采摘机器人的路径规划系统动态性优化研究

为进一步改善采摘机器人的工作性能,提出以动态调控为主导的理念,针对整机的路径规划系统展开优化研究。以当前果园采摘机器人的通用性结构组成为前提,将云平台数据处理与路径规划核心算法有效融合后搭建动态控制模型,分别针对路径规划系统的硬件配置与软件控制进行合理设计,得到可应用于采摘实践且布局完整的路径规划系统。展开动态性优化下的采摘作业试验,结果表明:优化后采摘机器人路径规划系统的整体路径搜索率与路径平滑性得到明显提升,相对提升度分别为10.93%和9.71%,路径偏离率相对降低了50%左右,很好地优化了机器人的避障能力,满足系统稳定性需求,具有较高的实用价值。

基于改进蚁群算法和共用航段的搜索救援通道规划

针对战斗搜救任务场景中,空中搜索救援等待区至跳伞区之间的往返路径规划问题,提出一种基于改进蚁群算法和共用航段的搜索救援通道规划方法。首先,针对基本蚁群算法易出现局部极值及收敛速度慢等缺点,对启发函数、状态转移策略、信息素更新策略进行了改进。然后,针对单起点多目标点的路径规划问题,提出了设置分航点以生成共用航段的搜索救援通道规划方法,并以总路径长度表征任务准备负荷量与分别规划航路进行对比。实验结果表明,在本文测试环境下,改进蚁群算法规划的路径长度分别缩减15.4%和14.2%,搜索救援通道的任务准备负荷量减少25.4%。所提出的搜索救援通道规划方法有一定的理论和应用价值。

红火蚁对亚洲玉米螟的捕食作用及其发生影响

蚂蚁在蛀茎害虫的综合治理方面发挥着重要的作用。全球分布性的入侵蚂蚁红火蚁取食多种无脊椎动物并在入侵区域成为优势物种。但是目前尚不清楚红火蚁对玉米重要害虫亚洲玉米螟的捕食作用。本文在实验室和野外条件下研究红火蚁对亚洲玉米螟的觅食和捕食行为。研究显示,对于隐藏度低的亚洲玉米螟,红火蚁发现该害虫的时间约为40s,召集时间少于1 h。对于隐藏度高的亚洲玉米螟,红火蚁发现该害虫的时间超过26 min,召集时间接近6 h。野外实验显示,红火蚁可以降低玉米中后期生长阶段中50%的亚洲玉米螟卵块、94.1%的亚洲玉米螟幼虫和92.9%亚洲玉米螟蛀食孔。研究提供更多的视角理解红火蚁对生物多样性影响。

基于时域波形特征认知的输电线路近端故障辨识与定位

针对现有单端行波故障测距对近端故障存在测距盲区、双端行波故障测距对近端故障测距误差较大,无法满足工程需要的不足,提出基于波形特征认知的近端故障辨识与定位方法。首先,分析了线路故障行波传播规律,以固定分辨率显示波形。发现线路近端故障时,初始行波及其后续波形在长时窗整体宏观观测下呈堆叠缓变特征,而在短时窗局部放大观测下呈周期性变化特征,且周期与故障距离相关。不同线路的近端故障历史样本能统一作为参照基准为测距提供提示。进而提出基于波形密度和突变分布的近端故障辨识方法。最后,对辨识出的近端故障进行周期估计,利用近端故障与线长的无关性以及历史样本突变周期和故障位置已知性,搜索周期最近邻历史样本,并由已知故障距离插值实现故障位置确定。基于大量实测数据进行仿真测试,结果表明所提方法能够显著提升单端行波测距可靠性和成功率。

基于麻雀搜索算法的微电网分层优化调度

为综合考虑微电网供给侧和需求侧的利益,建立了微电网分层优化模型;上层以净负荷成本和用电满意度为目标优化负荷曲线,下层以运行成本和环境成本为目标优化各单元出力,并选择麻雀搜索算法(SSA)求解这类复杂优化问题。针对SSA易陷入局部最优的问题,提出一种改进麻雀搜索算法(ISSA),改进了发现者搜索方式,引入了变异、贪婪策略;并且加入非支配排序和轮盘赌法将ISSA改进为多目标算法。算例结果表明可转移负荷占比为10%时能够协调微电网供需两侧的利益;对比ISSA与SSA、粒子群算法(PSO)、鸡群算法(CSO)和灰狼算法(GWO)的迭代结果,证明ISSA具有良好的寻优效果和稳定性。

