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基于全质心WLS-HDS-TWR算法的无人驾驶农业机械协同定位算法研究

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农业机械学报 2024年第7期55卷 27-36,110页

作者：解开婷张兆国王法安朱时亮许熙晨张炅昊昆明理工大学机电工程学院昆明650500 昆明理工大学现代农业工程学院昆明650500

针对室内全球导航卫星系统(Global navigation satellite system,GNSS)信号受遮挡时,农用车辆协同定位精度低、稳定性差、信号丢包等问题,本文开展面向超宽带(Ultra-wideband,UWB)调频技术的室内外农用车辆协同定位算法研究。首先,搭建... 详细信息

针对室内全球导航卫星系统(Global navigation satellite system,GNSS)信号受遮挡时,农用车辆协同定位精度低、稳定性差、信号丢包等问题,本文开展面向超宽带(Ultra-wideband,UWB)调频技术的室内外农用车辆协同定位算法研究。首先,搭建三基站多边测距定位模型,实现主基站绝对位置标定以及辅助基站绝对位置坐标的变换求解;其次,提出全质心加权最小二乘的高速双边双向(Weighted least squares high double sided two-way ranging,WLS-HDS-TWR)农机协同定位算法,基于泰勒级数展开的WLS估计算法,求解主车位置。同时,提出面向室内环境的多状态基站组合的UWB定位模块布设模式,并验证其可行性;通过飞行时间法(Time of flight,TOF)获取主从车距离信息,融合GNSS标定位置信息、主车坐标信息以及测距信息,实现主从车协同定位。最后,基于Prescan/Simulink搭建联合仿真平台,验证提出算法的可靠性;通过农用履带车辆开展室内及室外协同定位实车试验,试验结果表明:全质心WLS-HDS-TWR协同定位算法可有效解决室内GNSS信号缺失问题,室内环境下,定位精度较HDS-TWR及全质心LS-HDS-TWR算法分别提高26.98%和22.03%,满足智能农机协同定位作业需求。

关键词：农业机械协同定位算法超宽带 WLS-HDS-TWR 多边测距

锚框校准和空间位置信息补偿的街道场景视频实例分割

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电子学报 2024年第1期52卷 94-106页

作者：张印辉赵崇任何自芬杨宏宽黄滢昆明理工大学机电工程学院云南昆明650500

街道场景视频实例分割是无人驾驶技术研究中的关键问题之一,可为车辆在街道场景下的环境感知和路径规划提供决策依据.针对现有方法存在多纵横比锚框应用单一感受野采样导致边缘特征提取不充分以及高层特征金字塔空间细节位置信息匮乏的... 详细信息

街道场景视频实例分割是无人驾驶技术研究中的关键问题之一,可为车辆在街道场景下的环境感知和路径规划提供决策依据.针对现有方法存在多纵横比锚框应用单一感受野采样导致边缘特征提取不充分以及高层特征金字塔空间细节位置信息匮乏的问题,本文提出锚框校准和空间位置信息补偿视频实例分割(Anchor frame calibration and Spatial position information compensation for Video Instance Segmentation,AS-VIS)网络.首先,在预测头3个分支中添加锚框校准模块实现同锚框纵横比匹配的多类型感受野采样,解决目标边缘提取不充分问题.其次,设计多感受野下采样模块将各种感受野采样后的特征融合,解决下采样信息缺失问题.最后,应用多感受野下采样模块将特征金字塔低层目标区域激活特征映射嵌入到高层中实现空间位置信息补偿,解决高层特征空间细节位置信息匮乏问题.在Youtube-VIS标准库中提取街道场景视频数据集,其中包括训练集329个视频和验证集53个视频.实验结果与YolactEdge检测和分割精度指标定量对比表明,锚框校准平均精度分别提升8.63%和5.09%,空间位置信息补偿特征金字塔平均精度分别提升7.76%和4.75%,AS-VIS总体平均精度分别提升9.26%和6.46%.本文方法实现了街道场景视频序列实例级同步检测、跟踪与分割,为无人驾驶车辆环境感知提供有效的理论依据.

