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基于有限状态机的六足机器人人机协同指令优选方法

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控制与决策 2025年第1期40卷 327-335页

作者：尤波董正李佳钰陈潇磊陈晨丁亮哈尔滨理工大学黑龙江省复杂智能系统与集成重点实验室哈尔滨150080 布里斯托大学布里斯托机器人实验室布里斯托BS81TH 哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室哈尔滨150001

针对六足机器人在复杂环境下如何决策出最优人机指令组合问题,提出将操控指令权限分配的过程分为离线和在线两个阶段.在离线阶段,将六足机器人运动过程中机身的稳定裕度、能量消耗和与障碍物的碰撞接触时间作为指令优选的约束条件,并建... 详细信息

针对六足机器人在复杂环境下如何决策出最优人机指令组合问题,提出将操控指令权限分配的过程分为离线和在线两个阶段.在离线阶段,将六足机器人运动过程中机身的稳定裕度、能量消耗和与障碍物的碰撞接触时间作为指令优选的约束条件,并建立评价函数实现在进入地形前获得最优的操控指令组合;在线阶段,依据上述3个约束条件量化有限状态机网络中的状态转移概率,并人为设置约束条件阈值作为触发条件,向最优的人机决策指令状态进行转换.最后利用半物理仿真系统进行实验,结果表明所提出的决策方法在稳定裕度上相对于其他操控方法提高约15%~25%;能量消耗上降低了约10%~50%;碰撞接触时间降低了约10%~50%.

关键词：六足机器人有限状态机协同决策指令优选约束条件评价函数

考虑时变非对称输出约束的机械臂固定时间自适应优化控制

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控制与决策 2025年第3期40卷 833-842页

作者：刘乐孟德宇常刘杰方一鸣燕山大学智能康复及神经调控河北省重点实验室

针对一类存在建模误差、外部扰动和时变非对称输出约束的机械臂系统位置跟踪控制问题,提出一种固定时间反步自适应优化控制方法.首先,通过设计固定时间干扰观测器来快速准确地估计机械臂系统的建模误差和外部扰动.然后,将反步法与新型障... 详细信息

针对一类存在建模误差、外部扰动和时变非对称输出约束的机械臂系统位置跟踪控制问题,提出一种固定时间反步自适应优化控制方法.首先,通过设计固定时间干扰观测器来快速准确地估计机械臂系统的建模误差和外部扰动.然后,将反步法与新型障碍Lyapunov函数相结合,并基于一种滚动自适应律完成考虑机械臂输出约束的固定时间控制器设计,同时采用指令滤波器和切换函数解决控制器推导过程中存在的“微分爆炸”和“虚拟控制量奇异”问题.接着,利用改进的北方苍鹰(improved northern goshawk, ING)算法对机械臂系统的控制参数进行优化整定,进一步提高系统的收敛速度和稳态精度.理论分析表明,系统跟踪误差能够在固定时间内收敛至接近0的小邻域内,且始终满足输出约束的要求.最后,通过PUMA560型机械臂的仿真对比研究验证了所提出方法的有效性.

关键词：机械臂固定时间时变非对称输出约束反步自适应控制固定时间观测器改进的北方苍鹰算法

基于深度学习的球团矿生产过程中粒度识别监测模型

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钢铁 2025年

作者：刘一民文姗姗梁叶何志军高立华辽宁科技大学材料与冶金学院辽宁省绿色低碳与智能冶金重点实验室

在中国全力推进绿色低碳冶金的大背景下，钢铁工业正面临转型挑战与绿色发展要求，这迫切需要对高炉炉料结构进行深度调整与优化，以实现节能降碳与污染减排的双重目标。在现代冶金生产中，球团矿对比烧结矿，其自身生产的节能减排更优... 详细信息

