检索结果-内蒙古大学图书馆

中国机械工程 2023年第21期34卷 2540-2547页

作者：徐继龙刘福才牛云展燕山大学智能控制系统与智能装备教育部工程研究中心秦皇岛066004 燕山大学工业计算机控制工程河北省重点实验室秦皇岛066004 燕山大学机械工程学院秦皇岛066004

为解决并联髋关节外骨骼工作空间小、正运动学建模困难、控制复杂的问题,设计出一种具有大转角、弱耦合特性的生物融合式髋关节外骨骼。开展了二级移动副详细结构的设计,得到了计算沟槽坡度的表达式。采用封闭矢量法推导了人-机复合体... 详细信息

为解决并联髋关节外骨骼工作空间小、正运动学建模困难、控制复杂的问题,设计出一种具有大转角、弱耦合特性的生物融合式髋关节外骨骼。开展了二级移动副详细结构的设计,得到了计算沟槽坡度的表达式。采用封闭矢量法推导了人-机复合体的位置正解与逆解,对逆解进行求导,得到了人-机复合体的逆雅可比矩阵。性能分析表明,人-机复合体具有运动范围大、内部无奇异、力传递性能良好、便于控制的优势。

关键词：并联髋关节外骨骼生物融合大转角弱耦合

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基于虚拟仿真的龙门机器人板材智能分拣系统及方法

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高技术通讯 2023年第6期33卷 630-642页

作者：丁伟利杨庆张恒燕山大学电气工程学院智能控制系统与智能装备教育部工程研究中心秦皇岛066004

在木门加工生产线上,针对龙门机器人对不同尺寸板材分拣的需求,本文提出了一种基于虚拟仿真的龙门机器人板材智能分拣实验系统。该系统基于Unity3D软件平台开发,搭建了龙门机器人分拣任务虚拟仿真场景,并在虚拟仿真实验场景中完成了虚... 详细信息

在木门加工生产线上,针对龙门机器人对不同尺寸板材分拣的需求,本文提出了一种基于虚拟仿真的龙门机器人板材智能分拣实验系统。该系统基于Unity3D软件平台开发,搭建了龙门机器人分拣任务虚拟仿真场景,并在虚拟仿真实验场景中完成了虚拟数据集采集、相机标定以及手眼标定。针对不同尺寸的板材分拣任务,本文提出了基于板材的矩形角点势自适应识别的智能分拣算法,首先利用目标检测模型在局部区域内对板材进行角点检测,由双目成像原理恢复出的角点三维坐标计算板材尺寸和目标板材的抓取位姿,以此完成木门的分拣。该方法在相机采集图像过程中出现板材被遮挡的情况以及在板材复杂纹理和复杂背景的情况中更为鲁棒。此外,该方法完全在虚拟仿真环境下进行开发测试,不仅节约成本、安全高效而且方便进行多种测试方案的改变,对于向真实场景进行算法迁移和开发具有积极作用。实验结果表明,本文提出的方法可以完成龙门机器人板材智能分拣任务,对设计木工家具制造过程中龙门机器人智能分拣系统具有指导意义。

关键词：龙门机器人虚拟仿真智能分拣角点检测

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基于MPA优化MKL-FSVDD模型的聚合釜设备故障诊断

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高技术通讯 2022年第4期32卷 379-391页

作者：李国友才士文李东朔张新魁贾曜宇宁泽燕山大学智能控制系统与智能装备教育部工程研究中心秦皇岛066004 电子科技大学光电科学与工程学院成都611731

针对化工流程工业数据具有强非线性、易受噪声影响和故障为多分类的问题,提出一种基于海洋捕食者算法(MPA)优化多核学习-模糊支持向量机数据描述(MKL-FSVDD)的故障诊断方法。利用MKL构建的多核函数,弥补单核函数的局限性,对非线性故障... 详细信息