关键词：街道场景视频实例分割锚框校准空间信息补偿无人驾驶

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海水基纳米流体分散稳定性和黏度特性研究

功能材料 2024年第6期55卷 6088-6094页

作者：李翔吴张永蒋佳骏朱启晨蔡晓明莫子勇昆明理工大学机电工程学院昆明650500

以海水为基础液的纳米流体,可作液压介质应用于海洋液压设备,解决传统液压油因海水侵入引起的油液变质问题。以天然海水为基础液,通过两步法制备海水基SiC纳米流体,采用单一变量法探究不同组分配比纳米流体的分散稳定性和黏度特性。结... 详细信息

以海水为基础液的纳米流体,可作液压介质应用于海洋液压设备,解决传统液压油因海水侵入引起的油液变质问题。以天然海水为基础液,通过两步法制备海水基SiC纳米流体,采用单一变量法探究不同组分配比纳米流体的分散稳定性和黏度特性。结果表明,NaCl会破坏颗粒双电层,降低纳米流体稳定系数,但表面活性剂CMC可吸附在SiC颗粒表面提供空间位阻,使稳定系数在10 d内维持在0.9左右。同时,验证了SiC粒径在40 nm,质量分数在1%左右,CMC质量分数在2%左右,纳米流体分散稳定性最佳。海水基纳米流体的黏度随颗粒添加量的增加而增大,在质量分数>1%时,上升趋势减缓;随着CMC添加量的增多,影响了纳米流体中的微结构,使海水基纳米流体的黏度随CMC质量分数增加而上升,上升趋势为平缓-急剧-平缓;受布朗运动的影响,黏度与温度呈负相关;纳米流体黏度随NaCl质量分数的增加而下降,下降趋势先快后慢。制备的海水基纳米流体具有较好的分散稳定性,可通过调控组分配比得到所需黏度,有助于纳米流体技术的进一步发展。

关键词：海水基纳米流体碳化硅分散稳定性黏度特性液压介质

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SiC表面水滴型微织构的水润滑特性研究

混合多馈入直流输电系统中LCC分层接入方式下后续换相失败抑制策略

表面技术 2024年第1期53卷 96-104页

作者：王鹏洋龙威赵章行毛文元乔妍昆明理工大学机电工程学院昆明 650500 昆明理工大学化学工程学院昆明 650500

目的提高水润滑条件下SiC陶瓷的摩擦性能.方法通过对剪切力矩和摩擦因数的测试和计算,结合扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)观察试件表面的磨痕形貌及元素含量分布,分析转速、载荷和织构排布方式对变深度水滴型织构在SiC表面摩擦因数、磨... 详细信息

目的提高水润滑条件下SiC陶瓷的摩擦性能.方法通过对剪切力矩和摩擦因数的测试和计算,结合扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)观察试件表面的磨痕形貌及元素含量分布,分析转速、载荷和织构排布方式对变深度水滴型织构在SiC表面摩擦因数、磨损特征和摩擦化学反应的影响规律.结果在变深度动压弹流润滑和摩擦化学反应的协同作用下,单侧水滴型织构试件在润滑介质从小端流向大端时可以实现更好的润滑性能,并且随着转速从200 r/min升至900 r/min,稳定摩擦因数从0.004增至0.068,远低于相同工况下斜槽型织构和无织构的光滑表面试件.对于水滴型织构,当润滑介质从大端流向小端时,其呈现的摩擦因数与无织构表面光滑试件的摩擦因数相近,维持在0.014～0.114.双侧水滴型织构在重载时具有更优异的润滑减摩效果,在200～900 r/min的转速范围内,能够提供稳定且较小的摩擦因数.结论在SiC材料表面设计具有变深度特征的水滴型织构,可以有效提高系统的润滑减摩效果,特别是当润滑介质从织构较浅处流向较深处时,可以促进SiC试件表面的摩擦化学反应,生成的氧化物薄膜会覆盖在试件表面形成保护层,使SiC陶瓷的摩擦学行为得到改善.

