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基于改进A星算法的无人车路径规划研究

电脑知识与技术 2024年第3期20卷 4-7页

作者：缪殷俊施卫江苏理工学院机械学院江苏常州213001

为了让无人车能够在复杂多变的环境中安全高效地行驶,现设计一种路径规划算法。即对A星算法进行改进优化并应用到路径规划中,使其符合设计要求。首先,通过对h(n)进行改进加入权重系数,然后,对搜索邻域进行优化,剔除多余的方向;其次,使... 详细信息

为了让无人车能够在复杂多变的环境中安全高效地行驶,现设计一种路径规划算法。即对A星算法进行改进优化并应用到路径规划中,使其符合设计要求。首先,通过对h(n)进行改进加入权重系数,然后,对搜索邻域进行优化,剔除多余的方向;其次,使用关键点提取策略去除冗余节点;最后,设置障碍物安全距离,避免无人车在路径规划中过度靠近障碍物产生碰撞风险。对改进优化后的A星算法进行路径规划并与优化前的传统A星算法进行对比,实验结果表明,提出的改进算法可以明显提升整体效率。

关键词：无人车避障路径规划改进A星算法关键节点优化

基于多级视野自适应蚁群算法的移动机器人路径规划

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农业机械学报 2024年

作者：许建民邓冬冬宋雷杨炜厦门理工学院机械与汽车工程学院

针对传统蚁群算法(Ant colony optimization，ACO)在应用于移动机器人路径规划时存在优化能力差，易于死锁，搜索效率低等问题，提出一种多级视野自适应蚁群算法(Multi-level field of view adaptive ant colony optimization，MLFVAACO... 详细信息

针对传统蚁群算法(Ant colony optimization，ACO)在应用于移动机器人路径规划时存在优化能力差，易于死锁，搜索效率低等问题，提出一种多级视野自适应蚁群算法(Multi-level field of view adaptive ant colony optimization，MLFVAACO)。首先在ACO的基础上依次扩展两级视野使得规划出的路径更加平滑；其次设计了自适应全局初始信息素更新策略，既避免了蚂蚁在算法初期出现盲目搜索现象又加强了蚂蚁选择可选区域的指导作用；然后对算法迭代过程中的死锁蚂蚁进行优化以提高蚁群的利用率和增加搜索解的多样性；最后对蚂蚁的状态转移规则进行改进来避免蚂蚁陷入局部最优解。通过仿真分析来选取MLFVAACO算法的最优参数，在两种不同复杂程度的格栅地图中分别与传统ACO算法、改进ACO算法和图搜索算法进行对比验证MLFVAACO算法的可行性和有效性。仿真结果表明，在简单与复杂环境中，MLFVAACO算法相较于传统ACO算法最优路径分别缩短12.74%和4.38%，路径转折点分别减少50%和63.16%，蚂蚁利用率分别提升99.99%和99.95%，搜索效率分别提高60.14%和62.17%；相较于改进ACO算法和图搜索算法，MLFVAACO算法能够规划出路径平滑度更好的最短路径，同时搜索解的质量也更好。这充分验证了MLFVAACO算法在应用于移动机器人路径规划时具有出色的综合性能。

关键词：移动机器人全局路径规划蚁群算法多级视野死锁

基于全局关键点提取的改进A*算法全局路径规划研究

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系统仿真学报 2024年

作者：林桂娟李子涵王宇厦门理工学院机械与汽车工程学院

为了解决在较大且复杂场景下，传统A*算法寻路会遍历大量节点、计算时间长、易陷入U型陷阱等问题，本文在A*算法的基础上，结合跳点搜索(Jump Point Search，JPS)算法思想，提出一种改进A*算法，利用图像处理技术对全局地图进行关键点... 详细信息

为了解决在较大且复杂场景下，传统A*算法寻路会遍历大量节点、计算时间长、易陷入U型陷阱等问题，本文在A*算法的基础上，结合跳点搜索(Jump Point Search，JPS)算法思想，提出一种改进A*算法，利用图像处理技术对全局地图进行关键点提取。该算法会对全局地图进行前处理，获取与障碍物对角相距1格的角点，构建关键点列表，提出全局关键点代替A*算法所需要遍历的节点，大量减少计算量；提出布雷森汉姆直线算法重新定义邻居点，使其能够类似于A*算法探寻邻居点获取路径。在MATLAB中设置60*60的2维栅格地图和障碍物进行仿真验证，并在实际场景中测试。结果表明：改进A*算法在更快获取路径的基础上，路径长度更短，折点数更少，有效解决U型陷阱问题。

