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尖轨端面复杂廓形机器人铣削轨迹规划方法

中国铁道科学 2024年第3期45卷 12-25页

作者：吴志伟樊文刚李江张峻瑞吴昌昕刘弋北京交通大学机械与电子控制工程学院北京100044 北京交通大学载运工具先进制造与测控技术教育部重点实验室北京100044

铁路道岔尖轨数控成型铣削后的打磨抛光目前普遍由人工完成,存在效率低、质量一致性差和漏打磨等问题,难以满足尖轨高效高质加工需求。而将工业机器人铣削技术应用到打磨抛光工序中虽可提升尖轨制造自动化水平,但尖轨端面廓形的复杂多... 详细信息

铁路道岔尖轨数控成型铣削后的打磨抛光目前普遍由人工完成,存在效率低、质量一致性差和漏打磨等问题,难以满足尖轨高效高质加工需求。而将工业机器人铣削技术应用到打磨抛光工序中虽可提升尖轨制造自动化水平,但尖轨端面廓形的复杂多变以及机器人存在的弱刚性又导致其加工轨迹平滑度难以得到保障。为此,需要对尖轨端面复杂廓形机器人铣削轨迹规划方法进行创新。首先,基于MD-H参数法建立机器人运动学模型并分析其运动特性;然后,采用三次NURBS曲线对尖轨端面廓形进行参数化描述,以铣削作业法向刚度性能指标作为优化目标,建立轨迹点姿态优化模型;同时,考虑机器人关节连续性约束,建立机器人铣削轨迹姿态规划模型;在此基础上,基于S型曲线算法实现机器人铣削速度规划;最后,通过仿真和试验进行验证。结果表明:该方法能够有效控制机器人的运动轨迹,解决了外凸夹角区域的“过切”和“跳刀”问题,加工后尖轨端面廓形更为平滑,能满足尖轨制造要求。

关键词：铁路道岔尖轨工业机器人铣削技术轨迹规划 NURBS曲线

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基于超光栅的3D打印全介质太赫兹超透镜

光电子．激光 2024年第1期35卷 1-6页

作者：石嘉高寒王迪王少娜牛萍娟姚建铨天津工业大学电子与信息工程学院天津市光电检测技术与系统重点实验室天津300387 天津大学精密仪器与光电子工程学院光电信息技术教育部重点实验室天津300372

超透镜是基于超表面和超光栅的器件,可实现对入射光振幅、相位、偏振等的灵活调控,具有轻薄、易集成的特点。但超透镜的制作周期时间长、成本高,寻找一种易加工、低成本、高效的方法制造超透镜是非常有必要的。本文设计了一种高效波前... 详细信息

超透镜是基于超表面和超光栅的器件,可实现对入射光振幅、相位、偏振等的灵活调控,具有轻薄、易集成的特点。但超透镜的制作周期时间长、成本高,寻找一种易加工、低成本、高效的方法制造超透镜是非常有必要的。本文设计了一种高效波前控制电磁波的太赫兹(Terahertz,THz)全介质超光栅,当电磁波垂直入射时,超光栅将电磁波束弯曲至T-1衍射级。通过仿真模拟可知,当P偏振光入射时,可将83.44%的透射能量集中在T-1衍射级,S偏振光入射时可达到82.73%。基于设计的超光栅,当0.14THz电磁波入射时,设计了数值孔径为0.39的超透镜,利用3D打印技术加工工艺制备,并搭建扫描测量系统验证该设计。测量结果表明,超透镜焦距为114.5mm,与仿真设计相一致,同时测得了光斑的大小,最后搭建的THz透射成像系统表征了超透镜的成像能力。这项工作在光学传感、通信和超分辨率成像中具有潜在的应用价值。

关键词：太赫兹(THz) 超透镜超光栅 3D打印技术

复杂战场环境下改进YOLOv5军事目标识别算法研究

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兵工学报 2024年第3期45卷 934-947页

作者：宋晓茹刘康高嵩陈超波阎坤西安工业大学电子信息工程学院陕西西安710021 机电动态控制重点实验室陕西西安710065

复杂战场环境下军事目标识别技术是提升战场情报获取能力的基础和关键。针对当前军事目标识别技术在复杂战场环境下漏检误检率高、实时性差等问题,提出一种基于改进YOLOv5模型的PB-YOLO军事目标识别算法。将改进的目标识别算法对于陆战... 详细信息

