Multi-objective Optimization Design of Vented Cylindrical Airbag Cushioning System for Unmanned Aerial Vehicle

Multi-objective optimization design of the gas-filled bag cushion landing system is investigated.Firstly,the landing process of airbag is decomposed into a adiabatic compression and a release of landing shock energy,and the differential equation of cylindrical gas-filled bag is presented from a theoretical perspective based on the ideal gas state equation and dynamic equation.Then,the effects of exhaust areas and blasting pressure on buffer characteristics are studied,taking those parameters as design variable for the multiobjective optimization problem,and the solution can be determined by comparing Pareto set,which is gained by NSGA-Ⅱ.Finally,the feasibility of the design scheme is verified by experimental results of the ground test.

Schwarzschild microscopes in vacuum ultraviolet and soft X-ray regions

Microscopes in vacuum ultraviolet and soft X-ray regions using a normal incidence type of Schwarzschild objective are reviewed. The objective consists of a concave mirror and a convex mirror coated with a high reflectance multilayer,having a large numerical aperture comparing with other objectives. The microscopes have been used to diagnose inertia-confinement-fusion plasmas,and to investigate small samples or microstructures of in- organic and organic materials by imaging them using laboratory light sources. Synchrotron radiation has been also used to obtain a microbeam for a photoelectron scanning microscope with a spatial resolution of 0.1 μm. The struc- ture and performance of two laboratory microscopes developed at Tohoku University are demonstrated. One of them is a soft X-ray emission imaging microscope. An image of an artificial pattern made of W and SiO2 on Si wafer by focusing Si L emission was presented. The other is an ultraviolet photoelectron scanning microscope using a He (he- lium) gas discharge lamp. The valence band spectra of a microcrystal of FeWO4 were presented. Furthermore other applications such as demagnifying optics for lithography and optics to gather fluorescence for emission spectroscopy are introduced.

Multi-objective Particle Swarm Optimization Algorithm Based on Performance and Reliability of Discrete System Resources Configuration

Considering research on multi-objective optimization for reliability and performance suffering cost constraints in digital circuits,an improved multi-objective optimization algorithm based on performance and reliability was proposed to solve the problem of discrete system resources configuration in this paper. This algorithm used the particle-swarm optimization( PSO) to evaluate the tradeoffs configuration of the system resources between reliability and performance and proved the feasibility through the simulation.Finally, the information of resources configuration from optimization algorithm was used to effectively guide the system design so as to mitigate soft errors caused by single event effect( SEE).

面向商业航天卫星成本效益的三模冗余软错误防护技术:近似计算的实践

三模冗余(TMR)作为如今集成电路可靠性领域中最为常用且有效的软错误加固技术,在满足高容错要求之时,不可避免地牺牲了庞大的硬件损耗。为实现面积、功耗等硬件性能和容错电路加固能力的折中考虑,适应低成本高可靠性加固的时代需求,针对基于近似计算的三模冗余加固技术(ATMR)进行研究,该文提出一种基于近似门单元(ApxLib)的动态调整多目标优化框架(ApxLib+DAMOO)。首先,其基本优化框架采用非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)实现,通过极性分析与预创建的近似库对电路实现快速近似。随后,该框架提出动态概率调整和极性扩张两种创新机制,根据可测性分析对遗传算法中门单元的突变概率进行动态更新,对双向门单元进行定向识别和重构,以实现寻优效率和寻优效果的双重优化。实验结果表明,该文提出的优化框架与传统NSGA-Ⅱ相比,在相同硬件损耗下可实现最大10%~20%的额外软错误率(SER)降低,且其执行时间平均降低18.7%。

非规整几何图形柔软物抓取绷展机械手的设计

近年来,随着机器人技术的高速发展,各种操作机械手层出不穷。但是现有大多数机械手只能进行简单的夹取动作,对于其形状多变、平展面积大及厚度小的柔软物并不能有效抓取和绷展。文中在充分研究皮革物理特性的基础上,提出了一种非规整几何图形柔软物抓取绷展机械手的设计方案。机械手整体采用八爪鱼仿生机构配合滚轮式末端执行器的设计来实现皮革的抓取功能,通过与八边形绷板的配合实现皮革的绷展功能。该机械手为皮革搬运和绷展作业提供了有效解决方案,对推进皮革工业的自动化发展具有积极意义。

