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基于改进YOLOv5的鱼眼图像目标检测算法

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湖南大学学报（自然科学版） 2024年第6期51卷 29-39页

作者：韩彦峰任奇肖科重庆大学机械与运载工程学院重庆400044

针对自动驾驶场景下车载鱼眼相机采集到的图像存在畸变严重、场景复杂、尺度变化剧烈、小目标多以及传统的目标检测模型的检测精度不高的问题,提出了一种基于YOLOv5s改进的鱼眼图像检测模型YOLOv5s-R.首先,为解决小目标难识别的问题,提... 详细信息

针对自动驾驶场景下车载鱼眼相机采集到的图像存在畸变严重、场景复杂、尺度变化剧烈、小目标多以及传统的目标检测模型的检测精度不高的问题,提出了一种基于YOLOv5s改进的鱼眼图像检测模型YOLOv5s-R.首先,为解决小目标难识别的问题,提出随机裁剪多尺度训练的数据增强方法,该方法优于消融实验所得的最优数据增强方法.其次,为了提高模型的检测精度,在网络头部添加置换注意力机制与轻量化解耦头,增强模型对特征的提取能力与识别能力,并抑制噪声干扰.最后,模型额外增加角度预测项,实现旋转框目标检测.通过构建环形标签并用高斯函数对标签平滑,解决了旋转框角度的周期性问题;又对损失函数进行了优化,提出了RIOU,在CIOU的基础上增加角度惩罚项,提高了回归精度并加快了模型的收敛.实验结果表明,提出的YOLOv5s-R模型在WoodScape数据集上取得良好的检测效果,相比于原始的YOLOv5s模型,mAP@0.5、mAP@0.5∶0.95分别提升了6.8%、5.6%,达到82.6%、49.5%.

关键词： YOLOv5s 自动驾驶鱼眼图像旋转框目标检测

激光辅助CBN砂带磨削TC4钛合金材料去除行为及表面完整性研究

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机械工程学报 2024年第9期60卷 241-253页

作者：肖贵坚刘振扬贺毅刘岗邓忠才重庆大学机械与运载工程学院重庆400044

激光辅助CBN砂带磨削工艺结合了激光对材料的软化改性以及砂带磨削的高效材料去除和高表面完整性,可以实现对高强韧TC4钛合金的低损伤高性能加工。通过激光辅助CBN砂带磨削TC4钛合金实验,研究了激光功率对磨削力、材料去除行为和表面完... 详细信息

激光辅助CBN砂带磨削工艺结合了激光对材料的软化改性以及砂带磨削的高效材料去除和高表面完整性,可以实现对高强韧TC4钛合金的低损伤高性能加工。通过激光辅助CBN砂带磨削TC4钛合金实验,研究了激光功率对磨削力、材料去除行为和表面完整性的影响规律。结果表明:增大激光功率可以提高材料软化改性程度,降低磨削力及其波动振幅,激光功率最大时法向磨削力降低57.2%,切向磨削力降低68.7%;随着材料软化程度的提高,材料去除行为发生了从韧性去除向塑性去除的转变,表面的韧性撕裂和磨削损伤减弱,表面质量、表面一致性和表面残余压应力提高,激光功率最大时表面粗糙度达Ra1.23μm,表面残余压应力达94.6 MPa;激光辅助CBN砂带磨削表面渗入了大量的N和O元素,表面的Ti元素以TiN和TiO_(2)和金属Ti三种状态存在,引入的N和O元素将提高表面的耐磨和耐腐蚀性能。希望本研究能为激光辅助加工钛合金等难加工材料的去除行为及表面完整性研究提供借鉴。

关键词：激光辅助砂带磨削 CBN砂带磨削 TC4钛合金材料去除行为表面完整性

基于ELM的超声多特征融合螺栓应力测量方法

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仪器仪表学报 2024年第4期45卷 46-56页

作者：陈平商秋仙余鑫尹爱军重庆大学机械与运载工程学院重庆400044

针对传统超声波螺栓应力测量中存在的非线性和不适定性问题,提出一种基于极限学习机(ELM)的超声多特征融合螺栓应力测量方法。首先基于声弹性理论和散射理论,根据超声回波信号提取声时差及瑞利散射范围内多晶体材料中纵波的衰减系数等... 详细信息

