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带有时间戳的着色逻辑Petri网

计算机科学与探索 2024年第7期18卷 1776-1791页

作者：王嘉丰徐贤华东理工大学信息科学与工程学院上海200237

针对扩展着色逻辑Petri网存在的表达能力弱以及适用范围窄的问题,提出了一个新的Petri网模型,即带有时间戳的着色逻辑Petri网。首先,将颜色进行实例化以及将变量用于构建有向边上的表达式使得模型能够传递复杂的数据流。其次,引入全局... 详细信息

针对扩展着色逻辑Petri网存在的表达能力弱以及适用范围窄的问题,提出了一个新的Petri网模型,即带有时间戳的着色逻辑Petri网。首先,将颜色进行实例化以及将变量用于构建有向边上的表达式使得模型能够传递复杂的数据流。其次,引入全局时间以及令牌的时间戳等概念为变迁使能规则增加时间上的约束,使得模型能够用于模拟实时系统。再次,定义库所约束函数并为变迁使能规则增加输出库所上的约束,使得模型能够适用于存储资源有限的场景。接着,提出基于逻辑变迁输入输出矩阵的匹配法,降低逻辑输入变迁的使能判定计算开销并简化逻辑输出变迁的使能判定计算过程。然后,重新定义适用于三类变迁的使能判定条件以及适用于三类库所的标记更新方法,解决原有模型语义在新模型中不适用的问题。最后,通过实例说明新的Petri网模型具有更强的表达能力和适用范围,它能够适用于传递复杂数据流、存储资源有限、实时的且包含批处理选择结构的系统。

关键词： Petri网时间戳着色令牌逻辑变迁

基于深度学习图像特征的动态环境视觉SLAM方法

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华中科技大学学报（自然科学版） 2024年第6期52卷 156-163页

作者：刘冬于涛丛明杜宇大连理工大学机械工程学院辽宁大连116024 大连交通大学机械工程学院辽宁大连116028

针对传统的视觉同时定位与地图构建(SLAM)算法依赖的特征提取方法多为人为设计的图像特征,存在动态物体、光照条件改变等动态情形不够稳定,容易产生丢失跟踪的问题,提出了一种基于深度学习的、稳定的、实时的图像特征提取与匹配方法.对... 详细信息

针对传统的视觉同时定位与地图构建(SLAM)算法依赖的特征提取方法多为人为设计的图像特征,存在动态物体、光照条件改变等动态情形不够稳定,容易产生丢失跟踪的问题,提出了一种基于深度学习的、稳定的、实时的图像特征提取与匹配方法.对带有注意力机制的神经网络模型通过多任务蒸馏训练的方式进行训练,实现面向光线条件剧烈改变的场景特征提取与匹配,并且基于全局特征与局部特征,提出基于分级特征的重定位方法,提高系统整体的精度与稳定性,同时具有实时性.在同一场景不同光照角度的图像对上与Superpoint特征进行特征提取匹配对比测试,并且在TUM数据集上与ORB SLAM2及GCN SLAM进行定位精度对比测试,结果表明:所提出的方法能够在光照条件剧烈改变情况下提取足够稳定的特征,并且在fr3/sitting_static与fr3/walking_static上表现优于其他两种方法,轨迹均方根误差为6.131 mm和124.493 mm.最后在真实室内环境下进行了稀疏建图,并且验证了改进的重定位方法的有效性.

关键词：视觉同时定位与地图构建(SLAM) 深度学习注意力多任务蒸馏特征提取

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DAGGraph:适合移动自组网的区块链

计算机科学与探索 2024年第1期18卷 252-264页

作者：张文韬黄建华顾彬宁宇豪宫在为华东理工大学信息科学与工程学院上海200237

针对区块链与移动自组网结合所面临的挑战,采用有向无环图(DAG)结构适配移动性引发的网络分裂,提出一种基于DAG的系统模型DAGGraph。首先,对分簇算法进行优化,提出了簇内节点密度数量限制算法,从而有效解决了簇内节点数量不受控增加带... 详细信息

针对区块链与移动自组网结合所面临的挑战,采用有向无环图(DAG)结构适配移动性引发的网络分裂,提出一种基于DAG的系统模型DAGGraph。首先,对分簇算法进行优化,提出了簇内节点密度数量限制算法,从而有效解决了簇内节点数量不受控增加带来的吞吐量减小和能耗增加问题;其次,针对移动自组网节点快速移动引起的网络拆分与合并问题,提出了基于簇首间数据同步的区块恢复算法,通过DAG结构保留所有节点产生的合法区块,在网络合并时由原簇首交换产生的区块分支,实现了对区块分支的同步和恢复;最后,提出了一种简化的区块上链算法,在内部节点可信的前提下简化了区块的上链流程,减小了移动环境下区块传播产生的误差,缩短了区块的确认时间,提高了系统吞吐量。安全性分析表明,系统可以抵御针对区块链的常见攻击,并可以抵御针对移动自组网的拒绝服务攻击。仿真实验结果表明,DAGGraph的时延和吞吐量性能在大部分情况下优于已有的物联网区块链解决方案。