在中国全力推进绿色低碳冶金的大背景下，钢铁工业正面临转型挑战与绿色发展要求，这迫切需要对高炉炉料结构进行深度调整与优化，以实现节能降碳与污染减排的双重目标。在现代冶金生产中，球团矿对比烧结矿，其自身生产的节能减排更优，对球团矿质量和数量的准确检测至关重要。在钢铁制造企业中，操作人员依赖筛分检测等经验手段来评估球团矿的粒径状态，测量时间长、准确率低。采用全自动化的监测与测量系统对球团矿粒径进行优化管理显得尤为迫切和重要。提出YOLOv5+U-Net结合的算法，对比Deeplabv3+和FCN神经网络模型进行试验，得出其3种算法各自的优点和局限性。Deeplabv3+算法采用无卷积内核和基于无卷积的空间金字塔池（ASPP）架构，较大和较小采样率的空洞卷积可以捕捉球团整体和细节部分。FCN算法对图像中的噪声、变形和环境光变化等具有一定的鲁棒性，通过学习到的特征来克服干扰因素，准确地进行分割。YOLO算法经过近多年的迭代和发展，将目标检测转化为回归问题并且引入归一化，检测精度进一步提高。采用基于YOLOv5+U-Net算法的神经网络模型并验证了其利用计算机深度学习、图像处理技术对球团粒径进行检测识别。在检测生球粒径这一试验下，准确率达到97%以上，召回率达到66.8%。基于本文所提出的球团检测方法在工业自动化和质量控制等领域具有广阔的应用空间，为球团检测技术的发展提供了新的思路和方法。

关键词：球团矿生产圆盘造球机卷积神经网络图像处理 YOLO算法深度学习球团粒度

考虑多功能区低碳改造与氢能多模式利用低碳特性的综合能源系统不确定性协同规划方法

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电网技术 2025年第1期49卷 1-11,I0003-I0008页

作者：刘星磊刘俊杨崯刘嘉诚李雨婷陕西省智能电网重点实验室(西安交通大学) 陕西省西安市710049

随着碳中和目标的推进,综合能源系统(integrated energy system,IES)以其多能耦合、能量梯级利用等优势,逐渐成为能源供应的重要发展方向。在具有差异化用能需求的多功能区IES之间实现协同规划与调度,对提高系统经济性、降低系统碳排放... 详细信息

随着碳中和目标的推进,综合能源系统(integrated energy system,IES)以其多能耦合、能量梯级利用等优势,逐渐成为能源供应的重要发展方向。在具有差异化用能需求的多功能区IES之间实现协同规划与调度,对提高系统经济性、降低系统碳排放有着重要作用。然而,由于碳捕集机组、多类型氢能利用设备等低碳元件的接入以及可再生能源发电的不断增加,随之而来的元件模型非凸性与系统内多类型不确定性对系统规划的影响亟需研究。对此,该文考虑了机组低碳改造和氢能多模式利用低碳特性,提出了一种针对多功能区综合能源系统的不确定性协同规划方法。首先,详细分析了多功能区供/用能特性与多能互补关系,构建了具有分区差异化特征的多功能区设备规划策略。其次,建立了低碳改造后的热电联产机组和氢能多模式利用设备的数学模型,并对其低碳特性进行了分析。基于此,为应对规划周期内系统低碳改造成本的不确定性和短期内可再生能源出力的不确定性,提出了一种混合长-短期不确定性的多功能区IES协同规划模型。通过基于二进制扩展的凸包线性化方法,对所提规划模型中的非线性约束进行凸化,并采用相应的迭代收缩求解算法实现模型的有效求解。最后,通过某实际多功能区IES算例进行仿真,结果验证了所提模型和所用算法的有效性。

关键词：多功能区综合能源系统低碳改造氢能多模式利用不确定性协同规划

柔直构网新能源送端系统故障响应特性计算方法

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电力系统自动化 2025年第1期49卷 69-79页

作者：何佳伟周博昊李斌闫旭李岩曹润彬电网运行风险防御技术与装备全国重点实验室江苏省南京市211106 智能电网教育部重点实验室(天津大学) 天津市300072 直流输电技术国家重点实验室(中国南方电网科学研究院有限责任公司) 广东省广州市510080

故障等值建模是系统级响应特性计算的基础。然而,现有研究较少涉及构网型换流器的故障等值建模。传统针对跟网型电力电子设备接入交流电网的短路电流计算方法,在柔直构网系统中容易出现结果失稳发散的问题。因此,文中考虑构网型柔直换... 详细信息

