智能制造的生产成本属性异变及边际成本递减律

智能科技革命驱动的智能制造,是新时期推进制造强国建设的不二选项。智能制造以工业智能体取代人力作业,采用“车间智能体+镜像网络”的单要素虚实融合生产模式,这将带来迥异于传统制造业的生产特征和成本属性,进而改变成本函数形态。比较研究发现,智能制造具有“高固定成本、弱可变成本”属性,并据此推导出随产量弱增长的弱成本函数,以及相应产生的边际成本递减规律。智能制造边际成本递减律,主要源于智能制造的单要素虚实融合生产模式对可变成本的冲淡与弱化效应。从政策层面,建议有序开展智能制造系统的众筹建造模式,积极推行智能制造系统的产能共享模式,尽早谋划智能时代产业工人的全新就业模式,大力引导消费者不断介入生产活动,实现消费者向“消产者”的身份转变。

基于改进哈里斯鹰算法的无人飞行器路径规划

针对无人飞行器三维路径规划问题,提出一种基于哈里斯鹰优化(Harris hawks optimization,HHO)算法的无人飞行器三维路径规划算法。首先根据路径规划代价指标和无人飞行器自身性能,建立路径规划模型确立代价函数和约束条件。接着针对传统HHO算法的不足,引入非线性能量因子来平衡全局搜索和局部搜索的关系,使算法避免陷入局部最小值;引入混沌映射对HHO算法进行初始化种群并对其进行局部混沌搜索,增强算法种群多样性和搜索能力。最后通过仿真实验证明,改进的哈里斯鹰优化(improvement Harris hawks optimization,IHHO)算法可以有效规划出安全的无人飞行器航线,并且能够跳出局部最小值和具备较优的收敛速度。

DNA测序首段信号数据特别处理方法研究

针对荧光标记毛细管电泳DNA测序开始一段序列的信号杂乱特性以及不同碱基通道信号间的相对偏移问题,提出了一种用于首段信号特别处理的电泳迁移率自适应校正方法。分析设计基于四通道首段信号间峰重叠程度估计的运筹决策目标函数,通过目标函数动态寻优计算确定不同碱基通道信号的相对偏移系数,从而实现DNA测序首段信号的相对偏移校正,为提高首段信号碱基的合理判读及后续DNA精准排序提供了可靠的过程数据。

基于TOPSIS优化永磁同步电机预测控制成本函数

针对多目标约束条件下,为永磁同步电机预测控制算法成本函数选择适当的权重因子,提出了一种逼近理想解排序法(TOPSIS)优化成本函数的优选顺序方法改进权重因子的选择。首先,采用TOPSIS选择一个最接近理想控制动作的正解和最远离理想控制动作的负解,对成本函数中的控制变量进行优先级排序,以确保在每个采样持续时间内选择最佳控制措施。其次,根据上一时刻的最优控制状态,将预测的下一个切换时刻状态用于成本函数优化,从而减少了预测控制算法的计算持续时间。仿真和实验结果表明:与传统预测控制方法相比,基于TOPSIS的预测控制在具有较小开关频率的稳定操作下降低了电磁转矩和磁链的纹波,并且能够有效抑制电流脉动,降低算法的复杂度和计算量,提高了永磁同步电机控制系统在实际中的运行性能。

基于组合代价函数的智能汽车轨迹规划

针对智能汽车在多车道公路场景行驶中的安全性、舒适性问题,提出一种基于组合代价函数的轨迹规划方法。利用Frenet坐标系分别求解车辆的横向和纵向运动轨迹,通过五次多项式拟合生成候选轨迹集;以危险程度和轨迹偏离程度为基准,以车辆在多车道公路行驶中的安全性、舒适性为目标,设计一种新的代价函数组合,通过求解代价函数从而选择最优轨迹。仿真结果表明:该方法能够使车辆在三车道动态公路场景中实现跟车与变道。