关键词：区块链移动自组网分簇算法共识机制

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融合平衡权重和自监督的类增量学习方法

计算机科学与探索 2024年第2期18卷 477-485页

作者：巩佳义许鑫磊肖婷王喆华东理工大学信息科学与工程学院上海200237

针对图像分类中类增量学习的知识灾难性遗忘现象,现有类增量学习方法着重于模型分类层的不平衡偏移修正,忽视了模型特征层的偏移,未能良好解决类增量学习所面临的新旧类别不平衡问题。为此,提出一种新的类增量学习方法,称为融合平衡权... 详细信息

针对图像分类中类增量学习的知识灾难性遗忘现象,现有类增量学习方法着重于模型分类层的不平衡偏移修正,忽视了模型特征层的偏移,未能良好解决类增量学习所面临的新旧类别不平衡问题。为此,提出一种新的类增量学习方法,称为融合平衡权重和自监督的类增量学习方法(BWSS)。首先,BWSS利用旧类在训练中预测期望低的特点设计了自适应的平衡权重,扩大旧类的损失回传占比以修正整个模型的偏移。其次,BWSS引入自监督模块,将样例的旋转角度预测作为辅助任务,强化模型对冗余特征和共性特征的表达能力,以更好地支撑增量任务。通过与主流类增量学习算法在公开数据集CIFAR-10和CIFAR-100上的实验对比,证明BWSS不仅在类别少样例多的CIFAR-10上增量性能更优,在类别多样本少的CIFAR-100上同样具有优势。通过消融实验和特征可视化,验证了所提方法对模型的特征表示能力和增量性能是有效的。BWSS在CIFAR-10上的5阶段增量任务最终准确率达到了76.9%,相比基线方法提高了5个百分点。

关键词：增量学习自监督不平衡问题知识蒸馏

考虑电力-信息-交通网络耦合的配电网韧性提升策略分析

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电网技术 2024年第1期48卷 361-372页

作者：张巍罗浩上海理工大学机械工程学院上海市杨浦区200093

韧性是评估系统在极端灾害下吸收抵御扰动并恢复至正常状态的能力指标。基于电力-信息-交通网络之间紧密耦合的特性,提出考虑多网络耦合特性的多阶段配电网韧性提升策略。首先,在灾前预防阶段提出考虑网络抗毁性与电力信息风险价值的最... 详细信息

韧性是评估系统在极端灾害下吸收抵御扰动并恢复至正常状态的能力指标。基于电力-信息-交通网络之间紧密耦合的特性,提出考虑多网络耦合特性的多阶段配电网韧性提升策略。首先,在灾前预防阶段提出考虑网络抗毁性与电力信息风险价值的最优线路加固策略,并对应急中心进行优化布点。其次,基于网络损毁导致的拓扑变化对分布式电源与联络开关进行动态联合调控,最小化灾害抵御阶段的负荷损失价值。然后,结合耦合网络间的关联制约属性,提出灾后阶段多网协同恢复策略。最后,建立组合式评估框架对系统韧性进行多时段精细化分析。基于IEEE33节点系统搭建三网耦合系统算例进行仿真,所得结果表明所提策略可有效提高灾害下系统的抵御力并提升恢复效率。

关键词：韧性多网络耦合线路加固联合调控协同恢复组合式评估

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基于SMPA的半挂车自动泊车运动规划方法研究

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汽车工程 2024年第4期46卷 691-702页

作者：王元民王亚飞秦文刚陈浩刘银华上海理工大学机械工程学院上海200093 上海交通大学机械与动力工程学院上海200240

半挂车辆的非稳定运动学特性为其泊车过程中自主运动规划带来严峻挑战。针对半挂车在多障碍物的静态场景中泊车运动规划算法效率低、结果平滑性差等问题,本文提出了序列式运动规划方法(sequential motion planning algorithm,SMPA)。首... 详细信息

半挂车辆的非稳定运动学特性为其泊车过程中自主运动规划带来严峻挑战。针对半挂车在多障碍物的静态场景中泊车运动规划算法效率低、结果平滑性差等问题,本文提出了序列式运动规划方法(sequential motion planning algorithm,SMPA)。首先,提出了基于二次规划策略和改进双向快速扩展随机树(bidirectional rapidly-exploring random tree algorithm,Bi-RRT)的初始路径生成方法。然后,结合车辆非完整微分约束下的路径节点可行性判别方法研究,提出基于概率的目标偏向采样策略,提高了采样效率。最后,构建了面向车辆系统控制变量连续性的非线性最优化控制模型,解决泊车换向点的对接问题,提高了泊车轨迹平滑性。仿真结果表明,该方法在多障碍物场景中,规划时间相比Hybrid A*和Bi-RRT分别降低了86.71%和21.44%,轨迹质量也更具优越性。

