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智能车辆路径跟踪控制方法

控制与决策 2024年第1期39卷 143-150页

作者：李学鋆汪怡平苏楚奇宫新乐黄晋赵晓敏张镇涛武汉理工大学汽车工程学院武汉430070 清华大学车辆与运载学院北京100084 合肥工业大学汽车与交通工程学院合肥230009

为了提高智能车辆路径跟踪控制器的可靠性和控制精度,提出一种基于误差动力学模型的路径跟踪控制方法.基于车辆运动学模型和动力学模型建立系统误差动力学模型,并在此基础上推导出车辆路径跟踪控制的稳态控制律,利用李雅普诺夫稳定性理... 详细信息

为了提高智能车辆路径跟踪控制器的可靠性和控制精度,提出一种基于误差动力学模型的路径跟踪控制方法.基于车辆运动学模型和动力学模型建立系统误差动力学模型,并在此基础上推导出车辆路径跟踪控制的稳态控制律,利用李雅普诺夫稳定性理论验证稳态控制律的正确性.为了减小外部干扰对控制性能的影响,提高控制器的可靠性,进一步设计基于车辆侧向位移误差的瞬态控制律,并利用李雅普诺夫稳定性理论验证闭环系统的稳定性.稳态控制律和瞬态控制律构成了非线性的路径跟踪控制器.通过与车辆路径跟踪常用的线性控制器和非线性控制器对比验证所提出控制方法的有效性,线性控制器选用LQR控制器,非线性控制器选用Stanley控制器.仿真结果表明,与LQR控制器相比,所提出控制方法的路径跟踪控制精度、抗干扰性和可靠性更好.与Stanley控制器相比,所提出控制方法具有更好的路径跟踪控制精度和控制收敛速度,且在大曲率路径跟踪过程中具有更好的可靠性.

关键词：智能汽车路径跟踪误差动力学模型非线性控制器

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基于视觉感性度量的产品设计研究

包装工程 2024年第S1期 336-342+359页

作者：杨先艺王永东湖北汽车工业学院武汉理工大学

目的研究产品设计视觉感性形式的审美量化与生成逻辑，分别从感性主体（用户和消费者）和感性对象（产品）的角度研究产品设计中的视觉生成和审美评价的新感性形式。方法分别运用了视觉色彩度量评估、视觉界面美感度评估以及PAD情感... 详细信息

目的研究产品设计视觉感性形式的审美量化与生成逻辑，分别从感性主体（用户和消费者）和感性对象（产品）的角度研究产品设计中的视觉生成和审美评价的新感性形式。方法分别运用了视觉色彩度量评估、视觉界面美感度评估以及PAD情感模型理论，研究感性主体和感性对象双向视角的感性量化方式。结果首先在产品设计配色中，可以通过色彩物理量E1(I)与E2(I)的大小比较，确定产品设计的配色模式；其次，产品设计中视觉美感度的度量关系与黄金分割比例有一定的数量相关性；最后，通过PAD情感模型可以对设计师和设计受众的感性经验进行度量，实现设计实践与评价的感性度量。结论基于视觉感性度量的产品设计，其具体的感性度量要素包含感性主体视角的设计师、设计受众的感性经验和感性对象视角的视觉感性形式等多个方面的内容。

关键词：色彩度量美感度情感模型感性度量评估

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数控铣床低碳高质建模及工艺参数优化

中国机械工程 2024年第10期35卷 1845-1851页

作者：李泽亚罗敏张超勇徐金瑜湖北汽车工业学院电气与信息工程学院十堰442002 华中科技大学机械科学与工程学院武汉430074

针对数控铣床生产过程中工艺参数不合理导致碳排放量高、表面质量差等问题,提出了一种面向低碳高质的数控铣床工艺参数优化方法。分析了铣削过程碳排放因素,给出碳排放效率、表面粗糙度和加工时间的目标函数,构建基于灰狼算法改进支持... 详细信息

针对数控铣床生产过程中工艺参数不合理导致碳排放量高、表面质量差等问题,提出了一种面向低碳高质的数控铣床工艺参数优化方法。分析了铣削过程碳排放因素,给出碳排放效率、表面粗糙度和加工时间的目标函数,构建基于灰狼算法改进支持向量回归的数控铣床碳排放效率和表面粗糙度预测模型。以主轴转速、进给速度和切削宽度为优化变量,采用改进白鹭算法进行切削参数优化,获得了低碳高质高效工艺参数Pareto前沿解,通过熵权逼近理想解排序法选择合适的工艺参数。搭建了数控铣床碳排放监测实验平台,实验结果验证了所提方法的可行性和有效性。

关键词：低碳高质改进支持向量回归改进白鹭算法熵权逼近理想解排序法

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商用车电驱动桥壳多工况疲劳寿命预测及优化

机械强度 2024年

作者：张志阳龚青山刘敏江志刚张光国武汉科技大学机械自动化学院湖北汽车工业学院机械工程学院湖北汽车工业学院艺术与设计学院

驱动桥壳在实际行驶过程中由于长期受到交变循环载荷的作用，发生疲劳破坏的可能性较大。为了判断某商用车轮边电机驱动桥的驱动桥壳在设计时是否满足疲劳寿命的要求，建立了驱动桥的三维模型和有限元模型，首先对其进行惯性释放分析，... 详细信息