软硬程度不同客体上穿鞋足迹的差异性研究

为了研究软硬程度不同客体上穿鞋足迹特征之间的差异性,文章通过油墨捺印的方式采集软硬程度不同客体上穿鞋足迹的全长、掌宽、跟宽特征并将结果输入SPSS数据处理软件进行统计分析,以探究足迹特征之间的差异反映规律。实验结果表明,就软硬程度不同客体上的穿鞋足迹而言,其足迹全长、掌宽、跟宽特征会随承痕客体的软硬程度不同而变化,具体的变化幅度与承痕客体的软硬程度有关,两者之间存在显著性相关关系,承痕客体的可塑性越强、弹性形变程度越大,足迹特征之间的差异就越明显。该研究意在为刑事技术人员正确地制作足迹样本,更科学合理地解释穿鞋足迹检验鉴定中出现的差异点提供参考。

基于CNN-GRU的阻拦装置受阻对象撞索速度软测量

阻拦装置作为受阻对象安全拦停的重要保障,无法实时获取受阻对象撞索速度。针对该问题,提出了新的CNN-GRU软测量模型。首先,针对阻拦装置的数据特点将序列扩充为三维矩阵;然后,将通道注意力机制与残差模块结合,用于挖掘序列特征、降低数据维度;最后,将提取的特征重新转换为序列并通过门控循环单元推理受阻对象撞索速度。实验证明,该方法在阻拦装置受阻对象撞索速度软测量中具有较高的准确率。

基于裁剪近端策略优化算法的软机械臂不规则物体抓取

为应对传统深度强化学习(DRL)算法在处理复杂场景,特别是在不规则物体抓取和软体机械臂应用中算法稳定性和学习率较差的问题,提出一种基于裁剪近端策略优化(CPPO)算法的软体机械臂控制策略。通过引入裁剪函数,该算法优化了近端策略优化(PPO)算法的性能,提升了它在高维状态空间的稳定性和学习效率。首先定义了软体机械臂的状态空间和动作空间,并设计了模仿八爪鱼触手的软体机械臂模型;其次利用Matlab的SoRoSim(Soft Robot Simulation)工具箱进行建模,同时定义了结合连续和稀疏函数的环境奖励函数;最后构建了基于Matlab的仿真平台,通过Python脚本和滤波器对不规则物体图像进行预处理,并利用Redis缓存高效传输处理后的轮廓数据至仿真平台。与TRPO(Trust Region Policy Optimization)和SAC(Soft Actor-Critic)算法的对比实验结果表明,CPPO算法在软体机械臂抓取不规则物体任务中达到了86.3%的成功率,比TRPO算法高出了3.6个百分点。这说明CPPO算法可以应用于软体机械臂控制,可在非结构化环境下为软体机械臂在复杂抓取任务中的应用提供重要参考。

改进YOLOv5的无人机航拍图像密集小目标检测算法

无人机航拍图像中小目标实例多、尺寸变化剧烈且存在密集遮挡等问题,为解决现有目标检测算法难以检测到航拍图像中的小目标物体,提出了一种针对密集小目标的RDS-YOLOv5检测算法。在YOLOv5的三个检测层上新增一个小目标检测层,以保留更丰富的特征信息,增强网络对小目标特征的提取能力,并改善误检漏检情况;为了提高网络的多尺度特征表征能力以及抑制冲突的产生,设计了具有等级制的残差结构的多尺度特征提取模块C3Res2Block;使用解耦检测头Decoupled Head避免不同任务之间的差异所带来的预测偏差,提升了模型的定位精度和检测精度;采用软化非极大值抑制Soft NMS算法对候选框的置信度进行优化,提高模型对密集小目标的检测精度。通过VisDrone数据集的实验结果表明,与基准模型YOLOv5相比,RDS-YOLOv5在mAP0.5上提升了12.9个百分点,mAP0.5:0.95上提升了10.6个百分点,与目前主流的目标检测算法相比也取得更优的检测精度,能够有效完成无人机航拍图像的密集小目标检测任务。