关键词：碳化硅水滴型织构摩擦因数摩擦化学反应动压弹流润滑

来源：博看期刊评论

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高电压技术 2024年第7期50卷 2760-2773,I0001页

作者：束洪春邵宗学赵伟省部共建智能电网故障检测与保护控制协同创新中心(昆明理工大学) 昆明650051 昆明理工大学电力工程学院昆明650051 昆明理工大学机电工程学院昆明650051

随着直流输电的发展,LCC-HVDC与VSC-HVDC将不可避免的馈入同一区域电网,我国部分地区已经形成了混合多馈入直流输电系统,而受端LCC分层接入方式能够提高混合多馈入直流输电系统的电压支撑能力。受端分层接入方式下特高压直流输电工程在... 详细信息

随着直流输电的发展,LCC-HVDC与VSC-HVDC将不可避免的馈入同一区域电网,我国部分地区已经形成了混合多馈入直流输电系统,而受端LCC分层接入方式能够提高混合多馈入直流输电系统的电压支撑能力。受端分层接入方式下特高压直流输电工程在本层阀组发生换相失败时,由于层间耦合关系,可能引发非故障层阀组同时发生换相失败。提出基于MMC快速无功支援与LCC非故障层超前触发角补偿的协调控制策略,根据不同交流电压跌落程度,考虑受端MMC四象限运行能力向受端LCC非故障层提供无功支援,需要的无功支援量在MMC四象限运行范围内时,仅由MMC进行无功支援,利用公共耦合母线的电压跌落值确定MMC无功支援指令值。需要的无功支援量超过MMC四象限运行范围内时,MMC无功支援指令值为四象限运行有功临界值时的无功最大值,同时启动LCC非故障层的超前触发角补偿控制。大量仿真测试表明所提协调控制策略对高低端逆变器同时发生换相失败的抑制效果明显。

关键词：混合多馈入 LCC分层接入 MMC无功支援换相失败协调控制

融入概率学习的混合差分进化算法求解绿色分布式可重入作业车间调度

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控制理论与应用 2024年第3期41卷 512-521页

作者：胡蓉伍星毛剑琳钱斌昆明理工大学信息工程与自动化学院云南昆明650500 云南机电职业技术学院云南昆明650000 昆明理工大学机电工程学院云南昆明650500

本文针对绿色分布式可重入作业车间调度问题(GDRJSSP),提出一种融入概率学习的混合差分进化算法(HDE PL),以实现最大完工时间和总能耗最小.根据GDRJSSP的问题特点,设计编码和解码规则,并采用差分进化算法执行全局搜索来发现优质解区域.... 详细信息

本文针对绿色分布式可重入作业车间调度问题(GDRJSSP),提出一种融入概率学习的混合差分进化算法(HDE PL),以实现最大完工时间和总能耗最小.根据GDRJSSP的问题特点,设计编码和解码规则,并采用差分进化算法执行全局搜索来发现优质解区域.为能更明确地引导全局搜索方向,设计基于贝叶斯网络结构的多维概率模型合理学习和积累优质解(即当前种群中的较优解)的模式信息.结合问题解的结构特征,提出基于关键路径的4种邻域结构来构造局部搜索,并设计基于非关键路径的节能策略来提升算法获取低能耗非劣解的能力.仿真实验和算法对比验证了HDE PL可有效求解GDRJSSP.

关键词：差分进化绿色调度分布式调度可重入作业车间调度问题

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视觉跟踪多转子位移测量

振动工程学报 2024年第1期37卷 113-125页

作者：杨荣良王森伍星柳小勤刘韬昆明理工大学机电工程学院云南昆明650500 云南机电职业技术学院云南昆明650023

针对当前传统振动传感器在测量旋转体位移时受限于安装和测点数量等问题,将高速工业相机作为采集媒介,在转子振动试验台上进行转子振动视频的采集,并利用基于多目标跟踪的视觉振动测量方法跟踪多个转子目标的全场振动位移。将注意力机... 详细信息

针对当前传统振动传感器在测量旋转体位移时受限于安装和测点数量等问题,将高速工业相机作为采集媒介,在转子振动试验台上进行转子振动视频的采集,并利用基于多目标跟踪的视觉振动测量方法跟踪多个转子目标的全场振动位移。将注意力机制引入残差神经网络,结合特征金字塔网络结构建立改进的特征提取骨干网络,并利用身份重新识别方法来强化相邻帧间目标位移的关联性,跟踪旋转体全场振动位移信号。在转子振动位移测量数据集上对不同网络模型进行定性和定量的比较。结果表明,本文构建的网络模型在边界框回归时能够获取更为紧密的贴合度;将采集的电涡流位移信号作为标准量进行两个转子位移信号的对比实验,结果表明,本文多目标跟踪算法拟合的波形和频谱噪声最小,且能与电涡流信号相匹配;在目标对象模糊情况下的实验也证明本文算法所具有的泛化性能,这也体现出视觉测量在旋转体振动位移跟踪领域的工程应用价值。