故障等值建模是系统级响应特性计算的基础。然而,现有研究较少涉及构网型换流器的故障等值建模。传统针对跟网型电力电子设备接入交流电网的短路电流计算方法,在柔直构网系统中容易出现结果失稳发散的问题。因此,文中考虑构网型柔直换流器的电压-频率构网控制策略、主动降压策略以及跟网型新能源的低压穿越控制策略,建立了不同类型电力电子设备的故障等值模型。基于此,考虑不同电力电子设备电压源、电流源等值模型的频繁切换,提出了一种适用于柔直构网新能源送端系统的全网链式迭代故障响应特性计算方法,实现了短路电流计算的快速可靠收敛。基于PSCAD/EMTDC仿真平台,搭建了柔直构网新能源送端系统仿真模型,以进行多种故障类型和影响因素的大量仿真测试,充分验证了所提计算方法的可行性、精确性和优越性。

关键词：柔直换流器构网控制故障等值模型故障响应特性链式迭代

内置压电悬臂梁的涡致振动圆管俘能结构实验研究

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机械科学与技术 2025年第02期44卷 248-254页

作者：陈鹏林杉杉马雄飞李莉沈阳化工大学计算机科学与技术学院辽宁省化工过程工业智能化技术重点实验室

利用计算机仿真和水循环试验系统测试，分析了阻流体直径、间径比以及双俘能结构串列情况下内置压电悬臂梁柔性圆管涡致振动俘能结构的性能。结果表明：俘能结构的输出电压随着圆柱阻流体直径的增大而增大，随着间径比的增加先增加后降... 详细信息

利用计算机仿真和水循环试验系统测试，分析了阻流体直径、间径比以及双俘能结构串列情况下内置压电悬臂梁柔性圆管涡致振动俘能结构的性能。结果表明：俘能结构的输出电压随着圆柱阻流体直径的增大而增大，随着间径比的增加先增加后降低。当阻流体直径为0.03 m，高为0.05 m，间径比为3时，最优输出电压峰-峰值为5.83 V。当两个参数完全相同的俘能结构串列放置试验时，两者的输出电压大不相同，第2个俘能结构的输出电压远大于第1个俘能结构。综合考虑两个俘能结构的电压值，当间径比为4时，得到两个结构产生的电压值分别为0.71 V和5.24 V，优于间径比为其他值的情况。

关键词：压电俘能器涡致振动压电悬臂梁压电能量收集

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椭圆环面蜗杆与渐开线圆柱齿轮啮合相关理论及啮合性能研究

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机械工程学报 2025年第03期 325-336页

作者：凌四营张衡杨振湘张嘉阳凌明王奉涛汕头大学智能制造技术教育部重点实验室北方华创科技集团股份有限公司大连理工大学微纳米技术及系统辽宁省重点实验室

开环大速比高精度齿轮传动副在高端装备及精密仪器的分度系统中有重要的应用价值，但目前渐开面包络环面蜗杆(TI)传动的啮合性能受螺旋角取值的影响较大，其传动过程中存在偏载、不能全齿面参与啮合等问题，不能直接满足高端装备及精密... 详细信息

开环大速比高精度齿轮传动副在高端装备及精密仪器的分度系统中有重要的应用价值，但目前渐开面包络环面蜗杆(TI)传动的啮合性能受螺旋角取值的影响较大，其传动过程中存在偏载、不能全齿面参与啮合等问题，不能直接满足高端装备及精密仪器的分度精度需求。针对这些问题，首先提出一种与渐开线圆柱齿轮全齿面共轭的椭圆环面蜗杆(EI蜗杆)传动新形式，建立椭圆环面与渐开线圆柱齿轮圆柱面之间的空间位置关系，推导出椭圆环面的母线方程，基于齿轮空间共轭啮合原理建立渐开面一次包络EI蜗杆的啮合相关理论。其次通过分析EI蜗杆传动的啮合参数对瞬时接触线分布的影响规律，优化瞬时接触线在齿轮齿面上的分布区域，实现了渐开线圆柱齿轮全齿面与EI蜗杆啮合传动。最后分析EI蜗杆传动的啮合参数对诱导法曲率、润滑角、相对卷吸速度的影响。在相同参数的理想状态下，通过对比EI蜗杆与TI蜗杆传动中齿轮齿面啮合区域及啮合性能，发现：EI蜗杆传动中齿轮齿面啮合区域面积是TI蜗杆传动的5.49倍、诱导法曲率和润滑角相近、相对卷吸速度更大。因此，EI蜗杆传动具有共轭齿面间贴合程度高、接触强度大及润滑效果好的优点。研究成果为高性能蜗杆传动的设计提供了理论依据。