针对化工流程工业数据具有强非线性、易受噪声影响和故障为多分类的问题,提出一种基于海洋捕食者算法(MPA)优化多核学习-模糊支持向量机数据描述(MKL-FSVDD)的故障诊断方法。利用MKL构建的多核函数,弥补单核函数的局限性,对非线性故障数据分类具有较强的适应性;引入MPA对MKL-FSVDD模型的核参数进行高效寻优,解决核参数选择难题。通过在TE数据平台上的对照实验,验证MPA-MKL-FSVDD模型故障诊断的有效性能;最后将故障诊断模型应用于聚氯乙烯(PVC)聚合反应中,利用70m^(3)的聚合釜设备历史数据集进行仿真验证。结果表明该方法充分利用复杂样本集的数据信息,并在参数寻优阶段快速、稳定获得最优解,保证了故障分类的效率和准确度。

关键词：故障诊断海洋捕食者算法(MPA) 多核学习(MKL) 模糊隶属度聚合釜

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磁阻型线圈发射器电路拓扑优化与性能提升

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强激光与粒子束 2024年第9期36卷 103-110页

作者：王振春胡言张玉婷燕山大学智能控制系统与智能装备教育部工程研究中心河北秦皇岛066004 燕山大学河北省工业计算机控制工程重点实验室河北秦皇岛066004

为提高线圈发射器的发射速度及能量利用率,研究了磁阻型电磁线圈发射器不同放电电路结构对发射性能的影响。对晶闸管式(SCR)、半桥式、阻容(RCD)吸收式、Boost-Buck式四种不同结构放电电路进行分析,使用有限元方法研究了四种电路对发射... 详细信息

为提高线圈发射器的发射速度及能量利用率,研究了磁阻型电磁线圈发射器不同放电电路结构对发射性能的影响。对晶闸管式(SCR)、半桥式、阻容(RCD)吸收式、Boost-Buck式四种不同结构放电电路进行分析,使用有限元方法研究了四种电路对发射性能的影响。结果表明,相同条件下,相比SCR式电路,三种可关断电路中,Boost-Buck式电路下电枢出口速度提升最少,为78.77%;RCD式电路下系统能量利用率提升最少,为220.66%。可关断电路中电流的衰减速率会影响电枢的加速度,存在最优电流衰减速率曲线;单级可关断电路中出口速度与系统能量利用率搭配最均衡的为半桥式放电电路;Boost-Buck式放电电路更具灵活性,更适合应用于多级线圈发射器中。

关键词：电磁发射放电电路能量回收有限元模拟仿真

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基于格拉姆角场与改进CNN-ResNet的风电功率预测方法

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电网技术 2023年第4期47卷 1540-1547页

作者：张淑清杜灵韵王册浩姜安琦徐丽华教育部智能控制系统与智能装备工程研究中心(燕山大学) 河北省秦皇岛市066004 国网冀北电力有限公司唐山供电公司河北省唐山市063000

风电输出功率的不确定性给电力系统的调度带来了较大的困难,因此准确地预测风电功率变化显得尤为重要。受近些年图像处理蓬勃发展的影响,若将时间序列编码为二维图像,能够让神经网络从“视觉上”对数据进行识别和学习,一定程度上能提高... 详细信息

风电输出功率的不确定性给电力系统的调度带来了较大的困难,因此准确地预测风电功率变化显得尤为重要。受近些年图像处理蓬勃发展的影响,若将时间序列编码为二维图像,能够让神经网络从“视觉上”对数据进行识别和学习,一定程度上能提高分类和计算方法的准确度。因此,提出了一种基于格拉姆角场(Gramian angular fields,GAF)与卷积神经网络–残差网络(convolutional neural network-residual neural network,CNN-Res Net)的预测风电功率的方法。首先,利用GAF将一维历史风电功率数据转换为二维图像,经过CNN提取时间序列的相关性和特征,再利用Res Net提取与风电功率相关的其他相关数据的特征,在增加网络深度的同时解决退化问题,以提高预测的准确度。然后,将两种网络融合,构建双输入网络结构。最后,将该方法应用在宁夏麻黄山第一风电场和西班牙加利西亚风电场数据集上,通过与Res Net、CNN-MLP(muti-layer perception)、门控循环单元、反向传播算法、长短期记忆网络和Bi LSTM(bi-directional long-short term memory)网络模型相比,所提出的GAF与改进CNN-Res Net的预测方法误差更小、预测准确度更高,从而为风电功率预测提供了新思路。

