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正铲液压挖掘机三副摇杆工作机构的超多目标优化设计

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机械工程学报 2023年第3期59卷 54-65页

作者：徐弓岳冯泽民郭二廓江苏大学机械工程学院镇江212013 河北工程大学机械与装备工程学院邯郸056038

为解决液压挖掘机工作机构的超多目标优化难题,以新型三副摇杆正铲挖掘机构为研究对象、开展基于超多目标进化算法的优化设计研究。以三副摇杆工作机构的功能特点和正铲挖掘机的挖掘力、推压力、挖掘图谱指标等性能指标为目标函数建立... 详细信息

为解决液压挖掘机工作机构的超多目标优化难题,以新型三副摇杆正铲挖掘机构为研究对象、开展基于超多目标进化算法的优化设计研究。以三副摇杆工作机构的功能特点和正铲挖掘机的挖掘力、推压力、挖掘图谱指标等性能指标为目标函数建立其约束超多目标优化模型。通过引入自适应旋转模拟二进制交叉算子,提出一种改进的约束超多目标进化算法,增强算法处理复杂约束优化问题的能力,并在标准测试函数集中进行验证。将改进算法应用于70 t级液压挖掘机三副摇杆工作机构优化实例中,并与当前最先进的8种约束多目标进化算法进行比较研究,验证所提出算法的有效性。最后基于理想解法从得到的非支配解集中筛选出满意度最高的三副摇杆工作机构设计方案,并与现有经典机型方案的性能参数进行比较。优化结果表明:提出的算法在挖掘机工作机构优化中相比于其他进化算法具有明显优势,能得到极具竞争力的三副摇杆工作机构优化方案。

关键词：正铲液压挖掘机三副摇杆工作机构超多目标优化进化算法约束优化

基于Frenet坐标下改进人工势场法的无人车局部路径规划

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兵工学报 2023年

作者：姬鹏郭明皓河北工程大学机械与装备工程学院

人工势场法由于其运算量小、精度高，被广泛应用于无人车的局部路径规划。针对传统人工势场存在目标不可达、局部最小值及陷入U型障碍物的问题。提出一种基于Frenet坐标系下改进人工势场法的路径规划算法。构建Frenet坐标系来表述车辆... 详细信息

人工势场法由于其运算量小、精度高，被广泛应用于无人车的局部路径规划。针对传统人工势场存在目标不可达、局部最小值及陷入U型障碍物的问题。提出一种基于Frenet坐标系下改进人工势场法的路径规划算法。构建Frenet坐标系来表述车辆避障运动，简化规划模型，解决路径规划中车辆与所在道路相对位置不易表述的问题；提出安全椭圆模型和预测距离的概念来调整势场影响区域，加入基于Frenet坐标系下的参考线势场及动态速度势场改进斥力场函数，解决车辆在静态和动态下的避障问题。利用MATLAB/Simulink、CarSim与Prescan软件联合仿真，以不同的车速在直道和弯道场景中对所提出的路径规划方法进行静态和动态避障仿真试验。研究结果表明：不同车速下的前轮转角、横摆角速度均控制在较小范围内，改进后的算法可以有效解决人工势场法缺陷，同时与快速搜索随机树（RRT）算法相比，其在避障过程中路径规划计算效率提高了42.8%，改进算法优势明显。

关键词：无人车局部路径规划人工势场法 Frenet坐标系

面向自动驾驶汽车的新型转向系统设计及仿真分析

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系统仿真学报 2023年

作者：姬鹏赵金鹏姜利民河北工程大学机械与装备工程学院

针对目前由于法规要求和技术成熟度的限制，面向自动驾驶汽车的转向系统必须具备驾驶员接管功能的需求，探索性地将永磁耦合装置嵌入转向系统中，设计出一款新型转向系统，可实现自动驾驶模式和驾驶员接管模式的切换。对新型转向系统进... 详细信息

针对目前由于法规要求和技术成熟度的限制，面向自动驾驶汽车的转向系统必须具备驾驶员接管功能的需求，探索性地将永磁耦合装置嵌入转向系统中，设计出一款新型转向系统，可实现自动驾驶模式和驾驶员接管模式的切换。对新型转向系统进行整体方案设计，该系统能够实现转向盘静默、路感模拟、过载保护和机械转向冗余等功能，在不增加额外硬件的情况下实现转向系统的冗余设计。对该系统的关键部件永磁耦合装置开展了仿真分析和台架测试，对其传递特性进行了研究。搭建了整车和转向系统模型。通过Simulink-CarSim-PreScan联合仿真对新型转向系统进行功能分析，验证了该系统功能安全和冗余设计的有效性。

关键词：自动驾驶转向系统永磁耦合装置模式切换冗余设计

搅拌摩擦加工Mg-Zn合金空蚀—腐蚀交互作用研究

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稀有金属材料与工程 2023年第2期52卷 692-698页

