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融入GhostNet和CBAM的YOLOv8烟雾识别算法

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电子测量与仪器学报 2024年

作者：胡久松刘张驰余谦谷志茹钟皓湖南工业大学轨道交通学院湖南汽车工程职业学院航海工程学院

火灾防控在公共安全中至关重要，传统探测手段在特定环境下面临局限。计算机视觉技术能实时监控大范围，精准识别烟雾等火灾前兆。但烟雾形状、纹理和颜色的复杂性给机器视觉的烟雾精准识别带来了极大挑战。针对这个问题，设计了一种融... 详细信息

火灾防控在公共安全中至关重要，传统探测手段在特定环境下面临局限。计算机视觉技术能实时监控大范围，精准识别烟雾等火灾前兆。但烟雾形状、纹理和颜色的复杂性给机器视觉的烟雾精准识别带来了极大挑战。针对这个问题，设计了一种融入轻量级网络和卷积块注意力机制的YOLOv8烟雾分类算法，旨在提升烟雾分类的精度与效率。首先，算法采用了GhostNet架构，通过替换传统的卷积层，保持高性能的同时，极大减轻了模型的负担。其次，算法嵌入了CBAM注意力机制，能够自动调整对不同区域的关注程度，确保关键烟雾特征被优先处理和精细分析，增强了模型的鲁棒性。采用公开烟雾数据集和加入挑战样本的自制数据集进行了大量实验。实验结果证明，算法烟雾识别准确率在公开数据集上达到了99.9%，在自制数据集达到了99.2%，优于同类方法。在实验电脑上，算法在GPU条件下帧率达到了833fps，CPU条件下帧率达到了28fps，可以用于快速准确地进行早期火灾探测。

关键词：早期火灾探测烟雾识别 YOLOv8 GhostNet CBAM

非完整约束大负重比六足机器人多机动态协同编队避障控制策略

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机械工程学报 2024年第1期60卷 284-295页

作者：庄红超王柠董凯伦李卫华周安亮董磊夏怡芦天津职业技术师范大学机械工程学院天津300222 天津职业技术师范大学信息技术工程学院天津300222 哈尔滨工业大学(威海)汽车工程学院威海264209 北京印刷学院机电工程学院北京102600

在多机器人编队任务的现实环境中,不可避免会遇到队形变换的动态编队问题。为提高非结构环境多机器人编队的动态协同避障能力,以大负重比六足机器人的多机器人系统为例,利用非完整约束移动机器人轨迹跟踪的领航者-跟随者编队思想,提出... 详细信息

在多机器人编队任务的现实环境中,不可避免会遇到队形变换的动态编队问题。为提高非结构环境多机器人编队的动态协同避障能力,以大负重比六足机器人的多机器人系统为例,利用非完整约束移动机器人轨迹跟踪的领航者-跟随者编队思想,提出多领航机器人分群一致性编队控制的动态队形变换避障策略。基于代数图论数学基础,设计大负重比六足机器人多机通信拓扑图与拓扑图分析矩阵,建立多领航者分群一致性编队系统的全局动态关系与一致性数学模型,提出多领航机器人分群一致性编队控制的动态队形变换避障策略,基于MATLAB软件实施仿真实验,仿真结果显示虚拟领航机器人发布控制指令使多机系统完成队形变换并顺利通过障碍物环境,验证多机动态协同编队避障控制策略的有效性和泛化能力。所提出的大负重比六足机器人多机动态协同编队避障控制策略,有助于提高非结构环境多机器人系统的地形通过能力。

关键词：非完整约束大负重比六足机器人分群一致性协同编队队形变换

AFS/DYC协调控制下汽车侧风稳定性研究

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重庆理工大学学报（自然科学） 2024年第7期38卷 78-85页

作者：朱志林汪怡平袁晓红李文杰武汉理工大学汽车工程学院武汉430070

针对高速汽车在侧风环境下的气动稳定性问题,基于车辆空气动力学与车辆动力学构建了动态双向耦合模型,通过采用相平面法确定主动前轮转向(AFS)和直接横摆力矩控制(DYC)的工作时机,实现汽车AFS和DYC的协调控制,以改善汽车的操纵稳定性。... 详细信息

针对高速汽车在侧风环境下的气动稳定性问题,基于车辆空气动力学与车辆动力学构建了动态双向耦合模型,通过采用相平面法确定主动前轮转向(AFS)和直接横摆力矩控制(DYC)的工作时机,实现汽车AFS和DYC的协调控制,以改善汽车的操纵稳定性。研究结果表明:在侧风的作用下,有、无协调控制的车辆最大侧向位移分别为0.23 m和1.24 m,最大偏航角分别为1.92°和2.89°;最大侧向位移减小了81.5%,最大偏航角减小了33.5%,汽车的侧风稳定性得到明显改善。

