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人体穿戴髋关节助力外骨骼的行走运动学分析

北京大学学报（自然科学版） 2024年第3期60卷 422-430页

作者：刘玉黄岩周志浩北京理工大学机电学院北京100081 北京理工大学智能机器人与系统高精尖创新中心北京100081 仿生机器人与系统教育部重点实验室北京100081 北京大学人工智能研究院北京100871

针对现有下肢助力外骨骼研究中缺少对关节层面的运动学分析以及缺少对髋关节外骨骼助力机制的研究这一现状,对一款髋关节助力外骨骼在多种助力模式下的运动进行采集和分析,得到被试在不穿戴外骨骼、外骨骼零助力、外骨骼低助力、外骨骼... 详细信息

针对现有下肢助力外骨骼研究中缺少对关节层面的运动学分析以及缺少对髋关节外骨骼助力机制的研究这一现状,对一款髋关节助力外骨骼在多种助力模式下的运动进行采集和分析,得到被试在不穿戴外骨骼、外骨骼零助力、外骨骼低助力、外骨骼中助力、外骨骼高助力和外骨骼阻力共6种模式下的运动数据,并通过逆运动学计算和数据分析,得到关节角度曲线和步态特征。实验结果在关节层面明确了髋关节外骨骼的助力机制,可为助力外骨骼的设计和运动控制提供参考。

关键词：下肢助力外骨骼运动学分析人体行走运动步态特征

汽车功能安全:面向敏感指令攻击场景的自主驾驶车辆路径规划风险缓解控制

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机械工程学报 2024年第10期60卷 302-316页

作者：林晨魏洪乾荆威张幽彤北京理工大学机械与车辆学院北京100081 清洁车辆北京市重点实验室北京100081 北京理工大学长三角研究院嘉兴314000 汽车测控与安全四川省重点实验室成都610039

为解决敏感动作指令攻击诱导的路径规划失效与跟踪控制失稳问题,提出一种基于状态解耦与实时模型预测控制相结合的自主驾驶车辆路径规划风险缓释控制方法。首先,从汽车的横向、纵向及航向等三个自由度进行风险解耦判断,并引入了网络风... 详细信息

为解决敏感动作指令攻击诱导的路径规划失效与跟踪控制失稳问题,提出一种基于状态解耦与实时模型预测控制相结合的自主驾驶车辆路径规划风险缓释控制方法。首先,从汽车的横向、纵向及航向等三个自由度进行风险解耦判断,并引入了网络风险因子和阻断风险因子对汽车可能遭受的敏感指令攻击风险进行量化评估;然后,将风险因子引入模型预测控制中的局部路径规划模块,对其惩罚函数进行实时修正,规划出考虑动态网络攻击风险的局部最优参考路径;此外,还在轨迹跟踪层加入基于阈值驱动的主备冗余总线切换机制,缓解敏感动作指令攻击对汽车操控能力的恶性破坏;最后,引入三种常见的敏感动作集攻击场景进行有效性验证。测试结果表明,在加速动作指令攻击场景和制动动作指令攻击场景下,与没有缓解控制的方案相比,所提方案能够缓解约31%的速度急剧变化,有效地规避汽车的纵向驾驶风险和横向失稳问题;此外,面向转向动作指令攻击时,所提方案可以制止错误的转向过程,阻止汽车发生碰撞事故。

关键词：智能网联汽车自主驾驶路径规划网络攻击主动安全

基于粒子群优化算法PID参数优化的双电机耦合驱动履带车辆转向控制

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兵工学报 2024年第3期45卷 916-924页

作者：李欢欢刘辉盖江涛李训明北京理工大学机械与车辆学院北京100081 中国北方车辆研究所车辆传动重点实验室北京100072

针对电驱动履带车辆转向灵敏度不高、控制精度难的问题进行转向控制策略研究,对双电机耦合驱动履带车辆开展动力学分析,利用数学仿真软件建立转向动力学模型。设计一种基于粒子群优化算法对比例-微分-积分控制器(Proportional-Integral-... 详细信息

针对电驱动履带车辆转向灵敏度不高、控制精度难的问题进行转向控制策略研究,对双电机耦合驱动履带车辆开展动力学分析,利用数学仿真软件建立转向动力学模型。设计一种基于粒子群优化算法对比例-微分-积分控制器(Proportional-Integral-Differential controller,PID)参数优化的转向控制策略,以改进型时间乘绝对误差积分指标为粒子群优化算法目标函数,对PID转向控制策略中的控制参数进行实时优化,动态调节控制参数,实现车辆转向控制系统优化输出。利用硬件在环仿真平台和实车试验,对控制策略进行仿真和实车试验验证,试验结果验证了控制策略的有效性。

