可充电无线传感器网络动态拓扑问题研究

在可充电无线传感器网络中的能量补给设备兼任数据采集设备的情况下,提出了可充电无线传感器网络时变动态拓扑模型,并在此基础上根据最大化能量补给设备驻站时间比为目标提出了最优化问题。通过分析不同时刻不同传感器节点和无线能量补给/数据采集设备的工作情况及需要遵循的约束条件,得到与原问题具有等优性的多状态线性规划问题。求解该优化问题,获得可充电无线传感器网络动态拓扑下的周期动态路由和无线能量补给/数据采集设备的工作策略。与之前的研究成果相比,优化目标值均有20%以上的提升。     

带无线能量补充设备的无线传感器网络基站部署策略

为延长无线传感器网络(WSN)生存周期,引入无线能量补充设备,设计一种WSN基站部署策略。通过聚类传感器节点并计算每个区域传感器节点的通信量确定基站位置坐标,构建以最大化能量补充设备驻站时间比为目标的跨层优化问题,并将其转化为具有等优性的线性规划问题,实现传感器节点和无线能量补充设备的最佳配置。仿真结果表明,与固定基站部署策略相比,该基站部署策略可使无线能量补充设备的驻站时间比提升约75%。     

无线传感器网络时变充电和动态数据路由算法研究

利用无线充电设备周期地为无线传感器节点进行充电,可使传感器节点持续工作,解决无线传感器网络能量问题,但需设计合适的节点充电方案和网络路由方案。以无线充电设备驻站比最大化为优化目标,依次提出了充电及网络路由方案的连续时变模型、离散N+1阶段非线性模型及可解的离散N+1阶段线性模型,在证明模型合理性后最终求解。结论给出了具体网络的最优充电和路由策略。     

海绵钛液压机的故障诊断方法研究

针对80 MN海绵钛液压机主要故障,提出一种基于粗糙集(RS)-支持向量机(SVM)的故障诊断方法。对传感器采集的故障信号进行归一化处理,使用RS对采集信号进行条件属性约简;对处理后的数据通过SVM方法进行训练和分类,分析出海绵钛液压机的具体故障。利用遗传算法(GA)优化SVM模型的主要参数,通过计算机仿真及电机实验平台分别验证模型的可行性,利用相同数据训练SVM模型及后向传播神经网络BPNN模型。比较3种模型的仿真结果,提出基于RS-GASVM的故障诊断模型对于多维数据的故障可达92.667%,数据处理时间为161.475 ms,明显优于SVM模型及BPNN模型。由此证明方法对海绵钛液压机故障诊断的高效性。     

组合 FPGA 光电传感器阵列的 顶管机激光姿态测量系统

由于复杂多变的地质环境、推力不均、注浆不均、尾盾间隙不均等影响,顶管机在施工过程中实际顶进的轨迹与预期轨迹之间往往存在偏差,较大偏差会导致施工事故或严重的经济损失。采用坐标转换方法,设计了基于组合光电传感器阵列和PLC相结合的姿态测量系统,开发了相关实时显示的操作界面,用于实时显示测量的顶管机3个方向姿态角。并应用投影的方法,计算顶管机实时显示运行轨迹,辅助顶管机姿态控制。实验中进行人为模拟顶管机机头的运动偏差情况来验证该测量系统的准确性,实验表明,该激光测量系统点光源的坐标识别精度达3 mm,角度测量精度达0.1°,最大误差0.784°,符合顶管机施工要求,方便了顶管机姿态测量,提高了顶管施工质量和效率。     

可充电的WSNs网络SIC干扰管理工作策略研究

随着无线传感器网络的规模不断扩大,开放信道中的通信干扰与节点能源有限问题严重制约传感器网络性能。研究在星型拓扑结构下可充电无线传感器网络的多用户介入通信干扰管理技术,旨在提高系统吞吐量、频谱和功率利用率,延长网络生命周期。首先针对多用户介入的通信干扰管理技术提出一种启发式的功率分类算法实现并发通信传感器节点的分簇,并对其分类效果进行验证。其次,结合并发无线通信中节点行为特征,引入无线能量补给设备,构建以最大化能量补给设备驻站时间比为目标的跨层优化问题,并将其转化为具有等优性的线性规划问题,进而求解得到无线传感器节点和无线能量补给设备的优化工作策略。仿真和实验证明,在维持传感器网络生命周期的前提下,采用并发通信的干扰管理策略和无线能量补给后,网络的通信能力和功率利用率都得到提升,该仿真场景下充电小车驻站时间占比η_s能达到47%。     

半监督阶梯网络和GAN在滚动轴承故障诊断的应用

滚动轴承是旋转机械的关键部件，统计表明，约30%的旋转机械故障出现在滚动轴承处。人工智能的发展给工业生产中的故障诊断提供了新途径，深度学习已经成为旋转机械故障诊断的一种新颖且有效的方法。普通神经网络的训练需要大量各种情况下的带标签数据，然而现实中工业数据存在不平衡和标签成本高等问题，限制深度学习在工业实际中故障诊断的发展。这里针对滚动轴承监测数据不平衡和缺少标签等问题影响深度学习在工业领域落地应用的情况，提出一种基于半监督阶梯网络和生成对抗网络（GAN）的方法，建立GAN-SSLadder分类模型，基于公开的轴承故障数据库，实现在标签少，数据量小的情况下测试集的识别准确率达到95.5%。     

六自由度地震模拟试验台运动轨迹规划

本文以六自由度地震模拟试验台为研究对象,构建了位姿反解模型。提出了一种六自由度地震模拟试验台运动轨迹规划方法,通过位姿反解模型推导出了六自由度地震模拟试验台与手动六自由度平台之间关节空间和工作空间的相似关系。利用相似性关系获得六自由度地震模拟试验台驱动缸的运动方程,实现对手动六自由度平台的运动过程再现。建立了六自由度地震模拟试验台与手动六自由度平台仿真模型,仿真实验结果验证了相似结构六自由度平台之间驱动缸和上平台的运动特性曲线关系。为六自由度地震模拟试验台的控制系统的设计提供参考。