针对传统超声波螺栓应力测量中存在的非线性和不适定性问题,提出一种基于极限学习机(ELM)的超声多特征融合螺栓应力测量方法。首先基于声弹性理论和散射理论,根据超声回波信号提取声时差及瑞利散射范围内多晶体材料中纵波的衰减系数等超声波特征参数。然后通过向量降维选择声时差、衰减系数和有效受力长度作为模型输入特征向量,建立了基于ELM的超声多特征融合螺栓应力测量模型。搭建螺栓轴向应力超声波测量实验平台,对不同材料和规格的螺栓进行螺栓应力的测量,并对比了使用传统的超声测量方法的测量结果,验证了传统超声检测方法的局限性。对比了ELM与其他机器学习方法包括BP、支持向量回归(SVR)的测量结果和精度。结果表明,提出的方法有效克服了传统超声测量方法的不足,能实现不同材料不同规格的螺栓应力测量,并且测量精度更高(平均相对误差为3.86%),泛化能力更好。

关键词：螺栓应力超声波测量向量降维 ELM 多特征融合

平板热管式锂离子电池热管理系统仿真分析研究

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推进技术 2024年第3期45卷 172-183页

作者：王悦齐钱煜平谢翌李炜烽张扬军清华大学车辆与运载学院北京100084 重庆大学机械与运载工程学院重庆400044

锂离子电池是航空混合电推进系统的关键子系统,本文针对基于平板热管的航空锂离子电池热管理方案进行设计与性能评估。针对一款锂离子电池模组进行建模与验证,初步设计平板热管方案并进行仿真分析;在原方案基础上,对平板热管散热翅片进... 详细信息

锂离子电池是航空混合电推进系统的关键子系统,本文针对基于平板热管的航空锂离子电池热管理方案进行设计与性能评估。针对一款锂离子电池模组进行建模与验证,初步设计平板热管方案并进行仿真分析;在原方案基础上,对平板热管散热翅片进行结构优化设计并开展了实验验证,结果表明:优化后的方案可提高系统对流换热量。以优化后的平板热管为基础,结合航空器高空巡航工况的环境温度,平板热管换热性能将得到进一步提升:电池平均温度可降低10.6℃,降幅达18.83%。与水冷方案相比,平板热管优化方案散热能力与之相当,系统减重30%、能耗降低约63%。

关键词：混合电推进锂离子电池高放电倍率热管理平板热管

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乘员晕车的生理表征与缓解方法

汽车工程 2024年第1期46卷 50-60,74页

作者：吴盈章林颖李文博余亚岚李国法郭钢重庆大学机械与运载工程学院重庆400044 清华大学车辆与运载学院北京100084

为保证智能网联汽车的乘坐舒适性与用户接受度,建立乘员晕车缓解认知过程模型,提出一种基于嗅觉刺激的乘员晕车缓解方法。首先充分考虑乘员满意度和晕车缓解功能性要求,设计开展晕车缓解嗅觉刺激材料筛选实验,选定嗅觉刺激材料的气味类... 详细信息

为保证智能网联汽车的乘坐舒适性与用户接受度,建立乘员晕车缓解认知过程模型,提出一种基于嗅觉刺激的乘员晕车缓解方法。首先充分考虑乘员满意度和晕车缓解功能性要求,设计开展晕车缓解嗅觉刺激材料筛选实验,选定嗅觉刺激材料的气味类型和浓度。接着为探究不同晕车程度与生理表征之间的映射关系,验证嗅觉缓解方案的有效性,设计开展乘员晕车缓解实车实验。结果表明:乘员主观晕车程度与皮电激活度指标呈正相关,与脑电不对称值呈负相关。同时,20%浓度的姜花气味经10 s释放能够有效缓解乘员晕车症状,平均缓解效果达到22.17%,在主客观维度上得到了一致性验证。

