基于位置和程度指标的结构损伤识别研究

为提高结构损伤识别的精度,提出基于动、静态数据融合的位置指标和完全基于频率的位置指标,并采用学习速率自适应调整的新型BP神经网络学习算法,其特点是在网络迭代过程中根据网络学习误差来调整学习速率的取值,该方法有效地克服了传统BP网络学习过程中容易陷入局部极小和收敛速度慢、学习效率不高的缺点,进一步讨论了参数输入方式对网络识别效果的影响,分别采用两步诊断法和一步诊断法进行损伤识别.结果显示,两步诊断法对损伤位置和程度的识别正确率较高,而一步诊断法识别效果却不令人十分满意;减少位置指标和程度指标的输入个数对损伤识别结果有显著的影响.     

大规模环境下基于激光雷达的机器人SLAM算法

为解决大规模环境下机器人的同时定位和地图构建(SLAM)问题,提出一种基于Rao Blackwellised粒子滤波器的SLAM算法. 通过选取稳定且易于区别的特征点,发展了一种基于全局约束的数据关联方法,有效地减少了误匹配的概率;采用改进的粒子分布预测函数,提高了粒子滤波器的性能.实验结果表明,该算法具有较低的计算复杂度,精度也比较高,能够有效地解决大规模环境下的机器人SLAM问题.     

基于回卷恢复的数控系统实时容错调度策略

针对数控系统对时间确定性和可靠性的要求,建立混合关联任务集描述模型,提出了基于回卷恢复机制和最佳优先（BF）算法的容错调度策略.该策略对数控系统关键任务的执行过程进行周期性分段验证,通过保存正确的检查点状态,使得出现瞬时故障时任务可以从检查点开始继续执行,从而以较低的计算损失达到容错的效果.与传统的实时容错调度算法相比,基于回卷恢复机制的容错调度策略能很好地适用于数控系统多类型任务并存和任务间相互约束的特点,同时,通过降低错误恢复所需的时间开销,有效地提高了系统的资源利用率.该算法应用于数控系统的有效性在实例分析和算法模拟研究中得到验证.     

超大功率固态激光器的介质温度场分析

利用有限元分析的方法,对在二极管抽运的超大功率（10~100 kW或更高）Nd3＋:GGG板状激光器的热稳态（CW）和热容量 (Heat Capacity)两种工作模式中的激光晶体的温度场分布,及其随工作时间变化情况进行了模拟分析,为热透镜效应提供了详尽的基础数据.研究表明,在热稳态模式下,加大冷却气体的流速可以改善晶体温度分布,减小热透镜效应,但改善程度有限;在热容量模式下,激光的发射和冷却过程在时间上分离,减小晶体应力和光学畸变,改善了输出激光质量.尺寸为10 cm×10 cm×2 cm单片晶体在26.6、38.6、53.2和66.5 kW的抽运下,晶体最高温度分别为70.6、93.6、121.0和146.8 ℃,准连续工作时间分别为7.8、8.5、9.0和12.4 s,该结果与实验测量相符合.由此得到：在热容量模式中,单片厚度为2 cm的Nd3＋:GGG输出功率面密度的极限为170~200 W/cm2.     

柴油机工作过程计算中排放物模拟与实验研究

为了提高原有的柴油机工作过程计算模型模拟能力,在分析柴油机有害排放物生成机理的基础上,提出了排放物中NOx、HC和CO的预测子模型.在工作过程计算中,燃烧过程采用现象学准维燃烧模型;用广义Zeldowich不平衡原理建立NOx的数学模型;采用化学平衡和反应动力学原理建立HC和CO的数学模型.用该模型对LD485型直喷柴油机的排放物进行了模拟计算,得到了3种排放物在缸内的生成过程,分析了不同转速下对这些排放物生成规律的影响.用13工况法进行了实机排放测量.结果表明,排放物的生成量随转速升高而升高,模拟计算结果与采集得到的数据吻合较好.     

基于正交补空间的人脸识别

为了实现人脸识别免于特征提取,提出了一种基于正交补脸(OC-faces)的人脸识别方法.该方法基于空间正交分解理论,对不同类的原始训练样本进行Gram-Schmidt正交化,以正交化后的基张成各个不同的子空间,将测试样本分解为子空间投影及子空间正交补两部分.正交补的范数体现了测试样本到各类子空间的距离,并以此作为分类的依据.在Yale库和AT&T库上的实验结果表明,与主成分分析(PCA)、线性判别分析(LDA)两种经典识别手段相比,该方法有更好的识别效果.     

