多机协同智能发展战略研究

多个自主智能系统通过信息、行为交互构成的多机协同智能,代表着未来智能系统的必然发展趋势,是我国新一代人工智能规划部署的主攻方向,也是支撑国防、社会安全的核心技术和推动制造业由大到强的必由之路。开展突破多机协同智能技术发展研究,对于推动我国军事智能、智能产业高质量发展、加快工业转型升级具有重要意义。本文基于多机协同智能系统当前面临的难以适应复杂任务这一挑战,从基础理论和核心关键技术两个层面出发,系统地梳理了多机协同智能的研究现状,分析了制约基础理论与关键技术发展的主要瓶颈性问题,并以多机协同智能制造为典型应用,剖析理论与技术发展中存在的问题。研究认为,多机协同智能将朝着人机群组智能的方向发展,为抢占发展先机,需及早布局人机群组智能的基础理论探索,加速核心技术突破,并加快应用示范。

智能农机多机协同收获作业控制方法与试验

为提高多台无人化智能收获机和运粮车协同作业效率,该研究以2台不同型号水稻收获机和1台运粮车为研究对象,开展了智能农机多机协同收获作业控制方法研究。根据协同作业控制决策约束条件,建立协同收获作业中有限个状态过程的改进型连续时间马尔科夫链模型。以减少非作业时间为优化目标,通过模型预测未来一段时间内每台收获机的卸粮时间,动态更新每台收获机的卸粮顺序和时间。仿真试验结果表明:该研究控制方法相对于仓满后再召唤运粮车的卸粮方式有效减少了作业时间,协同收获任务的农机平均作业时间减少了13.58%。田间试验结果表明:智能农机多机协同作业控制方法实现了2台水稻收获机和1台运粮车协同自主作业,在场景1中,相对于仓满召唤卸粮模式,收获机1和收获机2非作业时间分别减少了71.25%和42%,收获效率提高了6.65%和5.22%;在场景2中,相对于仓满召唤卸粮模式,收获机1和收获机2非作业时间分别减少了77.64%和37.09%,收获效率提高了12.07%和5.78%。该文提出的控制方法可以实现收获-卸粮转运自主作业,减少了收获机的非作业时间,提高了作业效率,可为无人农场智能收获协同作业提供支撑。

基于模型的虚实结合多机协同鉴定性试验技术

针对地面试验环境下多机协同鉴定性试验的多机联合运行、虚实结合的特点,提出一种基于模型的虚实结合多机协同鉴定性试验技术。采用虚实结合技术进行试验验证环境架构设计,由半物理飞机(机载设备、少量辅助仿真模型)、核心机飞机(机载系统计算机类设备、补充仿真模型)、数字飞机(任务系统模型、飞行仿真模型)作为验证对象,通过“模型在环”和“以实补虚”的方式,采用鉴定性试验采信流程,结合虚实接口适配技术,克服机载设备或机载系统的缺失或功能不完善影响全系统综合试验开展困难,解决传统的接口级仿真无法在时序、功能逻辑上满足全系统综合试验的需求等问题。实现全流程快速仿真迭代验证,提前发现系统涌现性,给出系统设计优劣的决策判据,支撑系统设计的快速迭代优化,缩减研制周期和成本。

基于单片机为基础多机通信系统的设计对策分析

随着计算机技术的不断发展,单片机得到了广泛的应用,人们对网络通信性能的要求也越来越高,单片机网络数据处理方式已经不能满足现代社会发展的要求。多机通信系统在当代社会较为常见,然而该系统在投入使用后出现诸多不足之处,大幅限制了通信效果。基于此,本文探讨单片机多机通信系统模式与结构,分析单片机多机通信系统实现方案,研究了单片机多机通信系统设计,以供参考。

