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基于双估计强化学习结合前向预测控制的自动驾驶运动控制研究

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汽车工程 2024年第4期46卷 564-576页

作者：杜国栋邹渊张旭东孙文景孙巍北京理工大学机械与车辆学院北京100081 苏黎世联邦理工大学动态系统与控制系苏黎世8006

运动控制研究是实现自动驾驶目标的重要组成部分,针对传统强化学习算法在求解中因单步决策局限而导致控制序列次优的问题,提出了一种基于双估计强化学习算法及前向预测控制方法结合的运动控制框架(DEQL-FPC)。在该框架中引入双估计器以... 详细信息

运动控制研究是实现自动驾驶目标的重要组成部分,针对传统强化学习算法在求解中因单步决策局限而导致控制序列次优的问题,提出了一种基于双估计强化学习算法及前向预测控制方法结合的运动控制框架(DEQL-FPC)。在该框架中引入双估计器以解决传统强化学习方法动作值过估计问题并提高训练优化的速度,设计前向预测多步决策方法替代传统强化学习的单步决策,以有效提高全局控制策略的性能。通过虚拟驾驶环境仿真,证明了该控制框架应用在自动驾驶汽车的路径跟踪以及安全避障的优越性,保证了运动控制中的精确性、安全性、快速性以及舒适性。

关键词：自动驾驶汽车运动控制优化双估计强化学习算法前向预测控制方法

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双弯曲旋转超声椭圆振动加工系统设计

北京航空航天大学学报 2024年第9期50卷 2912-2918页

作者：邵壮壮郑侃董松孙振文孙连军严嘉文南京理工大学机械工程学院南京210094

由于旋转超声单一振动模式加工效率提升有限,因此采用超声振动激励源耦合法设计了一种双弯曲旋转超声椭圆振动加工系统。推导弯曲波动方程,计算的弯曲超声振动系统参数与仿真结果的理论分析误差仅为5%。耦合双弯曲旋转超声椭圆振动加工... 详细信息

由于旋转超声单一振动模式加工效率提升有限,因此采用超声振动激励源耦合法设计了一种双弯曲旋转超声椭圆振动加工系统。推导弯曲波动方程,计算的弯曲超声振动系统参数与仿真结果的理论分析误差仅为5%。耦合双弯曲旋转超声椭圆振动加工系统2个不同方向的振动,控制弯振频率偏差低于1%。对超声刀柄的法兰位置与形状进行有限元分析发现,开设减振槽有利于增大弯振振幅,并确定了法兰的最佳位置。对双弯曲旋转超声椭圆振动加工系统的振动频率和振幅进行测试,结果表明:所设计系统在工作频率和2个方向的振幅均满足设计预期。

关键词：双弯曲超声椭圆振动激励源耦合超声刀柄弯振频率弯振振幅

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润湿梯度表面限量润滑油挤压铺展与回流特性仿真研究

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表面技术 2024年

作者：刘明海李书义郭峰梁鹏安钰坤青岛理工大学机械与汽车工程学院山东理工大学机械工程学院

目的机械运动副中普遍存在着限量润滑油受挤压铺展与回流现象，其直接关系接触副供油状态，而表面润湿性是影响润滑油流动的关键因素，进而对接触副润滑性能产生重要影响。基于此，十分有必要研究润湿性梯度表面润滑油流动特性，并揭示... 详细信息

目的机械运动副中普遍存在着限量润滑油受挤压铺展与回流现象，其直接关系接触副供油状态，而表面润湿性是影响润滑油流动的关键因素，进而对接触副润滑性能产生重要影响。基于此，十分有必要研究润湿性梯度表面润滑油流动特性，并揭示其运行机制。方法基于VOF模型结合动网格技术，建立微量润滑油在润湿梯度表面挤压铺展与回流动态模型，运用数值模拟方法，探索亲油轨道两侧疏油区接触角、轨道宽度、润滑油黏度对油滴铺展与回流过程的影响。结果润湿性梯度表面的润滑油在受挤压后快速铺展，而一旦挤压作用消失润滑油就会自动回流，并且在回流阶段发现润滑油内部存在较大的压力梯度与速度漩涡。通过调整疏油区接触角(从67°至130°)改变轨道两侧疏油程度，发现润滑油最大铺展系数β与最大润湿面积An分别减小23.6%和14.3%，液膜中心高度系数hn增长时间点提前57.2%，完全回流时间减小76.9%。通过增加轨道宽度，发现无量纲轨道宽度wn从0.8增至1.4时，最大β与hn增长时间点保持稳定，但最大An增大64.2%，完全回流时间减小39.4%。在润滑油物性参数方面，增大润滑油黏度(从0.032Pa·s至0.108Pa·s)时，最大β与最大An分别减小13.5%和12.9%，但hn增长时间点延后72.2%，完全回流时间延长58.3%。此外，低黏度区间内，虽然相邻黏度值增幅最小(0.032Pa·s至0.046Pa·s)，但润滑油回流速度与An减小速度降幅最大。结论润湿性梯度表面可以抑制润滑油铺展，促进回流，其中内部压力梯度是回流的主要原因之一。随着轨道两侧疏油程度增加，抑制铺展和促进回流的效果进一步增强，回流速度增大，完全回流时间减小。增大亲油轨道宽度可提升稳定后的润湿面积，缩短完全回流时间，但轨道宽度过大导致油液分布过于分散，过小则使回流时间延长。此外，在低黏度区间，润湿性梯度表面对润滑油回流影响更显著，润滑油黏度增大导致最大铺展系数与最大无量纲润湿面积均减小，回流距离缩短，液膜中心高度系数增长点相对延后，完全回流时间延长。