真实工作场景下“搜索即学习”任务集的构建与分析

文章采用日记法收集来自16个国民经济行业的真实工作场景下具有学习特征的搜索任务实例,结合任务概念框架对搜索任务进行表征,构建面向“搜索即学习”研究的多维任务集,并进一步剖析了真实工作场景下搜索任务的属性特征,对任务相关特征、参与者认知变化、行为及关系进行探讨,根据参与者的学历层次、完成任务的认知层次,以及在完成任务时所处的时间压力进行分组比较三组变量间的关系。研究发现:参与者的任务执行熟悉度与任务感兴趣程度,所需信息类型的数量显著影响认知变化,任务执行者特征对认知变化与行为的影响在不同情境下均存在显著差异。本研究开发的任务集可作为“搜索即学习”研究的公共研究资源,以及评估生成式人工智能技术复杂任务处理能力的评测集,为开发面向真实工作任务情境与高效的信息系统提供依据。

分布式装配置换流水车间调度问题研究综述

近几十年来,现代制造业发展迅速,一种趋势是在分布式生产工厂进行工件的加工,待完成后到装配工厂集中装配成最终产品。该模式在带来诸多好处的同时,对资源调度提出了新的挑战。针对分布式装配置换流水车间调度问题(distributed assembly permutation flowshop scheduling problem,DAPFSP),介绍了DAPFSP的背景和存在的主要困难,进而对以最小化最大完工时间为优化目标的DAPFSP,从数学模型、编解码策略、全局和局部搜索算法角度进行探讨,分别综述了以最小化总流程时间等为优化目标,具有零等待等约束,以及考虑准备时间等因素的DAPFSP研究成果。最后,对有待进一步开展的研究工作进行展望。

基于IBES-XGBoost的高速铁路沿线风速预测模型

为保证高速铁路沿线风灾预警信息具有较高时效性,需要进行高速铁路沿线超短期风速的提前多步预测。针对众多预测模型在预测中可能存在较大误差的问题,采用Tent混沌映射和BFGS拟牛顿法对秃鹰搜索算法进行改进,并用改进的秃鹰搜索算法(IBES)对XGBoost的初始参数进行优化。在构建IBES-XGBoost模型时,加入风速以外的其他气象特征,以提高预测精度。实验结果表明:(1)改进的秃鹰算法相比其他智能优化算法有更好的寻优能力,与其他模型相比IBES-XGBoost在超短期风速的提前多步预测上有着较高的精度和较好的拟合效果。(2)Tent混沌映射和BFGS拟牛顿法对秃鹰算法有着较好的改进效果。(3)IBES-XGBoost能为高速铁路规范下的大风预警提供可靠的提前多步预测结果。

面向车载时间敏感网络的流量调度策略及改进算法研究

本文面向汽车电子电气架构中的时间敏感网络(TSN)流量调度问题开展研究。针对实际应用需求,提出一种车载TSN网络拓扑建立方法。针对网络中多类型信息流调度问题,提出一种基于时间感知整形器(TAS)机制的流量调度策略并建立相应的数学模型,在降低网络总延时的同时,兼顾高优先级信息流的时间敏感性和低优先级信息流的数据完整性。为解决模型中信息流转发过程复杂导致求解效率不稳定和流量调度方案众多导致寻优困难的问题,提出一种改进的遗传算法(IGA),从设置自适应交叉概率公式、引入禁忌搜索变异、多种群联合3个方面进行了优化。实验结果表明,本文所提出的算法在端到端延时优化方面提升了43.47%,在生成方案稳定性方面提升了76.96%,该算法可得到低延时、高可靠的车载TSN流量调度方案。本文的研究成果为智能网联汽车领域的研究和车载网络通信算法的优化提供了思路。

基于改进松鼠搜索算法优化神经网络的数控机床进给系统热误差预测

为探究数控机床进给系统中各因素对热误差的影响规律,建立精准的热误差预测模型。在进给速度为10 m/min、环境温度20℃的条件下进行进给系统热误差测量实验,获得进给系统关键点的温升及热误差。为提高预测精度,采用Tent混沌改进松鼠搜索算法,并利用改进的算法对神经网络进行优化,建立热误差预测模型。利用热误差测量实验获得的数据进行验证,结果表明改进前的神经网络预测误差为12.23%,改进后的模型预测误差为8.92%,精度有较大提升。利用预测模型针对不同进给速度下相同位置处热误差进行分析,结果表明,进给系统中关键测温点的温度和丝杠各点的热误差随着进给速度的增加而增加。因此提出的预测模型可实现进给系统热误差的准确预测,为误差补偿提供理论依据。

