基于蚁群算法的无人机抢险救灾的优化方案

研究了在抢险工作中多无人机路线规划的问题。结合无人机自身缺陷,采用分层规划思想,将问题转化为多旅行商问题,通过蚁群算法找出一条最优路径,并在最优路径的基础上,结合每个重灾区域巡查任务量的不同,依次遍历比较不同无人机分配方案和路径组合上时间消耗,筛选出符合时间限制的方案组合,为无人机规划出最佳工作路线以及架次的方案。     

多约束条件下的无人机轨迹快速规划

多约束条件下无人机轨迹快速规划是无人机航迹规划的重要内容。通过构造无人机在定位误差约束下的数学模型,结合航迹点和转弯半径推导出空间圆弧轨迹方程,利用贪心算法对无人机的航迹进行快速规划,结合软件仿真得到飞行过程中的最优航迹方案,为应用仓储物流路径规划领域以及车辆无人驾驶目标路径规划提供了思路。     

基于模拟退火算法的无人机山地作业能耗最优路径规划

为提高无人机在丘陵山地区域的作业效率，以四旋翼无人机为试验对象，通过对无人机三维运动的受力分析提出无人机三维运动的能效系数；对无人机自身性能进行测试，完成无人机功率与升力模型的拟合，拟合决定系数为0.9894，并在此基础上不同负载下完成能效系数的计算；最终，通过设计相应的模拟退火算法完成无人机在山地作业情况下的能耗最优作业路径规划。试验表明，当飞行速度为2m/s时，在不同恒定负载情况下，无人机能耗最优路径比常规路径最多可节约能耗30.16%，比最短路径最多可节约能耗5.47%；在负载实时变化情况下，能耗最优路径比常规路径可节约能耗32.04%，比最短路径可节约能耗1172%。说明模拟退火算法可在能耗约束条件下对无人机进行作业路径规划，且具有较好的路径规划效果。     

基于遗传算法的农用无人机定位系统优化

随着精细农业的发展,无人机在农业生产中的应用越来越广泛,无人机定位系统是无人机航线路径规划的关键环节。由于缺乏智能算法的应用,传统的无人机航线路径规划始终无法保证处于最优路径,经常发生误撞现象,严重影响无人机在农业生产中的持续作业,降低无人机作业效率。为此,深入研究了遗传算法工作原理、进化周期模型以及算法运算流程等理论,将遗传算法应用在无人机定位系统中,用于无人机航线路径的规划。通过确定无人机定位约束条件,按照遗传算法运算流程,定位无人机下一时刻最优运动节点,从而计算分析无人机最优航行轨迹,使无人机定位系统具有较强的定位功能,保证无人机航线路径处于最优路线,避免无人机碰撞到其他物体,使其能够在任何复杂的环境下完成飞行任务。     

基于改进势场蚁群算法的移动机器人最优路径规划

首先,针对传统人工势场算法存在死锁及局部路径欠优等问题,对其进行改进。利用障碍物检测算法识别出有效障碍物和有效路径中间点,通过引力场和边界条件规划出起点到中间点的局部路径,将中间点置为新的起点进行反复迭代,直至起点与目标点重合则规划完成。其次,针对蚁群算法容易陷入局部最优以及收敛速度较慢等问题,对其进行改进。以改进人工势场算法规划出的路径启发蚁群进行路径搜索,从而避免算法早期由于盲目搜索而导致的路径交叉及收敛速度慢等问题,同时以收敛次数构建负反馈通道,使全局信息素和局部信息素的更新速率跟随收敛次数的变化自适应调节,从而保证了算法全程中收敛速度与全局搜索能力的协调与统一。最后,在Matlab中对本文算法、基本蚁群算法以及文献[23]所述算法分别进行仿真实验。结果表明:在相同的环境模型下,本文算法的收敛速度和搜索能力均优于另两种算法;在给定的简单环境模型下进行路径规划时,本文算法的迭代次数为3次,运行时间为0. 892 s,最优路径长度为28. 627 m;在给定的复杂环境模型下进行路径规划时,本文算法的迭代次数为8次,运行时间为3. 376 s,最优路径长度为31. 556 m,所寻路径对环境的覆盖率为73. 63%。     

基于语音识别处理的植保无人机航行路径控制研究

设计了基于HMM的语音识别处理算法，分析了植保无人机的结构与工作原理，并利用改进人工势场法对植保无人机的飞行控制和航行轨迹规划进行分析了研究。试验结果表明：语音控制控制准确度非常高，达到了90%及以上；植保无人机航行路径控制准确，能够成功避开障碍物，并动态规划最优飞行路径。     

