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基于改进YOLOv8n的轻量化红花识别方法

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农业工程学报 2024年第13期40卷 163-170页

作者：张新月胡广锐李浦航曹晓明张浩陈军杨亮亮西北农林科技大学机械与电子工程学院杨凌712100 北见工业大学工学部北海道090-8507

为解决智能化采收中红花识别易受田间复杂环境、设备计算资源等限制的问题,该研究提出一种基于改进YOLOv8n的轻量化红花识别方法,以便将模型部署在移动端上进行目标检测。该研究应用Vanillanet轻量化网络结构代替YOLOv8n的骨干特征提取... 详细信息

为解决智能化采收中红花识别易受田间复杂环境、设备计算资源等限制的问题,该研究提出一种基于改进YOLOv8n的轻量化红花识别方法,以便将模型部署在移动端上进行目标检测。该研究应用Vanillanet轻量化网络结构代替YOLOv8n的骨干特征提取网络,降低了模型的复杂程度;将大型可分离核注意力模块(large separable kernel attention,LSKA)引入特征融合网络,以降低存储量和计算资源消耗;将YOLOv8n的损失函数从中心点与边界框的重叠联合(center intersection of union, CIoU)替换为动态非单调的聚焦机制(wise intersection of union, WIoU)提升检测器的总体性能;并选用随机梯度下降算法(stochastic gradient descent, SGD)进行模型训练,以提高模型鲁棒性。试验结果表明,改进后的轻量化模型每秒传输帧数(frames per second, FPS)为123.46帧/s,与原YOLOv8n模型相比提高了7.41%,而模型大小为3.00MB,仅为原来的50.17%,并且精确度(precision, P)和平均精度值(mean average precision, mAP)达到了93.10%和96.40%,与YOLOv5s与YOLOv7-tiny检测模型相比,FPS分别提高了25.93%和19.76%,模型大小为原模型的21.90%和25.86%,研究结果可为后续红花的智能化采收装备研发提供技术支持。

关键词：图像识别模型目标检测 YOLOv8n Vanillanet 轻量化红花采摘

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弹性驱动系统的振动抑制及陷波器设计分析

机械科学与技术 2024年

作者：章国光陈超凡詹云峰湖北工业大学电气与电子工程学院

针对二惯性弹性驱动系统，传统的极点配置法只能通过相同实部、半径、阻尼系数等代表性的极配置来进行系统设计，为了提高系统设计的自由度，导入参数平面法解决参数设计及调节问题。基于参数平面法进行PI控制系统设计，分析系统的阻尼... 详细信息

针对二惯性弹性驱动系统，传统的极点配置法只能通过相同实部、半径、阻尼系数等代表性的极配置来进行系统设计，为了提高系统设计的自由度，导入参数平面法解决参数设计及调节问题。基于参数平面法进行PI控制系统设计，分析系统的阻尼特征，针对系统欠阻尼的特性，在系统中导入传统陷波器，研究使用陷波器对机械谐振的抑制效果。最后通过设计分析与仿真表明，系统的阻尼特性与惯性比密切相关，且陷波器可使系统阻尼特性提高，表明参数平面法对二惯性系统参数调节的简单有效。

关键词：二惯性弹性系统机械谐振参数平面法陷波器 PI控制器

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基于加权核范数最小化的非同步测量声源定位

机械工程学报 2024年第3期60卷 120-130页

作者：宁方立邓宗玲姚克强韦敏西北工业大学机电学院西安710072 西安石油大学电子工程学院西安710065

非同步测量声源定位中基于核范数最小化模型的补全算法求解互谱矩阵时,奇异值赋予相同权重,忽略对互谱矩阵奇异值具有的先验知识。针对核范数最小化模型的不足,提出了基于加权核范数最小化的交替方向乘子法和加速近端梯度算法,对缺省互... 详细信息

非同步测量声源定位中基于核范数最小化模型的补全算法求解互谱矩阵时,奇异值赋予相同权重,忽略对互谱矩阵奇异值具有的先验知识。针对核范数最小化模型的不足,提出了基于加权核范数最小化的交替方向乘子法和加速近端梯度算法,对缺省互谱矩阵进行补全,以完成声源定位。基于加权核范数最小化的补全算法在不同的奇异值上自适应地分配权重,能够更好地解决非凸非光滑低秩极小化问题。在不同频率和不同信噪比条件下进行了数值仿真和实验,对加权核范数最小化和核范数最小化两种模型的算法进行了对比。结果表明,基于加权核范数最小化的矩阵补全算法精度更高,且非同步测量声源定位结果在较低信噪比下能够有效缩小主瓣,抑制旁瓣,提高阵列的空间分辨率。

关键词：非同步测量矩阵补全声源定位加权核范数最小化

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扩压式自泵送流体动压机械密封综合性能研究

摩擦学学报（中英文） 2024年第5期44卷 686-695页

作者：郑伟孙见君马晨波南京林业大学机械电子工程学院江苏南京210037

扩压式自泵送流体动压机械密封作为1种新的密封结构形式具有优异的密封性能和广泛的应用前景.分别设计出具有等截面型扩压环槽、发散型扩压环槽、收敛型扩压环槽和圆弧型扩压环槽4种扩压式自泵送流体动压机械密封,引入综合评价因子η,通... 详细信息