关键词：半挂车自动泊车二次规划改进Bi-RRT 非线性最优化控制模型

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Z4型冗余驱动并联操作器的驱动特性研究

机械工程学报 2024年第7期60卷 66-78页

作者：张俊吴成阳方汉良孙载超王凯龙汤腾飞福州大学机械工程及自动化学院福州350116 浙江理工大学机械工程学院杭州310018

并联操作器作为串-并联式混联加工装备的核心模块,其驱动特性对系统性能至关重要。以Z4型冗余驱动并联操作器为研究对象,提出一类驱动特性评价指标,并基于该类指标对其进行任务空间优选和伺服扭矩参数预估。首先,采用封闭矢量法求解操... 详细信息

并联操作器作为串-并联式混联加工装备的核心模块,其驱动特性对系统性能至关重要。以Z4型冗余驱动并联操作器为研究对象,提出一类驱动特性评价指标,并基于该类指标对其进行任务空间优选和伺服扭矩参数预估。首先,采用封闭矢量法求解操作器的运动学逆解,并构建无量纲雅可比矩阵以评估其运动学各向同性。其次,运用Lagrange法建立操作器的刚体动力学模型,并基于最小二范数法进行驱动力分配。接着,选取末端刀尖点为参考点,定义加速度、速度和动态切削力的驱动各向同性指标和驱动扭矩指标。最后,基于所提指标,搜索综合性能良好的任务空间,确定伺服扭矩参数,并通过实验验证所选电机满足使用要求。

关键词：并联操作器动力学建模各向同性驱动扭矩

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混凝土墩体在聚能侵彻体作用下的易损性评估

振动与冲击 2024年第1期43卷 46-53页

作者：马世鑫谢兴博李向东钟明寿纪杨子燚南京理工大学机械工程学院南京210094 陆军工程大学野战工程学院南京210007

为研究混凝土墩体在聚能侵彻体作用下的易损性,采用试验与数值模拟相结合的方法对混凝土墩体在杆式射流(jetting projectile charge,JPC)和爆炸成型弹丸(explosively formed projectile,EFP)两种聚能侵彻体作用下的易损性进行了评估。... 详细信息

为研究混凝土墩体在聚能侵彻体作用下的易损性,采用试验与数值模拟相结合的方法对混凝土墩体在杆式射流(jetting projectile charge,JPC)和爆炸成型弹丸(explosively formed projectile,EFP)两种聚能侵彻体作用下的易损性进行了评估。结果表明:当聚能侵彻体打击混凝土墩体顶面或侧面时,会形成近似圆形或带缺口的近似椭圆形的毁伤区域,打击位置越靠近毁伤区域中心,墩体毁伤越严重;聚能侵彻体垂直打击墩体顶面或沿水平方向打击墩体侧面时,毁伤区域的中心分别与墩体顶面中心和侧面的几何中心重合;斜上方打击墩体侧面时,JPC和EFP对应的毁伤区域中心分别下移约27.8 cm和28.2 cm;斜下方打击墩体侧面时毁伤区域中心分别上移约26.5 cm和28.7 cm;沿水平方向打击墩体侧面时,更易使墩体出现重度毁伤;相同打击条件下,JPC对混凝土墩体的毁伤效果优于同口径装药的EFP。

关键词：聚能侵彻体混凝土墩体易损性

基于多目标均衡优化的2PRU&1PRS-XY型混联机器人尺度设计方法

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农业机械学报 2024年第4期55卷 440-451页

作者：汤腾飞沈漪枫叶伟张俊浙江理工大学机械工程学院杭州310018 福州大学机械工程及其自动化学院福州350116

面向复杂结构件机器人加工装备设计需求,提出一种2PRU&1PRS-XY型混联机器人。为将该混联机器人应用于高性能机械加工任务,在其工作空间、运动/力传递性以及灵巧度分析的基础上,定义了用于工作全域性能评价的传递稳定性指标与精度差异性... 详细信息

面向复杂结构件机器人加工装备设计需求,提出一种2PRU&1PRS-XY型混联机器人。为将该混联机器人应用于高性能机械加工任务,在其工作空间、运动/力传递性以及灵巧度分析的基础上,定义了用于工作全域性能评价的传递稳定性指标与精度差异性指标,提出了一种基于多目标均衡优化思想的尺度设计方法。该方法采用标准化方法简化多参数设计空间,应用响应面法与主成分分析法提高优化求解效率,结合主客观组合赋权法与基于TOPSIS的Pareto前沿法实现多指标综合性能评分。运用所提方法,得到了4种兼顾优化求解效率和多目标均衡优化的尺度参数设计方案,实现了2PRU&1PRS-XY型混联机器人主要尺度参数的优化设计,为设计者提供了具有不同工程设计倾向的多目标均衡决策参考。

关键词：混联机器人多目标优化运动学性能尺度设计