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当期目录

    2022年, 第56卷, 第2期 刊出日期:2022-02-28 上一期    下一期
    虚拟装配手势库设计及人机工效评估优化
    郭加伟, 许志杰, 何其昌
    2022,56 (2):  127-133.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2021.095
    摘要 ( 1250 )   HTML ( 168 )   PDF(7083KB) ( 140 )  

    针对虚拟装配环境下,虚拟人上肢仿真设置效率低、人机工效评估不精确的问题,对手部装配动作进行分析,定义手部关节结构、手臂及手部尺寸,建立参数化的装配手势模型并形成手势库.采用模糊算法改进快速上肢评估(RULA)方法,利用梯形函数对关节角度处于临界值时的评估分值进行优化,通过规则库得出最终评估结果.采用劳损指数(SI)评估手部、手腕等肌肉骨骼作业风险,并与模糊RULA评估加权计算综合得分,对虚拟手装配过程进行连续的人机工效评估,捕捉装配作业期间的风险姿势.最后,基于3D Experience平台对上述方法进行集成,并通过手机通讯元件的装配作业进行应用验证.

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    利用生成对抗网络实现水下图像增强
    李钰, 杨道勇, 刘玲亚, 王易因
    2022,56 (2):  134-142.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2021.075
    摘要 ( 1135 )   HTML ( 29 )   PDF(22386KB) ( 127 )  

    提出一种基于生成对抗模型的水下图像修正与增强算法.该算法将多尺度内核应用于改进的残差模块中,以此构建生成器,实现多感受野特征信息的提取与融合;判别器设计考虑了全局信息与局部细节的关系,建立了全局-区域双判别结构,能够保证整体风格与边缘纹理的一致性;最后,根据人类视觉感官系统设计了无监督损失函数,此部分无需参考图像进行约束,同时其与对抗损失和内容损失一起进行联合优化,能够得到更优的色彩和结构表现.在多个数据集上进行实验分析表明,此算法能较好地修正色偏、对比度,保护细节信息不丢失,在主客观指标上都优于典型对比算法.

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    自适应插值飞蛾扑火优化的多特征粒子滤波车辆跟踪算法
    黄鹤, 吴琨, 李昕芮, 王珺, 王会峰, 茹锋
    2022,56 (2):  143-155.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2021.037
    摘要 ( 1050 )   HTML ( 17 )   PDF(33546KB) ( 86 )  

    针对现有飞蛾扑火优化算法精度低、全局搜索能力差的问题,提出一种自适应插值飞蛾扑火优化算法,并将其嵌入多特征粒子滤波中优化,构建自适应插值飞蛾扑火优化的多特征粒子滤波车辆跟踪算法.首先,在飞蛾的位置更新机制中加入自适应权值,改善所提算法的全局搜索能力.其次,采用改进的插值飞蛾扑火优化算法对采样过程进行优化,结合多特征自适应融合优化粒子滤波车辆跟踪算法,根据最新观测信息不断调整粒子分布,使低权值层粒子向权值较高的区域移动,增强粒子质量,避免样本退化.实验结果表明,本文算法能够有效降低状态预测所需的样本粒子数,提高算法的跟踪性能,在车辆目标发生遮挡、光照、姿态及尺度变化等干扰下仍然能够准确、稳定地跟踪目标车辆.

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    考虑多性能约束的车辆主动前轮转向静态输出反馈控制
    毛营忠, 冯智勇, 郭会茹
    2022,56 (2):  156-164.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2021.073
    摘要 ( 725 )   HTML ( 12 )   PDF(1328KB) ( 145 )  

    为使车辆能精确地跟踪理想横摆角速度,从而提高车辆路径跟踪能力,提出考虑多性能约束的主动前轮转向静态输出反馈(SOF)控制方法.由于行驶中车辆轮胎的侧偏刚度是一强非线性参数,所以将侧偏刚度作为模型的不确定性参数.基于饱和线性轮胎模型,建立二自由度车辆动力学多胞型模型来对参数不确定性进行处理.针对该类不确定性系统,考虑具有区域极点配置约束与H性能约束的鲁棒SOF控制器设计问题.给出了该类不确定系统的线性矩阵不等式(LMI)充分条件,并首次扩展运用一种坐标转换矩阵优化方法来迭代求解所得到的LMI条件,从而得到该类不确定性系统的鲁棒最优H SOF控制器.MATLAB/Simulink和CarSim的联合仿真结果表明,所设计的SOF控制器可显著提高对期望横摆角速度的跟踪性能,改善车辆路径跟踪能力,且对模型参数的不确定性具有良好的鲁棒性.