关键词：电驱动履带车辆粒子群优化算法转向控制耦合机构

引信微光机电系统安全系统研究现状与发展趋势

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探测与控制学报 2024年第1期46卷 1-11页

作者：张笑谢晋熊壮张德代俊中国工程物理研究院电子工程研究所四川绵阳621900 北京理工大学机电动态控制重点实验室北京100081

随着引信微小型化和智能化不断发展,电磁兼容性要求不断提升,对其安全系统提出了更高的要求。基于微光机电系统(MOEMS)技术的器件具有体积小、重量轻、能耗低、集成度高和可批量生产等特点,在引信安全系统中有较好的应用前景。对引信MO... 详细信息

随着引信微小型化和智能化不断发展,电磁兼容性要求不断提升,对其安全系统提出了更高的要求。基于微光机电系统(MOEMS)技术的器件具有体积小、重量轻、能耗低、集成度高和可批量生产等特点,在引信安全系统中有较好的应用前景。对引信MOEMS安全系统的国内外研究现状开展分析,介绍了引信MOEMS安全系统的基本原理,分析了MOEMS安全系统驱动方式、加工与封装工艺、激光起爆技术与安全系统性能测试方法的现状与发展规律,归纳了当前引信MOEMS安全系统研制过程中亟待解决的问题,为推动MOEMS安全系统在火炮引信中的应用提供重要的借鉴。

关键词：微光机电系统引信安全系统安全与解除隔离装置激光起爆

基于肌肉协同和肌肉力相对关系的人体行走下肢肌肉力计算方法

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北京大学学报（自然科学版） 2024年第4期60卷 585-596页

作者：张岭黄岩王启宁北京理工大学机电学院北京100081 北京理工大学智能机器人与系统高精尖创新中心北京100081 仿生机器人与系统教育部重点实验室北京100081 北京大学工学院先进制造与机器人系北京100871

针对现有计算肌肉力的方法中缺乏对运动过程中肌肉协同机制和肌肉力相对关系考量的问题,提出一种基于行走过程中肌肉力相对关系与肌肉协同的肌肉力计算方法。该方法在二次优化的基础上,将人体行走过程中一段时间的肌肉力以及不同肌肉收... 详细信息

针对现有计算肌肉力的方法中缺乏对运动过程中肌肉协同机制和肌肉力相对关系考量的问题,提出一种基于行走过程中肌肉力相对关系与肌肉协同的肌肉力计算方法。该方法在二次优化的基础上,将人体行走过程中一段时间的肌肉力以及不同肌肉收缩力之间的关系纳入逆动力学计算中。在所建立的肌肉骨骼模型的基础上,利用该方法得到行走过程中下肢主要肌肉的肌肉力,计算结果可以有效地反映人体运动规律以及行走过程中的肌肉协同机制。该计算方法可为人体运动形成机制、运动康复与训练以及仿人机器控制等提供理论依据。

关键词：人体肌肉骨骼模型逆动力学计算肌肉协同肌肉力相对关系

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小批量多返工生产系统瞬态性能分析和优化

控制与决策 2024年第8期39卷 2746-2754页

作者：贾之阳倪泽军王遵君王钢北京理工大学自动化学院北京100081

随着智能制造和绿色制造战略的提出,实际生产对小批量定制化加工的需求日益增加,同时为了进一步提高生产制造的加工效率和产品质量,返工生产线在企业中的应用也日益频繁.基于小批量生产背景,针对应用随机故障机器和有限缓冲区的多返工... 详细信息

随着智能制造和绿色制造战略的提出,实际生产对小批量定制化加工的需求日益增加,同时为了进一步提高生产制造的加工效率和产品质量,返工生产线在企业中的应用也日益频繁.基于小批量生产背景,针对应用随机故障机器和有限缓冲区的多返工生产系统,进行瞬态性能分析,并对多返工系统进行生产调度.为定量分析该生产系统的瞬态性能,通过马尔科夫分析方法建立系统的数学模型,提出一种动态的分解和聚合算法来预测系统的生产率、消耗率、在制品库存等瞬态性能指标,并基于仿真对比实验验证所提出算法的精确性和有效性.此外,针对返工生产系统在劳动力有限的情景下,采用优化算法对各机器效率进行合理分配来优化系统的生产性能.最后,根据劳动力分配实验结果总结分配策略,为该系统的生产运行提供决策支持.