基于多目标优化加权软投票集成算法的信用债违约预警研究

为了提高信用债违约预测的准确性和稳定性,便于金融风险管理,以2014年1月1日—2021年12月31日的信用债为研究对象,提出一种基于多目标优化的加权软投票集成算法。该算法通过计算每个基分类器的模糊密度来量化其识别能力,并使用多目标粒子群算法来求解基分类器的权重。将所提算法与其他单一分类器如支持向量机、逻辑回归、高斯贝叶斯、MLP,以及其他集成算法如投票类集成算法(voting)和stacking算法进行比较,采用期望PFI算法进行特征重要度分析。结果表明,加权软投票集成算法在信用债违约预测中表现出色,不仅提升了单一算法的性能,且相对于其他集成算法,具有更高的准确性、精确度和AUC值。违约前主体评级、交易所、违约前债项评级、总资产周转率、货币资金、净资产增长率、经营活动现金流量占营收比、GDP、PPI、注册地、短期国债利率、宏观经济景气指数(先行指数)、债券类型和所属行业的特征重要度较高,在信用债违约中值得关注。该研究可为金融风险预测提供一种有效方法,对于投资者和金融机构的风险预警具有重要参考意义。

计算机动画技术综述

本文从关键帧动画、变形物体动画、过程动画、关节动画和人体动画、基于物理的动画几个方面。

基于气动人工肌肉力反馈数据手套的柔性物体力觉再现

为了模拟抓取虚拟环境中柔性物体的力觉感知,该文对以气动人工肌肉作为驱动器的外骨架力反馈数据手套进行了研究。利用气动人工肌肉的等压特性,建立了柔性物体模拟的数学模型,通过改变气动人工肌肉的充气压力改变其刚度系数,实现对不同柔性物体的模拟。实验结果表明:在相同的手指弯曲角度下,手指的受力随着气动人工肌肉充气压力的增大而增大,因而能够模拟抓取虚拟环境中柔性物体的力觉感知。

自浮式钢箱-软体多级耗能防船撞装置撞击试验研究

为避免船舶与桥梁相撞时两者出现较大损伤,提出了一种设置在桥塔下塔柱处的新型自浮式钢箱-软体多级耗能防船撞装置。为验证该新型防船撞装置的可靠性,参照实际工程,设计、制作缩尺比为1∶10的新型防船撞装置模型、钢箱防船撞装置模型及无防护的刚性墙模型进行水平撞击试验,结合有限元计算,对比分析各模型破坏模式、动力时程响应及撞击过程中的能量耗散情况。结果表明:相比于钢箱防船撞模型及无防护的刚性墙模型,新型防船撞装置模型受到撞击后,软体能够有效保护船艏;新型防船撞装置对船撞力峰值削减幅度达31.88%。新型防船撞装置可较好削力、削能,可有效减轻撞击过程中船舶、桥墩、防撞设施损伤程度。

基于力矩外环的软物体抓取控制

为减少机械手抓取软物体造成的损害,提出基于关节力矩预测的力矩外环在线抓取控制方案。该方案通过建立灰色预测模型直接预测关节力矩的变化代替预测软物体刚度的变化;并能同时控制机械手抓取过程中关节力矩偏差和角速度关系。在实际关节力矩和灰色预测力矩之间采用线性插值,按采样周期将预测力矩逐渐加到力矩回路中。仿真表明,当抓取具有刚度变化的软物体时,基于关节力矩预测的力矩外环软物体抓取控制系统对机械手和软物体之间的动态接触过程具有一定的自适应性,可以快速跟踪设定值,而且无大的超调和振荡出现,使控制性能和动态品质得到较大改善,具有较强的鲁棒性,是适合软物体抓取的一种控制方法。

基于模糊线性规划的无功电压优化

传统无功电压优化算法一般是单目标优化问题,并没有考虑有功网损的降低和限制控制量调节数最少,而且在处理电压约束时,未考虑“软约束”特性。针对电压无功问题的这些特点,引入模糊线性规划算法以解决这一问题。文中推导了将多目标模糊约束问题转化为单目标开明约束问题的数学模型。算例的计算结果表明,模糊线性规划算法可以很好地协调降低网损、限制调节量和确保节点电压裕度三者的关系,在有限控制量调节的前提下,可实现校正违界电压、降低系统网损和确保所有节点电压留有一定的裕度。