储罐焊缝的多机自动联照射线检测装置

为解决储罐大批量拍片时人员劳动强度大、夜间工作易疲劳、高空作业存在风险、射线辐射强度大等问题,在多机联拍法的基础上,提出了一种储罐自动射线检测装置。该装置可通过遥控在储罐壁上行走,能将射线机组移动到罐壁上的任意位置,实现X射线透照功能。装置本身带有遥控曝光、紧急停止、故障诊断、自动训机、辐射探测、环境照明、曝光指示等功能,实际应用效果良好,极大地提高了检测人员的安全性和透照工作的效率。

大跨度钢网架多机整体吊装技术研究

依托某项目省界安检大棚钢网架安装,对大跨度钢网架整体吊装的技术措施进行了研究,总结出了施工前重点注意事项及四机同步抬吊过程中的核心控制要点。技术措施包括结合现场工况分析制定四机抬吊的技术路线、借助三维建模有限元分析选择钢网架吊点位置、通过验算选择合理的起重设备与吊索具等。上述措施有效提升了网架整体吊装过程的把控力度,实现了大跨度钢网架多台吊机同步提升一次性成功就位,可为同类型工程施工提供参考。

多机协同塔机阶梯式爬升高效建造技术研发与应用

为深入解决模架装备施工爬升节奏与塔式起重机自升进程不一致所产生的冲突问题,基于多机协同的理念,在单元式钢平台与塔式起重机分体独立工作的基础上,通过多种协同装备的融合作业,实现塔式起重机的阶梯式爬升,并利用建立的数字化动态交互镜像模型进行最优化建造模式理论分析,得到多种适用于不同动力系统塔式起重机的阶梯式爬升高效建造模式,并将其应用于具体的超高层项目。工程应用结果表明:多机协同塔机阶梯式爬升高效建造技术适用于不同类型的超高层项目,且有利于超高层项目降本增效,增强施工安全性,提高智能建造水平。

大跨度桁架整体多机抬吊施工技术及受力分析

结合某综合保税区主卡口钢桁架结构的吊装实践,通过有限元软件计算进行受力分析和施工校核确保结构安全、稳定,通过分析确定吊点位置及数量,保障结构在起吊过程中的结构强度。验证了大跨度钢桁架整体多机抬吊的施工技术的可行性,可为同类工程提供有效借鉴。

基于自学习的组合式门吊高铁道岔智能铺换多机协同微动控制研究

针对高铁线路道岔铺换过程中存在的施工难度大、效率低、工人劳动程度高以及危险系数大等问题,文章提出了一种多门吊组合式高铁线路道岔智能铺换装备控制方法。其采用组合式门吊异步横移与同步倾斜控制方案分别实现大部件的旋转及纵移功能,并对组合式门吊铺换装备的旋转及纵移作业工况进行了理论数学建模分析;同时,结合组合式多门吊实际施工过程链条的柔性特征,采用自学习算法进行多机协同柔性高精度微动控制。现场作业试验结果表明,采用本文所提控制方法,组合式多门吊的旋转、纵移动作功能运行稳定可靠,运行误差在10 mm以内,满足工程使用要求。

多机协同分布式智能检测系统设计

随着工业4.0、工业互联网和《中国制造2025》的提出,智能制造成为行业转型升级的重要发展趋势,而智能检测在工业智能化实践中越来越重要。面向智能检测应用,对基于工业互联网的自适应多机协作检测技术、自适应检测信号分配技术、信号源多模信号并行输入/输出控制技术进行研究,设计分布式智能检测系统,具备多机协同完成产线不同产品的不同检测功能,满足混线生产等检测应用需求,支持基于云平台实现数据价值的挖掘,推进智能制造进程。

多机雷达协同区域动态覆盖航迹优化方法

传统面向区域覆盖的多机航迹优化方法大多针对静态环境建立优化模型,在复杂动态环境下面临着模型失配的挑战。因此,该文提出了一种多机雷达协同区域动态覆盖航迹优化方法。首先,该方法引入衰减因子来表征机载雷达对动态环境的实际覆盖效果,将动态覆盖背景下的区域覆盖率作为优化函数,并结合待优化多维航迹控制参数约束,构建了多机雷达协同区域动态覆盖航迹优化的数学模型。然后,采用随机优化法对协同区域动态覆盖航迹优化问题进行了求解。最后,仿真实验表明,相对于采用预设航迹的多机雷达搜索模式,所提航迹优化方法能够显著提高动态区域的动态覆盖性能,且相较于面向静态环境的传统航迹优化模型,动态覆盖性能平均提升约6%。