关键词：风电功率预测格拉姆角场卷积神经网络残差网络 CNN-ResNet 网络融合

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基于改进蚁群和DWA算法的机器人动态路径规划

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控制与决策 2022年第9期37卷 2211-2216页

作者：魏立新张钰锟孙浩侯仕杰燕山大学智能控制系统与智能装备教育部工程研究中心河北秦皇岛066004 燕山大学工业计算机控制工程河北省重点实验室河北秦皇岛066004 安徽南瑞继远电网技术有限公司合肥230000

路径规划技术是移动机器人研究领域中的一个重要分支,使得机器人能够在多障碍物环境中安全快速地找到一条相对最优路径.针对全局路径规划时蚁群算法盲目性搜索、易陷入局部最优、收敛速度慢以及局部路径规划时DWA算法难以有效地规避动... 详细信息

路径规划技术是移动机器人研究领域中的一个重要分支,使得机器人能够在多障碍物环境中安全快速地找到一条相对最优路径.针对全局路径规划时蚁群算法盲目性搜索、易陷入局部最优、收敛速度慢以及局部路径规划时DWA算法难以有效地规避动态障碍物等问题,提出一种改进蚁群算法与DWA算法的融合算法.首先,采用GRRT-Connect算法不等分配初始信息素,解决陷阱地图中局部最优问题;然后,增加蚁群接力搜索方法以解决蚂蚁禁忌表自死锁问题,并利用切片取优方法优化最优路径选择机制得到全局最优路径;接着,以最优路径关键点为子目标点运行DWA算法,提出自适应调节速度方法进行最优行驶;最后,提出预计算方法规避动态障碍物达到局部规划效果.仿真结果表明,与现有文献结果相比,融合算法最优路径长度缩短了10.28%,收敛速度加快了6.55%,验证了所提出算法的有效性和优越性.

关键词：路径规划移动机器人蚁群算法蚁群接力 DWA算法动态障碍物

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考虑摩擦与间隙的空间机械臂轨迹跟踪控制

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高技术通讯 2024年第8期34卷 864-874页

作者：高娟娟曹志琼刘福才燕山大学智能控制系统与智能装备教育部工程研究中心秦皇岛066004 燕山大学河北省工业计算机控制工程重点实验室秦皇岛066004

以空间机械臂在轨服务的高精度要求为背景,研究不同重力环境下考虑摩擦与间隙的空间机械臂轨迹跟踪控制。以二连杆空间机械臂为研究对象,建立基于轻杆模型的含间隙等效模型,使用Kane方程、力矩平衡原理建立摩擦模型,并运用拉格朗日方程... 详细信息

以空间机械臂在轨服务的高精度要求为背景,研究不同重力环境下考虑摩擦与间隙的空间机械臂轨迹跟踪控制。以二连杆空间机械臂为研究对象,建立基于轻杆模型的含间隙等效模型,使用Kane方程、力矩平衡原理建立摩擦模型,并运用拉格朗日方程建立机械臂动力学方程,设计无模型控制器。在此基础上分析不同重力环境下摩擦与间隙对机械臂关节驱动力、机械臂末端轨迹跟踪精度的影响,并与比例微分(PD)算法控制的机械臂末端轨迹跟踪效果相比较,验证在不改变控制器参数与结构的条件下,在不同重力环境下无模型控制算法的优越性。

关键词：空间机械臂重力关节摩擦关节间隙无模型控制

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考虑重力影响的柔性空间机械臂输出约束自适应PID容错控制

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高技术通讯 2024年第9期34卷 960-971页

作者：王苏杭刘福才燕山大学智能控制系统与智能装备教育部工程研究中心秦皇岛066004 燕山大学河北省工业计算机控制工程重点实验室秦皇岛066004

针对存在执行器故障的柔性空间机械臂轨迹跟踪问题,本文提出了一种基于奇异摄动的输出约束自适应比例积分微分(PID)容错控制策略。利用奇异摄动的方法和原理,将柔性空间机械臂控制系统解耦为快、慢子系统。慢子系统控制策略将执行器故... 详细信息