关键词：椭圆环面蜗杆圆柱齿轮齿面接触线分布啮合性能全齿面啮合

基于重要性最大化与社区划分的图神经网络推荐系统对抗攻击方法

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中国管理科学 2025年第2期 95-104页

作者：柴一栋刘昊鑫姜元春刘业政合肥工业大学管理学院网络空间行为与管理安徽省哲学社会科学重点实验室大数据流通与交易技术国家工程实验室过程优化与智能决策教育部重点实验室

推荐系统的安全性是目前社会关注的热点问题。由于对抗攻击能够评估并提升推荐系统对抗鲁棒性，推荐系统的对抗攻击成为重要的研究问题。针对图卷积神经网络在推荐系统的广泛使用，本文提出一种面向图神经网络推荐系统的对抗攻击方法。... 详细信息

推荐系统的安全性是目前社会关注的热点问题。由于对抗攻击能够评估并提升推荐系统对抗鲁棒性，推荐系统的对抗攻击成为重要的研究问题。针对图卷积神经网络在推荐系统的广泛使用，本文提出一种面向图神经网络推荐系统的对抗攻击方法。该方法基于图结构干扰的思想，构建对抗攻击的优化模型。然而，该优化模型难以直接求解，因此提出了基于重要性最大化的间接求解方法。在此基础上，针对大规模用户-物品异质图，本文进一步提出社区划分的攻击策略，通过考虑社区规模进一步提升节点重要性评估的效果与效率。基于真实数据的实验表明，本文所提方法具有更好的对抗攻击效果，能够在不改变图结构的同时，有效规避现有推荐系统防御策略。所提方法为设计对抗鲁棒性更强的推荐系统提供重要依据。

关键词：推荐系统图神经网络对抗攻击重要性最大化社区划分

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自适应量测-通信联合框架下基于RMPC的AUV编队控制

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控制与决策 2025年第1期40卷 271-278页

作者：王朝阳刁维卿徐博于双宁哈尔滨工程大学智能科学与工程学院哈尔滨150006 中国船舶航海保障技术实验室天津300131

针对复杂海洋环境下自主无人航行器(autonomous underwater vehicle,AUV)编队协同控制问题,提出一种自适应量测-通信联合框架下基于鲁棒模型预测的编队控制策略.所提出方法能够避免基于水声广播的显式通信交互方式在水下复杂条件下的延... 详细信息

针对复杂海洋环境下自主无人航行器(autonomous underwater vehicle,AUV)编队协同控制问题,提出一种自适应量测-通信联合框架下基于鲁棒模型预测的编队控制策略.所提出方法能够避免基于水声广播的显式通信交互方式在水下复杂条件下的延迟和丢包等不利因素.首先,提出一种自适应量测-通信联合框架,利用非显式通信实现编队内部状态的观测,并引入自适应卡尔曼滤波对量测-通信链路中存在的外部扰动进行补偿;然后,在该框架下,设计辅助控制律并将其引入分布式鲁棒模型预测控制器,实现多条件约束下的AUV编队跟踪控制,并通过Hamilton函数和终端约束等理论验证编队控制器的稳定性;最后,通过对5艘AUV组成的编队在不同情景下的仿真结果进行对比分析,验证所提出方法的有效性.

关键词： AUV 编队控制自适应量测-通信联合框架虚拟轨迹鲁棒预测控制