关键词：润湿性梯度挤压铺展回流限量润滑油数值模拟动网格

新能源汽车浸没式锂离子电池冷却技术研究进展

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制冷学报 2024年第3期45卷 38-49页

作者：李哲张华盛雷上海理工大学能源与动力工程学院上海200093 上海理工大学机械工程学院上海200093

浸没式电池冷却是将电池直接浸泡于冷却液中,相比常规间接式液冷、风冷和相变冷却,具有结构简单、降温迅速、均温性能好等优势。对目前浸没式电池冷却的相关技术进行了统计、归纳和总结,包括浸没液采选、冷却系统结构设计、热安全等,并... 详细信息

浸没式电池冷却是将电池直接浸泡于冷却液中,相比常规间接式液冷、风冷和相变冷却,具有结构简单、降温迅速、均温性能好等优势。对目前浸没式电池冷却的相关技术进行了统计、归纳和总结,包括浸没液采选、冷却系统结构设计、热安全等,并结合上述工作对浸没式电池冷却系统的技术应用进行分析。结果表明:浸没式冷却可快速降低电池温度,能够有效提升电池组的温度均一性;但该技术对电池模组的密封性要求较高,漏液以及腐蚀等难题有待解决。

关键词：新能源汽车浸没式电池冷却电池热管理浸没液

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基于对数应变的孔隙黏弹性有限变形理论

计算物理 2024年第3期41卷 287-297页

作者：唐熊郑佩上海理工大学机械工程学院上海200093

在有限变形理论框架下,基于对数应变和Kelvin流变模型提出一个孔隙黏弹性理论模型。该模型通过假设Kirchhoff应力和孔隙压力与对数应变和Lagrangian孔隙度的变化量存在线性关系,将线性孔隙黏弹性模型中的无穷小应变直接替换为对数应变... 详细信息

在有限变形理论框架下,基于对数应变和Kelvin流变模型提出一个孔隙黏弹性理论模型。该模型通过假设Kirchhoff应力和孔隙压力与对数应变和Lagrangian孔隙度的变化量存在线性关系,将线性孔隙黏弹性模型中的无穷小应变直接替换为对数应变而得到。作为验证,将该理论模型用于研究经典的Terzaghi一维固结问题,通过与孔隙弹性有限变形模型的数值结果对比,结果显示:在固结早期,孔隙固体骨架的黏弹性响应和弹性响应曲线几乎是一致的,但随着时间的推移,孔隙固体骨架的黏性逐渐主导骨架的变形,并影响固结的最终结果;并且,骨架的黏性会延迟孔隙压力的扩散。此外,通过设置黏性贡献系数ζ=0.001,从数值角度实现了孔隙黏弹性响应“退化”为孔隙弹性响应,这在一定程度上验证了模型的正确性。

关键词：孔隙黏弹性对数应变有限变形有限元流变模型

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复合材料原位光固化工艺铺层时间优化

复合材料学报 2024年第5期41卷 2732-2743页

作者：许家忠徐庆朋刘美军蒋悦哈尔滨理工大学自动化学院哈尔滨150080 哈尔滨理工大学机械动力工程学院哈尔滨150080

紫外光固化技术存在可固化厚度有限的问题,而原位光固化工艺以层层叠加、逐层固化的方式,在固化较大厚度的复合材料方面有着独特优势。为了在原位光固化工艺中实现各层同时完成固化且固化度分布均匀的目标,首先给出单层紫外光固化的数... 详细信息

紫外光固化技术存在可固化厚度有限的问题,而原位光固化工艺以层层叠加、逐层固化的方式,在固化较大厚度的复合材料方面有着独特优势。为了在原位光固化工艺中实现各层同时完成固化且固化度分布均匀的目标,首先给出单层紫外光固化的数学模型,基于该模型建立一个描述原位光固化过程的数学模型,进而对铺层时间进行优化,使用遗传算法结合梯度下降算法的方式求解出优化后的铺层时间,对原位光固化过程进行有限元仿真。仿真结果表明:与其他固化方式相比,原位光固化工艺优化铺层时间后,到达固化结束时间时,各层均能完成固化,固化度均在以期望固化度为中值的区间内且分布均匀,通过玻璃纤维增强树脂基复合材料层合板固化实验对算法及仿真进行验证,实验结果与仿真对照表明,优化后的原位光固化工艺能够实现同步固化的效果。

