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机器人化复合材料自动铺层技术综述

自动化学报 2024年第5期50卷 873-897页

作者：郭鹏杨辰光李祥利章艺李淼华南理工大学自动化科学与工程学院广州510000 武汉大学工业科学研究院武汉430000

碳纤维增强复合材料(Carbon fiber-reinforced composite,CFRC)因具有轻质高强、耐腐蚀、耐冲击等优越性能,在生产生活中的应用已越来越广泛,然而复材产品的生产制造仍是劳动密集性产业,主要依靠人工.机械臂自上世纪50年代进入工业生产... 详细信息

碳纤维增强复合材料(Carbon fiber-reinforced composite,CFRC)因具有轻质高强、耐腐蚀、耐冲击等优越性能,在生产生活中的应用已越来越广泛,然而复材产品的生产制造仍是劳动密集性产业,主要依靠人工.机械臂自上世纪50年代进入工业生产中以来,极大提高了生产效率和质量,然而目前机械臂在复材产品制造中的应用是少见的,主要集中在机械臂形式的自动铺丝(Automated fiber placement,AFP)中.复材产品制造工艺繁琐,将复合材料铺放在模具上是复材产品制造过程中的一个重要环节,本文称之为“铺层”,使用机械臂完成复合材料自动铺层将是未来复材产品制造自动化、智能化发展的一个关键方向.本文将机械臂进行复合材料自动铺层操作分为两种主要形式:铺片和铺带(丝),通过案例调研和分析,归纳总结现有的设计理念和技术方法,提出未来发展趋势,以期对机械臂的应用和研究、复材产品的智能化制造和工业4.0的发展形成参考.

关键词：碳纤维增强复合材料机械臂控制末端设计自动铺层

基于自适应分布式滤波观测器的多智能体系统编队控制

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控制理论与应用 2024年第4期41卷 729-737页

作者：高焕丽李玮孟伟蔡鹤华南理工大学自动化科学与工程学院广东广州510641 广东工业大学自动化学院广东广州510006

本文考虑了全局指令系统输出信息受到信道扰动情况下线性多智能体系统的编队控制问题.首先,基于协作式输出调节理论框架对线性多智能体系统的编队控制问题进行数学建模.其次,针对受到信道扰动的全局指令系统输出信息,提出了一类基于受... 详细信息

本文考虑了全局指令系统输出信息受到信道扰动情况下线性多智能体系统的编队控制问题.首先,基于协作式输出调节理论框架对线性多智能体系统的编队控制问题进行数学建模.其次,针对受到信道扰动的全局指令系统输出信息,提出了一类基于受扰输出的自适应分布式滤波观测器,在降低网络信息交换量的同时消除扰动的影响.最后,设计了输出反馈确定等价控制律,解决了线性多智能体系统的分布式编队控制问题.给出了数值仿真结果检验控制性能.

关键词：多智能体系统编队控制协作式输出调节分布式滤波观测器

复杂人机系统界面设计：前置线索对双任务人员绩效的影响研究

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工业工程与管理 2024年

作者：王嘉沅周汉杏文兆鋮陈海寿张婷茹深圳大学机电与控制工程学院华南理工大学设计学院香港城市大学深圳研究院

本研究采用刺激-响应和手控跟踪双任务的实验范式，深入研究了前置线索模态刺激模态、映射方式和刺激启动异步对复杂人机系统中操作人员任务绩效的影响。结果表明，对于刺激-响应任务，视觉刺激、高相容性映射方式、长刺激启动异步能够... 详细信息

本研究采用刺激-响应和手控跟踪双任务的实验范式，深入研究了前置线索模态刺激模态、映射方式和刺激启动异步对复杂人机系统中操作人员任务绩效的影响。结果表明，对于刺激-响应任务，视觉刺激、高相容性映射方式、长刺激启动异步能够诱发更快的反应时间，而视觉前置线索则诱发了较长的反应时间。相比于同模态的前置线索与刺激的组合，跨模态的组合导致了更快的反应时间。对于手控跟踪任务，触觉刺激下的跟踪任务表现显著低于听觉和视觉刺激，且触觉刺激和视觉前置线索的组合诱发了最差的跟踪任务绩效。本文的研究结果表明，在复杂双任务人机界面的设计中，需要根据任务绩效的侧重点来选取合适的刺激模态、前置线索模态和刺激启动异步。