驱动桥壳在实际行驶过程中由于长期受到交变循环载荷的作用，发生疲劳破坏的可能性较大。为了判断某商用车轮边电机驱动桥的驱动桥壳在设计时是否满足疲劳寿命的要求，建立了驱动桥的三维模型和有限元模型，首先对其进行惯性释放分析，得出其静强度、刚度满足要求；在此基础上，基于nCode Designlife软件，使用名义应力法，结合材料的S-N曲线和疲劳加载曲线，采用新的汽车行业标准对其在垂直弯曲疲劳、制动疲劳和横向疲劳多工况下的疲劳寿命进行了预测；结果发现，驱动桥壳在制动疲劳和横向疲劳工况下的疲劳寿命不满足标准中的要求，须对其进行结构优化。最后对驱动桥壳进行了加筋优化处理，优化后的驱动桥壳在最大冲击工况下最大应力减小了95.8 MPa，最大变形减小了1.064 mm，且在三种疲劳工况下的最低疲劳寿命分别提升了107.6万次、28.9万次和49.7万次，均超出了标准中的要求，证明了驱动桥壳结构优化的可行性，有效缩短并降低了研发周期和研发成本。

关键词：驱动桥壳惯性释放疲劳寿命结构优化

基于相对熵-TOPSIS的机床可再制造性方案评价系统开发

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制造技术与机床 2024年第6期 147-152页

作者：郭秀珍龚青山刘敏江志刚曹占龙陈君文湖北汽车工业学院湖北十堰442002 武汉科技大学湖北武汉430081

可再制造性评价是机械装备再制造过程的重要环节,可再制造性评价方案直接影响再制造机床的质量及成本。针对机床可再制造性方案评价问题,提出了基于相对熵-TOPSIS的机床可再制造性方案的评价方法。首先,建立了基于机床易回收性、可拆解... 详细信息

可再制造性评价是机械装备再制造过程的重要环节,可再制造性评价方案直接影响再制造机床的质量及成本。针对机床可再制造性方案评价问题,提出了基于相对熵-TOPSIS的机床可再制造性方案的评价方法。首先,建立了基于机床易回收性、可拆解性、再制造技术性的可再制造性评价体系;然后,采用可拓层次分析法计算各指标权重,并应用相对熵-TOPSIS的评价方法进行最优方案筛选;最后,结合C#语言、SQL数据库等工具开发了机床的可再制造性方案评价系统,并将其应用于某机床制造厂滚齿机床再制造,对该方法可行性进行应用验证。

关键词：机床可再制造性相对熵-TOPSIS 评价系统

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改进Jaya算法求解混合流水车间调度问题

中国机械工程 2024年第8期35卷 1462-1471,1508页

作者：周豪张超勇刘辉罗敏华中科技大学机械科学与工程学院武汉430074 湖北汽车工业学院电气与信息工程学院十堰442002 中冶南方工程技术有限公司武汉430223

混合流水车间调度问题(HFSP)是广泛存在于流程制造系统中的NP-hard问题。针对最小化完工时间的HFSP,结合Jaya算法和禁忌搜索的优势,提出了一种改进Jaya算法。在该算法迭代更新阶段,根据设计的编码方式提出一种基于路径重连的方法来进行... 详细信息

混合流水车间调度问题(HFSP)是广泛存在于流程制造系统中的NP-hard问题。针对最小化完工时间的HFSP,结合Jaya算法和禁忌搜索的优势,提出了一种改进Jaya算法。在该算法迭代更新阶段,根据设计的编码方式提出一种基于路径重连的方法来进行离散更新,以保证种群的多样性,提高全局搜索能力。为提高局部搜索能力,提出融合两种邻域结构的禁忌搜索算法来进一步提高解的质量,并根据问题特性对邻域结构进行适配调整。采用所提算法求解三种基准测试集,在大规模经典测试集中求出新的最优解,在解的质量方面优于当前文献中其他算法,验证了所提算法的有效性和优越性。

关键词：混合流水车间调度路径重连禁忌搜索完工时间

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气候因素与黄土高原植被的时间滞后关系分析

草业科学 2024年

作者：汪士为吴伟湖北汽车工业学院武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室

在全球气候变化背景下，研究植被对气候因素的响应对于区域生态保护和水土资源的合理利用具有重要的实际意义。然而以往研究大多关注同时期气象因素和植被指标在区域尺度上的相互反馈，忽略了植被与气象因素之间的时间滞后效应。本研究... 详细信息