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    六自由度波浪补偿平台的神经网络自适应反馈线性化控制
    丁明, 孟帅, 王书恒, 夏玺
    2022,56 (2):  165-172.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2020.424
    摘要 ( 830 )   HTML ( 10 )   PDF(1175KB) ( 139 )  

    六自由度波浪补偿平台所采用的大长径比非对称液压系统在深海区需完成大跨度、高速度的波浪补偿任务,这为控制系统的控制精度和抗干扰能力带来严峻的挑战.引入径向基神经网络(RBFNN)辨识,提出一种自适应反馈线性化控制策略.首先,建立六自由度波浪补偿平台非对称液压系统的非线性模型.然后,基于RBFNN辨识利用反馈线性化设计自适应控制器.最后,利用MATLAB/Simulink开展五级海浪(90°遭遇角恶劣工况)作用下和外力干扰下的仿真分析.结果表明:相比于经典比例系数-积分系数-微分系数(PID)和滑模控制,新型控制器控制精度和抗干扰能力明显提高,更适合用于复杂海况下六自由度波浪补偿平台的控制,且具有很好的跟踪效果和较强的稳健性,可为深海区六自由度波浪补偿平台控制系统设计提供参考.

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    电机与离合器复合控制的电动装载机换挡策略
    任好玲, 蔡少乐, 陈其怀, 林添良, 郎彬
    2022,56 (2):  173-181.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2020.409
    摘要 ( 766 )   HTML ( 12 )   PDF(6683KB) ( 266 )  

    为了发挥纯电驱动方式的优势,针对电动装载机的传动系统,取消传统机型上效率较低的液力变矩器及倒挡方向离合器.通过分析纯电驱动系统换挡规律,采用电液换挡控制系统控制湿式离合器工作,并基于压力和转速等反馈结合驱动电机主动工作在转速及转矩模式,实现离合器充、泄油过程中转矩及转速的匹配.针对某50型纯电驱动装载机,提出一种基于驱动电机与离合器压力复合控制的纯电驱动装载机换挡控制策略.整车试验结果表明:所提出的控制策略能发挥纯电驱动的优势,换挡时间缩短约50%, 滑摩做功大幅减小,换挡冲击度最大值为14.08 m/s3,在我国车辆推荐限定值17.64 m/s3以内.

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    基于特征金字塔卷积循环神经网络的故障诊断方法
    刘秀丽, 徐小力
    2022,56 (2):  182-190.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2021.001
    摘要 ( 761 )   HTML ( 13 )   PDF(7606KB) ( 103 )  

    变工况、变载荷设备部件不同故障的特征在信号中所占比例和位置不固定,且包括大量不同场景下的原始振动信号的多尺度复杂性.对此,提出一种基于特征金字塔网络(FPN)的卷积循环神经网络(CRNN)滚动轴承故障诊断方法.利用卷积神经网络(CNN)框架,并联CNN的卷积层和循环神经网络(RNN)中的长短时记忆(LSTM)层,形成新的CRNN,以充分利用CNN对空间域信息和RNN对时域信息的学习能力;在每一层中权值共享,减少网络参数;利用FPN构建全新特征图,输入一维信号和堆叠后形成的二维信号,对传感器采集的信号进行特征提取,实现故障诊断.利用行星齿轮箱进行故障试验,并进行5折交叉验证,该方法的诊断准确率平均值为99.20%,比基本神经网络模型至少高3.62%,表明该方法诊断精度高、鲁棒性强;利用凯斯西储大学轴承数据集进行验证,证明该方法具有良好的泛用性;利用t-SNE方法对模型的特征学习效果进行可视化分析,结果表明不同故障类别特征具有良好的聚类效果.

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    考虑非线性刚度的正交切削系统稳定性
    石慧荣, 王海星, 李宗刚
    2022,56 (2):  191-200.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2020.413
    摘要 ( 558 )   HTML ( 8 )   PDF(2857KB) ( 70 )  

    为了准确预测圆柱工件正交切削加工的稳定性,建立了考虑工件表面波动以及刀具和工件变形的非线性正交切削系统模型,利用多尺度法对系统进行了求解,分析了切削加工参数和系统参数对主共振和1/2次共振稳定性的影响,根据主共振和次共振的稳定性获得了切削系统的整体稳定性云图,并与线性近似系统的稳定性叶瓣图(lobe图)进行了比较.结果表明:在一定条件下,含有2次和3次非线性刚度的正交切削系统会出现主共振、1/2、1/3及1/4次共振不稳定现象,从而导致系统具有倍周期、准周期和混沌运行行为.通过比较也证明该非线性正交切削运动动力学模型能够准确预测系统的稳定性.