关键词：晕车缓解方法嗅觉刺激脑电皮电

混合润滑下考虑表面形貌的齿面摩擦与接触特性

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机械工程学报 2024年第7期60卷 184-194页

作者：陈守安肖科程功韩彦峰重庆大学机械与运载工程学院重庆400044 重庆大学机械传动国家重点实验室重庆400044

齿轮传动系统在各种装备中有着广泛的应用,其性能的改善有着重要的价值。而齿轮接触界面的摩擦磨损情况与接触刚度特性对齿轮传动系统的整体性能有重要的影响。由于加工齿轮方法的不同,真实齿面具有不同的表面形貌,在考虑润滑的情况下... 详细信息

齿轮传动系统在各种装备中有着广泛的应用,其性能的改善有着重要的价值。而齿轮接触界面的摩擦磨损情况与接触刚度特性对齿轮传动系统的整体性能有重要的影响。由于加工齿轮方法的不同,真实齿面具有不同的表面形貌,在考虑润滑的情况下这些齿轮的摩擦磨损和接触刚度也会不同。首先通过傅里叶变换和JOHNSON变换模拟生成不同加工方法得到的齿轮表面,然后采用三维线接触混合弹流润滑模型,求解得到膜厚与压力的分布,在此基础上计算摩擦因数并采用Archard模型计算磨损量,同时计算齿轮啮合过程中的接触刚度变化。得到三种典型加工形貌齿面的摩擦磨损与接触刚度在齿轮啮合过程中的变化情况。通过对比,确定了剃齿加工的齿面有更好的摩擦磨损特性和接触特性。在此基础上,对剃齿加工表面形貌齿面在不同速度和载荷下的摩擦学特性和接触特性进行了讨论。

关键词：齿面形貌混合润滑摩擦磨损接触刚度

纤维随机分布CFRP高速铣削比能模型与表面质量优化

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机械工程学报 2024年第1期60卷 65-74页

作者：宋阳曹华军张金刘磊张琼之重庆大学机械与运载工程学院重庆400044 重庆大学机械传动国家重点实验室重庆400044

碳纤维增强复合材料(Carbon fiber reinforced plastics, CFRP)具有高比模量和比强度、耐腐蚀性和良好的刚度等优良特性,逐渐被广泛应用于航空航天、汽车、国防军工及生物医疗等高端装备领域。然而,CFRP材料的非均质性及各向异性致使其... 详细信息

碳纤维增强复合材料(Carbon fiber reinforced plastics, CFRP)具有高比模量和比强度、耐腐蚀性和良好的刚度等优良特性,逐渐被广泛应用于航空航天、汽车、国防军工及生物医疗等高端装备领域。然而,CFRP材料的非均质性及各向异性致使其加工表面形貌非常复杂且极易产生加工缺陷,严重制约了CFRP结构件的使用寿命、服役性能及安全可靠性。鉴于高速切削技术有利于提高加工效率和控制表面质量,而切削比能是加工表面质量的重要指标,因此,首先通过引入碳纤维分布、切削效应及边缘效应,阐明切削比能的来源及分布,建立CFRP高速铣削的切削比能预测模型,该比能预测模型精度91.19%。然后,采用三维均方根面粗糙度和三维分形维数对表面质量进行定量表征,根据比能分量与表面质量之间的相关性分析,定义了面向表面质量的比能综合评价指标SCEsq和SCEds,提出基于比能的表面质量优化方法。最后,基于非线性回归分析,分析了铣削参数对SCEsq和SCEds的影响,验证了高速切削有利于减少CFRP加工缺陷。

关键词： CF/PEEK 高速铣削切削比能表面质量纤维分布

基于高斯展开法的碟形声学黑洞宽频调谐减振机理研究

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振动与冲击 2024年第2期43卷 291-298,342页

