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基于机器视觉与BA-BP的苹果分级系统研究

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中国农业科技导报 2024年

作者：刘佳浩高军伟青岛大学自动化学院山东省工业控制技术重点实验室

为实现水果的精确分级，以苹果为分拣对象，设计了基于机器视觉与BA-BP的苹果分级系统。首先，对实时采集的苹果图像进行预处理，得到轮廓图像，采用改进的Canny边缘检测算法提取苹果轮廓，使用最小外接圆法、颜色模型转换和灰度共生矩... 详细信息

为实现水果的精确分级，以苹果为分拣对象，设计了基于机器视觉与BA-BP的苹果分级系统。首先，对实时采集的苹果图像进行预处理，得到轮廓图像，采用改进的Canny边缘检测算法提取苹果轮廓，使用最小外接圆法、颜色模型转换和灰度共生矩阵等方法提取苹果果径、色泽度、圆形度和纹理特征。其次，对采集的训练组数据进行滤波和归一化处理，将处理好的数据输入到BP神经网络模型中，再利用蝙蝠算法对BP网络模型进行优化，完成网络模型的训练。最后，将测试组数据分别输入到完成训练的BA-BP神经网络系统和BP神经网络系统中。结果表明，BA-BP神经网络系统识别准确率达到96%，性能明显优于BP神经网络系统，平均分级时间在1.25 s以内。因此，该系统满足实际生产中对于苹果分级的需求，有助于实现对于苹果品级的准确识别。

关键词：水果分级机器视觉蝙蝠算法 BP神经网络

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具有双服务的家庭医护人员路径调度问题

计算机工程与应用 2024年

作者：张巍沈孝凯张纪会青岛大学自动化学院山东省工业控制技术重点实验室

人口老龄化及城镇化的快速发展对医疗服务提出了巨大挑战，家庭医护可以有效缓解医疗资源紧张，更加合理分配医疗资源。针对家庭医护人员路径调度问题，考虑双服务客户服务之间的相关性以及医患技能匹配等现实约束，以最小化总成本... 详细信息

人口老龄化及城镇化的快速发展对医疗服务提出了巨大挑战，家庭医护可以有效缓解医疗资源紧张，更加合理分配医疗资源。针对家庭医护人员路径调度问题，考虑双服务客户服务之间的相关性以及医患技能匹配等现实约束，以最小化总成本建立混合整数规划模型。结合模型的特征设计改进模拟退火算法进行求解，采用双层编码技术有效预防产生不可行解，根据问题规模动态设定初始温度，增强全局搜索能力; 通过自适应调整内循环次数，既减少了计算负担，又加快了收敛速度; 设计归并邻域算子和指向移动算子以平衡算法在全局搜索与局部精细优化之间的搜索能力。最后，在给定数据集上进行数值实验，与其它算法结果进行比较，验证了所提算法的有效性与优越性。

关键词：家庭医疗服务服务相关性改进模拟退火算法归并邻域指向移动

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稀土锆酸盐热障涂层的合金化改性研究进展

稀有金属材料与工程 2024年第6期53卷 1770-1780页

作者：董智杰付前刚胡逗西北工业大学陕西省纤维增强轻质复合材料重点实验室陕西西安710072

热障涂层(TBCs)是提升航空发动机热端部件工作温度上限的有效途径之一。稀土锆酸盐(RE_(2-x)Zr_(2+x)O_(7+x/2))因其低热导率和良好的高温相稳定性被视为新一代热障涂层候选材料。鉴于稀土锆酸盐性能具有强的可设计性,本文从合金化设计... 详细信息

热障涂层(TBCs)是提升航空发动机热端部件工作温度上限的有效途径之一。稀土锆酸盐(RE_(2-x)Zr_(2+x)O_(7+x/2))因其低热导率和良好的高温相稳定性被视为新一代热障涂层候选材料。鉴于稀土锆酸盐性能具有强的可设计性,本文从合金化设计思路出发,围绕力学、热物理和抗腐蚀性能综述了稀土锆酸盐涂层常规合金化和高熵化改性的国内外研究进展,并基于当前研究不足对后续工作提出展望。