一种新的基于多信息测度融合的边缘检测方法

针对高强度噪声图像, 提出了一种新的基于信息测度概念和Dempster Shafer(DS)证据理论的边缘检测算法. 利用邻域一致性、方向性和结构性3种信息测度定量描述边缘特征; 引入检测不确定性, 根据各信息测度响应分布设计基本可信度分配函数, 并利用DS合成规则加以融合; 融合后根据组合决策规则将像素分类成边缘与非边缘. 实验通过检测结果以及Pratt品质因数的分析比较, 表明该算法能够有效地区分边缘点和噪声点. 在低噪声情况下, 检测性能与传统检测方法相近; 而对于高强度噪声图像, 该方法具有较强的噪声免疫力.     

连续相位调制的定时-频偏联合估计方法

针对连续相位调制信号的同步问题,研究了一种定时-频偏联合估计算法.算法分3步实现：(1）对接收基带信号差分并平方,得到四阶非线性变换值;（2）求其二阶统计量;（3）基于该统计量联合估计定时偏差和载波频偏.通过改变载波频偏值及参与二阶统计量计算的符号数,对定时同步及频偏估计性能进行研究.在加性高斯白噪声信道及Rice慢衰落信道下分别进行仿真.加性高斯白噪声信道仿真表明,算法在载波频偏达到15%符号率条件下仍有出色同步性能,当参与估计的符号数等于64时,定时偏差和频偏均方误差分别达到10－6及10－5以下;低信噪比不影响算法定时恢复性能.Rice慢衰落信道仿真表明,算法具有一定的抗衰落能力,适当改变Rice信道模型参数能提升其性能.算法采用非数据辅助方式及前馈结构,同步捕获快速,实现简单,适合于突发通信.     

保单调插值的奇异混合三角/双曲B样条

为了使得插值曲线保单调,设计了两类新的平面参数曲线及其保单调插值算法.计算奇异混合函数,把三角/双曲多项式B样条曲线与奇异多边形通过奇异混合函数混合,无需解方程组或繁琐的迭代,得到自动插值给定平面点列且C2(或G1)连续的带形状参数的复合曲线,尤其能得到摆线、螺旋线、双曲线、悬链线等各类超越曲线.通过把插值曲线的导矢分量转化为类Bernstein多项式,并且利用Bernstein多项式非负的充要条件,得到插值曲线单调的充要条件,获得形状参数合适的取值范围. 该方法简单方便,所得参数范围保证了插值曲线保单调.     

有效弹性模量法在大跨斜拉桥稳定计算中应用

为了确立大跨度斜拉桥结构的稳定设计法,提出了按有效弹性模量法计算弹塑性分支失稳方法.通过对跨度1 400 m的斜拉桥模型计算分析,验证了有效弹性模量法在大跨度斜拉桥稳定验算中的适用性及其计算精度.在此基础上进一步讨论了活载布置位置对结构弹塑性稳定强度和失稳特性的影响.结果表明,应用有效弹性模量法能够精确地推算出结构的弹塑性失稳强度;大跨度斜拉桥的轴力由恒载起支配作用,活载分布位置的改变对稳定强度影响十分有限,考虑与不考虑活载分布影响的计算结果相差不到10%,按满布活载的工况可以推算大跨度斜拉桥结构的最小稳定强度.     

基于时间冲击最优的TBM换刀机器人轨迹规划

为了提高隧道掘进机(TBM)换刀机器人的工作效率,减小换刀过程中的运动冲击,提出基于改进型粒子群优化(PSO)算法的轨迹优化方法.采用位姿分离法与关节变量最小策略,对冗余关节机器人进行运动学分析.利用所求的逆解,将目标轨迹由笛卡尔空间映射到关节空间.针对每个关节使用5次NURBS曲线构造冲击连续的关节轨迹,以时间冲击最优构造目标函数,采用改进型PSO算法求解出最优时间序列,完成对轨迹的优化.通过对特定的换刀任务进行轨迹规划,得到各关节的优化轨迹.优化结果表明,提出的轨迹规划方法可以为换刀机器人各关节提供理想的轨迹,具有较强的轨迹跟踪能力.利用5次NURBS插值法与改进型PSO优化算法,可以保证轨迹的时间最短与冲击最小,提高了运行的效率与平稳性.     

多UCAV协同打击多目标实时三维航迹规划

为提高无人作战飞机(Unmanned combat aerial vehicle,UCAV)协同实时航迹规划的实时性和可操作性,针对多架UCAV协同执行对地作战任务过程中的协同实时航迹规划问题,提出一种基于自学习策略和Lévy飞行的正弦余弦优化算法(Sine cosine optimization algorithm ...     