作者：丁媛施凯耀郑玲重庆大学机械与运载工程学院机械传动国家重点实验室重庆400044

近年来,嵌入式声学黑洞(acoustic black holes,ABH)以其优异的性能,在结构减振降噪、声波调控、能量回收等领域展示了广阔的应用前景,但其局部结构强度弱化会影响其工程实用性。提出一种碟形声学黑洞(dish-shaped acoustic black hole,D... 详细信息

近年来,嵌入式声学黑洞(acoustic black holes,ABH)以其优异的性能,在结构减振降噪、声波调控、能量回收等领域展示了广阔的应用前景,但其局部结构强度弱化会影响其工程实用性。提出一种碟形声学黑洞(dish-shaped acoustic black hole,DABH)结构,将其附加在主体结构上,以实现对主体结构的宽频减振。在Rayleigh-Ritz法框架下,选择高斯函数作为基函数,根据声学黑洞板的形状确定基函数的分布,避免质量和刚度矩阵的奇异化,建立了其耦合系统半解析模型。通过与有限元模态分析结果的对比,验证了半解析建模方法的正确性。研究了碟形声学黑洞结构参数以及连接位置对主体结构振动响应特性的影响规律,分析了碟形声学黑洞的ABH效应以及与主体结构的耦合效应,揭示了其宽频调谐减振的机理,为拓展声学黑洞在宽频结构振动控制上的应用提供了新的思路。

关键词：声学黑洞(ABH) 减振高斯展开法动态吸振器效应

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自动驾驶奖励函数贝叶斯逆强化学习方法

机械工程学报 2024年第10期60卷 245-260页

作者：曾迪郑玲李以农杨显通重庆大学机械与运载工程学院重庆400044 重庆大学高端装备机械传动全国重点实验室重庆400044

研究具有广泛场景适应性的自动驾驶汽车的驾驶策略,对实现安全、舒适、和谐的自动驾驶至关重要。深度强化学习以其优异的函数逼近和表示能力,在驾驶策略学习方面展示了巨大潜力。但设计适用于各种复杂驾驶场景的奖励函数极具挑战性,驾... 详细信息

研究具有广泛场景适应性的自动驾驶汽车的驾驶策略,对实现安全、舒适、和谐的自动驾驶至关重要。深度强化学习以其优异的函数逼近和表示能力,在驾驶策略学习方面展示了巨大潜力。但设计适用于各种复杂驾驶场景的奖励函数极具挑战性,驾驶策略的场景泛化能力亟待提升。针对复杂驾驶场景下的奖励函数难以设计问题,考虑人类驾驶行为偏好,建立人类驾驶策略的近似似然函数模型,通过基于曲线插值的动作空间稀疏采样和近似变分推理方法,学习奖励函数的近似后验分布,建立基于贝叶斯神经网络的奖励函数模型。针对神经网络奖励函数不确定性产生的错误奖励,采用蒙特卡洛方法,对贝叶斯神经网络奖励函数不确定性进行度量,在最大化奖励函数的同时,对认知不确定性进行适当惩罚,提出基于奖励函数后验分布的不确定性认知型类人驾驶策略训练方法。采用NGSIM US-101高速公路数据集和nuPlan城市道路数据集,对所提出方法的有效性进行测试和验证。研究结果表明,基于贝叶斯逆强化学习的近似变分奖励学习方法,克服基于人工构造状态特征线性组合的奖励函数性能不佳的问题,实现奖励函数不确定性的度量,提升奖励函数对高维非线性问题的泛化能力,其学习的奖励函数及训练稳定性明显优于主流逆强化学习方法。在奖励函数中适当引入不确定性的惩罚,有利于提升驾驶策略的类人性、安全性及其训练的稳定性,提出的不确定性认知型类人驾驶策略显著优于行为克隆学习的策略和基于最大熵逆强化学习的策略。

关键词：智能汽车自动驾驶近似变分奖励学习近似变分推理贝叶斯逆强化学习