关键词：复合材料紫外光固化原位光固化工艺逐层固化同步固化铺层时间优化

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车辆开闭件耐久性能预测与优化分析

机械强度 2024年第4期46卷 887-892页

作者：郭鹏博刘哲李辉高大威上海理工大学机械工程学院上海200093

针对某汽车车门开闭过程中产生的疲劳失效问题,利用Hypermesh构建车门开闭有限元模型,再联合显式动力学求解器Ls⁃Dyna建立车门开闭非线性瞬态动力学模型,进而将非线性瞬态分析求解出来的包含应力⁃时间历程的d3plot文件导入nCode DesignL... 详细信息

针对某汽车车门开闭过程中产生的疲劳失效问题,利用Hypermesh构建车门开闭有限元模型,再联合显式动力学求解器Ls⁃Dyna建立车门开闭非线性瞬态动力学模型,进而将非线性瞬态分析求解出来的包含应力⁃时间历程的d3plot文件导入nCode DesignLife中搭建疲劳分析模块,结合10万次车门开闭耐久试验对结果进行验证。结果表明,两者在损伤位置上以及损伤程度上一致性较好。最后采用多目标粒子群优化(Multi⁃Particle Swarm Optimization,MPSO)算法,以车门轻量化和最小损伤为目标对车门进行多目标优化设计,并依据工程实际选取最优解,使车门总成质量减小0.17 kg,车门损伤值减小约24.33%。优化结果表明,MPSO算法可以有效应用于车门的多目标优化设计,为后续车门的设计开发提供了一定思路。

关键词：车门疲劳耐久显式动力学粒子群优化

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基于BERT和TextCNN的智能制造成熟度评估方法

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计算机集成制造系统 2024年第3期30卷 852-863页

作者：张淦袁堂晓汪惠芬柳林燕南京理工大学机械工程学院江苏南京210000 洛林大学LCOMS 法国梅斯57000

随着智能制造2025目标的临近,企业为了解自身能力水平纷纷加入到智能制造成熟度评估的行列中。然而,由于智能制造成熟度评估标准的复杂性,企业缺乏其对行业水平的了解,导致企业贸然申请,浪费自身时间的同时又占用大量评估资源。鉴于此,... 详细信息

随着智能制造2025目标的临近,企业为了解自身能力水平纷纷加入到智能制造成熟度评估的行列中。然而,由于智能制造成熟度评估标准的复杂性,企业缺乏其对行业水平的了解,导致企业贸然申请,浪费自身时间的同时又占用大量评估资源。鉴于此,设计了一种新的评估流程,采用文本处理算法对整个评估过程进行了重构,通过利用国标文件中智能制造成熟度评估标准,将其作为训练集,采用基于预训练语言模型与文本神经网络(BERT+TextCNN)相结合的智能评估算法代替人工评估。在真实的企业智能制造数据集上的验证表明,当BERT+TextCNN评估模型在卷积核为[2,3,4]、迭代次数为6次、学习率为3e-5时,对智能制造成熟度进行评估,准确率达到85.32%。这表明所设计的评估方法能够较准确地帮助企业完成智能制造成熟度自评估,有助于企业了解自身智能制造能力水平,制定正确的发展方向。

关键词：智能制造成熟度模型 BERT预训练语言模型文本卷积神经网络评估过程重构

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基于角度交会的二维坐标图像测量系统

应用光学 2024年第2期45卷 438-445页

作者：程瑶许文斌刘云阳重庆理工大学机械工程学院重庆400050

针对基准平面障碍物检测定位问题,设计了一种采用角度交会法测量二维坐标的嵌入式图像检测系统。二维坐标测量系统采用双线法标定线阵CCD图像传感器,并采用角度交会法对被测对象进行坐标计算,从而测得未修正的二维坐标测量结果。采用控... 详细信息

针对基准平面障碍物检测定位问题,设计了一种采用角度交会法测量二维坐标的嵌入式图像检测系统。二维坐标测量系统采用双线法标定线阵CCD图像传感器,并采用角度交会法对被测对象进行坐标计算,从而测得未修正的二维坐标测量结果。采用控制变量法分别测量X轴和Y轴坐标,使用Matlab软件对数据进行处理,并对X轴和Y轴测量误差分别进行多项式线性拟合,进而得到坐标修正公式,修正的二维坐标误差明显变小。实验结果表明:基于角度交会的二维坐标图像测量系统能够实时、准确、快速和可靠地测量二维坐标,为基准平面障碍物二维坐标测量定位提供了一种可行的方案,具有一定的应用价值和意义。

关键词：线阵CCD 二维坐标测量角度交会法 Matlab