电容电压平衡的四电平有源中性点钳位逆变器的改进模型预测电流控制

多电平有源中点钳位(ANPC)逆变器具有功率器件电压应力小、电流谐波低和器件损耗可调控等优点,被广泛应用于工业驱动中。针对四电平ANPC(4L-ANPC)逆变器的控制与调制研究相对较少,现有的调制方案实现复杂,中点电压(NPV)控制难度较大。因此,该文针对三相4L-ANPC逆变器,提出一种改进的有限集模型预测电流控制(FS-MPCC)算法,避免了复杂的调制过程。首先,使用仅包含电流误差的代价函数对位于六边形顶点的6个大电压矢量进行寻优;其次,对参与第一步寻优的大矢量划分扇区,使用包含电流误差和电容电压误差的代价函数对最优大矢量所在扇区的所有电压矢量滚动寻优,得到目标电压矢量并作用于逆变器;最后,仿真和实验结果表明,与传统的FS-MPCC相比,所提方法在降低系统计算负担的同时,还具有较好的控制性能和电容电压平衡能力。

基于GPSSA算法的无人机中继通信航迹规划方法研究

目前针对无人机中继通信航迹的规划方法未考虑航迹规划中存在的约束条件及代价函数,导致得到的规划航迹中断概率、通信误码率偏高.针对上述问题,提出一种基于改进麻雀算法的无人机中继航迹规划方法.根据无人机任务区信息和通信环境,建立通信障碍代价模型,通过真实约束,建立约束函数和代价函数,将其应用到麻雀搜索算法中,设计总体的航迹寻优规划流程,并应用仿真实验验证所提出的改进麻雀优化方法的有效性,实验结果表明,在不同的转角约束条件下,设计方法得到的航迹中断概率、通信误码率均有一定降低.

育龄夫妻三孩生育意愿分析及对策研究——基于福建龙岩的实地调查

为积极落实三孩生育政策,主动适应人口和计划生育工作转型发展的新要求,调研组基于龙岩市育龄夫妻三孩生育意愿的调查问卷数据及实地调研,得出结论:三孩生育意愿的影响因素主要表现在经济成本、制度保障和生育观念三个方面。为进一步优化生育政策,提高三孩生育政策及配套支持措施的针对性、可操作性,切实减轻群众生育、养育、教育负担,助力生育友好城市建设,建议加强顶层设计提供政策支持,着力提升系统保障功能,多管齐下降低家庭养育成本,营造良好的生育氛围。

无转速阶次跟踪的滚动轴承故障诊断方法

机械装备轴承运行速度多变导致振动监测信号频谱模糊,一定程度影响了轴承故障诊断的准确性.目前的无转速阶次跟踪技术在转速波动较小且转频谐波不重叠时效果较好,但当轴承转频谐波重叠时则难以进行分析.针对以上问题,提出了一种基于广义解调的无转速阶次跟踪轴承故障诊断方法.首先,采用广义傅里叶变换和改进的基于成本函数脊线提取技术准确提取出轴承的转频谐波分量;同时,采用快速谱峭度算法和带通滤波器对轴承振动信号进行去噪处理;然后,通过角度重采样将去噪后的时域信号转换为角域信号;最后,通过包络谱分析得到轴承的阶次谱信息,从而识别轴承的故障类型.研究结果表明:通过数值模拟信号和实际轴承监测信号验证了提出方法的有效性,通过与传统包络谱方法对比可知,提出的方法可进行无转速信息时的滚动轴承阶次跟踪故障诊断.

适合复杂环境的改进A^(*)路径规划算法

针对传统A算法在机器人路径规划中存在的缺陷,提出一种改进的A^(*)路径规划算法;对实际代价函数和预估代价函数进行动态权重分配,提高前端路径搜索的初始轨迹质量。结合曼哈顿距离和对角线距离设计非传统表达的启发函数,准确地估计每个节点与目标节点的距离,实现全局路径最短,减少寻路时间和转向次数;针对大幅转角情况下路径不够平滑问题,应用贝塞尔曲线拟合生成的路径点。仿真结果表明:改进的A算法能够在复杂环境中生成最短全局路径,平均转向次数减少24.75%,平均寻路时间缩短30.66%,具有耗时短、转向次数少、路径更平滑等优点。