复杂战场环境下军事目标识别技术是提升战场情报获取能力的基础和关键。针对当前军事目标识别技术在复杂战场环境下漏检误检率高、实时性差等问题,提出一种基于改进YOLOv5模型的PB-YOLO军事目标识别算法。将改进的目标识别算法对于陆战场军事单元的识别锚框进行重新聚类,以提升模型对于目标大小适应度,加速模型收敛;采用通道-空间并行注意力机制,增加模型对复杂战场环境下目标特征信息与位置信息关注度;在特征融合网络部分使用BiFPN以提升模型对于特征的融合能力与速度;采用Alpha_IoU损失函数加速模型收敛,解决当真实框与预测框重合时IoU计算退化问题。实验结果表明,在自建军事目标数据集下,改进算法与主流目标识别算法相比,在保证模型空间复杂度的同时,mAP值达到了90.17%。消融实验对比结果表明,改进后网络较原模型精度提升11.57%,具有较好的识别性能,能够为战场情报获取提供有效的技术支撑。

关键词：军事目标识别通道-空间并行注意力机制特征融合损失函数

基于自注意力机制神经机器翻译的软件缺陷自动修复方法

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电子学报 2024年第3期52卷 945-956页

作者：曹鹤玲刘昱韩栋粮食信息处理与控制教育部重点实验室(河南工业大学) 河南郑州450001 河南工业大学信息科学与工程学院河南郑州450001 河南工业大学河南省粮食信息处理国际联合实验室河南郑州450001

循环神经网络对于代码序列数据有着良好的处理能力,软件缺陷修复的补丁生成模型大多采用循环神经网络实现.然而,基于循环神经网络的补丁生成模型在处理代码序列中长距离依赖问题时仍然具有局限性,其修复成功率和修复效率较低.针对此问题... 详细信息

循环神经网络对于代码序列数据有着良好的处理能力,软件缺陷修复的补丁生成模型大多采用循环神经网络实现.然而,基于循环神经网络的补丁生成模型在处理代码序列中长距离依赖问题时仍然具有局限性,其修复成功率和修复效率较低.针对此问题,提出一种基于自注意力神经机器翻译的软件缺陷自动修复方法(Self-attention Neural machine translation based automatic software Repair,SNRepair).首先,为有效缓解源码中的未登录词问题,对数据集引入子词切分技术进行预处理;其次,为解决源代码中棘手的长距离依赖问题并更充分地利用局部信息,构建融合局部建模的Transformer程序补丁生成模型;然后,采用缺陷自动定位技术定位缺陷语句位置,利用参数优化后的Transformer补丁生成模型生成候选补丁;最后,运行测试用例验证候选补丁.在具有395个真实Java软件缺陷的Defects4J缺陷库上实验评估,结果表明SNRepair方法与对比方法比较,修复成功率和修复效率更高.

关键词：软件缺陷自动修复神经机器翻译自注意力机制子词切分局部建模

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基于主动式阻尼的混合式步进电机转速振荡抑制控制

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电工技术学报 2024年第8期39卷 2459-2469页

作者：施雨武志涛苏晓英佟文明辽宁科技大学电子与信息工程学院鞍山114051 沈阳工业大学特种电机与高压电器教育部重点实验室沈阳110870

混合式步进电机因其特殊的机械结构导致自身阻尼极小,在实际运行过程中会发生振荡过大,甚至失步的问题。为提高混合式步进电机的控制品质,提出一种基于主动式阻尼的步进电机转速振荡抑制方法。首先,将电机模型转化至同步旋转dq坐标系,... 详细信息

混合式步进电机因其特殊的机械结构导致自身阻尼极小,在实际运行过程中会发生振荡过大,甚至失步的问题。为提高混合式步进电机的控制品质,提出一种基于主动式阻尼的步进电机转速振荡抑制方法。首先,将电机模型转化至同步旋转dq坐标系,将电流i_d控制恒为额定电流,利用位置误差和速度误差调节电流i_q生成瞬时转矩,抑制电机运行时存在的振荡现象。其次,为实现电机闭环反馈控制,提出一种将同步频率提取滤波器(SFF)与三阶锁相环(PLL~3rd)相结合的无传感器控制方法。SFF可以滤除反电动势信号中的高次谐波,PLL~3rd能消除转速变化过程中的稳态误差。实验证明,该方法有效抑制了步进电机运行过程中的振荡现象,提升了电机的运行品质。

