基于辅助视觉飞机空中加油对接优化过程仿真

研究飞机空中加油对接过程控制,提高对接准确性.飞机空中加油过程处在全程高速运动中,由于受油机在加油时处在前方大型加油机的尾流中受到强烈扰动,端口对接处在动态变化,传统的对接方法需要准确判断高速移动端口的准确位置,一旦尾流中受到强烈扰动,导致颠簸,对接误差距离计算较大.提出辅助视觉的飞机空中加油对接过程控制方法.统计飞机空中加油辅助视觉图像出现共现的频率,计算对应图像在所有图像中的共现度,通过运算获取对应图像的权重,实现关键帧图像定位,运用图像中心点空间位置,建立近距空中加油时的尾流流场对受油飞机的气动影响的数学模型,完成飞机空中加油接口的定位.实验结果表明,利用改进算法进行飞机空中加油对接过程控制,在飞机飞行震动较大的情况下,对接控制的准确性高于传统算法.     

基于模糊PID的电液位置伺服控制器设计研究

介绍了电液位置伺服控制系统的组成与工作原理,并建立了系统的数学模型。将模糊控制与PID控制结合在一起,设计了模糊PID控制器,即通过模糊控制器输出对PID参数进行在线调整。利用MATLAB软件进行仿真,比较常规PID控制与模糊PID控制仿真结果,发现模糊PID控制器提高了系统的动态性能和稳态特性。     

基于双策略协同进化的QPSO算法及其应用

为更好地提升量子粒子群优化算法（QPSO）的局部挖掘和全局搜索能力,提出了一种改进的QPSO算法（DSQPSO）。在改进算法中引入了双策略协同进化的思路调整粒子的位置更新公式。为充分体现个体粒子挖掘的优势和群体共同引导的特点,提出了两种吸引点构造的思路,做到个体和种群更好地融合以及信息的互通;分别考虑了最优平均位置与全局最优和粒子的历史最优之间的联系,对粒子搜索范围作出了重新定义;此外,在迭代过程中,借助随机扰动机制对全局最优位置进行调整,以保持种群的多样性。通过18个测试函数将DSQPSO算法与PSO、QPSO、RQPSO和LQPSO四种算法在收敛精度和鲁棒性方面进行对比;进而在两个具体的工程优化问题上,应用改进算法与八个智能算法进行了寻优结果比较。实验表明DSQPSO算法无论在基准测试中还是在工程应用上,其计算精度和收敛效果均有明显优势。     

What localizes beneath: A metric multisensor localization and mapping system for autonomous underground mining vehicles

Robustly and accurately localizing vehicles in underground mines is particularly challenging due to the unavailability of GPS, variable and often poor lighting conditions, visual aliasing in long tunnels, and airborne dust and water. In this paper, we present a novel, infrastructure‐less, multisensor localization method for robust autonomous operation within underground mines. The proposed method integrates with existing mine site commissioning and operation procedures and includes both an offline map‐building process and an online localization algorithm. The approach combines the strengths of visual‐based place recognition, LIDAR‐based localization, and odometry in a particle filter fusion process. We provide an extensive experimental validation using new large data sets acquired in two operational Australian underground hard‐rock mines (including a 600m‐deep multilevel mine with approximately 33 km of mapping data and 7 km of vehicle localization) by actual mining vehicles during production operations. We demonstrate a significant increase in localization accuracy over prior state‐of‐the‐art SLAM research systems and real‐time operation, with processing times in the order of 10 Hz. We present results showing a mean error of 0.68 m from the Queensland Mine data set and 1.32 m from the New South Wales Mine data set and at least 86% reduction in error compared with prior state of the art. We also analyze the impact of the particle filter parameters with respect to localization accuracy. Together this study represents a new approach to positioning systems for currently deployed autonomous vehicles within underground mine environments.     

一种割草机无刷电机高频注入启动策略研究

针对割草机电机在启动过程中转子定位精度低,加速阶段稳定性差等问题,提出了一种手推式割草机的无感无刷电机高频方波注入启动策略;采用将割草机电机的启动分为低速和高速两个阶段的方法,在不同采样点提取αβ轴系下的高频响应电流,用于转子位置估计,该方法无需滤波器,降低了位置估计误差;文章还在正负脉冲注入的基础上,提出了一种在电机首次启动时d轴极性的判断方法;利用STM32F302芯片搭建硬件实验平台,实验结果表明:改进的脉冲注入转子极性判别方法,能够准确判断转子极性,利用优化后的综合电流处理策略能有效地进行转子位置估计,提高精准度,符合割草机电机启动的要求.     

基于评分填充和时间的加权Slope One算法

针对数据稀疏性,常用的评分矩阵填充方法主要是通过平均数、中位数等进行填充,该文提出一种新的评分矩阵填充方法。利用项目-属性矩阵计算用户对项目属性偏好,由于每个项目都有各自属性,从而可以获得用户对项目的偏好值,以用户平均评分为基准,实现对评分矩阵填充。基于填充后的评分矩阵,又考虑到用户兴趣爱好随时间会发生改变,因此引入时间因子,提出一种基于评分矩阵填充和时间因子的加权slope one算法(FTWSOA)。通过时间函数修正评分矩阵,优化的评分数据可以更好地体现用户兴趣爱好随时间变化的情况。在时间加权的评分矩阵下,计算出属性兴趣偏好,在共同评分很少甚至没有时,利用属性兴趣偏好可以较为准确地计算用户相似度。由于在共同很少或者没有时,原始评分矩阵中用户没有交集,而在属性兴趣矩阵下用户会存在交集,因此,使用参数λ将填充矩阵下的用户相似度和属性兴趣偏好矩阵下的用户相似度相结合得到最终的用户相似度,可以缓解在稀疏数据下相似度计算性能差的问题,最后使用加权slope one预测评分时,将时间衰减函数加入到预测公式中来优化预测评分公式。通过在MovieLens100k数据集上的实验表明,相比于其他算法,FTWSOA算法准确度有所提高。     