基于多目标优化的飞防队作业调度模型研究

针对面向植保服务订单的多飞防队协同作业模式,综合考虑订单时间窗、病虫害侵染状况、多机协同等关键因素,建立以作业总收益最大、作业总时长最小为优化目标的飞防队作业调度模型;设计了订单优先级排序算法和基于带精英策略的非支配排序遗传算法（NSGA-Ⅱ）的作业路径规划算法,并对调度模型进行了求解。以陕西省武功县植保作业为例,对飞防队作业调度模型及算法进行了验证,实验表明,建立的模型及算法能输出满足时间窗约束的Pareto最优解集,具有良好的搜索性能以及稳定的收敛性能。该研究可为无人机飞防队的调配与决策分析提供科学依据,为农机智能调度系统开发提供参考。     

多旋翼无人机在山区应急救援中的应用分析

山区的特殊性地形加大了应急救援工作开展的难度,而多旋翼无人机结构简单、重量轻、操作方便,能够高效地执行飞行任务。笔者利用数字化高程模型与计算机图形学处理技术,模拟山区环境,制定有效的搜寻路径,针对不同的搜寻区域,对比3种搜寻方式优势,制定了搜寻方案,找出最高效的搜寻方案;并在传统搜救方式上引入AI救援系统,实现智能搜索。仿真结果表明,应用多旋翼无人机搭载AI智能系统,通过Faster RCNN算法和多尺度特征提取融合算法能够提高救援的精准度和效率,在一定程度上降低了救灾难度及投入成本,为促进多旋翼无人机应急救援进一步发展提供参考。     

基于MOSCEM-UA的水文模型多目标参数优化研究

水文模型校准经验表明,单一目标函数不足以准确预报观测数据的所有特征。为解决这一问题定义多个目标函数用于度量系统模拟的不同方面,并根据多标准优化确定pareto非支配最优解。提出高效的MOSCEM-UA算法能够解决水文模型的多目标优化问题,MOSCEM是对SCE-UA全局优化算法的一种改进,它使用pareto非劣解概念而不是直接对单目标函数评估,pareto解集将最初的点群发展为一组解决源方案的稳定分布。通过对流域场次洪水的模拟,进行单目标与多目标模拟方案对比,从而选出较优的多目标优化的模型参数。结果表明,采用多目标最优非劣解准则选取最优解使筛选结果更具准确性和可靠性,为水文模型参数优化率定提供了较为综合的方法。     

复杂环境下农业机器人路径规划优化方法

针对在室外复杂环境下作业的农业机器人存在因能量受限导致工作完成率降低的问题,提出了一种基于改进的启发式搜索的ECA~*路径规划算法,该算法可以在资源受限的情况下完成能量损耗最优路径的规划。首先,通过建立机器人距离-能量损耗模型,计算机器人移动行进的路程和损耗的能量,并对未来的路径和能耗趋势进行评估。然后,在传统A~*算法的基础上,将距离-能量损耗模型代入启发代价函数,通过搜索扩展子节点寻找最优路径。在每次迭代过程中,通过对比剔除处于劣势的路径,以保证算法的高效性。最后,通过设计仿真实验,将改进的ECA~*算法与传统的A~*算法搜索到路径的能量损耗进行对比,并在之后的改进算法中添加相应的能量约束进行计算。仿真结果表明,改进算法减少14. 87%能量消耗,验证了ECA~*算法的有效性。     

湿式离合器摩擦副瞬态温度场仿真分析

针对离合器接合过程摩擦副过热损坏问题,以某湿式DCT双离合器为研究对象,开展了湿式双离合器接合过程瞬态温度场分布规律研究,借助ANSYS仿真软件获得离合器摩擦副起步和换挡过程中瞬态温度场以及径向温度分布规律。研究表明:接合过程中离合器摩擦副表面最高温度出现在即将接合完成时刻;随径向半径的增大,温度逐渐升高;升、降挡过程中,起步及2挡降1挡工况时离合器摩擦副高热负荷相对较高。     

激振频率和幅值对橡胶衬套动态特性的试验研究

选用某车用减震器橡胶衬套为试验对象,分析幅值和频率对衬套的动态性能影响。通过MTS衬套试验机对测试件进行动态特性试验。首先控制试验力幅值为某一常量,改变加载在测试件上的频率得出衬套动态特性参数的变化结果,分析频率对衬套的影响规律。通过改变试验力幅值来分析衬套动态特性随幅值的变化规律。最后,总结出频率和振幅对衬套动态特性的影响规律。     