在全球气候变化背景下，研究植被对气候因素的响应对于区域生态保护和水土资源的合理利用具有重要的实际意义。然而以往研究大多关注同时期气象因素和植被指标在区域尺度上的相互反馈，忽略了植被与气象因素之间的时间滞后效应。本研究利用MODND1T/NDVI（归一化植被指数）时间序列和温度、降水数据集，分析了黄土高原植被对不同气候因素的时间滞后效应，建立了多元线性回归模型和偏相关模型，确定了不同植被类型的主要气候驱动因素。研究结果表明：（1）黄土高原不同植被类型和不同区域的植被对气候变化的响应方式和时间滞后效应都不同；（2）考虑时间滞后效应后，气候因素能够解释黄土高原植被生长变化的58.2%，相对于不考虑时间滞后效应的模型，这一解释程度提高了10%；（3）对于黄土高原MODND1T/NDVI在2000年至2018年期间具有显著变化趋势的区域（p < 0.05），主要的驱动因素是温度。

关键词：气候变化 MODND1T/NDVI 降水温度干旱时滞效应

近31年嘉陵江流域生态环境质量时空演变及驱动因子探测

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水土保持研究 2024年第1期31卷 427-439页

作者：汪士为吴伟湖北汽车工业学院湖北十堰442002 武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室武汉430072

[目的]城镇化建设的持续推进给嘉陵江流域生态环境带来的压力日益增加,多方位、客观、准确、快速测算区域生态环境质量是生态学研究的一个重点。[方法]利用Landsat数据和耦合的绿度、湿度、干度和热度的遥感生态指数(remote sensing eco... 详细信息

[目的]城镇化建设的持续推进给嘉陵江流域生态环境带来的压力日益增加,多方位、客观、准确、快速测算区域生态环境质量是生态学研究的一个重点。[方法]利用Landsat数据和耦合的绿度、湿度、干度和热度的遥感生态指数(remote sensing ecological index,RSEI),探究了1990—2020年不同时间段嘉陵江流域生态环境质量时空演变及其对人类活动、地形和气象变化的敏感性。[结果](1)生态环境质量整体呈变好趋势,RSEI线性变化倾斜率为0.0003/a。2003年之前嘉陵江流域生态环境变化较为稳定,2003年之后呈现先减小后增加的趋势。(2)50%以上区域的生态环境质量变化不明显。但1990—1995年陇南以北和达州以东地区生态环境质量呈退化趋势,平武部分地区呈改善趋势。1995—2000年遂宁零星分布有轻微退化趋势的区域。2005—2010年南充以南、广元以北等地区均呈轻微改善趋势。2010—2020年迭部地区均以轻微退化趋势为主。(3)生态环境质量受到人口和国内生产总值的影响程度随时间变化呈下降趋势,土地利用、海拔、坡度和降水在2015年之前对生态环境质量影响较小,2015年后对生态环境的影响呈增加趋势。气温和风速对生态环境影响力在1995年、2015年均出现突增。(4)地形因子和气象与土地利用因子之间的交互作用对嘉陵江流域生态环境质量的影响均较大,且任何两种因子的交互作用都大于单个因子对嘉陵江流域生态环境质量的影响。[结论]国内生产总值和任何两个因子间的交互作用对嘉陵江流域生态环境质量的影响最小。研究区在2015年前生态环境质量受到人类活动的影响较大,但在2015年之后受到自然因素的影响逐渐增加,但总体上其生态环境质量有所改善,得益于近年来该市对生态环境的关注与投入。

关键词：生态环境质量土地利用地形因子气象因子嘉陵江流域

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复杂地形环境下的多传感器融合SLAM技术

机器人 2024年第4期46卷 425-435页

作者：路春晓钟焕刘威周勇崔智全李卫华哈尔滨工业大学(威海)汽车工程学院山东威海264209 中建三局集团有限公司湖北武汉430070 长三角哈特机器人产业技术研究院安徽芜湖241060

针对在野外、森林、山地或建筑工地等复杂环境中,SLAM(同时定位与地图构建)算法精度下降、定位漂移或甚至失效的问题,提出一种复杂地形环境下的多传感器融合SLAM算法。首先,针对剧烈运动时点云畸变严重的问题,提出了一种自适应划分雷达... 详细信息

针对在野外、森林、山地或建筑工地等复杂环境中,SLAM(同时定位与地图构建)算法精度下降、定位漂移或甚至失效的问题,提出一种复杂地形环境下的多传感器融合SLAM算法。首先,针对剧烈运动时点云畸变严重的问题,提出了一种自适应划分雷达帧的子帧分割方法,并利用IMU(惯性测量单元)预积分技术进行点云畸变补偿,降低点云帧内失真,提高SLAM算法在剧烈运动时的鲁棒性;然后,算法前端基于迭代误差状态卡尔曼滤波(IESKF)算法,融合激光雷达、IMU的数据进行状态估计,为后端提供精确的初始位姿;后端基于因子图,融合前端激光惯导里程计因子、闭环检测因子、全球定位系统(GPS)因子,提高SLAM算法的准确性和全局一致性。最后,在剧烈运动场景、校园综合场景以及野外森林场景中对算法进行了测试。实验结果显示,与FAST-LIO2算法和LIO-SAM算法相比,本文算法的定位精度更高,建图更加清晰,在剧烈运动场景中更具鲁棒性。

关键词：同时定位与地图构建迭代误差状态卡尔曼滤波(IESKF) 因子图传感器融合