基于模糊PID型代价函数的永磁同步电机模型预测电流控制

针对永磁同步电机控制中有限集模型预测电流控制在参数失配时稳定性能和动态性能有所下降的问题,提出一种基于模糊PID型代价函数的模型预测电流控制方法。该控制方法设计了一种包含比例、积分和微分项的代价函数,将传统的电流误差作为比例项实现转速的跟踪,电流误差的积分作为积分项用来消除预测误差,预测电流的差值作为微分项减小转速纹波。同时使用加入了滤波器的模糊控制对PID参数进行动态调整。该控制方法可以在参数失配的情况下降低转速振荡,提高动态响应能力,降低参数失配对控制器性能的影响,同时保留在参数匹配时的各项性能。仿真与实验结果表明,该方法较传统有限集模型预测电流控制在参数失配时有更快的响应速度、更小的转速振荡和更好的负载突变响应。

基于透镜成像对立学习TSO算法的无人机三维航迹规划

金枪鱼优化算法求解无人机三维航迹规划容易出现搜索精度差、航迹代价高的问题,为此设计了基于透镜成像对立学习机制的改进金枪鱼优化算法。首先,引入非线性权重系数更新、最优最差对立学习及透镜成像对立学习策略对金枪鱼优化算法寻优性能进行改进,提升算法逼近最优解的精度;然后,建立具有地貌约束和性能约束的障碍物威胁模型,将无人机三维航迹规划问题转换为代价函数优化问题,利用改进算法迭代求解航迹规划,搜索代价最小且安全避障的最优航迹。实验结果表明,改进算法有效解决了原有早熟收敛问题,其规划航程更短、代价更低,且航迹规划效率得到了有效提升。

基于战术意图欺骗的无人舰艇航路规划算法

随着海战场的智能化,无人舰艇的航路意图欺骗性对作战至关重要。针对传统航路规划算法对航路意图欺骗性的考虑缺失,提出一种作战空间欺骗性能的离散表征方法,以及一种基于PID代价的DTI-A*欺骗航路规划算法。经仿真实验结果表明,该算法可以显著提高所规划航路的欺骗性,极大程度地阻碍敌方对我方战术意图的识别,大幅提升作战任务的成功率。

沿海区域综合能源生产单元随机优化调度

为实现沿海区域的海上风电场、海上采气平台和陆上热电联供燃气电厂等多种能源生产子单元的协同化运行,考虑可再生能源出力和氢负荷的随机波动,提出沿海区域综合能源生产单元(coastal integrated energy production units,CIEPU)随机优化调度模型。采用参数化代价函数近似(parametric cost function approximation,PCFA)的动态规划算法求解随机优化调度模型。通过一种基于梯度下降的求解方法--Adadelta法,获得策略函数的一阶信息,并计算梯度平方的指数衰减平均值,以更新策略函数的迭代步长;对随机优化调度模型进行策略参数逼近,从而得到近似最优的策略参数,并逐一时段求解出CIEPU的最优调度计划。最后,以某个CIEPU为例,分析计算结果表明,所提出方法获得的优化调度方案可以提高CIEPU运行的经济性并降低碳排放量,验证了所提方法的准确性和高效性。

基于YOLOv4改进的交通标志检测算法

自动驾驶中要尽早检测到交通标志及时作出行车决策,其中的交通标志属于小目标。针对当前小目标检测精度低的情况,提出基于YOLOv4改进的交通标志检测算法。主要有以下几部分:改进骨干网络,嵌入融合注意力机制模块,加强对通道和空间信息的关注;将交叉熵损失函数改为Focal Loss损失,解决样本分布不平衡的问题;利用图片的多尺度信息进行特征提取,空洞卷积增加感受野。在TT00k数据集上进行实验,结果表明改进之后的网络模型总mAP提升14.16%,其整体性能胜过其他检测方法。

低复杂度永磁同步电机双矢量模型预测控制策略

针对永磁同步电机模型预测电流控制中计算量大和电流波动问题,提出了一种低复杂度双矢量模型预测电压控制策略。该方法无需遍历所有的电压矢量,仅通过代价函数预测和评估三个不相邻的有效电压矢量,根据三个代价函数值的关系,即可精确快速地确定两个相邻最优有效电压矢量。最优有效的电压矢量选择可以减少预测计算量,同时引入dq轴电压差作用时间计算方法,计算最优有效电压矢量作用时间,以降低计算量。仿真结果表明,相较于占空比策略和传统双矢量模型预测电流控制策略,所提控制策略在保证系统稳态和动态性能的基础上,降低了计算复杂度和电流波动,改善了转矩脉动。