关键词：人机系统双任务前置线索空间刺激-响应相容性刺激启动异步

基于多源数据融合与卷积长短期记忆神经网络的聚合物挤出过程熔体密度监测方法

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工程科学与技术 2024年

作者：张彬彬陈祝云张飞晋刚 1.华南理工大学聚合物新型成型装备国家工程研究中心 2.华南理工大学聚合物成型加工工程教育部重点实验室 3.华南理工大学广东省高分子先进制造技术及装备重点实验室 4.广东工业大学机电工程学院华南理工大学聚合物新型成型装备国家工程研究中心华南理工大学聚合物成型加工工程教育部重点实验室华南理工大学广东省高分子先进制造技术及装备重点实验室广东工业大学机电工程学院

聚合物挤出过程中熔体密度是影响产品质量的关键因素。由于挤出加工过程的高温、高压复杂工况，开发能准确、在线监测聚合物挤出过程中熔体密度的方法是一个具有挑战性的问题。尽管基于机器学习的质量监测方法提供了一种解决方案，但在... 详细信息

聚合物挤出过程中熔体密度是影响产品质量的关键因素。由于挤出加工过程的高温、高压复杂工况，开发能准确、在线监测聚合物挤出过程中熔体密度的方法是一个具有挑战性的问题。尽管基于机器学习的质量监测方法提供了一种解决方案，但在聚合物挤出加工过程中，由于数据类型、工艺参数、操作环境等多变性因素的影响，传统的机器学习方法可能难以捕捉聚合物加工中不同输入参数和输出质量参数之间的复杂关系，使得监测任务难以获得理想的准确性。本文提出了一种基于多源数据融合与卷积长短期记忆神经网络（CNN-LSTM）的熔体密度监测方法，用于在线监测聚碳酸酯-丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（PC/ABS）共混体系的熔体密度。首先，通过实时采集安装在挤出机模头处的近红外、拉曼及超声3种传感器数据，对3种传感数据进行处理并融合作为输入；然后，通过合理设计的网络结构，利用卷积神经网络的特征提取能力与长短期记忆网络的预测能力，最终实现对聚合物共混过程中的熔体密度的实时监测。基于独立开发的多源传感数据实时采集装置获取的数据，利用CNN-LSTM模型对PC/ABS共混挤出过程的熔体密度进行实时监测，结果表明：该模型能够准确监测聚合物熔体密度，其在测试集上的RMSE和R2分别为0.975 5、0.006 3 g/cm3，比传统的卷积神经网络方法、长短期记忆网络方法、岭回归方法、偏最小二乘回归方法、多层感知机方法和支持向量机回归方法具有更高的预测精度；模型的10次输入平均预测时间为1.523 5 s，能够满足实际生产过程的实时监测。综上所述，所提出的基于多源数据融合与CNN-LSTM模型的熔体密度监测方法显著提高了聚合物挤出过程中熔体密度的实时监测精度，为挤出过程中聚合物的质量提供了可靠的技术支持。

关键词：聚合物挤出加工熔体密度多传感器数据融合 CNN-LSTM 在线监测

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非完备数据驱动的装备复合故障智能解耦方法

机械工程学报 2024年

作者：李巍华蓝昊陈祝云黄如意人工智能与数字经济广东省试验室(广州) 华南理工大学吴贤铭智能工程学院华南理工大学机械与汽车工程学院

数据驱动的故障诊断方法在海量数据处理、判别特征学习和精确模式识别等方面具有显著优势，既为装备智能运维带来新的机遇，也面临着严峻的挑战：(1)当前数据驱动方法的可靠性与有效性依赖于完备的带标签故障数据。然而工业场景下，装... 详细信息