多维度农机多机协同技术采纳影响因素与作用机制研究

提出了多维度与全链条农机多机协同技术,实证检验了新型农业经营主体此技术采纳的影响因素,结果表明,技术有用性、技术易用性、技术成本、吸收能力、资源就绪度、竞争压力、外部支持对技术采纳具有显著的正向影响,标准化回归系数分别为0.411、0.399、0.208、0.175、0.290、0.407、0.156,技术有用性的影响最大,组织间信任对技术采纳影响不显著。组织吸收能力、外部支持在技术特性3个维度对技术采纳影响关系中均具有显著的调节效应;组织资源就绪度在技术易用性、技术成本对技术采纳的影响关系中起调节作用,在技术有用性对技术采纳的影响关系中无显著调节作用。提出了提升技术的实用化程度、推进信息化基础设施建设、强化政策支持力度、加强用户自身能力建设等对策建议。

受控电压/电流源型变流器混合多机暂态电压支撑策略

以新能源为主体的新型电力系统暂态电压问题极大地影响电网稳定运行及大规模新能源消纳,发掘新能源场站多机变流器的动态无功补偿能力是适应新型电力系统暂态电压控制需求的关键。因此该文提出受控电压/电流源型变流器混合多机暂态电压支撑策略,首先分析了暂态电压支撑需求和混合多机暂态电压主动支撑的关键因素;然后研究混合多机暂态电压支撑控制模式,将两变流器控制模式特性进行互补,重点对变流器暂态控制策略进行改进,提出柔性限幅结合暂态有功阻尼控制提高混合多机的动态无功补偿能力及可靠性,自适应补偿控制提高混合多机动态无功输出准确度,共同实现暂态电压的可靠支撑,并进一步分析了参数整定方法;最后通过全面的仿真和实验分析验证所提策略的有效性和实用性。

基于改进混沌布谷鸟算法的风电场多机等值参数辨识方法

针对风电场的参数准确辨识问题,提出了一种基于改进混沌布谷鸟算法的风电场多机等值参数辨识方法。首先,阐述了风电场的系统结构与多机等值建模思路,设计了混沌布谷鸟算法的改进方案。然后,通过综合使用解析法与辨识法,建立了基于改进混沌布谷鸟算法的风电场多机等值参数依次辨识流程。最后,利用Matlab平台搭建了风电场多机等值仿真模型,比较了所提依次辨识方法与同时辨识方法在风电场参数辨识中的效果,分析了改进混沌布谷鸟算法与传统粒子群算法、布谷鸟算法的性能差异。结果表明:所提方法将风机参数辨识平均误差由11.07%降低至2.41%,提高了风电场动态特性拟合度,验证了其用于风电场多机等值参数辨识的有效性。

高压低速永磁直驱皮带机多机协同控制技术研究

皮带机行业使用异步电机、减速机、液力耦合等传统的传动方式,导致传动链路长、传动效率低、维护成本高等问题。本文采用高压低速永磁变频直驱传动方式,最大地简化了系统传动链路,从根本上解决了传统皮带机传动链路长,传动效率低的弊端以及低速永磁直驱电机的双机协同控制及重载起动难题。