基于离散元技术的软硬互层斜坡动力响应及失稳机理研究

为研究不同岩层倾角陡倾顺层软硬互层斜坡在地震作用下的动力响应及失稳机理,以汶川地震中干磨坊滑坡和水磨沟滑坡为原型,结合三维离散元技术开展两种软硬互层斜坡对比分析。动力响应分析结果表明:在相同地震荷载作用下,陡倾软硬互层60°斜坡模型的PGA(峰值地面加速度)放大系数随着高程的增加表现出非线性增长,在坡顶动力响应最为强烈;陡倾软硬互层80°斜坡模型PGA放大系数随着高程的增加表现出先增大后减小再增大的节律性变化,在坡高1/3处和坡肩部位动力响应最为强烈。失稳机理分析结果显示,在地震荷载作用下:陡倾软硬互层60°斜坡模型发生滑移-弯曲式溃滑,斜坡的破坏流程机制分为四个阶段,即①裂缝扩展-层间错动阶段、②坡脚岩体弯曲隆起阶段、③上部岩体横向滑移阶段、④弯曲剪断-整体失稳阶段;陡倾软硬互层80°斜坡模型发生滑移-下部弯曲-上部倾倒式破坏,斜坡的破坏流程机制分为四个阶段,即①微裂隙扩展阶段、②层间错动-局部裂隙贯通阶段、③下部岩体弯曲阶段、④上部岩体倾倒破坏阶段。     

考虑坝基岩体抗剪强度各向异性的重力坝抗滑稳定分析方法

为研究节理岩体抗剪强度各向异性特征对重力坝抗滑稳定性的影响,利用结构面网络模拟技术,计算节理岩体在主滑动方向上沿不同角度剪切的连通率与相应的抗剪强度参数,对Mohr-Coulomb强度准则进行各向异性修正。在此基础上,结合极限分析法,提出了一种考虑岩体抗剪强度各向异性特征的重力坝抗滑稳定分析方法。将该方法应用于向家坝泄12坝段的深层抗滑稳定分析,并与传统方法的计算结果进行对比。结果表明:该方法与传统方法获得的临界滑裂面位置比较接近,但其抗滑稳定安全系数明显小于传统方法,且临界滑裂面的剪出段倾角与坝基岩体连通率的最大值方向基本一致,和实际情况相符。该方法充分考虑了岩体抗剪强度各向异性的影响,对合理评价重力坝的抗滑稳定性具有重要的工程和现实意义。     

降雨条件下边坡暂态饱和区形成条件与演化特征数值分析

为分析降雨入渗条件下边坡暂态饱和区形成条件与演化特征,开展不同坡度条件下边坡降雨入渗数值模拟计算,分析降雨条件下边坡暂态饱和区形成条件,研究降雨强度、饱和渗透系数、坡度等多因素对边坡暂态饱和区演化特征的影响。研究结果表明,降雨条件下边坡暂态饱和区的形成条件为：①降雨强度大于等于岩土体饱和渗透系数;②降雨入渗进入饱和状态土控制入渗阶段。降雨条件下,降雨入渗影响区、暂态饱和区均持续向下扩展;降雨停止后,地下水位线以上的岩土体孔隙水压力、体积含水气量持续降低,且地下水位线不断升高。降雨强度小于岩土体饱和渗透系数时,降雨入渗影响区扩展速率与降雨强度呈正相关;降雨强度大于等于岩土体饱和渗透系数时,降雨入渗影响区、暂态饱和区扩展速率受降雨强度影响较小。降雨期间,降雨入渗影响区、暂态饱和区扩展速率与饱和渗透系数随深度的变化率δ_kz呈正相关,孔隙水压力峰值与δ_kz呈负相关;降雨停止后,地下水位线、孔隙水压力峰值与δ_kz呈正相关。降雨初期,降雨入渗影响区面积、孔隙水压力峰值与坡度呈正相关;降雨后期及降雨停止后,降雨入渗影响区面积、暂态饱和区面积、地下水位线高度与坡度呈负相关。     

基于最小势能原理的三维边坡稳定矢量和法

确定滑面应力状态以及坡体滑动方向,是运用矢量和法进行边坡稳定性分析的关键。针对任意形状的滑移面,基于最小势能原理获取滑面上的应力,通过使得系统势能最小的虚位移求解滑面上的法向力以及剪切力。同时,将边坡整体运动趋势视为微面抗滑力矢量和的相反方向,构建了一种抗滑力方向的计算方法。将滑体上的所有力在滑动方向上进行投影得到抗滑力与下滑力,二者的比值定义为边坡的安全系数。相比以往的研究,文中方法无需假定主滑面,同时避免了初始滑动方向的确定。为验证该方法的可行性,用其计算了2个经典算例的安全系数、滑动方向以及法向应力,并将其应用于某实际工程。结果表明:该方法在2个经典算例中得到的结果与其余算法结果较为接近,验证了其合理性;在实际工程中,文中方法与其他算法的计算所得安全系数较为接近。研究成果为边坡稳定计算提供了新的思路。