扩压式自泵送流体动压机械密封作为1种新的密封结构形式具有优异的密封性能和广泛的应用前景.分别设计出具有等截面型扩压环槽、发散型扩压环槽、收敛型扩压环槽和圆弧型扩压环槽4种扩压式自泵送流体动压机械密封,引入综合评价因子η,通过Fluent数值模拟分别对其综合密封性能进行了分析.基于最佳的扩压环槽结构,通过正交试验,对密封面结构参数进行优化.结果表明:等截面型扩压式自泵送流体动压机械密封综合密封性能最优;在试验参数范围内,螺旋槽数Ng和密封环外径rk对泄漏率均有影响,且螺旋槽数Ng影响最为显著.密封环外径rk和螺旋角α对开启力均有影响,其中密封环外径rk的影响更为显著,随密封环外径的增大,开启力迅速增大.依据正交试验分析结果,对密封面结构参数进行了优化,在其他边界条件均不变的情况下,新的因素水平组合得到的泄漏率最低为0.784361 ml/h,此时开启力大小为3.958962 kN.

关键词：机械密封扩压环槽自泵送综合密封性能数值模拟

腐蚀法制备SiC量子点粒径调控及尺寸对其光学性能的影响

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人工晶体学报 2024年第4期53卷 684-691页

作者：康杰丁紫阳王晓燕李连荣孙为云焦璨宋月鹏郑州职业技术学院新材料工程学院郑州450121 山东农业大学机械与电子工程学院泰安271000

以氢氟酸、硝酸及分析纯硫酸组成的混合液为腐蚀剂,通过化学腐蚀法制备碳化硅量子点。对腐蚀混合液进行超声空化破碎,而后将其置于浓度梯度溶剂中进行高速离心层析裁剪,获得光学性能优异且粒径尺寸可控的碳化硅量子点。本文研究了腐蚀... 详细信息

以氢氟酸、硝酸及分析纯硫酸组成的混合液为腐蚀剂,通过化学腐蚀法制备碳化硅量子点。对腐蚀混合液进行超声空化破碎,而后将其置于浓度梯度溶剂中进行高速离心层析裁剪,获得光学性能优异且粒径尺寸可控的碳化硅量子点。本文研究了腐蚀进程中碳化硅量子点微观形貌的演变过程,对SiC量子点的微观结构及发射光谱进行检测分析后,以发射光谱为纽带,建立量子点尺寸、光谱、颜色的关联机制。结果表明,超重力系数设定a=1000、离心时间120 min条件下,距液面位移0、30、60 mm处量子点平均直径约为2、5、7 nm,单一波长激发下随着碳化硅量子点直径由2→5→7 nm的变化,其光致发光相对强度峰值出现由417→435→445 nm的红移,而且发光颜色也相应呈现蓝绿色→绿色→黄绿色的变化规律;进一步研究发现,三种尺寸量子点发射光谱的半峰全宽随取液深度的增加而呈现81→97→106 nm增加的现象,初步分析这是由高速离心层析裁剪后靠近上层液面量子点粒径分布均匀性高于远离上层液面所致。

关键词： SiC量子点微观形貌尺寸调控特征发射光谱颜色

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仿生假手机构设计与控制方方法研究究进展

控制理论与应用 2024年

作者：赵立铭孙中波长春工业大学机电工程学院长春工业大学电气与电子工程学院

针对仿生假手的机构设计、意图识别和人机交互控制算法的国内外研究现状与发展趋势.首先,基于驱动器安装位置,介绍仿生假手机械机构的发展现状;其次,基于电极偏移,肌肉疲劳和个体差异等非理想因素讨论运动意图识别模型的研究方法,分析... 详细信息

针对仿生假手的机构设计、意图识别和人机交互控制算法的国内外研究现状与发展趋势.首先,基于驱动器安装位置,介绍仿生假手机械机构的发展现状;其次,基于电极偏移,肌肉疲劳和个体差异等非理想因素讨论运动意图识别模型的研究方法,分析基于多源信号的意图识别方法优点与不足之处;再次,研究仿生假手系统人机交互控制算法,阐明各类算法的优缺点;最后,给出仿生假手研究的难点问题和未来工作,基于多源信号融合与感知,展望仿生假手机械机构、手部主动运动意图识别和人机交互控制算法的研究思路.