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    基于改进候鸟迁徙优化的多目标批量流混合流水车间调度
    汤洪涛, 王丹南, 邵益平, 赵文彬, 江伟光, 陈青丰
    2022,56 (2):  201-213.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2020.435
    摘要 ( 734 )   HTML ( 11 )   PDF(1462KB) ( 168 )  

    针对2+1+1型混合流水车间,研究了多目标不相等批量流混合流水车间调度问题,提出一种基于变邻域搜索的自适应候鸟迁徙优化(AMBO)算法,实现了最小化完工时间与最小平均在制品数量的多目标优化.相比原始候鸟迁徙算法,AMBO算法引入变邻域搜索策略,实现每个算子的权重随迭代次数自适应调整,并提出了时间窗算子,以提升交换算子搜索性能和收敛速度.对随机生成不同规模的订单进行算例研究,结果表明AMBO算法比候鸟迁徙优化算法、遗传算法具有更高的求解质量和收敛性能,从而验证了AMBO算法的有效性.

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    光纤光栅传感器振动与温度信号解耦
    李晗, 张波涛, 王俊杰, 孙运达, 龚圣捷
    2022,56 (2):  214-222.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2020.313
    摘要 ( 582 )   HTML ( 8 )   PDF(3613KB) ( 212 )  

    利用单个光纤光栅(FBG)传感器开展同时测量振动与温度信号的实验,提出基于MATLAB的解耦方法分离振动与温度信号.研究结果表明:单信号测量的条件下,FBG传感器对温度的静态测量误差在±0.4 ℃以内,对振动主频动态测量的相对误差为0.5%.FBG传感器测量得到振动与温度的复合信号,通过所提解耦方法得到的振动主频相对误差为0.65%,振动幅值相对误差为7.14%,温度信号误差在±3.3 ℃以内.

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    基于近似计算的精度动态可调FFT处理器
    马丽萍, 张骁煜, 白雨鑫, 陈鑫, 张颖
    2022,56 (2):  223-230.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2020.430
    摘要 ( 561 )   HTML ( 9 )   PDF(5962KB) ( 248 )  

    为满足多种场景对电路指标的不同需求,基于近似电路理念提出一种精度可调快速Fourier变换(FFT)处理器.首先,在蝶形节点和旋转因子乘法节点上分别提出了一种截断进位链的可配置近似蝶形计算单元和一种位宽可调的乘法模块.通过MATLAB搭建误差分析平台,详细分析了在各个蝶形节点和旋转因子节点对近似计算的敏感程度,确定了FFT处理器的5种计算模式,实现性能、功耗与精度等参数的动态调节.最终,所提设计在台积电 (TSMC) 180 nm 互补金属氧化物半导体 (CMOS) 工艺下通过超大规模数字集成电路标准流程实现,性能结果由专业电子自动化设计 (EDA) 工具评估得到,相对于精确模式,处理器在近似模式下的最高工作频率提升约14.33%;当工作频率为60 MHz时, 功耗降低约15.61%.

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    高质量LMSCT时频分析算法及其在雷达信号目标检测中的应用
    郝国成, 张必超, 锅娟, 张雅冰, 石光耀, 王盼盼, 张薇
    2022,56 (2):  231-241.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2020.432
    摘要 ( 526 )   HTML ( 9 )   PDF(8925KB) ( 71 )  

    针对线性调频小波变换(CT)引入的调频率参数不能完全匹配信号的瞬时频率及算法抗噪性能不佳等问题,提出高质量的局部最大值同步压缩线调频小波变换 (LMSCT) 算法,改善CT时频分布图能量扩散幅度出现的偏差.所提算法的核心思想是通过局部最大值同步压缩操作重新分配CT的频率点.实验结果表明,LMSCT算法具有较高的时频聚集度,并且能够较好地抑制噪声的干扰,在低信噪比的情况下仍然保持良好的时频聚集度.在IPIX处理雷达信号分析中,LMSCT 算法能够较为清晰地描绘目标信号的时间-频率联合分布特性,并且确定目标出现的距离单元,为海杂波背景下的IPIX雷达信号小目标检测提供判断依据.

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    面向时变回诊患者需求的急诊周排班研究
    王子翔, 吴泽锐, 刘冉
    2022,56 (2):  242-252.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2020.328
    摘要 ( 614 )   HTML ( 9 )   PDF(1266KB) ( 162 )  

    针对急诊科医生的柔性排班问题,基于排队论和流平衡模型,提出一种已知医生排班情况下估计时变、带回流客流系统中患者等待队长的方法;考虑医生排班的实际约束,建立一个混合整数规划模型,并设计禁忌搜索算法求解该问题.数值实验显示,所提评估方法能够有效近似患者队长,且所提算法求解得到的排班能够有效减少患者的总等待队长.

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