基于混沌算法的机电产品管线自动敷设研究

针对机电产品管线敷设的困难,提出了一种机电产品3维管线自动敷设算法.该算法以预处理和优化搜索为基本框架,通过引入混沌技术,在预处理阶段建立了混沌栅格预处理模型,可有效地提取可行解空间,缩小了搜索范围,提高了求解效率.通过利用分层的思想,提出了在优化搜索阶段高效搜索解空间中优化管线轨迹的分层混沌优化算法.通过算法复杂性分析,给出了自动敷设算法的时间复杂度,并通过实例验证了该算法的有效性和实用性.     

基于模糊PID的欠驱动水下机器人路径跟踪方法研究

针对不同环境和任务下欠驱动水下机器人的路径跟踪问题进行相关研究,在分析水下机器人控制模型的基础上,基于视线法提出了一种欠驱动水下机器人路径跟踪控制方法。基于模糊控制算法,设计了一种模糊PID控制器,并将其应用于欠驱动水下机器人的艏向跟踪控制。采用PC104设计了水下机器人的控制系统,并给出了硬件结构框图。最后,对水下机器人路径追踪效果进行了仿真和试验,结果表明基于模糊PID控制器的欠驱动水下机器人路径跟踪控制方法可保证机器人沿规划路径航行,而且该控制系统具有较强的鲁棒性。     

一种欠定位水下机器人的目标搜索研究

论述了一种在水底起伏较大情况下的欠定位水下机器人执行水底小目标搜索任务的策略。该策略主要基于作业区域的等深线地图对水下机器人进行路径规划,在搜索过程中应用水下机器人的航向、深度、离底高度等多传感器信息和等深线地图对欠定位水下机器人导航。初步应用声纳图像识别技术对水下特征物进行了识别。通过在漳河水库的重复实验,验证了该策略可有效运用到欠定位水下机器人的小目标搜索任务中。
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警用水下机器人本体的设计

介绍了一种在水下进行刑事证物的探测识别、涉案水下现场搜索调查和水下证物打捞作业的警用水下机器人本体。机器人用两个主推进器和两个辅推进器实现其前后、浮潜和左右转弯运动,带有与控制相关的传感器和计算机以及水下探测设备,可实现水下机器人的自主定深航行,并具有对水下目标的光学探测和声纳探测能力。试验验证,该机器人能高效地完成作业使命任务,对水下机器人的设计有一定的借鉴参考价值。     

基于均值漂移算法的水下视频目标跟踪

鉴于水下的特殊环境,本文利用均值漂移算法对水下视频中的运动目标进行跟踪.首先对水下视频目标对象和候选目标对象分别建立RGB颜色分布加权直方图模型,将这两个模型进行匹配,匹配度用Bhattacharrya系数来表示,搜索出与目标最匹配的候选目标并且更新目标模型,依此类推,从而在视频序列中实现目标跟踪.仿真实验证明,基于均值漂移算法的目标跟踪能够克服水下视频环境中干扰运动目标跟踪的因素:水波、倒影、气泡、游泳池浮标的遮挡等,进一步与基于Kalman滤波器的水下目标跟踪相比(对比),目标跟踪结果表明本文所用的算法能够对水下这种复杂背景的运动目标进行稳定实时的跟踪.     

基于协同小波分析的声纳图像去噪研究

将基于协同小波去噪的方式运用于水下声纳图像的去噪处理中,并将去噪效果与几种传统的图像去噪算法进行了效果比较。实验结果证明,该算法在很好地去除声纳图像中的高斯白噪声、提高信噪比的同时,在图像的边缘特性及轮廓保留上也具有较大的优势。     