基于最小辨识误差的机器人拖动控制系统设计

传统的拖动示教算法主要通过动力学模型补偿的方式补偿系统的惯性项和重力项,但由于动力学模型的不准确性导致拖动性能变差。基于关节力传感器,提出仅需通过重力辨识得到的模型实现拖动示教控制的效果。对于重力模型辨识,在LSM的基础上设计误差代价函数,根据代价函数得到误差迭代表达式,使模型估计参数进一步迭代收敛于真实值,实现对协作机器人重力模型的精确辨识。同时,基于重力模型设计拖动控制器,实现柔顺拖动控制。最后,通过MATLAB-Simlink联合仿真,并在搭建的协作机器人平台上验证,结果表明提出的辨识方法具有更高的收敛精度,基于重力模型的拖动控制系统具有更高的稳定性和柔顺性。

Fe_(2)O_(3)改性Si/SiO_(2)复合材料的制备及其电化学性能

以无水乙醇为砂磨剂,将微米Si粉与纳米非晶型SiO_(2)(Nano-SiO_(2))通过砂磨法制备了Si/SiO_(2)复合材料(SNSO),然后加入纳米Fe_(2)O_(3),通过机械球磨方式制备了Fe_(2)O_(3)改性Si/SiO_(2)复合材料(SNSO@Fe_(2)O_(3))。采用XRD、XPS、SEM、TEM对SNSO@Fe_(2)O_(3)进行了表征,通过恒流充放电、循环伏安法、电化学阻抗测试了其电化学性能。结果表明,SNSO@Fe_(2)O_(3)呈规则的球形核壳结构,外壳为非晶层,Fe_(2)O_(3)质量分数8%的SNSO@Fe_(2)O_(3)(SNSO@8%Fe_(2)O_(3))粒径约2μm;SNSO@8%Fe_(2)O_(3)展现出优异的循环性能,首次放电比容量为2150 mA·h/g,首次库仑效率为81.95%;在电流密度110 mA/g下,经100次循环后放电比容量仍稳定在986 mA·h/g,较SNSO提升了43.3%。SNSO@8%Fe_(2)O_(3)稳定的循环性能归因于球磨过程中FeSi相的生成及非晶SiO_(x)和Fe_(2)O_(3)原位反应在Si表面形成了厚度约30 nm的非晶层外壳结构,有效缓解了Si的体积膨胀。

基于无权重PID型代价函数的永磁同步电机模型预测转矩控制

【目的】为解决永磁同步电机控制模型参数失配时,模型预测转矩控制(MPTC)算法存在鲁棒性较差的问题,提出了一种基于无权重比例积分微分(PID)型代价函数的MPTC算法。【方法】PID型代价函数通过构建积分误差价值函数消除静态误差,构建微分误差价值函数抑制转矩和磁链误差的振荡变化。由于转矩与磁链量纲不同,PID型代价函数仍然存在权重系数。为解决此问题,又提出一种无权重的双代价函数并行策略,将多目标代价函数转换为单目标代价函数求电压矢量集合,采用电流型代价函数作为评价最优电压矢量的最终依据,从而消除权重系数。最后,通过仿真将文本所提无权重PID型代价函数的MPTC与传统代价函数MPTC进行对比分析。【结果】仿真结果表明,采用无权重PID型代价函数的MPTC能够抑制转矩脉动和磁链脉动,降低MPTC对模型参数的依赖性,解决因存在权重系数而难以适应不同工况条件的问题,同时保留MPTC动态响应快的优点。【结论】本文所提代价函数在永磁同步电机MPTC上具有良好的可行性。

面向公差原则的装配体公差优化分配

针对现有装配体公差优化分配中没有考虑公差原则影响的问题,将公差原则引入到装配体公差优化分配模型中,为面向公差原则的装配体公差优化分配提供一种可行的方法。首先,以公差原则修正后的雅可比旋量模型为基础,构建装配体公差优化分配模型的装配功能约束;其次,结合实际机械加工精度范围,构建装配体公差优化分配模型的加工能力约束;然后,根据公差成本函数,构建装配体公差优化分配模型的优化目标;最后,以机床尾座为实例说明了面向公差原则的装配体公差优化分配过程,采用遗传算法求解,对装配体公差优化分配结果进行了分析,验证了该方法的有效性。