关键词：混合式步进电机双闭环控制主动式阻尼控制锁相环同步频率提取滤波器

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基于双层氮化硅减反射垂直光栅耦合器

光学学报 2024年第2期44卷 282-291页

作者：吉喆李东付士儒严英占贾大功石家庄铁道大学机械工程学院河北省工程机械动力与传动控制重点实验室河北石家庄050043 中国电子科技集团公司信息科学研究院北京100041 天津大学精密仪器与光电子工程学院光电信息科学与技术教育部重点实验室天津300072

针对传统光栅耦合器在耦合过程中需要入射光倾斜一定角度且耦合效率低的缺点,提出了一种双层Si_(3)N_(4)减反射垂直光栅耦合器结构。基于时域有限差分法,对双层Si_(3)N_(4)薄膜结构的上、下层Si_(3)N_(4)厚度,下层Si_(3)N_(4)与光栅的... 详细信息

针对传统光栅耦合器在耦合过程中需要入射光倾斜一定角度且耦合效率低的缺点,提出了一种双层Si_(3)N_(4)减反射垂直光栅耦合器结构。基于时域有限差分法,对双层Si_(3)N_(4)薄膜结构的上、下层Si_(3)N_(4)厚度,下层Si_(3)N_(4)与光栅的距离及上、下层Si_(3)N_(4)之间的高度进行了详细讨论。分析结果表明,对于双层Si_(3)N_(4)减反射垂直光栅耦合器结构,横电波(TE)模式下在1550 nm波长处可以获得超过94%(-0.26 d B)的垂直耦合效率,3 d B带宽为107 nm(1485~1592 nm),具有良好的低损耗特性和带宽特性。同时,在现有加工工艺基础上,对该器件进行了容差分析。分析得知,当光纤光栅对准容差在-1.92~1.92μm范围内、对准角度容差在-1.8°~1.8°范围内时,双层Si_(3)N_(4)减反射垂直光栅耦合器可以获得超过80%的耦合效率。

关键词：垂直光栅耦合器 Si_(3)N_(4)薄膜减反射耦合效率

具有噪声信息与状态模型不确定系统的IMM自适应滤波

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控制与决策 2024年第5期39卷 1604-1611页

作者：马天力张扬高嵩刘盼陈超波西安工业大学电子信息工程学院西安710021

卡尔曼滤波器广泛用于解决线性高斯系统的状态估计问题.然而,在实际应用中过程噪声和系统模型参数先验信息未知,且量测受到异常值干扰,给准确估计系统状态带来极大困难.针对具有噪声信息和状态模型不确定的动态系统,提出一种广义交互式... 详细信息

卡尔曼滤波器广泛用于解决线性高斯系统的状态估计问题.然而,在实际应用中过程噪声和系统模型参数先验信息未知,且量测受到异常值干扰,给准确估计系统状态带来极大困难.针对具有噪声信息和状态模型不确定的动态系统,提出一种广义交互式多模型自适应滤波算法.该算法设计多个模型并行的方式对系统不确定进行处理,对于每个模型,建立Skew-T分布非对称重尾噪声表示模型,为了解决过程噪声与系统协方差相互耦合难以求解的问题,利用逆威沙特分布对系统预测协方差矩阵进行描述,并通过变分贝叶斯推理递归计算系统状态的后验分布.仿真结果和实验验证表明,在噪声信息和状态模型不确定条件下,所提出算法具有较高的估计精度.

关键词：交互式多模型过程噪声 Skew-T分布变分贝叶斯自适应滤波时变噪声

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考虑换道切入安全的混行车辆队列控制方法

应用基础与工程科学学报 2024年第3期32卷 643-665页

作者：王庞伟孙远哲王欣荻张龙张名芳刘江北方工业大学城市道路交通智能控制技术北京市重点实验室北京100144 北京交通大学电子信息工程学院北京100091

智能网联车辆以队列行驶可以大幅提升道路的通行能力,但也会带来新的道路交通安全问题.针对随机车辆换道切入引发的碰撞风险,提出一种基于深度强化学习的混行车辆队列分布式控制方法.首先,针对车辆换道切入场景特点,考虑多控制目标建立... 详细信息

智能网联车辆以队列行驶可以大幅提升道路的通行能力,但也会带来新的道路交通安全问题.针对随机车辆换道切入引发的碰撞风险,提出一种基于深度强化学习的混行车辆队列分布式控制方法.首先,针对车辆换道切入场景特点,考虑多控制目标建立深度强化学习奖励和智能体网络结构,建立混行车辆队列分层控制模型;其次,结合多因素道路安全性评价指标,利用复频域方法分析控制系统稳定性,得到车辆队列行驶安全性约束条件;最后,与线性控制和模型预测控制方法进行Prescan/Simulink联合仿真对比验证,相同条件下考虑换道切入安全的混行车辆队列控制方法使车间距降幅减小56.9%和52.1%,速度降幅减小58.72%和51.19%,车速标准差峰值降低54.8%和49%,碰撞时间最小值提高420.7%和265%,表明该方法应用于混行车辆队列行驶可大幅提升道路安全性.