作者：李阳刘瞿龙飞廉影陈高强清华大学机械工程系北京100084 河北工程大学机械与装备工程学院河北邯郸056038

采用搅拌摩擦加工(FSP)技术对铸态Mg-Zn合金进行表面处理,以提高其耐空蚀—腐蚀性能。使用SEM、EDS、XRD、显微硬度计观察和测定表面改性层的显微组织、元素分布、相组成和显微硬度,使用超声振动空蚀设备和电化学工作站研究其耐空蚀—... 详细信息

采用搅拌摩擦加工(FSP)技术对铸态Mg-Zn合金进行表面处理,以提高其耐空蚀—腐蚀性能。使用SEM、EDS、XRD、显微硬度计观察和测定表面改性层的显微组织、元素分布、相组成和显微硬度,使用超声振动空蚀设备和电化学工作站研究其耐空蚀—腐蚀性能。结果表明:FSP技术能够细化和均匀铸态组织,消除成分偏析,提高材料表面硬度。FSP合金在人工海水中更易形成腐蚀产物膜,其保护性能更优,是FSP样品耐腐蚀性能提升的主要原因。铸态样品经FSP改性后硬度依然较低,故蒸馏水条件下的耐空蚀性能未获提升,但改性后合金良好的耐腐蚀性能提升了其在人工海水条件下的耐空蚀性能。

关键词：搅拌摩擦加工铸态Mg-Zn合金耐空蚀-腐蚀性能

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基于意图识别算法的转矩控制策略研究

机械设计与制造 2024年

作者：姬鹏漆俊超徐硕硕河北工程大学机械与装备工程学院

通过Adaboost算法进行了驾驶员意图识别的转向力矩分配，并搭建Simulink仿真模型，在Carsim协同Simulink仿真的前提下，进行了蛇形实验、最小转弯半径实验以及双移线实验等典型工况实验。实验结果表明在用Adaboost算法进行驾驶员意图识... 详细信息

通过Adaboost算法进行了驾驶员意图识别的转向力矩分配，并搭建Simulink仿真模型，在Carsim协同Simulink仿真的前提下，进行了蛇形实验、最小转弯半径实验以及双移线实验等典型工况实验。实验结果表明在用Adaboost算法进行驾驶员意图识别的基础上，进行转向力矩分配具有很高的准确性，并且实验工况条件设置一样的情况下，识别驾驶意图的转矩分配策略能够给驾驶员更加舒适的转向性能，且车辆在低速掉头行驶时的通过性和高速避障的稳定性都比传统力矩分配的控制效果好。

关键词：分布式电动汽车驾驶意图识别 Adaboost算法转向力矩分配

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重金属污染场探测装置抗噪性能与灵敏度比较

辽宁工程技术大学学报（自然科学版） 2023年第1期42卷 83-91页

作者：刘志民张杰马杰河北工程大学机械与装备工程学院河北邯郸056038

为比较对称四极与三极电测深装置在重金属污染场探测过程中的抗噪性能与灵敏度,基于电场理论推导两探测装置信号强度关系与灵敏度方程。建立层状重金属污染场地二维模型,正演模拟视电阻率和视极化率变化规律,分别在无噪声、平均值5mV的... 详细信息

为比较对称四极与三极电测深装置在重金属污染场探测过程中的抗噪性能与灵敏度,基于电场理论推导两探测装置信号强度关系与灵敏度方程。建立层状重金属污染场地二维模型,正演模拟视电阻率和视极化率变化规律,分别在无噪声、平均值5mV的扰动电压、5%随机噪声工况下,反演模拟两种探测装置视电阻率和视极化率误差。建立均匀大地介质和二层水平均匀介质模型,利用Comsol软件对两探测装置进行灵敏度仿真分析。研究结果表明:相同极距与隔离系数布极方式下,对称四极装置信号强度是三极装置的2倍;对称四极装置纵向灵敏度对称平行分布,纵向分辨率高,三极装置灵敏度横向包络大,横向分辨率高,且探测深度大于对称四极装置。

关键词：重金属污染场对称四极装置三极装置抗噪性能灵敏度

隧道聚焦双频激电法异常体超前扫描探测定位数值模拟

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中国测试 2023年

作者：梁晨王晓敏韦凯耀马强智传锁刘志民河北工程大学机械与装备工程学院

为探究双频激电超前扫描探测对异常体的定位方法，依据偏转效应探测机理，利用有限单元法对共面多点电源空间场的正常电位和异常电位进行求解，并基于Comsol软件进行正演模拟。通过分析主探测空间电流场偏转特性变化规律，利用偏转效应... 详细信息

