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融合工况预测的燃料电池汽车里程自适应等效氢耗最小控制策略

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工程科学学报 2024年第2期46卷 376-384页

作者：林歆悠叶锦泽王召瑞福州大学机械工程及自动化学院福州350002

为有效地提高插电式燃料电池汽车的经济性,实现燃料电池和动力电池的功率最优分配,考虑到行驶工况、电池荷电状态(State of charge,SOC)、等效因子与氢气消耗之间的密切联系,制定融合工况预测的里程自适应等效氢耗最小策略.通过基于误... 详细信息

为有效地提高插电式燃料电池汽车的经济性,实现燃料电池和动力电池的功率最优分配,考虑到行驶工况、电池荷电状态(State of charge,SOC)、等效因子与氢气消耗之间的密切联系,制定融合工况预测的里程自适应等效氢耗最小策略.通过基于误差反向传播的神经网络来实现未来短期车速的预测,分析未来车辆需求功率变化,同时借助全球定位系统规划一条通往目的地的路径,智能交通系统便可获取整个行程的交通流量信息,利用行驶里程和SOC实时动态修正等效消耗最小策略中的等效因子,实现能量管理策略的自适应性.基于MATLAB/Simulink软件,搭建整车仿真模型与传统的能量管理策略进行仿真对比验证.仿真结果表明,采用基于神经网络的工况预测算法能够较好地预测未来短期工况,其预测精度相较于马尔可夫方法提高12.5%,所提出的能量管理策略在城市道路循环工况(UDDS)下的氢气消耗比电量消耗维持(CD/CS)策略下降55.6%.硬件在环试验表明,在市郊循环工况(EUDC)下的氢气消耗比CD/CS策略下降26.8%,仿真验证结果表明了所提出的策略相比于CD/CS策略在氢气消耗方面的优越性能,并通过硬件在环实验验证了所提策略的有效性.

关键词：燃料电池汽车能量管理策略等效消耗最小策略工况预测反向传播神经网络

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多材复合高温基线密封件的研究进展

复合材料学报 2024年第7期41卷 3453-3466页

作者：魏雨函曾琴白鸿柏薛新福州大学机械工程及自动化学院福州350116

多材复合高温基线密封件是一种集隔热芯材、金属编织弹簧管和陶瓷纤维编织管于一体的新型多孔复合结构材料,在动载荷作用下具有柔性、耐高温、耐磨和密封等多功能优异性能,尤其对提高新一代高速飞行器热端部件的综合性能上起到关键性作... 详细信息

多材复合高温基线密封件是一种集隔热芯材、金属编织弹簧管和陶瓷纤维编织管于一体的新型多孔复合结构材料,在动载荷作用下具有柔性、耐高温、耐磨和密封等多功能优异性能,尤其对提高新一代高速飞行器热端部件的综合性能上起到关键性作用。它综合利用了内层隔热芯材的热防护、中间层高温合金编织弹簧管的弹性回复和外层陶瓷纤维管的耐热、耐磨等各自的性能优势。然而,由于各基材结构和性能之间的差异性,多材混杂结构与整体性能调控之间的内在联系尚不明确。基于此,首先介绍了多材复合高温基线密封件各组成材料特性及其制备工艺;其次,对现有高温基线密封件的理论和数值模型等研究方法进行梳理和归纳;再次,阐述了多材复合高温基线密封件在关键制备工艺和高温动载荷服役过程中存在的主要技术挑战;最后,对多材复合高温基线密封件的研究发展趋势和潜在工程应用进行了展望。

关键词：高温基线密封动密封制备工艺弹性行为耐磨

自动驾驶电动车辆基于参数预测的径向基函数神经网络自适应控制

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中国机械工程 2024年第6期35卷 982-992页

作者：陈志勇李攀叶明旭林歆悠福州大学机械工程及自动化学院福州350108

针对具有不确定性的自动驾驶电动车辆的运动控制问题,提出了一种基于参数预测的径向基函数(RBF)神经网络自适应协调控制方案。首先,考虑系统参数的不确定性及外部干扰的影响,利用预瞄方法建立可表征车辆循迹跟车行为的动力学模型;其次,... 详细信息

针对具有不确定性的自动驾驶电动车辆的运动控制问题,提出了一种基于参数预测的径向基函数(RBF)神经网络自适应协调控制方案。首先,考虑系统参数的不确定性及外部干扰的影响,利用预瞄方法建立可表征车辆循迹跟车行为的动力学模型;其次,采用RBF神经网络补偿器对系统不确定性进行自适应补偿,设计车辆横纵向运动的广义协调控制律;之后,考虑前车车速及道路曲率影响,以车辆在循迹跟车控制过程中的能耗及平均冲击度最小为优化目标,利用粒子群优化(PSO)算法对协调控制律中的增益参数K进行滚动优化,并最终得到一系列优化后的样本数据;在此基础上,设计、训练一个反向传播(BP)神经网络,实现对广义协调控制律中增益参数K的实时预测,以保证车辆的经济性及乘坐舒适性。仿真结果证实了所提控制方案的有效性。

