Fast and accurate fuzzy C‐means algorithm for MR brain image segmentation

Fuzzy theory based intelligent techniques are widely preferred for medical applications because of high accuracy. Among the fuzzy based techniques, Fuzzy C‐Means (FCM) algorithm is popular than the other approaches due to the availability of expert knowledge. But, one of the hidden facts is that the computational complexity of the FCM algorithm is significantly high. Since medical applications need to be time effective, suitable modifications must be made in this algorithm for practical feasibility. In this study, necessary changes are included in the FCM approach to make the approach time effective without compromising the segmentation efficiency. An additional data reduction approach is performed in the conventional FCM to minimize the computational complexity and the convergence rate. A comparative analysis with the conventional FCM algorithm and the proposed Fast and Accurate FCM (FAFCM) is also given to show the superior nature of the proposed approach. These techniques are analyzed in terms of segmentation efficiency and convergence rate. Experimental results show promising results for the proposed approach. © 2016 Wiley Periodicals, Inc. Int J Imaging Syst Technol, 26, 188–195, 2016     

基于粗糙集模糊神经网络的爆破振动预测

以某地下水封洞库爆破工程为研究对象,全面考虑影响爆破振动的各种因素,提出了基于粗糙集理论的模糊神经网络(RS-FNN)预测方法进行质点峰值速度和主频率预测。首先采用粗糙集理论获得最优属性集,然后对实测数据进行模糊处理,建立质点峰值速度和主频率的12-25-1 RS-FNN网络预测模型,并与基于萨道夫斯基经验公式的预测模型进行对比研究。研究结果表明:RS-FNN对质点峰值速度预测要优于经验公式,同时,RS-FNN也首次实现了对主频率的预测,为保障工程爆破安全提供了一定的理论指导。     

金属材料断裂准则研究进展

介绍了金属材料断裂准则的研究进展,包括传统强度理论、现代断裂力学理论及常用断裂准则,并对各种准则的特点进行了简要分析。     

波纹管内高压成形焊接区变形特征研究

准确建立焊接管材母材、热影响区和焊缝的材料力学模型,是焊接波纹管内高压胀形工艺分析的前提条件。基于焊接区单向拉伸试验和硬度测试等条件建立焊接区混合材料准则,确定了热影响区和焊缝的材料力学模型。通过波纹管液压胀形工艺仿真与试验,研究胀形液体压力和凹模初始高度等工艺参数对波纹管变形特征的影响,并结合变形前后的组织分析发现,焊接区的枝状晶组织使成形后波纹管焊接区与母材壁厚存在差异,并且变形后马氏体相的存在促进裂纹的形核,引起后期使用中的应力腐蚀破裂。     

高超声速飞行器的滑模边界层模糊自适应控制方法研究

针对高超声速飞行器飞行过程中存在的高度非线性、强耦合、参数不确定性等问题提出了一种基于滑模边界层模糊自适应的控制方法;首先将纵向模型进行精确线性化,通过引入一个滑模边界层可调参数,在边界层外施加基于正切趋近律的准滑模控制律;在边界层内,去掉准滑模控制律,采用饱和函数法设计的控制律;边界层参数用模糊逻辑系统进行在线调节,从而消除了系统处于准滑动模态时的高频抖振;仿真结果表明:该方法在保证控制系统具有良好跟踪性能的同时,具有削弱抖振的能力和强鲁棒性。     

微小型救援机械手控制系统设计

通过研究分析微小型救援机械手的工作原理和救援要求,设计了微小型救援机械手的控制系统;基于PC机为上位机、ATmega16单片机为下位机,设计了控制系统硬件电路,利用无线传输模块进行指令传输、图像信息和关节角度反馈;采用模糊PID控制算法对输出信号进行处理,使关节运动平滑稳定,同时提高了电机转角精度,降低了系统误差,提高救援效率;基于VC++语言,开发了上位机机械手控制界面,并能够通过上位机界面遥控操作机械手动作;仿真实验表明,该系统响应速度t1s、稳态误差δ≤0.4°,有良好的动态性能。     

基于AFPN的舰船电子综合化系统总线故障诊断研究

针对舰船电子综合化系统总线故障诊断模糊性、不确定性的日益增强,且难以实现快速故障诊断的难题,提出一种基于自适应模糊Petri网(Adaptive Fuzzy Petri Net,AFPN)的舰船电子综合化系统总线故障诊断方法;在加权模糊Petri网(Weighted Fuzzy Petri Net,WFPN)的基础上,引入神经网络技术,给出了AFPN的形式化定义及学习算法;实例分析验证了所提方法的有效性,研究表明:AFPN模型具有很强的自适应能力和推理能力,克服了传统单纯依靠人工经验故障诊断的不确定性和偶然性,可以实现舰船电子综合化系统总线快速精确的故障诊断。     

采用模糊逻辑修正的SRM滑模控制器设计

针对开关磁阻电动机输出转矩脉动问题,提出了一种基于模糊逻辑修正的滑模转矩脉动最小化控制方法;采用数学解析方法对有限元分析的电感数据进行处理,从而建立电机的非线性模型,并详细分析了转矩脉动机理;设计了基于滑模变结构的电机瞬时转矩控制器,并采用模糊逻辑修正模块对关断角进行实时补偿控制;仿真结果表明,与PI定角度控制及滑模控制相比,转矩脉动系数分别减小了24.7%和15.1%,提升了高转速时的电机动态性能。     

基于贝叶斯推理的包装件动力学模型优化选择研究

目的 在多种类型的模型中挑选出最优包装件模型,并实现参数识别的方法。方法 文中将包装件模型构建为参数不确定模型,在贝叶斯推理的框架下,采用马尔可夫链蒙特卡洛法识别模型参数,采用偏差信息准则(DIC)计算各备选模型的DIC参数,选择出最优包装件模型。结果 在振动实验台用质量块–缓冲材料模拟包装件并进行随机振动测试,分析结果表明,Bouc–Wen(n=2)模型为文中包装系统的最佳模型。结论 文中提出的基于贝叶斯推理的包装件模型优化选择和参数识别方法考虑了模型不确定性,构建的模型可准确预测包装件在随机振动下加速度响应的时域信号。     

一种具有力检测机制的新型血管介入手术机器人

为了在机器人辅助远程介入手术中实现向医生提供高精度的力反馈,设计了一种具有力检测机制的新型血管介入手术机器人,其是一个主从控制系统,包括一个操作方便的主端装置和一个递送导丝/导管的从端装置。首先,设计了血管介入手术机器人的力检测机制,以实现轴向近端力的精准测量和径向夹紧力的感知。然后,基于血管介入手术机器人的动力学分析,设计了具有在线整定参数功能的模糊PID (proportional integral derivative,比例积分微分)控制器,以提高从端装置的递送精度和抗干扰能力,同时选择阶跃信号对所设计的模糊PID控制器进行仿真验证。最后,搭建血管介入手术机器人物理样机,并开展主从运动跟踪实验和轴向近端力、径向夹紧力检测评估实验。实验结果表明,该血管介入手术机器人具有[-0.31, 0.25] mm的运动跟踪误差,可检测平均误差为0.12 N的轴向近端力以及可感知0.47～4 N的径向夹紧力。研究结果验证了所设计血管介入手术机器人的鲁棒性以及其力检测机制的可行性,可为同类产品的设计和改进提供参考依据。