关键词：路径规划改进A*算法关键点提取移动机器人 MATLAB

基于改进SPH方法的滑坡涌浪对大坝结构冲击响应规律研究

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工程科学与技术 2024年

作者：黄帅王中根李昱冯宇翔应急管理部国家自然灾害防治研究院帝国理工学院

合理的模拟方法对于滑坡涌浪灾害应急决策的制定至关重要，本研究提出了一种基于改进SPH法的流固耦合分析模型，该模型采用弹簧-阻尼的形式来处理伸缩变形体的流固耦合计算，从而有效地解决了复杂流体现象与大变形体的耦合问题以及粒子... 详细信息

合理的模拟方法对于滑坡涌浪灾害应急决策的制定至关重要，本研究提出了一种基于改进SPH法的流固耦合分析模型，该模型采用弹簧-阻尼的形式来处理伸缩变形体的流固耦合计算，从而有效地解决了复杂流体现象与大变形体的耦合问题以及粒子相互穿透的问题。在此基础上，分析了滑坡涌浪对大坝结构冲击响应规律。研究结果表明：当滑坡产生的涌浪波到达大坝结构时，坝体不仅受到孤立波的影响，还会受到破碎波前段波和破碎波段波的影响，尤其是破碎波前段波对大坝稳定性的影响显著，其影响力约为孤立波的10-12倍。随着滑坡与大坝距离的增加，在一定的距离范围内滑坡涌浪对大坝结构稳定性的影响显著，同时，涌浪冲击角度的增加会导致作用于大坝的波压下降，在0°到30°之间时波压最大，超过30°时其影响力开始减小。改进的SPH方法计算结果与试验结果一致性较好，其能够很好的再现滑坡-崩塌破碎-涌浪-大坝结构大变形的整个灾害链过程，不仅能模拟大坝在冲击波下的大变形行为，也能模拟大坝动态响应的衰减行为。这些研究结果为大坝结构设计、施工及灾害应急防控提供了重要的参考价值。

关键词：大坝 SPH方法弹簧-阻尼模型滑坡涌浪冲击响应

市场环境下智能配用电系统分层协同优化运行:研究挑战、进展与展望

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中国电机工程学报 2024年第6期44卷 2078-2096,I0001页

作者：叶宇剑吴奕之胡健雄汤奕陈涛 Goran STRBAC 东南大学电气工程学院江苏省南京市210096 伦敦帝国理工学院电气与电子工程系英国伦敦SW72AZ

随着分布式资源在配电网中的比例不断提高,如何在市场化交易机制下实现配用电系统安全经济运行成为当下的研究热点。在市场环境下,配用电系统各层的运行管理面临着不确定性逐层加剧、市场规模快速扩展、市场交易与系统安全运行难以有效... 详细信息

随着分布式资源在配电网中的比例不断提高,如何在市场化交易机制下实现配用电系统安全经济运行成为当下的研究热点。在市场环境下,配用电系统各层的运行管理面临着不确定性逐层加剧、市场规模快速扩展、市场交易与系统安全运行难以有效衔接等多重挑战。该文首先梳理市场环境下配用电系统运行优化的关键问题;其次,对传统解析优化方法的研究成果与研究中仍待解决的问题进行总结;然后,针对配用电系统市场交易、运行优化等问题特点,系统性地介绍深度强化学习技术,分析归纳深度强化学习在配用电系统中的研究现状。最后,提炼出贯穿配用电系统多层多主体协同优化问题中的三重研究需求,并对深度强化学习技术未来的应用路径与发展趋势进行展望。

关键词：配电市场运营配电系统调度可交易能源需求侧管理强化学习多智能体系统

地震作用下深水坝坡动水压力分布特性及影响因素分析

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应用基础与工程科学学报 2024年

作者：黄帅程思博钱海涛张力方帝国理工学院应急管理部国家自然灾害防治研究院

合理确定深水坝坡的动水压力是强震区新建大坝设计和已建坝安全评估的一个重要因素，本文基于Green函数提出了可考虑深水自由表面重力波、库水可压缩性和库底反射影响的深水坝坡地震动水压力的解析方法，在此基础上，研究了地震波入射... 详细信息

合理确定深水坝坡的动水压力是强震区新建大坝设计和已建坝安全评估的一个重要因素，本文基于Green函数提出了可考虑深水自由表面重力波、库水可压缩性和库底反射影响的深水坝坡地震动水压力的解析方法，在此基础上，研究了地震波入射角、地基倾角、坝坡坡角以及库水深度对坝坡地震动水压力特性的影响。研究发现，当地震卓越频率在1～5Hz范围内时，可以忽略自由表面重力波对动水压力的影响；库水可压缩性对动水压力影响依赖于振动频率，考虑库水可压缩性后坝坡的水平作用合力和倾覆力矩最大可分别增加约148.3%和125.1%；与库底部分反射相比，库底完全反射对坝坡稳定性影响显著，可使坝坡上的水平合力和倾覆力矩分别增加2.4倍和2.25倍。当地震入射角达到50°时，动水压力由增加转为减小的趋势，而随着地基倾角的增加，动水压力呈现减小趋势，当地基倾角从0°增加到20°时，动水压力减小约23.7%；同样，随着坝坡坡角的增加，动水压力呈现减小的趋势，当坝坡坡角由40°增加到90°时，坝坡底部动水压力减小了约107.8%；当库水由50m增加至300m时，动水压力最大可增加约151%。