深松作业下多机协同任务分配优化方法

任务分配方式对农业机械作业油耗影响显著。在多机协同多任务分配过程中,与将完整田块作业任务分配给单台农业机械相比,拆分各任务田块作业量并采用多农机协同作业能进一步降低作业油耗。为实现农业机群高效节能协同作业,该研究以深松作业为例,首先系统地分析机群协同作业过程油耗;然后建立以农机作业量为优化变量、以最低机群油耗和最短整体耗时为优化目标的多目标优化模型,并采用INSGA-Ⅱ算法对模型进行优化求解;最后基于实际深松作业案例,分析了所提模型的有效性和实用性。案例分析结果表明:与传统NSGA-Ⅱ算法相比,INSGA-Ⅱ算法可降低4.35%机群油耗及4.51%整体耗时;与传统作业方式相比,根据本文模型进行多机协同任务分配可降低5.51%机群油耗及42.65%整体耗时。研究结果可为无人农场多任务多农机作业分配提供科学依据。

嵌入式系统中机器人操作系统(ROS)多机通信图像传输效率改善的研究

在传统的嵌入式系统中,由于计算资源有限,通信和图像传输的效率时常受到限制,导致图像检测的准确性和实时性有所降低。为了解决这一问题,一种改善机器人操作系统(robot operating system,ROS)多机通信图像传输的方法被提出。首先,利用ROS中的多机通信功能作为多机通讯的方法,实现机器人系统的分布式计算和通信;其次,调用跨平台计算机视觉库(OpenCV库)函数中的联合图像专家小组(joint photographic experts group,JPEG)图像压缩功能来提高图像传输的速率;最后,引用CvBridge(将ROS图像消息和OpenCV图像连接起来的桥梁)库将ROS压缩图像消息进行解压缩并发布解压缩后的节点,实现图像传输。通过JPEG图像压缩可以减小图像数据的大小,从而降低了图像传输时的带宽占用和延迟。提出的方法有助于提升ROS在有限计算资源下的性能,使其在多机环境中更为高效和可靠。

未知城市环境下的多机协同目标搜索方法研究

在城市环境中,建筑物或不可达区域等因素的影响易造成多无人机(unmanned aerial vehicle,UAV)协同路径规划策略失效,从而导致目标搜索任务的失败。针对此问题,提出未知城市环境下的多UAV协同搜索(multi-unmanned aerial vehicle cooperative search,MUCS)方法。首先,对城市环境进行建模,其中涵盖密集建筑物群的设计和运动状态多样的目标,以增强目标搜索任务的挑战性;然后,在此基础上,综合考虑UAV编队飞行约束和信息交互能力,构建基于信息共享代价和区域覆盖收益的协同优化模型;最后,根据多UAV协同编队特点,利用群智能方法进行优化求解,确保每架UAV均能得到最优路径可行解,从而提高多UAV协同目标搜索效率。与现有搜索方法相比,MUCS方法的平均目标发现成功率提升了20%,区域覆盖率提升了10%。实验结果表明,MUCS方法具有较强的目标搜索能力和区域覆盖能力。

多机进相运行若干问题探讨

阐述多机进相(多台发电机同时进相)运行的必要性与重要性,重点探讨多机进相运行必须解决的若干关键问题和目前的研究现状。在单机进相运行理论分析和现场试验的基础上,对多机进相运行的稳定性、多机进相调压能力、多机协调进相以及深度优化等问题进行了系统分析,给出进一步开展多机进相运行的一些建议,指出相应的研究思路。结果表明:多机进相运行的调压效果比单机进相运行更显著,但是在一定程度上会降低整个系统的稳定裕度;在一定的无功调节范围内,为提高系统的暂态稳定性,应当安排多台发电机以适当的进相深度同时进相运行,尽量避免单台发电机深度进相运行。

应召搜潜中多机吊放声纳螺线路径规划问题研究

从缩短应召搜潜的延误时间出发,对多机吊放声纳螺线路径规划问题进行了分析,提出了基准兵力、飞行路径的选择方法,建立了反潜直升机起始吊放位置角模型、反潜直升机到起始吊放位置的飞行路径模型、螺线路径搜潜吊放位置模型,给出了理论推导和计算公式,并仿真验证了模型的可行性。研究结果可为多机吊放声纳螺线路径搜潜提供理论参考。