数据驱动的故障诊断方法在海量数据处理、判别特征学习和精确模式识别等方面具有显著优势，既为装备智能运维带来新的机遇，也面临着严峻的挑战：(1)当前数据驱动方法的可靠性与有效性依赖于完备的带标签故障数据。然而工业场景下，装备监测数据存在标签信息缺失、故障数据欠完备、数据可利用率低等问题。(2)复合故障是装备的典型故障。在缺乏复合故障数据的条件下，复合故障智能诊断的难度急剧增加，且鲜有针对复合故障智能诊断模型可解释性的研究。为应对上述挑战，提出一种非完备数据驱动的装备复合故障智能解耦方法。首先，结合小波核卷积层可从振动信号中提取可解释性特征的优势以及胶囊层在复合故障智能解耦方面的能力，构建小波胶囊网络；在此基础上，以非完备故障数据(仅含正常和单一故障样本,缺乏复合故障样本)为输入，训练所提小波胶囊网络；最后，以某车型汽车五档变速器为研究对象，验证所提方法在复合故障智能解耦方面的有效性和可靠性，并对小波胶囊网络模型所提取的特征展开可解释性分析，从而提高模型诊断结果的可信度。试验结果表明，所提方法取得了较高的诊断精度，其习得的特征具有一定的可解释性，可为非完备数据下装备的复合故障诊断提供新的途径。

关键词：复合故障故障诊断非完备数据小波核卷积胶囊网络可解释性分析

可见光–红外特征交互与融合的YOLOv5目标检测算法

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控制理论与应用 2024年第5期41卷 914-922页

作者：解宇敏张浪文余孝源谢巍华南理工大学自动化科学与工程学院广东广州510640 岳阳高澜节能装备制造有限公司湖南岳阳414000 华南师范大学物理与电信工程学院广东广州510006

目标检测是自动驾驶系统的关键技术,普通RGB目标检测算法在夜间和恶劣气候等场景往往表现一般,融合可见光和红外信息的目标检测算法因而受到诸多研究关注.现有方法通常融合结构复杂,且忽视了模态间信息交流的重要性.对此,本文以YOLOv5... 详细信息

目标检测是自动驾驶系统的关键技术,普通RGB目标检测算法在夜间和恶劣气候等场景往往表现一般,融合可见光和红外信息的目标检测算法因而受到诸多研究关注.现有方法通常融合结构复杂,且忽视了模态间信息交流的重要性.对此,本文以YOLOv5为基本框架,提出一种可见光–红外特征交互与融合的目标检测算法,使用一种新的主干网络跨阶段局部(CSPDarknet53-F),采用双分支结构分别提取可见光和红外特征.然后,通过特征交互模块重构各模态的信息成分和比例,提升模态间信息交流,使可见光和红外特征进行更充分的融合.在FLIR-aligned和M3FD数据集上的大量实验证明,本文算法使用的CSPDarknet53-F在协同利用可见光和红外信息方面更加出色,提升了模型精度,同时,拥有对抗光照强度骤变的鲁棒性.

关键词：可见光图像红外图像特征融合交互 YOLOv5

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中国企业逆向并购后整合模式的选择——基于战略三角框架的QCA研究

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管理评论 2024年第2期36卷 167-180页

作者：陈小梅吴小节汪秀琼广东工业大学管理学院广州510520 华南理工大学旅游管理系广州510006

本文基于2001—2017年76家中国企业并购整合发达国家企业的案例,使用清晰集定性比较分析法,基于战略三角框架整合并购行业相关性、并购经验、并购控股权、并购动机、正式制度距离、文化距离、企业所有权性质7个条件变量,探究这些因素组... 详细信息