航空发动机陶瓷基复合材料无损表征技术研究进展

随着陶瓷基复合材料在先进航空发动机热端部件中的推广应用,对其在工艺研发、制备加工、试验考核以及使用服役等阶段形成的缺陷/损伤进行高效准确的无损表征尤为重要。由于陶瓷基复合材料复杂的制备成型工艺及多相复合引起的高度非均质和各向异性,导致传统基于整体均质化假设的无损检测技术面临诸多挑战。本文结合陶瓷基复合材料在航空发动机领域的应用情况,分析了其在制备、加工及服役等阶段的典型缺陷/损伤类型及特征,重点回顾了近年来陶瓷基复合材料无损表征技术的研究进展及应用情况,总结了现有无损表征技术面临的主要挑战,并对未来的发展趋势进行了展望。

约束空间工业机器人姿态搜索及避障研究

为解决约束空间下机器人无碰撞目标姿态求解问题,提出一种机器人姿态快速搜索算法,并结合4种不同的路径规划算法实现工业机器人的多目标路径规划。首先,对机器人运动框架初步配置完成后,通过计算位姿矩阵得到了场景内物体坐标的动态相对关系,并在ROS中搭建规划场景;其次,提出一种基于模型和机器人逆解的机器人姿态快速搜索算法RFP,并在RoboDK中对其进行验证,验证结果表明该算法有效;最后,根据任务需求设计了路径规划流程并引入二次规划减少算法随机性的影响,提高规划成功率,应用了RRT等算法进行对比分析,仿真结果表明RRT-connect算法的规划速度与成功率高于其它算法,为样机的实现奠定了基础。

混合策略在水泥窑炉煅烧NO_(x)浓度预测中的应用

NO_(x)体积分数是反映水泥窑炉煅烧过程中氮排放的一个关键环保指标。水泥煅烧过程具有大噪声、大时滞和非线性等复杂特性。为了解决以上难点,提出基于互补集合经验模态分解(Complemementary Ensemble Empirical Mode Decomposition,CEEMD)、熵原理的互信息(Mutual Information,MI)、最大相关最小冗余算法(Max-Relevance and Min-Redundancy,mRMR)和天牛须搜索算法(Beetle Antennae Search,BAS)优化神经网络(Back Propagation Neural Network,BPNN)的混合策略,并用于NO_(x)体积分数预测。首先,CEEMD和中值平均滤波用于处理大噪声。同时,利用熵原理的MI和mRMR进行时滞分析和变量选择,解决大时滞问题。其次,利用BAS提高多层前馈(Back Propagation,BP)神经网络的预测能力,并解决非线性工况问题。最后,将该策略进行工业应用。结果显示,在25900个工业测试样本中,两组的均方根误差(Root Mean Squared Error,RMSE)和平均绝对误差(Mean Absolute Error,MAE)分别仅为0.3024、0.2059和0.2153、0.2013。预测模型结果可指导水泥脱硝操作人员精准喷氨,减少NO_(x)排放并降低氨水用量和氨逃逸情况。

改进麻雀搜索算法的入侵检测特征选择

针对网络入侵检测所处理数据存在特征维数高、检测效率低、准确率不高的问题,提出一种改进麻雀搜索算法的特征选择方法,旨在减少特征冗余的同时提高分类准确率。利用改进Circle映射初始化种群;结合秃鹰搜索算法中的螺旋搜索方式更新发现者位置;采用单纯形法和小孔成像法优化适应度较差和最优麻雀的位置,提升算法的寻优能力。将该算法与其它算法在6个经典基准函数上进行对比测试,其在收敛速度、精度等方面均有提升。使用数据集CIC-IDS2017进行特征选择实验,平均保留了7.6个特征,准确率达到了99.5%,结果表明,该算法可以在保证准确率的同时有效降低特征维度。

跨域无人集群协同反潜搜索方法研究

针对海上反潜搜索问题,提出一种将无人艇作为无人机的通信中继的跨域无人集群协同搜索方法,采用数字网格地图表征任务区域,构建了跨域平台的运动学模型;提出了跨域无人系统的协作方法,设计了无人系统之间的分布式信息融合机制;设计了异构平台的搜索目标函数,引导无人系统在搜索任务中实时决策。仿真结果表明:所提方法能够有效适用于文中反潜搜索任务想定,跨域平台之间能够通过优势互补提高搜索效能。