搜索区域和目标尺度自适应的无人艇海面目标跟踪

海面目标跟踪任务是实现水面无人艇自主化航行、智能化作业的重要基础。相比于普通场景的目标跟踪,海面目标跟踪需要面对目标抖动剧烈及目标尺度变化大等问题。针对海面目标在图像画面中抖动剧烈的问题,本文提出了搜索区域自适应算法,该方法通过对海面场景的分割完成了海天线位置的提取,然后通过海天线运动模型自适应地确定了每帧图像中目标搜索的区域;针对跟踪过程中海面目标尺度变化较大的问题,本文通过分割搜索区域的方法实现了目标尺度变化的自适应跟踪。基于相关滤波跟踪框架并结合上述两种改进策略,在真实的海面目标图像测试序列中,本文算法相比传统的相关滤波算法在跟踪精度上至少提升了26%,有效地解决了目标抖动剧烈和尺度自适应问题,提高了海面目标跟踪任务的精度。     

基于卡尔曼预测和滤波的视频目标跟踪

视频目标跟踪在军事和民用领域有着广泛的应用,其实现算法首选卡尔曼滤波算法,但是在应用卡尔曼滤波算法之前首先要获得目标当前时刻的观测信息,在全帧图像搜索并确定目标需要耗费大量的计算资源。针对这一问题,文章结合目标跟踪时的卡尔曼滤波算法,在每次完成目标状态的滤波估计后,进行卡尔曼一步预测,确定目标下一时刻可能的范围,避免下一时刻确定量测信息时对整幅图像的搜索,极大地减小计算量,提高目标跟踪的实时性和精度。计算机仿真实验验证文中所提方法的有效性。     

采用微型排水罩的药H焊丝水下焊接焊缝自动跟踪系统

针对水下焊接图像噪声大、清晰度差的特殊情况,设计并研制成功一套药芯焊丝水下焊接的视觉传感焊缝自动跟踪系统.该系统由视觉传感、图像预处理及偏差识别系统,控制系统和执行机构等组成.采用小波多尺度变换进行水下焊缝图像边缘提取,结果保留大多数的细节,得到有利于焊缝位置特征提取的预处理图像,在一种基于二值图像的焊缝中心位置识别算法计算后,得出焊缝偏差.在理论分析视觉传感焊缝自动跟踪系统模型的基础上,设计满足跟踪精度要求的规则自调整模糊算法.对影响跟踪系统精度的因素进行分析,并采用相应的措施以提高系统的精度.通过药芯焊丝湿法水下焊接焊缝自动跟踪试验表明,采用规则自调整模糊控制能够达到较高的焊缝跟踪精度.在斜线、折线和曲线三种不同形状待焊焊缝的跟踪试验中,系统都能满足药芯焊丝水下自动焊接的要求.经过改进微型排水罩,进行微型排水罩局部干法药芯焊丝水下焊接焊缝跟踪试验,采用规则自调整模糊控制,不仅得到满意的焊缝跟踪效果,还改善焊缝成形质量.     

蛙人探测声纳系统在奥帆赛中的应用

随着蛙人侵袭活动的猖獗,探测蛙人的声纳引起了注意,为此提出了水下安全防护系统.本文针对TRONKA声纳在水下安全防护系统中的应用进行了详细阐述.该声纳系统可探测、跟踪、分类活动和固定目标,并向岸站发出报警信号,以便对威胁进行防御,保护港口、舰船等的安全.     

同时配集货定位—路线问题的变邻域分散搜索算法

针对同时配集货的定位—路线问题,建立了三维指数混合整数规划模型,并设计了变邻域分散搜索求解算法,即在基本分散搜索算法的基础上保留参考集更新和组合策略的全局搜索能力。针对组合后的解可能是不可行解的问题,利用插入法将其改进为可行解,再运用变邻域搜索进行局部开发以提高可行解质量。为保证算法的多样性以进一步扩大搜索空间,初始种群采用两阶段混合多随机法构造。通过采用Lingo求解简单算例验证了模型的正确性,采用设计的变邻域分散搜索算法仿真已有算例并与其他算法比较,证明了该算法的有效性。     