挖掘机工作装置结构分析

工作装置作为液压挖掘机最重要的部分,其性能直接影响液压挖掘机的工作性能和可靠性,并且工作装置占挖掘机整机质量的比重较大。因此,在保证工作装置刚度、强度、稳定性要求的前提下,对挖掘机工作装置进行轻量化研究非常有必要。通过对液压挖掘机工作装置斗杆的结构分析和优化,分析斗杆的强度、刚度,确定斗杆是否还有轻量化设计的空间。课题提出的斗杆轻量化研究方法对工程机械的轻量化设计具有参考价值。     

基于ANSYS的桅杆起重机静态性能分析

选取1 000/150吨码头固定桅杆臂架式起重机为研究目标,通过ANSYS对桅杆起重机的具体结构和既定情况进行分析,计算该类结构在最不利工况下静强度、静刚度,通过仿真验证桅杆起重机是否满足起重机设计规范GB 3811-2008规范的要求。     

湿式双离合器液压控制系统充油压力特性仿真分析

针对车辆换挡过程中出现的换挡冲击问题,以某款湿式双离合器液压控制系统为研究对象,运用Simulink仿真软件建立液压系统仿真模型,获得双离合器压力动态响应特性。研究表明,双离合器液压控制系统元件参数对系统压力动态特性有直接影响,合理减小比例压力控制阀出口可控容积、减小阀芯质量和增大离合器活塞面积可降低压力动态响应超调量。     

基于珩磨机主轴往复液压控制系统的特殊伺服阀设计

介绍了在研磨加工领域,主轴往复液压控制系统中的伺服阀,重点介绍该系统中特殊伺服阀的设计和计算。设计的伺服阀的阀芯驱动方式与用比例电磁铁驱动的传统伺服阀不同,该阀芯用伺服电机加滚珠丝杠的方式驱动,可以精准控制阀芯,也可以克服液动力对阀芯位移的影响。     

某MPV车前悬架硬点灵敏度分析与优化

针对某公司前期开发的一款MPV车型的操控稳定性进行了优化。通过在ADAMS/Car中建立该车型的竞品车前麦弗逊悬架总成和转向系统模型,以悬架各硬点为试验变量,K特性关键参数为试验响应,利用ADAMS/iSight模块进行DOE试验设计。然后根据DOE试验结果得出硬点灵敏度表,并在优先考虑优先保证悬架的外倾、前束变化和抗俯仰性能的前提下,结合底盘工程师的开发方式,选取了相对独立的硬点作为优化变量,最后通过优化硬点获得了比较满意的K特性。     

带双负载运行的VIENNA整流器中点电压平衡控制

针对VIENNA整流器结构固有的中点电压波动问题,可以通过双负载结构中调整负载的大小来观察。文章分析了三相VIENNA整流器的工作原理,采用一种电压电流双环结构,空间矢量调制(SVPWM)方式控制运行。针对三电平结构固有中点电压波动问题,通过调节正负小矢量的作用时间,能够达到双负载在大小不同的情况下,直流电压稳定,中点电压平衡的效果,最后使用MATLAB/Simulink仿真证明了此方案的可行性。     

反渗透隔膜增压泵隔膜寿命的研究

针对净水机中反渗透隔膜增压泵隔膜寿命短的问题,运用UG软件对隔膜的受力情况进行流固耦合分析,研究隔膜发生破裂的位置及原因。结果表明,隔膜发生破裂的位置位于小腔体内的圆角边界处,隔膜发生破裂的原因之一是节点应力过大。影响隔膜节点最大位移量的是强迫位移值,与流体静压力关系不大;隔膜节点最大位移量与强迫位移成线性关系,比值为1.092;隔膜节点最大应力值与强迫位移也近似线性关系。     

基于STM32的热敏探测器均匀性测试仪的设计

针对传统热敏探测器均匀性测试仪智能化程度低和系统运行实时性差的问题出了一种基于STM32F373的热敏探测器均匀性测试仪的设计方法。测试仪由以STM32f373为核心的电路系统、光学聚焦系统、XY两轴位置控制平台、信号放大与采集系统和控制与显示系统组成,上位机采用VB进行了系统编程。采用热敏探测器进行系统测试,多次测试表明设计的均匀性测试仪的重复精度为0.82%,测试单点时间为1.49s,为小型化均匀性测试仪的设计提供了一种方法。