提高,成形深度略有下降,但是变化不大,仅有3%;脉动加载路径能够提高材料的流动变形能力,在均为临界破裂情况下,相比较线性加载路径成形深度有较高的提高,可达232.2μm,提高幅度为23%。

关键词： TA2 微流道液压成形脉动加载

HiLog:OpenHarmony的高性能日志系统

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软件学报 2024年第4期35卷 2055-2075页

作者：吴圣垚王枫武延军凌祥屈晟罗天悦吴敬征中国科学院软件研究所智能软件研究中心北京100190 计算机科学国家重点实验室(中国科学院软件研究所) 北京100190

日志是计算机系统中记录事件状态信息的的重要载体,日志系统负责计算机系统的日志生成、收集和输出.OpenHarmony是新兴的、面向全设备、全场景的开源操作系统.在所述工作之前,包括日志系统在内OpenHarmony有许多关键子系统尚未构建,而Op... 详细信息

日志是计算机系统中记录事件状态信息的的重要载体,日志系统负责计算机系统的日志生成、收集和输出.OpenHarmony是新兴的、面向全设备、全场景的开源操作系统.在所述工作之前,包括日志系统在内OpenHarmony有许多关键子系统尚未构建,而OpenHarmony的开源特性使第三方开发者可以为其贡献核心代码.为了解决Open Harmony日志系统缺乏的问题,主要开展如下工作:(1)分析当今主流日志系统的技术架构和优缺点;(2)基于OpenHarmony操作系统的异构设备互联特性设计HiLog日志系统模型规范;(3)设计并实现第1个面向OpenHarmony的日志系统HiLog,并贡献到OpenHarmony主线;(4)对HiLog日志系统的关键指标进行测试和对比试验.实验数据表明,在基础性能方面,HiLog和Log的日志写入阶段吞吐量分别为1500 KB/s和700 KB/s,相比Android日志系统吞吐量提升114%;在日志持久化方面,HiLog可以3.5%的压缩率进行持久化,并且丢包率小于6‰,远低于Log.此外,HiLog还具备数据安全、流量控制等新型实用能力.

关键词：操作系统日志系统开源软件数据安全流量控制

融合营养知识和偏好-健康多目标优化的膳食推荐

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食品科学 2024年

作者：金颖闵巍庆周鹏飞梅舒欢蒋树强中国科学院智能信息处理重点实验室中国科学院计算技术研究所中国科学院大学中科苏州智能计算技术研究院

食品推荐旨在根据个人口味、饮食偏好、营养需求或其他因素为用户提供个性化食品列表。然而，现有的食品推荐系统往往忽略了用户均衡营养的需求，也难以在饮食偏好与营养健康方面取得平衡。为此，提出一种融合营养知识和偏好-健康多目... 详细信息

食品推荐旨在根据个人口味、饮食偏好、营养需求或其他因素为用户提供个性化食品列表。然而，现有的食品推荐系统往往忽略了用户均衡营养的需求，也难以在饮食偏好与营养健康方面取得平衡。为此，提出一种融合营养知识和偏好-健康多目标优化的膳食推荐方法。该方法通过食品营养知识嵌入引导学习用户的偏好，并利用多目标优化算法平衡用户饮食偏好与营养健康需求。首先，基于营养引导的食品知识感知网络（nutrition-guided food knowledge-aware network， NG-FKN）进行个性化菜谱推荐，再进行营养套餐推荐（nutritional food combination recommendation， NFCR）。NG-FKN从食品营养知识图谱中提取营养信息，引导捕捉用户偏好，实现个性化菜谱推荐。NFCR结合用户饮食偏好与营养需求，采用基于营养支配的非劣排序遗传算法优化多个目标，获得营养套餐推荐列表。此外，构建了食品营养知识图谱与食品-用户的交互数据集，包含19，669条菜谱数据，并在该数据集上对所提方法进行评估。同时还引入了中国健康膳食指数（china healthy diet index， CHDI）和食物多样性评分（food variety score， FVS）两个指标用于评估推荐套餐的营养价值。在所提数据集上的实验结果表明，本文方法优于目前主流的方法，可以提升膳食营养推荐的性能。

关键词：膳食推荐营养套餐知识图谱多目标优化遗传算法