针对存在执行器故障的柔性空间机械臂轨迹跟踪问题,本文提出了一种基于奇异摄动的输出约束自适应比例积分微分(PID)容错控制策略。利用奇异摄动的方法和原理,将柔性空间机械臂控制系统解耦为快、慢子系统。慢子系统控制策略将执行器故障处理为符号固定但大小不固定的未知控制方向问题,并采用努斯鲍姆函数处理此问题,同时利用障碍李雅普诺夫函数(BLF)约束输出;快子系统中加入阻尼项抑制震荡。利用李雅普诺夫(Lyapunov)函数和相关定理证明了控制策略的稳定性。仿真结果表明,当系统受到执行器故障和变化的重力加速度影响时,控制策略可以使柔性空间机械臂精确地跟踪目标轨迹。

关键词：空间机械臂奇异摄动自适应努斯鲍姆函数障碍李雅普诺夫函数(BLF) 容错控制

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基于改进灰狼算法和多核极限学习机的铁水硅含量预测建模

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控制理论与应用 2020年第7期37卷 1644-1654页

作者：方一鸣赵晓东张攀刘乐王硕玉燕山大学工业计算机控制工程河北省重点实验室河北秦皇岛066004 燕山大学智能控制系统与智能装备教育部工程研究中心河北秦皇岛066004 高知工科大学系统工程学院日本香美782–8502

针对高炉铁水硅含量难以在线检测的问题,本文提出一种基于改进灰狼算法(IGWO)优化的多核极限学习机(MKELM)高炉铁水硅含量预测建模方法.首先,针对灰狼算法(GWO)寻优能力的不足,将最优-最差正交反向学习(OWOOBL)策略应用于灰狼算法的位... 详细信息

针对高炉铁水硅含量难以在线检测的问题,本文提出一种基于改进灰狼算法(IGWO)优化的多核极限学习机(MKELM)高炉铁水硅含量预测建模方法.首先,针对灰狼算法(GWO)寻优能力的不足,将最优-最差正交反向学习(OWOOBL)策略应用于灰狼算法的位置更新,得到一种改进灰狼优化算法.通过10种标准函数对所提算法进行仿真测试,结果表明此算法具有更好的寻优能力.其次,针对单核极限学习机(KELM)回归能力不足,将不同种类的核函数加权组合,并采用改进灰狼算法对多核极限学习机中的加权系数等参数进行优化.最后,基于某钢厂的实测数据对高炉铁水硅含量进行预测建模,仿真结果表明,本文所提方法的预测效果优于反向传播神经网络(BP-NN)、极限学习机(ELM)、KELM和GWO-MKELM,对高炉炼铁具有较好的指导意义.

关键词：改进灰狼优化算法最优-最差正交反向学习多核极限学习机铁水硅含量预测建模

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基于自抗扰控制的机械臂末端力/位置控制

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高技术通讯 2024年第6期34卷 642-650页

作者：郑宏伟刘福才燕山大学智能控制系统与智能装备教育部工程研究中心秦皇岛066004 燕山大学工业计算机控制工程河北省重点实验室秦皇岛066004

针对机械臂末端力/位置控制问题,提出一种基于自抗扰控制(ADRC)的间接力/位置混合阻抗控制方案,将间接力/位置混合控制与阻抗控制相结合,在机械臂未与环境接触时采用位置控制,在与环境接触后切换为间接力控制,并体现出阻抗特性。该方案... 详细信息

针对机械臂末端力/位置控制问题,提出一种基于自抗扰控制(ADRC)的间接力/位置混合阻抗控制方案,将间接力/位置混合控制与阻抗控制相结合,在机械臂未与环境接触时采用位置控制,在与环境接触后切换为间接力控制,并体现出阻抗特性。该方案将混合阻抗控制与ADRC相结合,根据机械臂与环境接触时的阻抗模型建立ADRC控制器,并将阻抗参数视为系统总扰动的一部分,利用扩张状态观测器进行估计补偿,实现在无需计算阻抗参数的情况下使间接力/位置混合阻抗控制器在面对扰动时有较好的稳定性和鲁棒性。完成二自由度机械臂模型的仿真,并与传统阻抗控制器进行了比较,结果验证了所提出的基于ADRC的间接力/位置混合阻抗控制方案的有效性。

关键词：机械臂间接力/位置混合控制自抗扰控制(ADRC) 阻抗控制

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