基于最优时间的超声检测轨迹规划

为提高实体曲面工件超声自动化测量中曲面特征选取效率与探头的平稳性,对五自由度超声检测臂的终端探头从初始位姿到目标位姿进行最优轨迹规划.利用D-H表示法和牛顿-欧拉递推方法,分别建立超声检测臂运动学和动力学模型,以时间为参数,采用五次多项式对探头的初始位姿与目标位姿之间的运行轨迹进行拟合,以轨迹时间最短为目标,运用黄金分割法来寻找各关节的最大速度、加速度和驱动力（矩）约束下的最优轨迹.该方法符合实际工程应用要求,提高了探头运行平滑性和检测效率.     

基于扰动大气模型的空基拦截器轨迹规划

针对运行于地球低轨的威胁目标,提出了一种可用于空基拦截器的精确轨迹规划方法. 考虑了大气密度与风场的系统性扰动,建立了有限推力拦截器最优控制问题动力学模型,并用直接配置法与序列二次规划法(sequential quadratic programming, SQP)进行了数值求解,得到了更加精确的拦截轨迹. 最后用算例证明了方法的有效性.     

Trajectory planning of mobile manipulators in constrained workspace

The cooperative motion planning of nonholonomic wheeled mobile manipulators （WMM） with kinematic redundaney in the constrained workspace was studied. A trajectory planning method combining the probabilistic planning and the solving of inverse kinematic equations was presented. First, the probabilistie planning method was used to determine the guide configurations; then the switching objective function was defined and the path of the end-effector was constructed based on these guide configurations ; finally, the inverse kinematic equations of the WMM were solved using the gradient projection method, and the obstacle avoidance trajectory for joints of the WMM was obtained. Simulation results were given to demonstrate the effectiveness of the proposed method.     

Analysis of Controlled Trajectory Optimization for Canard Trajectory Correction Fuze

The optimization method of the canard trajectory correction fuze‘s controlled trajectory phase is researched by using the aerodynamics of aerocraft and the optimal control theory, the trajectory parameters of the controlled trajectory phase based on the least energy cost are determined. On the basis of determining the control starting point and the target point, the optimal trajectory and the variation rule of the normal overload with the least energy cost are provided, when there is no time restriction in the simulation process. The results provide a theoretical basis for the structure design of the canard mechanism.     

基于蚁群算法的连续时间生产计划优化

针对连续时间生产计划问题，在生产速率、需求率和库存水平等都确定的前提下建立相应的数学模型，并将蚁群算法引入到连续时间生产计划的优化中，利用蚁群算法的自适应、全局优化、并行分布式处理等特性在整个生产计划的可行解中寻找最优解.通过对连续时间生产计划优化问题的计算表明：该方法比遗传算法具有更好的收敛性和更快的计算速度.     

航迹预测的多无人机任务规划方法

为提高无人机自主控制性能,实现任务分配与航迹规划整体架构,提出一种基于航迹预测的多无人机任务规划方法.首先,将禁飞区考虑为更接近真实场景的多边形模型;然后,使用改进A*航迹预测算法生成任意两个航迹点间障碍规避后的最短路径,利用该路径近似航迹航程作为任务分配过程的输入信息,建立目标函数,采用改进PSO算法求取最优结果;最后,使用B样条曲线平滑分配后的路径组合,生成无人机可飞行航迹.仿真结果表明,该方法能够以较高的计算速度和精度生成近似最优的任务分配结果和满足飞行约束的平滑航迹.     

采用牛顿迭代保辛伪谱算法的舰载机甲板路径规划

建立单机滑行、离轴无杆牵引、离轴有杆牵引3类舰载机调运模式下的运动学模型. 考虑到有杆牵引系统运动学模型的强非线性,将其转化为一个更加简单的虚拟在轴无杆牵引系统,以便于轨迹的求解. 综合考虑调运效率和安全性,将3类调运模式的轨迹规划问题转化为时间-能量混合最优问题. 为了实现对非线性最优控制问题的高效求解,基于第三类生成函数、辛理论和伪谱离散提出保辛伪谱方法（SPM）,并根据终端横截条件采用牛顿迭代和SPM确定终端时间. 将提出的方法应用于3类调运模式的轨迹规划问题,并将所得结果与直接伪谱法进行对比. 仿真结果表明：所提算法能够以更高的精度和效率规划出平滑的舰载机路径,且不会出现非可行解,具有更强的可操作性和适用性.     

基于粒子群算法的无人机航迹规划问题

首先将无人机航迹问题转换为多目标的TSP问题数学模型,建立了航迹规划问题的数学模型.然后将轨迹规划问题转换成一个求最短路径的单目标的有约束是优化问题,针对这类问题的求解,采用了一种新的粒子群算法并利用软件编程求解.最后验证了结果的可行性,同时讨论了结果的稳定性和收敛性.