关键词：自动驾驶电动车辆不确定性径向基函数神经网络粒子群优化算法参数预测

基于强化学习的遗传算法求解一种新的钻削路径优化问题

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控制与决策 2024年第2期39卷 697-704页

作者：朱光宇张德颂福州大学机械工程及自动化学院福州350108

孔加工是机械制造的基本工序之一.针对数控机床的刀具路径优化问题,提出一种新颖的孔加工刀具路径优化模型—–带可决策孔的孔加工多刀具路径优化问题(MTdDPO).在该模型中,工件上的孔分为两类:固定孔和可决策孔. MTdDPO的目标是通过判... 详细信息

孔加工是机械制造的基本工序之一.针对数控机床的刀具路径优化问题,提出一种新颖的孔加工刀具路径优化模型—–带可决策孔的孔加工多刀具路径优化问题(MTdDPO).在该模型中,工件上的孔分为两类:固定孔和可决策孔. MTdDPO的目标是通过判断可决策孔的路径归属和路径内各孔的加工顺序来实现加工路径长度的最小化.为实现MTdDPO的优化,提出基于强化学习的分段遗传算法(RLSGA).在RLSGA中,种群被视为智能体,智能体的状态是种群的多样性系数, 3种不同的分段交叉算子是智能体的动作,智能体的奖励与种群的适应度值和多样性系数的变化有关.针对MTdDPO,新建5个基准测试问题,并在测试问题上将RLSGA与其他4个算法进行对比.结果表明, RLSGA的表现明显优于其他算法, RLSGA能够有效地解决MTdDPO问题.

关键词：孔加工路径优化遗传算法强化学习组合优化

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基于EQA和AD的产品仿生创新设计方法

机械工程学报 2024年第1期60卷 329-342页

作者：陈亮张活刘晓敏林章敏福州大学机械工程及自动化学院福州350116

针对分布式资源环境下仿生学与创新方法集成应用于产品创新设计问题,提出一种基于抽取式问答(Extractive question answering,EQA)和公理化设计(Axiomatic design,AD)的产品仿生创新方法。首先,构建基于知识挖掘的生物文本及工程设计信... 详细信息

针对分布式资源环境下仿生学与创新方法集成应用于产品创新设计问题,提出一种基于抽取式问答(Extractive question answering,EQA)和公理化设计(Axiomatic design,AD)的产品仿生创新方法。首先,构建基于知识挖掘的生物文本及工程设计信息数据库,实现生物及工程数据的处理与储存。其次,构建基于EQA的问答系统并提出一种生物参数获取方法,从设计功能的角度匹配合适的生物参数。然后,以融合EQA和AD的产品仿生创新设计流程为基础,实现从用户需求到设计方案的转换,获得可行的产品设计方案。最后,开发了相应的仿生创新设计辅助软件系统,辅助设计者进行产品创新设计,并以紫外线消毒车设计为例,验证了所提出的产品仿生创新设计方法的可行性与有效性。

关键词： EQA AD 仿生设计创新设计紫外线消毒车

基于最优觅食算法的增材制造中多种类零件分批排样研究

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计算机集成制造系统 2024年第7期30卷 2340-2349页

作者：朱光宇蒋起爽林晓斌福州大学机械工程及自动化学院福建福州350108

增材制造中多种类零件分批排样存在打印时间成本高和工作台空间利用率低等问题,且需考虑零件高度的影响。分批排样问题包括零件在工作台上放置策略和成型批次分配两个子问题。放置策略涉及成型方向选择、零件碰撞检测和定位策略。基于... 详细信息

增材制造中多种类零件分批排样存在打印时间成本高和工作台空间利用率低等问题,且需考虑零件高度的影响。分批排样问题包括零件在工作台上放置策略和成型批次分配两个子问题。放置策略涉及成型方向选择、零件碰撞检测和定位策略。基于建立的成型方向准则,利用多边形表示零件投影轮廓,提出基于临界多边形的改进移动碰撞法以确定3种不同形态多边形零件的免碰撞排放范围,提出新的左下定位策略放置零件,新定位策略融合了改进的建设性方法和契合度;提出单机台面积占用最大化策略实现零件成型批次分配。基于上述研究,提出基于最优觅食算法的分批排样算法,算法采用双重编码表达零件放置顺序和旋转角度,以最小化完工时间为目标实现优化分批排样。以案例库零件为对象,与3种对比算法比较,表明所提方法的方案能有效提高增材制造的空间利用率和缩短完工时间。

关键词：增材制造分批排样最优觅食算法三维排样

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基于偏振编码图像的低空伪装目标实时检测

兵工学报 2024年第5期45卷 1374-1383页

作者：沈英刘贤财王舒黄峰福州大学机械工程及自动化学院福建福州350108

偏振可以提高无人机的自主侦察能力,但易受到探测角度和目标材质的影响,从而降低偏振检测的鲁棒性。为此,提出一种基于偏振图像的低空伪装目标实时检测算法YOLO-P,采用融合多偏振方向信息的编码图像作为输入,应用三维卷积模块提取不同... 详细信息