关键词：智能交通道路交通安全智能网联车辆车辆队列行驶车辆换道切入深度强化学习队列稳定性

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催化法治理挥发性有机物污染的研究进展

Chinese Journal of Catalysis 2024年第6期61卷 71-96页

作者：张红红王治伟隗陆刘雨溪戴洪兴邓积光北京工业大学材料科学与工程学院区域大气复合污染防治北京市重点实验室绿色催化与分离北京市重点实验室北京100124

挥发性有机物(VOCs)具有毒性、刺激性、致癌性和致畸作用,主要来源于石油化工、制药、制鞋业、电子制造和餐饮油烟等人类活动.VOCs和NO_(x)是生成细颗粒物(PM2.5)和臭氧(O3)等二次污染物的重要前体物,严重制约了社会的可持续发展,并对... 详细信息

挥发性有机物(VOCs)具有毒性、刺激性、致癌性和致畸作用,主要来源于石油化工、制药、制鞋业、电子制造和餐饮油烟等人类活动.VOCs和NO_(x)是生成细颗粒物(PM2.5)和臭氧(O3)等二次污染物的重要前体物,严重制约了社会的可持续发展,并对人类健康构成了严重威胁.因此,治理VOCs污染对于降低环境风险至关重要.鉴于实际工况条件复杂,多种VOCs(烷烃、芳香烃、卤代烃、醛酮和醇酯等)共存,它们的极性和浓度存在差异,在催化剂上的吸附、活化和转化过程不同,因此,对催化剂高效消除多组分VOCs的能力提出了挑战.目前,在众多净化VOCs的技术中,催化氧化法因其高效率、低能耗等优势在末端污染控制中越来越受到重视.本文主要介绍了近十年来通过热催化或光热催化消除污染物的代表性研究工作.首先,系统地总结了用于热催化消除单一VOC和典型多组分VOCs(例如,医药行业:甲苯和丙酮;家具涂料行业:甲苯和异己烷等)、协同消除VOCs和NO_(x),以及VOCs资源化利用(选择催化转化VOCs为高附加值产品)而设计和制备的各种具有独特形貌和结构的过渡金属氧化物纳米催化剂、贵金属颗粒纳米催化剂、贵金属单原子催化剂等,并探讨了其氧化还原性、酸性、氧物种、载体孔结构、贵金属分散度等对催化活性和稳定性的影响机制及优化策略.其次,鉴于化石燃料的日益减少,本文还概述了光热协同催化技术,该技术结合了光催化和热催化技术,通过太阳光的光热转换,能够在较低的温度下高效催化消除VOCs,并介绍了其效率和转化机制.此外,文中还深入分析了H_(2)O,CO_(2)和SO_(2)等气体对催化稳定性的影响机制.最后,考虑到我国当前大气污染防治面临更为复杂的复合污染问题等挑战,对未来发展趋势提出了展望:(1)利用活性空间和活性位点分离策略协同催化净化VOCs和NO_(x),从而实现催化氧化和还原反应的高效进行.(2)聚焦于大气污染物和温室气体的协同处理,探究CO_(2)和VOCs协同转化的路径和效率,为减污降碳和实现碳中和提供新思路.(3)设计合成新型串联催化剂用于安全转化含CVOCs的多组分污染物,以实现VOCs污染广谱性控制.(4)发展先进的原位表征技术(如原位电子显微镜、同位素示踪技术、原位拉曼光谱、原位X射线光电子能谱等)以实时检测催化剂的原子结构变化、吸附VOCs分子降解的中间体变化等,并结合理论计算确定最优反应路径,从而指导催化剂的设计与优化.(5)深入研究外场(例如,光能、电能、磁能)耦合热催化降解VOCs的技术,以期实现反应条件更温和、反应速率更高的催化过程.综上,本文综述了通过实验和理论计算手段揭示催化剂消除VOCs污染的性能与构效关系的研究进展,系统地呈现了治理VOCs污染研究的基本逻辑和框架体系,以期为后续开发高活性、高稳定性和高选择性的催化剂及其工业化应用提供借鉴.

关键词：挥发性有机物纳米催化剂催化氧化协同催化资源化利用