基于改进PSO的局部阴影下光伏阵列MPPT控制

光伏阵列在局部阴影情况下,其功率-电压曲线将呈现多峰值特征,针对传统粒子群算法在最大功率点跟踪时存在易陷入局部最优、收敛速度慢等问题,采用一种改进的粒子群算法,在粒子群算法中引入自适应调节的惯性权重和学习因子,使系统快速、精确地搜索到最大功率点。通过仿真验证了所采用的算法在不同阴影条件下能够提高收敛速度,快速追踪到最大功率点,避免陷入局部最优。     

基于工程规则的航空发动机管路敷设算法

复杂装备如航空发动机通常包含大量的对产品性能与可靠性有着重要影响的管线,管线敷设需要考虑空间限制与规则约束,手工敷设会导致反复修改且效率低下.提出一种基于工程规则的航空发动机管线自动敷设算法.该方法将航空发动机布管问题描述为求取满足一定规则的扫掠圆运动轨迹问题,采用柱坐标系对航空发动机的回转布管空间进行描述,构建轨道线框用于限定扫掠圆的运动轨迹.提出基于工程规则的布管算法引导扫掠圆接近目标,并提出障碍轮廓扩张法使得扫掠圆绕过形状复杂的管路附件.算法存储空间小、搜索速度快,且不局限于柱面或锥面,因此更具一般性.通过若干航空发动机管路敷设的数值算例,验证了算法的可行性与高效性.     

基于自适应蚁群算法的动态作业车间调度问题的求解方法

针对目前大多数作业车间调度算法都是静态调度,而实际工业生产中调度任务都是动态变化的问题,提出了一种求解动态作业车间调度问题的自适应蚁群算法.算法采用事件驱动调度策略,当调度任务发生变化时根据上次调度结果重新调度,并且对每次调度采用自适应蚁群算法优化调度方案.最后,通过实例仿真验证了算法的有效性.仿真结果表明,该算法自适应性表现在算法针对"搜索结果是否陷入局部收敛"分别对各路径上的信息素进行了自适应调整,有助于算法快速跳出局部收敛,继续向全局最优解进行搜索.     

基于Kriging模型的复杂产品管线敷设顺序粒子群优化

复杂产品的管线布局问题十分复杂,除管路路径规划算法外,敷设顺序对管线整体敷设有着十分重要的影响.以往的研究大多将重点集中在管线路径规划方面,而对敷设顺序的研究还比较少.以航空发动机为例,提出一种基于Kriging模型的管线敷设顺序的规划方法.针对敷设顺序规划这一离散优化问题,通过论域连续化处理,建立粒子群算法优化相关函数参数的Kriging近似模型.在Kriging模型的基础上,应用离散粒子群算法搜索最优顺序,避免在优化过程中反复应用管线路径规划算法进行计算,显著提高规划效率.对离散粒子群算法的改进进一步提升算法的搜索性能.所提规划方法具有很好的通用性,仿真试验验证了方法的有效性与高效性.     

多阶段自适应蝙蝠-蚁群混合群智能算法

针对蝙蝠算法在优化过程中未充分利用蝙蝠间搜索信息交互影响的不足,借鉴拟态物理学中的作用力规则,基于阶段性搜索策略将搜索过程分为两个阶段,分别构造符合算法阶段性搜索特点的作用力规则,提出多形态作用力蝙蝠算法,并利用Benchmark函数对所提算法与标准蝙蝠算法、变异蝙蝠算法、标准微粒群算法、两阶段微粒群算法进行性能对比测试,结果表明,所提算法具有更好的寻优能力.针对标准蚁群算法在离散空间优化时信息素更新机制单一、容易早熟收敛的不足,结合蚁群的实际社会活动提出多阶段自适应信息素机制蚁群优化算法,并在算法出现长时间停滞时,引入混沌算子使算法跳出早熟收敛,更好地发挥蚁群算法的优势,相对于标准蚁群算法、引入差分进化算法交叉变异机制的混合微粒群算法、基于动态局部搜索蚁群算法,所提算法在旅行商问题中具有更高的寻优精度、更好的稳定性.为综合不同群智能算法的优势,针对多形态作用力蝙蝠算法全局搜索能力强、收敛速度快,多阶段自适应信息素机制蚁群优化算法局部精细化能力强的特点,将两种算法串行混合,提出了多阶段自适应蝙蝠-蚁群混合群智能算法.最后,通过液压系统可靠性优化和串-并联多态系统可靠性优化实例,验证了所提混合群智能算法的有效性.     