偏振可以提高无人机的自主侦察能力,但易受到探测角度和目标材质的影响,从而降低偏振检测的鲁棒性。为此,提出一种基于偏振图像的低空伪装目标实时检测算法YOLO-P,采用融合多偏振方向信息的编码图像作为输入,应用三维卷积模块提取不同偏振方向图像之间的联系特征;引入特征增强模块对多层次特征进行进一步增强;采用跨层级特征聚合网络,充分利用不同尺度的特征信息,完成特征的有效聚合,最终联合多通道特征信息输出检测结果。构建包含10类目标的低空伪装目标偏振图像数据集PICO(Polarization Image of Camouflaged Objects)。在PICO数据集上的实验结果表明,新方法可以有效检测伪装目标,mAP_(0.5:0.95)达到52.0%,mAP_(0.5)达到91.5%,检测速率达到55.0帧/s,满足实时性要求。

关键词：无人机伪装目标检测深度学习偏振成像特征增强特征聚合

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电磁铆接初始温度对TB2铆钉绝热剪切变形的影响

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稀有金属 2024年第7期48卷 976-988页

作者：姚钰杰邓将华范治松卢圳彬福州大学机械工程及自动化学院福建福州350116

为提高电磁铆接接头质量,在210 V放电电压下分别对20℃和加热到100, 200和300℃的TB2铆钉进行电磁铆接工艺试验,并对铆钉镦头微观组织进行观察,分析绝热剪切带内微观组织演变及剪切带的形成机制。结果表明,随着初始温度的升高、铆钉的... 详细信息

为提高电磁铆接接头质量,在210 V放电电压下分别对20℃和加热到100, 200和300℃的TB2铆钉进行电磁铆接工艺试验,并对铆钉镦头微观组织进行观察,分析绝热剪切带内微观组织演变及剪切带的形成机制。结果表明,随着初始温度的升高、铆钉的变形量增加,当温度达到300℃时,TB2铆钉最大变形量接近58%,相比于20℃时提高了20%。观察到绝热剪切变形过程中剪切带经历萌生、扩展到断裂3个阶段,初始温度的升高会延缓剪切带的出现,剪切带的宽度受温度和变形量两个因素的影响。从过渡区域到剪切带中心方向上的位错密度逐渐降低,拉长的大晶粒内存在位错胞,随着变形量的增加,大晶粒逐渐破碎成等轴纳米级晶粒,符合旋转动态再结晶晶粒形成的特征。

关键词： TB2钛合金电磁铆接绝热剪切带旋转动态再结晶

超声波滚压强化TC11钛合金的表面质量与摩擦磨损性能

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机械工程学报 2024年第9期60卷 137-151页

作者：郑开魁赵信哲牟刚任志英福州大学先进制造学院晋江362200 福州大学机械工程及自动化学院福州350108

采用超声波滚压工艺对TC11钛合金表面进行光整强化加工,利用OM、白光干涉仪、SEM、EDS和XRD研究了超声波滚压工艺参数对钛合金表层的微观结构和表面粗糙度的影响规律;采用显微硬度计、多功能摩擦磨损试验机研究了滚压表面的硬度和摩擦... 详细信息

采用超声波滚压工艺对TC11钛合金表面进行光整强化加工,利用OM、白光干涉仪、SEM、EDS和XRD研究了超声波滚压工艺参数对钛合金表层的微观结构和表面粗糙度的影响规律;采用显微硬度计、多功能摩擦磨损试验机研究了滚压表面的硬度和摩擦磨损性能。研究结果表明,钛合金表面粗糙度随着滚压功率、滚压次数、静压力、压下量、主轴转速和进给量的增加呈先降后增的趋势,分别在滚压功率660 W、滚压次数5次、静压力0.20 MPa、压下量0.15 mm、主轴转速200 r·min^(-1)、进给量0.10 mm·r^(-1)时达到最低值。随着功率的提高,钛合金表面硬度增大,摩擦因数和磨损量降低;随滚压次数、静压力、压下量、主轴转速和进给量的增加,表面硬度呈先升后降的趋势,摩擦因数和磨损量呈先降后升的趋势,在滚压功率990 W、滚压次数5次、静压力0.20 MPa、压下量0.15 mm、主轴转速200 r·min^(-1)、进给量0.10 mm·r^(-1)时,硬度达到最高值,摩擦因数和磨损量达到最低值。对工艺参数进行响应曲面优化,获得优化工艺参数为滚压功率990 W、滚压次数5次、静压力0.20 MPa、压下量0.15 mm、主轴转速198 r·min^(-1)、进给量0.10 mm·r^(-1)。与滚压前的钛合金表面相比,表面硬度从338 HV增至461 HV,提高了36.4%;表面粗糙度从1.88μm降至0.19μm,下降了89.9%;磨损量从0.60 mg降为0.10 mg,降低了83.3%。

关键词：超声波滚压钛合金表面质量摩擦因数磨损量