关键词：动态双向耦合侧风稳定性协调控制主动前轮转向直接横摆力矩

Dy晶界扩散增强烧结Ce-Fe-B磁体的磁性能和微观结构研究

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中国稀土学报 2024年

作者：张详浩张伟源董必成余国鑫马冬威胡志华湖北汽车工业学院材料科学与工程学院

烧结Ce-Fe-B磁体为基体，利用重稀土元素Dy进行晶界扩散。研究扩散时间和回火温度对磁体的磁性能和微观结构的影响。结果表明：当涂覆量为0.2wt%，扩散时间为9h，回火温度600℃时，磁体获得最佳磁性能；其磁性能为Br=11.13kGs、Hcj=9.09... 详细信息

烧结Ce-Fe-B磁体为基体，利用重稀土元素Dy进行晶界扩散。研究扩散时间和回火温度对磁体的磁性能和微观结构的影响。结果表明：当涂覆量为0.2wt%，扩散时间为9h，回火温度600℃时，磁体获得最佳磁性能；其磁性能为Br=11.13kGs、Hcj=9.09kOe、（BH）max=29.63MGOe、Hk/Hcj=0.926；对比基材的矫顽力增加0.97kOe。随着晶界扩散时间和回火温度的增加，磁体的剩磁、最大磁能积和矫顽力基本都呈现先增加后降低的趋势；当扩散时间为18小时时，磁体的磁性能降低比较明显。当晶界扩散时间为9h和15h时，涂覆面的取向度优于未涂覆面；而扩散时间为18h时，涂覆面的取向度明显低于未涂覆面。微观结构分析表明，Dy元素晶界扩散能够优化磁体的微观结构，进而增加磁体的矫顽力。

关键词： Ce-Fe-B磁体磁性能晶界扩散回火温度微观结构

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变转速工况下齿轮裂缝损伤程度识别仿真

机械设计与制造 2024年

作者：何秀媛张国福张炜长春工业大学人文信息学院机械与汽车工程学院长春工业大学机电工程学院

为了提高损伤程度识别精度，提出变转速工况下齿轮裂缝损伤程度识别方法。建立齿轮动力学模型获取齿轮在变转速工况下的动态响应，采用能量法求出齿轮裂缝损伤状态下的时变啮合刚度，以便对不同损伤程度展开响应分析；根据分析结果计算... 详细信息

为了提高损伤程度识别精度，提出变转速工况下齿轮裂缝损伤程度识别方法。建立齿轮动力学模型获取齿轮在变转速工况下的动态响应，采用能量法求出齿轮裂缝损伤状态下的时变啮合刚度，以便对不同损伤程度展开响应分析；根据分析结果计算出表征齿轮裂缝损伤程度的故障频带幅值和啮合频率幅值特征，根据关联性和一致性评价准则对其展开评估，验证其对于齿轮裂缝损伤程度识别的重要性；引入集成学习策略改进SVM，将故障频带幅值与时变啮合刚度作为模型的输入，集成模型将综合多个基础模型的输出结果，得到最终的齿轮裂缝损伤程度分类识别结果。仿真实验结果表明，所提方法能够有效提高齿轮裂缝损伤程度识别精度。

关键词：变转速工况齿轮动力学模型能量法特征评估

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基于混合A*和修正RS曲线融合的路径规划

计算机工程 2024年

作者：张博强陈新明冯天培吴兰刘宁宁孙朋河南工业大学机电工程学院上海工程技术大学机械与汽车工程学院

针对在限定场景内的无人转运车辆在路径规划过程中不能与周围障碍物保持安全距离，导致发生车辆与障碍物发生剐蹭的问题，本文针对混合A*算法提出改进。首先，将提出基于KD-Tree算法的距离代价函数并加到混合A*算法的代价函数中。其次... 详细信息

针对在限定场景内的无人转运车辆在路径规划过程中不能与周围障碍物保持安全距离，导致发生车辆与障碍物发生剐蹭的问题，本文针对混合A*算法提出改进。首先，将提出基于KD-Tree算法的距离代价函数并加到混合A*算法的代价函数中。其次，改变混合A*算法的扩展策略，根据车辆周围环境动态改变节点扩展距离，实现节点的动态扩展，提高算法的节点搜索效率。最后改进混合A*算法的RS曲线生成机制，使生成的RS曲线直线部分与周围障碍物边界保持平行，从而符合厂区内道路行驶要求，再通过对局部路径进行平滑处理，保证路径符合车辆运动学约束的条件下满足路径曲率变化的连续性，从而提高生成路径的质量。经过验证，本文提出的算法与传统算法相比，搜索时间缩短了38.06%，最大曲率减少了25.2%，路径距离障碍物最近距离增加了51.3%，有效提高了混合A*算法生成路径的质量，并能较好的在限定场景中运行。