关键词：热障涂层稀土锆酸盐合金化高熵化

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考虑空间位置约束的四旋翼无人机预设性能控制

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控制工程 2024年

作者：孟昌琳王保防蔡明洁青岛大学自动化学院山东省工业控制技术重点实验室

针对具有空间位置约束的四旋翼无人机系统轨迹跟踪问题，提出一种模型预处理和预设性能控制相结合的方法。首先，利用非线性映射函数将有约束的四旋翼无人机系统转化为无约束系统，随后，采用性能函数进行误差转化，以保证误差在较小范... 详细信息

针对具有空间位置约束的四旋翼无人机系统轨迹跟踪问题，提出一种模型预处理和预设性能控制相结合的方法。首先，利用非线性映射函数将有约束的四旋翼无人机系统转化为无约束系统，随后，采用性能函数进行误差转化，以保证误差在较小范围内波动，控制系统按预设性能收敛；然后利用自适应反步技术设计各部分控制器，采用神经网络逼近无法测量的未建模动态；最后，仿真结果表明所设计的预设性能控制器在保证系统稳定的基础上，实现了具有良好动态响应的预设性能控制。

关键词：四旋翼无人机位置约束预设性能反步控制神经网络

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一种基于模型可信度的强化学习方法

控制工程 2024年

作者：王迪张震王洋任坤山东省工业控制技术重点实验室青岛大学自动化学院

针对无模型强化学习样本效率低下和基于模型的强化学习存在模型偏差的问题，文中提出了一种基于模型可信度的强化学习方法MBMC。该算法采用Dyna框架，同时利用无模型方法和基于模型的方法进行更新，有效的提升了样本的利用效率，并提出... 详细信息

针对无模型强化学习样本效率低下和基于模型的强化学习存在模型偏差的问题，文中提出了一种基于模型可信度的强化学习方法MBMC。该算法采用Dyna框架，同时利用无模型方法和基于模型的方法进行更新，有效的提升了样本的利用效率，并提出了一种模型可信度机制，通过模型可信度判断当前模型是否精确，帮助智能体在利用模型进行训练时，在数据缺乏的区域减少更新，有效的避免了模型偏差的累积。所提算法在机器人合作运输任务中进行验证，实验结果表明，MBMC算法能以最快的速度收敛到最优策略。

关键词：强化学习基于模型的强化学习模型可信度协作优化

浅海环境中用于目标深度属性判别的线谱起伏特征量分析

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物理学报 2024年第13期73卷 175-189页

作者：邓玉鑫刘雄厚杨益新西北工业大学航海学院西安710072 陕西省水下信息技术重点实验室西安710072

浅海环境中目标辐射线谱的起伏特征可用于水面、水下目标深度属性判别.已有研究未给出表征水面、水下线谱起伏差异的物理量性质,导致利用不同物理量进行目标深度属性判别时性能不佳.针对这一问题,本文从声源深度起伏所导致的线谱起伏出... 详细信息

浅海环境中目标辐射线谱的起伏特征可用于水面、水下目标深度属性判别.已有研究未给出表征水面、水下线谱起伏差异的物理量性质,导致利用不同物理量进行目标深度属性判别时性能不佳.针对这一问题,本文从声源深度起伏所导致的线谱起伏出发,采用微分方法与统计方法对线谱起伏规律进行分析,研究了线谱起伏产生的物理机理,得到了适合用于水面、水下目标深度属性判别的物理量.首先,分别推导了复声压实部、声功率与声压幅值关于声源深度的导数关系式,得到了以上三种物理量在声源深度起伏时的起伏大小;其次,利用仿真实验数据从接收深度、声源水平距离、线谱频率等层面对理论推导进行验证,并对线谱的归一化起伏特征进行了分析.最后,利用海试数据验证了相关结论.结果表明,当声源的深度起伏时,水面、水下线谱的起伏差异源自各阶模态的相互作用.声源频率、声源水平距离、接收深度三种因素决定了模态间相互作用的性质.声压幅值适用于构建目标深度属性判别特征量,可用于表征低频线谱的强度起伏差异.数值仿真和海试数据处理结果表明,相较于声压实部和声功率,利用声压幅值构建的归一化水面、水下目标深度属性判别特征量具有更优性能.