关键词：地震作用深水坝坡动水压力库水可压缩性地基倾角自由表面重力波

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鳗鲡科鱼类变刚度特性对推进性能影响研究

力学学报 2024年第1期56卷 273-284页

作者：张旭尧崔祚尹存宏程安楠贵州大学机械工程学院贵阳550025 贵州理工学院航空航天工程学院贵阳550003

生物学研究表明,波动推进鱼类的鱼体刚度对其推进性能有着重要影响,通过改变鱼体刚度可获得优异的游动特性,但鱼类肌肉驱动模式与鱼体刚度和游动性能的关系尚不清晰.鉴于此,文章以鳗鲡科鱼类作为研究对象,基于黏弹性梁理论和Taylor流体... 详细信息

生物学研究表明,波动推进鱼类的鱼体刚度对其推进性能有着重要影响,通过改变鱼体刚度可获得优异的游动特性,但鱼类肌肉驱动模式与鱼体刚度和游动性能的关系尚不清晰.鉴于此,文章以鳗鲡科鱼类作为研究对象,基于黏弹性梁理论和Taylor流体理论,建立由生物学钙离子肌肉驱动的鳗鲡科鱼类游动模型,研究肌肉驱动和鱼体刚度变化对推进性能的影响.结果表明,肌肉驱动力随刚度增加呈先快速增加后缓慢下降的变化趋势,而随着肌肉驱动力增加,鱼体游动速度随刚度增加而增加并逐渐趋于稳定.当肌肉驱动频率由1 Hz增加到2 Hz时,游动速度和启动加速度可分别提升55%和129%,可见增大鱼体刚度可显著提升推进性能.为了验证上述结论,设计了基于串并联结构的变刚度实验平台,实验表明鱼体的变刚度特性能显著提升推进性能.当舵机驱动频率由1 Hz增加到2 Hz时,通过统一变化弹簧刚度大小推力可提升2.5倍.上述研究结果可为改变鱼体刚度提升游动性能提供参数设计指导,为研制变刚度仿生机器鱼提供理论依据.

关键词：鳗鲡科鱼类肌肉驱动变刚度游动性能

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基于螺旋理论的串联机器人奇异性分析

机械工程师 2024年第6期 51-54页

作者：刘国军湖南理工学院机械学院湖南岳阳414006

串联机器人被广泛用作工业机器人、医疗机器人等。当处于奇异位姿时,串联机器人将变得自由度减少或不可控。文中利用螺旋理论,提出一种对串联机器人奇异性进行分析的方法。文中提出的奇异性分析方法,不需要求导运算,物理意义明确。

关键词：螺旋理论串联机器人奇异性分析

C微合金化对Fe-Mn-Cr-Ni中熵合金微观结构和力学性能的影响

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金属热处理 2024年第6期49卷 206-210页

作者：李娜孙书刚杨建春汪淇南通理工学院机械工程学院江苏南通226001

采用真空电弧熔炼和铜模吸铸法制备了Fe_(50)Mn_(25)Cr_(15)Ni_(10)和(Fe_(50)Mn_(25)Cr_(15)Ni_(10))_(99)C_(1)中熵合金,随后将合金进行室温轧制80%,并在900℃进行退火,通过XRD、SEM及EBSD等检测设备研究了C微合金化对合金微观组织和力学性能的影响。结果表明,Fe_(50)Mn_(25)Cr_(15)Ni_(10)和(Fe_(50)Mn_(25)Cr_(15)Ni_(10))_(99)C_(1)中熵合金为FCC单相结构,添加C元素后,合金的晶粒细化。900℃×10 min退火的合金,在室温下(25℃)的屈服强度和抗拉强度由381、586 MPa提高至535、756 MPa,低温下(-196℃)的屈服强度和抗拉强度由687、1114 MPa提高至980、1352 MPa。随着温度由25℃降至-196℃,(Fe_(50)Mn_(25)Cr_(15)Ni_(10))_(99)C_(1)中熵合金的强度和塑性同时得到提高,具有较佳的强塑积,主要归因于C元素的添加所引起的细晶强化、固溶强化和位错增殖。

关键词：中熵合金微合金化微观结构力学性能