关键词：仿生假手假手结构设计非理想因素运动意图识别控制策略

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基于改进对抗蒸馏的轴承故障分类方法

中国农机化学报 2024年第6期45卷 178-183页

作者：李星逸付波范秀香权轶湖北工业大学电气与电子工程学院武汉市430068

针对工业现场条件下和农业机械设备故障数据典型样本不充足导致轴承故障诊断精度低的问题,提出一种基于改进对抗蒸馏的轴承故障分类方法。使用对抗蒸馏方法进行轴承故障分类,让学生网络通过对抗学习教师网络的软标签所提供的信息,同时... 详细信息

针对工业现场条件下和农业机械设备故障数据典型样本不充足导致轴承故障诊断精度低的问题,提出一种基于改进对抗蒸馏的轴承故障分类方法。使用对抗蒸馏方法进行轴承故障分类,让学生网络通过对抗学习教师网络的软标签所提供的信息,同时生成器输出与学生网络输出相似的样本提供给判别器后修改学生网络参数。提出退火改进对抗蒸馏方法,在对抗蒸馏中使用动态温度进行训练,增加生成器制作样本难度,使教师网络输出的信息被更好地利用,以提高学生网络泛化能力和鲁棒性。试验使用美国凯斯西储大学轴承故障数据集验证方法的有效性,利用所提出的方法训练出的学生网络在模拟现场轴承故障诊断分类任务中仅使用214602个参数参与计算,准确率可达91.85%,提高故障诊断精度并节省设备的计算资源。

关键词：轴承故障诊断知识蒸馏对抗学习模拟退火算法

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一步法制备荧光开启传感器检测BRCA2

光谱学与光谱分析 2024年第6期44卷 1526-1531页

作者：任林娇魏铭航陈青华张培闫艳霞薛梦晓秦自瑞姜利英郑州轻工业大学电气信息工程学院河南郑州450002 郑州轻工业大学计算机与通信工程学院河南郑州450002 郑州轻工业大学量子科技研究院河南郑州450002

筛查乳腺癌易感基因2(BRCA2)基因突变对于乳腺癌患病风险评估、发病检测、早期诊断及基因治疗均具有重要临床意义。现有乳腺癌基因传感检测方法大多需要复杂的处理过程,成本较高且对单碱基突变识别能力较弱。为简化基因传感器制备过程,... 详细信息

筛查乳腺癌易感基因2(BRCA2)基因突变对于乳腺癌患病风险评估、发病检测、早期诊断及基因治疗均具有重要临床意义。现有乳腺癌基因传感检测方法大多需要复杂的处理过程,成本较高且对单碱基突变识别能力较弱。为简化基因传感器制备过程,提高其应用可能性,文章通过DNA分子发夹结构设计,一步实现了BRCA2的检测。其中分子发夹茎部含BRCA2互补序列,茎与环连接处标记四甲基罗丹明荧光基团(TAMRA),环部5个G碱基通过光诱导电子转移猝灭部分荧光信号,降低背景荧光信号;待测BRCA2序列与发夹茎部序列竞争结合,发夹结构被打开,荧光信号上升,测量上升的荧光信号强度即可实现一步法定量检测靶基因。优化实验结果表明,分子发夹浓度不同时,传感器检测范围不同。当分子发夹浓度为150 nmol·L^(-1)时,对BRCA2的线性检测区间为1~50 nmol·L^(-1);浓度为300和600 nmol·L^(-1)时,线性检测区间分别为1~100和1~200 nmol·L^(-1)。三种浓度传感器检出限分别为0.54、0.72和1.81 nmol·L^(-1)。此外,传感器对BRCA2的特异性检测较为突出,尤其对单碱基突变的识别能力较强。该方法制备与检测过程简单且特异性突出,不仅可用于乳腺癌高危人群的早期筛查,还可拓展应用于其他种类的基因检测,为基因传感器的推广应用提供一种制备简单、操作便捷的新方法。

关键词：乳腺癌易感基因2 一步法荧光开启传感器基因检测

基于改进自适应协同控制方法的电力系统混沌控制

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电子与信息学报 2024年第2期46卷 728-737页

作者：方洁张少辉江泳郑州轻工业大学电气信息工程学院郑州450002

针对4阶混沌电力系统,该文提出一种具有快速收敛特性的自适应协同控制方案。首先基于Lyapunov稳定性定理和全局快速收敛理论,设计了一种具有快速收敛特性的协同控制器,该控制器可使宏变量快速到达不变流形并可以得到平滑无抖振的控制输... 详细信息

针对4阶混沌电力系统,该文提出一种具有快速收敛特性的自适应协同控制方案。首先基于Lyapunov稳定性定理和全局快速收敛理论,设计了一种具有快速收敛特性的协同控制器,该控制器可使宏变量快速到达不变流形并可以得到平滑无抖振的控制输入,实现宏变量的精确收敛。然后将所设计的控制器应用于4阶电力系统的混沌控制中。由于电力系统中的能量过剩会引起混沌振荡,在控制回路中引入储能装置,通过控制储能装置吸收电力系统中多余的有功功率来抑制其混沌振荡。在此基础上通过设计自适应律,消除了控制器设计过程中出现的复杂项,增加了控制器的实用性。最后通过数值仿真,验证了该控制方案的有效性与优越性。

关键词： 4阶电力系统混沌振荡自适应协同控制储能装置快速收敛