关键词：线谱起伏深度属性判别浅海环境简正波

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基于有限时间扩张状态观测器的双电机跟踪与同步控制

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控制工程 2024年

作者：丁嘉成王树波青岛大学自动化学院山东省工业控制技术重点实验室

针对含非线性死区的双电机驱动伺服系统，设计了一种基于有限时间扩张状态观测器（FTESO）的漏斗（Funnel）跟踪控制与滑模同步控制方法。将系统的非线性摩擦、间隙和外部干扰看作系统的总扰动，通过设计FTESO对其进行估计，并将估计值... 详细信息

针对含非线性死区的双电机驱动伺服系统，设计了一种基于有限时间扩张状态观测器（FTESO）的漏斗（Funnel）跟踪控制与滑模同步控制方法。将系统的非线性摩擦、间隙和外部干扰看作系统的总扰动，通过设计FTESO对其进行估计，并将估计值嵌入到控制器中对其补偿。通过设计Funnel函数对跟踪误差进行约束并转换为新的误差，并将其引入到动态面控制中以保证系统中跟踪误差的瞬态和稳态响应被很好的限制在给定的Funnel边界内。在此基础上设计了一种基于均值偏差耦合策略的滑模同步控制策略，以保证双电机的同步运行。最后，通过仿真验证了所提控制算法的有效性。

关键词：双电机伺服系统有限时间扩张状态观测器(FTESO) Funnel控制动态面控制(DSC) 滑模控制

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一种基于注意力原型学习的疲劳驾驶检测方法

控制工程 2024年

作者：吴天昊张震王家曜青岛大学自动化学院山东省工业控制技术重点实验室

道路驾驶安全问题日益受到关注，而疲劳驾驶是导致交通事故的主要因素之一。为了避免因疲劳驾驶导致的交通事故的发生，本研究提出了一种Conv2D-Res模块，并通过实例标准化等方法，对时间序列注意力原型网络(Multivariate Time Series C... 详细信息

道路驾驶安全问题日益受到关注，而疲劳驾驶是导致交通事故的主要因素之一。为了避免因疲劳驾驶导致的交通事故的发生，本研究提出了一种Conv2D-Res模块，并通过实例标准化等方法，对时间序列注意力原型网络(Multivariate Time Series Classification with Attention Prototype Network，TapNet)进行改进，从而设计神经网络分类器，并使用多个脑电疲劳驾驶数据集进行验证。在四种特征处理数据集以及SPIS数据集和多熵融合疲劳检测数据集上，实验结果表明，本文模型的分类平均准确率可达到96.8%，较原TapNet网络提升10.8%，能达到有效检测疲劳状态的目的。

关键词：疲劳驾驶检测注意力原型学习脑电信号神经网络

基于模型策略迁移和强化学习的AMR路径规划方法

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控制工程 2024年

作者：任坤张震王迪王洋青岛大学自动化学院山东省工业控制技术重点实验室

在自主移动机器人(autonomous mobile robot， AMR)上应用强化学习算法是解决机器人路径规划问题的一种有效手段。然而，在任务环境发生变化时，单纯使用强化学习算法重新学习需要大量的交互数据，且花费较长的时间。针对该问题，提出... 详细信息

在自主移动机器人(autonomous mobile robot， AMR)上应用强化学习算法是解决机器人路径规划问题的一种有效手段。然而，在任务环境发生变化时，单纯使用强化学习算法重新学习需要大量的交互数据，且花费较长的时间。针对该问题，提出了一种名为对模型和策略进行迁移的强化学习方法(Model and Policy Transfer Reinforcement Learning， MPTRL)，该方法利用源任务学习到的模型来指导AMR在目标任务的Q值函数的学习，并使用源任务中的策略指导目标任务的动作选择，以进行高效学习。将该方法应用于AMR合作运输任务中，与其他方法相比，该方法有更快的启动速度和收敛速度。

关键词：强化学习迁移学习自主移动机器人路径规划