关键词：生产系统返工生产伯努利机器瞬态分析

内爆载荷下民机用定向泄爆容器结构的动态响应

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兵工学报 2024年第7期45卷 2383-2392页

作者：左铭朔徐豫新李永鹏李旭东郭德龙杨祥北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室北京100081 高能量密度材料教育部重点实验室北京100081 北京理工大学重庆创新中心重庆401120 中北大学机电工程学院山西太原030051 上海飞机设计研究院上海201210

为保证民机航空安全、满足民机抗爆结构设计要求,研究不同当量TNT内爆冲击下民机用定向泄爆容器结构的动态响应。设计用于民机上爆炸物危险排除的定向泄爆容器,通过爆炸试验验证泄爆容器的可靠性,确定泄爆容器的爆炸物临界包容当量为42 ... 详细信息

为保证民机航空安全、满足民机抗爆结构设计要求,研究不同当量TNT内爆冲击下民机用定向泄爆容器结构的动态响应。设计用于民机上爆炸物危险排除的定向泄爆容器,通过爆炸试验验证泄爆容器的可靠性,确定泄爆容器的爆炸物临界包容当量为42 g。进一步对该泄爆容器在不同当量内爆载荷下的动态响应进行数值仿真,分析塞块的运动过程以及内爆载荷对泄爆容器的作用机理。研究结果表明:剪切销在爆炸冲击波作用下剪切断裂,剪断过程中塞块发生振动,剪切销剪断后塞块持续加速,容器内最终产生约7.5 MPa的准静态压力,塞块冲破机身壁板后匀速飞出,容器泄压并自泄爆口向内形成约0.38~0.85 MPa的压强梯度;TNT当量对塞块飞行速度的影响明显,塞块飞行速度随当量的增加而提高,且提高率不断减小。所得研究结果可为民机防爆容器的设计以及应用提供支撑。

关键词：民机定向泄爆内爆载荷容器动态响应有限元模拟

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数字司法公开中个人信息的动态化保护

学习与探索 2024年第7期 53-65页

作者：齐延平黄燕腾北京理工大学法学院北京理工大学工信部智能科技风险法律防控重点实验室

数字司法公开是指基于智慧司法技术,以庭审直播、法院案例库上线、执行信息网络公开为主要途径实现司法过程动态监督与司法数据应用为目标的司法活动样态。数字司法公开过程全景化、公开内容数据化、公开对象代码化以及公开程序算法化... 详细信息

数字司法公开是指基于智慧司法技术,以庭审直播、法院案例库上线、执行信息网络公开为主要途径实现司法过程动态监督与司法数据应用为目标的司法活动样态。数字司法公开过程全景化、公开内容数据化、公开对象代码化以及公开程序算法化带来了个人信息保护之迫切诉求。片面依赖个人主义的权利保护或强调集体主义的风险防控手段应对此问题力有不逮。数字司法公开中的个人信息保护模式需进一步结合智慧司法数据、司法算法、司法过程合宪性控制与司法责任规范保护,破解“公开”与“不公开”的矛盾律,积极探索“第三条道路”,落实内外部风险控制责任,聚焦数字司法公开的“前—中”端管控而非事后救济,强化个人信息保护的主审法官全链责任原则,实现数字司法公开目标与个人信息保护目标的并进。

关键词：数字司法公开个人信息权益风险控制行为规训动态化保护

定向能载荷约束下面对称飞行器定向定姿制导技术研究

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航空学报 2024年

作者：白璐林德福郑多尉明军北京理工大学宇航学院北京机电工程研究所复杂系统控制与智能协同技术重点实验室

机载定向能武器是未来攻防对抗中获得非对称优势的决定性因素之一。针对定向能载荷对目标有效毁伤要求下的面对称飞行器位置、航向、倾斜姿态等多约束问题，提出一种侧向加速度补偿的定向定姿多约束机动制导策略。描述了机载定向能对地... 详细信息

机载定向能武器是未来攻防对抗中获得非对称优势的决定性因素之一。针对定向能载荷对目标有效毁伤要求下的面对称飞行器位置、航向、倾斜姿态等多约束问题，提出一种侧向加速度补偿的定向定姿多约束机动制导策略。描述了机载定向能对地面目标实施打击的任务场景，揭示了定向能载荷约束下面对称飞行器的机动规律及其对位置、航向、倾斜姿态等的约束条件；基于面对称飞行器运动学模型及其位置、定向、定姿等多约束条件，设计了“虚拟导引-定姿攻击”的机动制导策略，协调各约束施加的时间和条件，避免了过约束可能导致的指令解算困难问题。分析了各约束条件之间的耦合关联特性，提出了虚拟导引定向制导机制，引导飞行器沿指定航向飞向目标；在此基础上，提出了基于侧向加速度补偿的定向定姿机动策略，主动产生侧向加速度以实现飞行器动态平衡，保证面对称飞行器能够同时满足并维持定向能载荷正常工作所需要的航向和倾斜角约束，确保定向能载荷拥有充足的照射时间。仿真结果表明，研究提出的基于侧向加速度补偿的机动制导策略，能够满足定向能载荷约束下面对称飞行器的定向定姿制导任务要求，对支撑机载定向能武器的实际运用具有一定的参考价值。

关键词：机载定向能面对称飞行器侧向加速度补偿倾斜角约束航向角约束