本文基于2001—2017年76家中国企业并购整合发达国家企业的案例,使用清晰集定性比较分析法,基于战略三角框架整合并购行业相关性、并购经验、并购控股权、并购动机、正式制度距离、文化距离、企业所有权性质7个条件变量,探究这些因素组合驱动中国企业逆向并购后整合模式选择的多重因果路径。研究发现:(1)“轻触”型整合模式选择的等效路径有4条,即制度约束情境下,以探索式并购为主的非相关并购或经验主导下的高控制权并购,以及制度短板情境下,以利用式并购为主的低控制权并购或经验主导下的探索式并购更倾向于选择“轻触”整合模式;(2)“无为而治”型整合模式选择的等效路径有2条,即制度短板情境下以利用式动机为主的低控制权并购,或资源劣势下的非相关并购更倾向于选择“无为而治”型整合模式;(3)“支持性合作伙伴”型整合模式选择的等效路径有3条,即制度套利情境下的相关并购,或文化多样性情境下,并购经验驱动的高控制权并购或高控制权下的相关并购更倾向于选择“支持合作伙伴”型整合模式;(4)“重触”型整合模式选择的等效路径有2条,即制度套利情境下,经验主导下的具备高控制权的探索式并购,或具备资源优势的高控制权主导的相关并购更倾向于选择“重触”型整合模式。研究结论丰富了并购后整合模式选择的研究成果,为企业选择合适的整合模式提供实践启示。

关键词：逆向跨国并购并购后整合模式驱动机制组态路径定性比较分析

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视觉表面缺陷无监督学习检测方法研究进展

中国测试 2024年第3期50卷 1-12页

作者：刘桂雄闫奕樸邢星奥华南理工大学机械与汽车工程学院广东广州510640

视觉表面缺陷检测是工业生产质量控制重要环节,其中无监督学习范式检测方法是重要的发展趋势。该文针对视觉表面缺陷无监督学习检测方法在工业生产、质量控制中的实际应用问题,系统介绍目前国内外的主要物体表面缺陷数据集以及缺陷视觉... 详细信息

视觉表面缺陷检测是工业生产质量控制重要环节,其中无监督学习范式检测方法是重要的发展趋势。该文针对视觉表面缺陷无监督学习检测方法在工业生产、质量控制中的实际应用问题,系统介绍目前国内外的主要物体表面缺陷数据集以及缺陷视觉检测方法主要评价指标,评述图像重建范式、生成模型范式、特征嵌入范式在视觉表面缺陷无监督学习检测中的分类、基本原理及框架、应用性能等方面内容,总结比较各种方法的应用特点以及技术发展趋势,指出归一化流模型、预训练大模型等无监督视觉表面缺陷检测研究值得关注。

关键词：无监督学习表面缺陷视觉检测

协同考虑空气质量与热舒适度的空调系统双层优化控制策略

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电力系统自动化 2024年

作者：裴方璇刘云吴婷朱继忠 1.华南理工大学电力学院 2.哈尔滨工业大学(深圳)机电工程与自动化学院华南理工大学电力学院哈尔滨工业大学(深圳)机电工程与自动化学院

暖通空调系统（HVAC）作为智能楼宇的耗能主体，实现其能耗成本与用户舒适度之间的灵活权衡具有重要意义。然而，并行考虑以上两种因素时，系统优化模型的耦合项增加，求解难度显著提高。基于学习的控制策略在模型构建上具有便捷性，但... 详细信息

暖通空调系统（HVAC）作为智能楼宇的耗能主体，实现其能耗成本与用户舒适度之间的灵活权衡具有重要意义。然而，并行考虑以上两种因素时，系统优化模型的耦合项增加，求解难度显著提高。基于学习的控制策略在模型构建上具有便捷性，但节能效果一般。面对以上挑战，提出协同考虑空气质量与热舒适度的双层优化控制策略。首先，基于阻容等效电路的热动态模型和楼宇内部物理结构，精确刻画各区域温度和空气质量的耦合关系。其次，以能耗成本最低及用户舒适度最优为目标，对HVAC的运行策略进行优化。为解决模型的耦合问题，将空调系统进行双层优化控制，上层优化送风质量流量，下层优化通风率，并采用滚动优化方法修正误差。最后，在夏季制冷场景下，对不同舒适度系数下的双层优化控制结果进行分析，并与其他控制策略进行比较。结果表明，该方法能兼顾经济性和用户舒适度。

关键词：多区域暖通空调系统模型预测控制空气质量热舒适度双层优化