初创企业的知识搜索对创业机会识别影响机制--基于企业数字化能力的中介作用

基于知识基础观和动态能力理论,构建知识搜索、企业数字化能力与创业机会识别的理论模型,对251个初创企业创始人样本数据开展信效度检验、共同方法偏差检验、描述统计、相关分析与假设检验,结果显示,知识搜索宽度和深度均正向影响创业机会识别,企业数字化能力促进创业机会识别;数字感知能力、数字协同能力和数字运营能力分别在知识搜索和促进创业机会识别关系中起部分中介作用,其中数字协同能力的中介作用最强。因此初创企业应合理采取知识搜索策略识别创业机会,重视企业数字化能力的培育以及发挥其在知识搜索与创业机会识别间的传导作用。

跳跃跟踪SSA交叉迭代AP聚类算法

针对传统近邻传播聚类算法以数据点对之间的相似度作为输入度量,由于需要预设偏向参数p和阻尼系数λ,算法精度无法精确控制的问题,提出了一种跳跃跟踪麻雀搜索算法优化的交叉迭代近邻传播聚类方法.首先,针对麻雀搜索算法中发现者和加入者位置更新不足的问题,设计了一种跳跃跟踪优化策略,通过考虑偏好阻尼因子的跳跃策略设计大步长更新发现者,增加麻雀搜索算法的全局勘探能力和寻优速度,加入者设计动态小步长跟踪领头雀更新位置,同时,利用自适应种群划分机制更新发现者和加入者的比重,增加算法的后期局部开发能力和寻优速度;其次,设计基于扰动因子的Tent映射,在此基础上增加3个参数,使映射分布范围增大,并避免了陷入小周期点和不稳周期点;最后,引入轮廓系数作为评价函数,跳跃跟踪麻雀搜索算法自动寻找较优的p和λ,代替手动输入参数,并融合基于扰动因子的Tent映射优化近邻传播算法,交叉迭代确定最优簇数.使用多种算法聚类University of California Irvine数据集的10种公共数据集,仿真结果表明,本文提出的聚类算法与经典近邻传播算法、基于差分改进的仿射传播聚类算法、基于麻雀搜索算法优化的近邻传播聚类算法和进化近邻传播算法相比具有更优的搜索效率以及聚类精度.对国家信息数据进行了聚类分析,提出的方法更加准确有效合理,具有较好的应用价值.

非合作博弈背景下基于BSA的配电网优化重构

为缓解分布式电源大规模接入对配电网安全稳定运行的影响,提出一种考虑分布式电源输出功率的不确定性的有源配电网优化重构方法.首先,采用非合作博弈理论研究电网调度人员与“大自然”之间的博弈关系,将配电网系统中光伏单元的不确定性视为“大自然”博弈方;其次,以有功网损、负荷均衡度、电压偏差最小为目标函数,建立有源配电网优化重构模型,通过回溯搜索算法(backtracking search algorithm,BSA)进行迭代求解,得到最优重构方案;最后,在IEEE33节点系统进行仿真分析,验证模型的正确性及求解算法的有效性.研究结果表明,相较传统重构方法,本文方法更充分考虑了分布式电源输出功率的不确定性,并且在最恶劣的情况发生时,得到的重构策略能够使配电网系统的有功网损、负荷均衡度、电压偏差指标分别降低0.31%、0.59%、0.48%.

基于多元储能的分布式能源系统优化调度方法研究

为进一步构建清洁低碳、经济节能的供能系统,研究建立了含风、光以及多元储能的分布式能源系统,针对北京某办公园区,采用DeST预测用户负荷以及当地风、光条件。以经济性、节能性和环保性三方面的综合效益最大为目标,提出一种自适应优化运行策略,分别采用穷举搜索法和遗传算法对系统优化调度方案进行优化。同时,采用以电定热运行策略作为对照,对比分析几种不同运行策略下系统的综合效益。结果表明:传统以电定热运行模式下的综合效益平均值为0.41;而在自适应优化运行策略下,使用遗传算法得到的调度方案,其综合效益平均值可达0.5,穷举搜索法得到的运行方案,其综合效益平均值可达0.51。

基于最适带宽的核密度估计源搜索方法

针对发生放射性物质泄漏事故后的辐射源定位问题,提出一种基于最适带宽计算的核密度估计移动机器人源搜索方法,通过对传统带宽计算方法进行改进从而提高核密度估计的精度。利用搭配传感器模块的移动机器人在环境场中采集少量观测数据,计算出概率密度模型并建立空间场的密度分布图,估计出密度最大的位置设为移动机器人的运动方向,移动机器人在运动的过程中继续采集数据并再次进行核密度估计更新带宽以及场密度分布图,最终实现源定位。在室内环境下利用光源模拟辐射源进行定位实验,实验结果验证了所提出方法的有效性。