关键词：视觉测振深度学习多目标视觉跟踪模糊图像旋转体位移测量

基于炭黑-钛酸钡/聚氨酯的柔性电容式压力传感器

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复合材料学报 2024年

作者：陈续峰张宇秦亚飞王梦妍隋志源昆明理工大学机电工程学院

随着智能可穿戴柔性电子技术在生物医疗、电子皮肤、人机交互等领域的快速发展和应用，兼具高灵敏度和宽检测范围的柔性压力传感器的研究需求被提上日程。本文采用聚氨酯海绵(PU)作为基底，通过超声浸渍涂覆的方法将炭黑-钛酸钡(CB-BTO... 详细信息

随着智能可穿戴柔性电子技术在生物医疗、电子皮肤、人机交互等领域的快速发展和应用，兼具高灵敏度和宽检测范围的柔性压力传感器的研究需求被提上日程。本文采用聚氨酯海绵(PU)作为基底，通过超声浸渍涂覆的方法将炭黑-钛酸钡(CB-BTO)复合材料结合在聚氨酯海绵上，制备出了CB-BTO/PU海绵柔性电容式压力传感器。经测试，传感器兼具了高灵敏度(～0.7911 kPa-1)和宽的检测范围(0～300 kPa)等特性。同时，并对传感器的响应时间、最低检测限及稳定性等进行研究。此外，还对传感器进行了四个不同压力量程范围的应用测试，验证了传感器在高灵敏度和宽检测范围的应用潜力，为低成本、大规模制备高性能柔性传感器提供了新的可能性方案。

关键词：柔性电容式压力传感器模板组装法高灵敏度宽检测范围

海水基MoS/SiC二元纳米流体摩擦学特性

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化工进展 2024年

作者：李翔吴张永蒋佳骏朱启晨龚湫昆明理工大学机电工程学院

为解决海水液压传动介质存在的腐蚀和抗磨减摩性差等问题，向海水基载液中分散纳米材料改善其理化性质。以海水为基础液，硅烷偶联剂（KH550）表面改性SiC纳米颗粒和MoS2纳米片为分散相，制备海水基SiC、MoS2以及MoS2/SiC二元纳米流体... 详细信息

为解决海水液压传动介质存在的腐蚀和抗磨减摩性差等问题，向海水基载液中分散纳米材料改善其理化性质。以海水为基础液，硅烷偶联剂（KH550）表面改性SiC纳米颗粒和MoS2纳米片为分散相，制备海水基SiC、MoS2以及MoS2/SiC二元纳米流体，采用场发扫描电镜和红外光谱分析纳米材料微观结构及改性情况，通过直接观察法和失重法评估纳米流体的分散稳定性及腐蚀速率，从多角度对纳米流体的摩擦学特性进行研究，并探究其润滑机理。结果表明：在KH550修饰后，选择羧甲基纤维素钠（CMC-Na）作为表面活性剂，MoS2/SiC质量比为1:2的纳米流体表现出最优的分散稳定性；SiC和MoS2的加入能在铜片表面形成保护膜，降低海水的腐蚀速率；摩擦磨损实验数据表明，MoS2/SiC质量比为1:2的纳米流体平均摩擦系数最优为0.119，且瞬时摩擦系数平滑，测试钢球表面磨痕直径为1.88mm，质量磨损率为0.0223g/N·cm2，相较于一元MoS2和SiC纳米流体分别降低了22.9%和69.7%；通过XPS对磨痕表面元素化学状态分析，表明MoS2与SiC协同参与磨痕表面的摩擦反应，在摩擦基底形成复合润滑膜，具有高效协同润滑作用。

关键词：水液压技术液压传动介质纳米流体分散稳定性摩擦学性能