基于改进混合作用力微粒群算法的液压阀块加工车间调度优化

针对微粒群算法作用力规则的不足，提出改进混合作用力微粒群(IHFPSO)算法。采用阶段性搜索策略，将算法的搜索过程分为前期和后期2个搜索阶段：在前期搜索阶段，微粒在其他微粒的引斥力作用下进行最优搜索，以保持种群多样性；在后期搜索阶段，微粒在双引力及引力提供的加速度的共同作用下向最优解收敛，以提高局部搜索能力。将所提出的IHFPSO算法应用于液压阀块加工车间调度问题，利用矩阵变量来处理约束条件，给出一种基于矩阵的微粒编码、解码方法。通过液压阀块加工车间调度优化实例，将IHFPSO算法与微粒群算法、中值导向微粒群算法、扩展微粒群算法、多作用力微粒群算法进行对比，验证提出的IHFPSO算法结果最优，实现液压阀块加工车间调度优化。     

一种有效混合量子进化算法求解带容量约束的车辆路径优化问题

针对带容量约束的车辆路径优化问题,提出一种有效混合量子进化算法。设计了基于二维量子位观测模型和可见度的解生成方式,实现了由该模型引导的全局搜索,将其用于发现解空间中的优质解区域;构造了一种基于客户间距离相近度的交换操作来提高解的质量;提出基于问题性质的交换和逆转操作来构造两阶段混合变邻域局部搜索,可对优质解区域进行快速细致的搜索,使算法的全局和局部搜索能力得到平衡。通过不同规模经典测试问题上的仿真实验和算法比较,验证了所提算法的有效性和鲁棒性。     

基于双目视觉的水下焊缝图像采集与识别

文章根据水下焊缝跟踪的要求,设计了一套双目立体视觉传感器。采用卤钨灯辅助光源加复合滤光系统,较好的去除了弧光、飞溅等干扰,拍摄到较为清晰的焊缝图像。针对水下焊缝图像模糊,对比度低的特点,采用模糊增强的图像处理技术,并对Pal处理算法进行了改进,提高了图像处理的效率,获取了清晰的边缘图像．边缘检测后,对左右焊缝特征点进行扫描,准确地提取了焊缝中心。从而为水下空间缝自动化跟踪打下了基础。     

两栖六足仿生机器人的水陆运动控制研究

两栖六足机器人不仅需应对崎岖地形对陆地爬行提出的挑战,还要解决机器人在水下灵活运动的控制问题。因此,本文首先提出了基于深度强化学习的崎岖地形运动控制方法。通过MuJoCo为机器人执行爬行任务构建交互环境,并采用近端策略优化(PPO)算法训练智能体使其获取适应于不同崎岖程度地形的控制策略。仿真数据表明,陆地控制策略可使机器人在平坦、轻度崎岖、重度崎岖3类地形上快速、稳定地完成前进任务。针对水下运动控制问题,本文通过分析机器人动力学模型将其分解为：采用视线法与PID控制器解决平面轨迹跟踪和深度控制问题。水下实验表明,机器人可在平面快速跟踪Sigmoid曲线且轨迹偏差不超过0.11 m。深度控制实验中,机器人可平稳到达指定深度且控制精度在0.02 m以内。