关键词：限定场景路径规划 KD-Tree 混合A*算法 RS曲线

圆环型弹性阀片变形模型及厚度对溢流阀开度影响分析

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现代制造工程 2024年第9期 110-118页

作者：陈俊杰关长宇刘昊袁显举江西理工大学机电工程学院赣州341000 湖北汽车工业学院汽车工程学院十堰442002

先导溢流阀是阻尼连续可变减振器的关键部件,使减振器具有阻尼连续可调能力,而圆环型弹性阀片是影响先导溢流阀的开度、压力等参数的关键零件。为查明圆环型弹性阀片变形规律与先导溢流阀开度的映射机制,推导了圆环型弹性阀片变形的数... 详细信息

先导溢流阀是阻尼连续可变减振器的关键部件,使减振器具有阻尼连续可调能力,而圆环型弹性阀片是影响先导溢流阀的开度、压力等参数的关键零件。为查明圆环型弹性阀片变形规律与先导溢流阀开度的映射机制,推导了圆环型弹性阀片变形的数学模型,在先导阀开度为0~0.25 mm,阀片厚度为0.1~0.3 mm的情况下进行计算分析,验证了变形模型的准确性,并揭示了先导溢流阀开阀压力、入口压力、溢流阀阀口内外压差和溢流阀开度的变化规律,获取了溢流阀开阀压力、压差、开度与圆环型弹性阀片厚度的关系曲线,为先导溢流阀的高精密设计及减振器阻尼匹配、优化提供理论指导。

关键词：先导溢流阀圆环型弹性阀片开度特性计算流体力学减振器

考虑轮胎非线性约束的汽车摆振系统建模及行为特征分析

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机械工程学报 2024年第16期60卷 249-258页

作者：魏恒卢剑伟石磊叶盛勇鲁航宇合肥工业大学汽车与交通工程学院合肥230009

为更加全面地分析汽车摆振系统动力学稳定性及行为特征,结合改进的拉格朗日方程建立整车12自由度摆振系统动力学模型,并在轮胎单点接触模型的基础上,推导得到轮胎线性及非线性两种约束方程。根据系统状态矩阵,分别考察两种轮胎约束下的... 详细信息

为更加全面地分析汽车摆振系统动力学稳定性及行为特征,结合改进的拉格朗日方程建立整车12自由度摆振系统动力学模型,并在轮胎单点接触模型的基础上,推导得到轮胎线性及非线性两种约束方程。根据系统状态矩阵,分别考察两种轮胎约束下的系统平衡点及其稳定性随车速的变化情况,并通过系统特征向量研究汽车摆振系统模态特性,分析轮胎参数对系统失稳模态的影响规律。研究表明,轮胎拖距和主销后倾角的减小可以提升系统稳定性,从而抑制汽车摆振。此外,以高斯白噪声为输入建立B级随机路面激励时域模型,进而研究随机路面激励下的摆振系统行为特征,并着重探讨轮胎非线性约束及参数对汽车摆振动力学的影响。研究发现,轮胎非线性约束虽然对摆振系统的失稳参数域没有影响,但会使得摆振幅值有所减小,且轮胎垂向载荷变化越大,两种轮胎约束下的摆振幅值差异就越大。因此,当轮胎垂向载荷变化较大时,轮胎垂向载荷对松弛长度和接地印迹的影响应该给予重视。

关键词：汽车摆振轮胎约束路面激励稳定性动力学行为

融合稀疏八叉树与卷积神经网络的汽车风阻系数预测

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计算力学学报 2024年第1期41卷 58-65页

作者：王刚张瑞昊刘学龙袁海东韩旭河北工业大学机械工程学院天津300401 中汽研(天津)汽车工程研究院有限公司天津300300

针对汽车风阻系数预测研究中参数化方法难以准确表征汽车外造型的难题,提出融合稀疏八叉树与卷积神经网络的汽车风阻系数预测方法。将汽车外造型按照八叉树结构离散,使用平均法向量对离散的复杂曲面进行简化,利用卷积神经网络对八叉树... 详细信息

针对汽车风阻系数预测研究中参数化方法难以准确表征汽车外造型的难题,提出融合稀疏八叉树与卷积神经网络的汽车风阻系数预测方法。将汽车外造型按照八叉树结构离散,使用平均法向量对离散的复杂曲面进行简化,利用卷积神经网络对八叉树形式的汽车外造型进行特征提取,进而对汽车风阻系数进行快速预测。通过改变卷积层数与全连接层数,研究了不同卷积神经网络结构对风阻系数预测精度的影响。与参数化方法相比,本文提出的外造型表示方法能更好地描述模型细节,构建的卷积神经网络结构对风阻系数预测的最小相对误差为1.453%,且计算速度是CFD仿真的1620倍,具有较高的精度及计算效率。

关键词：风阻系数深度学习稀疏八叉树卷积神经网络汽车

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