柔软物体物理自由变形仿真

在虚拟现实和计算机动画技术中,基于几何模型和基于物理模型的方法已经得到广泛的研究。利用几何模型和物理模型相结合的方法,将质点弹簧模型加到Bezier网格上,通过控制Bezier网格上的控制点来达到物体的变形,该方法与直接在物体上建立质点弹簧模型的方法相比更加简单、快速,且更加容易达到物体的全局变形。质点的运动满足拉格朗日运动方程,采用了微分方程组来表示质点的运动规律,并给出了用数值求解法对系统进行了的实时计算的求解过程;同时还将一个简单的柔软物体碰撞处理方法应用在质点-弹簧模型中,实验表明该方法简单有效。

变电站自动化系统通用数据服务软件平台研究

针对变电站自动化系统结构复杂、功能众多的特点 ,提出一种用于变电站自动化系统的通用数据服务软件平台。该平台通过组织、管理变电站系统的数据 ,提供数据服务 ,使各应用系统能专注于自己功能的实现 ,简化了应用系统的开发。在软件平台的开发过程中 ,采用面向对象、组件和软总线等技术 ,不仅提高了软件的复用性和系统的灵活性 ,而且具有接口的透明性和开放性。最后在微软 Studio.Net集成开发环境下 ,使用 Visual C++.

基于力外环的软物体抓取预测控制

为使末端执行器和软物体间的抓持力快速低超调地跟踪设定力,提出基于力外环的抓取预测控制方案。该方案通过采集软物体受到的抓持力建立灰色预测模型,可预测超前一个、两个采样周期的抓持力,将实际力、预测力形成的综合力偏差作为变参数PI力补偿器的输入,力补偿器生成位置控制系统的校正指令。力控制器可利用过去、当前和将来的抓持力信息来计算合适的控制量来对抓持力偏差进行预补偿,使末端执行器和软物体之间的动态抓取具有适应性。水果抓取试验表明,抓取预测控制可获得响应快速、超调量小和调节时间短的控制性能,减小水果抓取损伤,适合软物体抓取。

基于软特征理论的目标跟踪研究

针对目标跟踪过程中遮挡、形状与尺度变化导致目标易丢失的问题,提出了一种新的基于软特征(Soft Feature,SF)的目标前趋预测跟踪方法.该方法首先在视频图像中选取待跟踪目标区域,统计目标区域内的初始像素点,计算初始像素相邻时域图像中与其具有相同变化强度的像素点,滤掉分散的像素点并标记像素群;然后将离散的像素群质心坐标拟合成时域轨迹,计算时域轨迹的空间谱带和边缘谱带,合并谱带信息中具有可微分的相同变化强度的频率,得到软特征信息及软特征约束模型;最后,根据软特征及其约束模型对视频中运动目标进行跟踪,并以前趋冲击强度对目标运动状态和软特征进行前趋预测,限定目标检测范围并得到预测特征,以此实现目标前趋预测跟踪.该方法抓住了目标在形变过程中其前景区域的灰度特征具有可微分的同频率变化的显著特点,这是目标区别于复杂背景以及对形变目标进行长时间稳定跟踪(Long-term Tracking)的重要信息源.软特征的提取可以有效凸显目标区域和前趋信息,同时能有效抑制干扰信息.实验结果表明,软特征跟踪方法不仅可以克服遮挡、形状和尺度变化对目标跟踪的影响,而且具有较高的实时性、准确性和鲁棒性能.与现有的跟踪方法(State-ofthe-art Trackers)相比,软特征理论具有以下优点:采用软特征跟踪运动目标,对目标形状变化和尺度伸缩问题具有很好的抗干扰性;采用前趋冲击强度对目标前趋进行预测,可以有效解决因遮挡而导致目标丢失的问题;由于目标检测范围较小,软特征数据量较低,无需存储目标姿态模型,其计算复杂度和空间复杂度较低,跟踪速度较快.

论国家形象的三重内涵——基于三种偏向的分析

围绕"国家形象"的理论话语与实践探索是寻求民族复兴的现代中国对全球化发展框架和可持续发展路径的一种反思和回应,是谋求与西方发达国家及广大发展中国家广泛合作与对话的现实路径,也是抵制资本主义文化霸权、表明国家立场和发展理念的有效方式,更是凝聚内部公众、强化国族认同的重要手段。我国理论界关于国家形象认识存在三种偏向——"主观定位偏向"、"外部偏向"、"新闻偏向"。基于对三种偏向的分析,我们认为,国家形象既不是单维的事实性概念,也不是单维的观念性概念,而是融合实体、反映和认知等多重内涵的结构性概念,包含客体形象、媒介形象和认知形象三个相面。