为探究双频激电超前扫描探测对异常体的定位方法，依据偏转效应探测机理，利用有限单元法对共面多点电源空间场的正常电位和异常电位进行求解，并基于Comsol软件进行正演模拟。通过分析主探测空间电流场偏转特性变化规律，利用偏转效应电流比系数求得异常体形心位置。沿掘进断面前方偏离坑道中轴线方向构建异常地质体探测模型，通过定点扫描探测数值模拟，分析偏转效应电流比系数对激电效应参量的影响及其变化规律。偏转效应探测数值模拟结果表明：通过定点扫描探测，依据视幅频率和视电阻率曲线变化规律以推断目标异常体偏离坑道中轴线的方向，依据视幅频率与视电阻率极值点处偏转效应电流比系数可以确定目标异常体几何形心的具体位置。此研究对完善坑道电法超前扫描探测机理，推动物探理论发展具有重要意义。

关键词：聚焦双频激电法空间电流场扫描探测偏转效应正演模拟

HVOF/AC-HVAF热喷WC-10Co-4Cr涂层的耐冲蚀性能

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焊接学报 2019年第4期40卷 95-100,I0005页

作者：廉影李阳王建民武浩河北工程大学机械与装备工程学院

采用高速火焰热喷涂系统(HVOF/AC-HVAF)在0Cr13Ni5Mo不锈钢表面制备了三种组织结构不同的WC-10Co-4Cr涂层,通过料浆罐冲蚀试验机对三种涂层和0Cr13Ni5Mo基材的冲蚀行为和冲蚀机制进行了研究,重点分析涂层组织与耐冲蚀性能的关系.结果表... 详细信息

采用高速火焰热喷涂系统(HVOF/AC-HVAF)在0Cr13Ni5Mo不锈钢表面制备了三种组织结构不同的WC-10Co-4Cr涂层,通过料浆罐冲蚀试验机对三种涂层和0Cr13Ni5Mo基材的冲蚀行为和冲蚀机制进行了研究,重点分析涂层组织与耐冲蚀性能的关系.结果表明,三种涂层的耐冲蚀性能均优于0Cr13Ni5Mo基材,冲蚀失重仅为基材的6%~35%,组织越均匀、致密的涂层耐冲蚀性能越优.低攻角冲击时,涂层冲蚀机制以粘结相去除,WC颗粒剥落为主,基材冲蚀机制主要为微切削;高攻角冲击时,涂层冲蚀机制以涂层剥落为主,基材的冲蚀机制主要为变形磨损.涂层的组织决定了不同试验条件下涂层的冲蚀行为和冲蚀机制.

关键词：高速火焰热喷涂 WC-10Co-4Cr涂层耐冲蚀性能冲蚀机制

基于改进YOLOv5的菇房平菇目标检测与分类研究

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农业工程学报 2023年第17期39卷 163-171页

作者：王磊磊王斌李东晓赵义鹏王春霞张迪迪河北工程大学机械与装备工程学院邯郸056038 河北工程大学园林与生态学院邯郸056038

随着食用菌行业由自动化向智能化、信息化发展的趋势越来越明显,为了实现现代化菇房中平菇的准确检测,解决工厂化平菇栽培中收获阶段平菇之间相互遮挡等问题,帮助平菇采收机器人进行准确的自动化采收,该研究提出了一种基于YOLOv5(you on... 详细信息

随着食用菌行业由自动化向智能化、信息化发展的趋势越来越明显,为了实现现代化菇房中平菇的准确检测,解决工厂化平菇栽培中收获阶段平菇之间相互遮挡等问题,帮助平菇采收机器人进行准确的自动化采收,该研究提出了一种基于YOLOv5(you only look once version 5)模型的OMM-YOLO(ostreatus measure modle-YOLO)平菇目标检测与分类模型。通过在YOLOv5模型的Backbone层添加注意力模块,对输入的平菇图像特征进行动态加权,以获得更详细的特征信息,并在Neck层采用加权双向特征金字塔网络,通过与不同的特征层融合,提高算法的平菇目标检测的精度。此外,为了改善算法的准确性和边界框纵横比的收敛速度,该文采用了EIoU(enhanced intersection over union)损失函数替代了原有的损失函数。试验结果表明,与原始模型相比,改进模型OMM-YOLO对成熟平菇、未成熟平菇和未生长平菇的平均精度均值分别提高了0.4个百分点、4.5个百分点和1.1个百分点。与当前主流模型Resnet50、VGG16、YOLOv3、YOLOv4、YOLOv5m和YOLOv7相比,该模型的精确率、召回率和检测精度均处于优势,适用于收集现代化菇房中的平菇信息,有效避免了平菇之间因相互遮挡而产生的误检测现象。菇房平菇目标检测可以自动化地检测平菇的数量、生长状态等信息,帮助菇房工作人员掌握菇房内的菇况,及时调整温湿度等环境条件,提高生产效率,并且对可以对平菇进行质量控制,确保平菇产品的统一性和品质稳定性。同时可以减少对人工的依赖,降低人力成本,实现可持续发展,对智能化现代菇房建设具有积极作用。

关键词：目标检测分类模型高效通道注意力模块平菇加权双向特征金字塔 EIoU损失函数