衰减高斯噪声DDPG算法的机械臂轨迹规划

针对农业采摘机械臂的DDPG算法轨迹规任务中,调查了因高斯噪声标准差取值不当导致的强化学习训练失败问题,提出一种衰减正态噪声的DDPG算法,使高斯标准差σ随训练回合数增加而减小;利用Mujoco物理引擎进行多次仿真训练,验证衰减正态噪声相较于传统正态噪声在轨迹规划任务中的优势。结果表明,改进后的算法在完成采摘机械臂的轨迹规划任务时更为有效,成功解决了存在的问题。

基于MPC的双足机器人质心与足端联合步态规划

为探索双足机器人在农业环境中的应用,研究双足机器人在复杂环境下的步态规划与稳定性控制问题,提出一种结合简化模型与模型预测控制(MPC)的控制方案。该方案包括离线和在线2个阶段。离线阶段,基于MPC通过三维线性倒立摆模型规划质心的轨迹和速度;在线阶段,根据质心的规划结果,基于MPC通过简化刚体动力学模型计算支撑腿的足端稳定力与力矩,由雅各比矩阵映射为关节驱动力矩,摆动腿由五次多项式生成的足端轨迹联合质心轨迹,通过逆运动学和关节PD控制生成驱动力矩。仿真结果表明,与关节角度控制方法相比,该方案在步行过程中质心前向轨迹的跟随精度提升了71.1%,并且降低了步态相位切换时足端冲击的影响,确保了双足机器人的步行稳定性,为双足机器人在复杂农业环境下的工作提供可能。

磁悬浮轴承非线性支承特性的研究

目前磁悬浮轴承支承特性的研究主要是基于线性支承力模型或者忽略非线性因素(漏磁及磁饱和)的非线性支承力模型,然而这样的研究方法不能全面地反应磁悬浮轴承的支承特性。因此需要对考虑了非线性因素的支承特性进行研究。首先,建立考虑漏磁及磁饱和的非线性支承力模型,接着利用simulink对磁悬浮轴承系统进行动态仿真,最后对磁悬浮轴承的非线性支承特性进行了分析。研究表明,控制电流越大,系统的漏磁及磁饱和现象越严重,非线性系统提供的支承刚度更小、抵御干扰的能力更差;转子偏离轴承中心越远,非线性因素对支承特性的影响越大。考虑了非线性影响因素的磁悬浮轴承系统对实际工作状况更具有指导意义,可为磁悬浮轴承在非线性下的实际研究提供基础。

基于UMAP辅助的模糊C聚类方法进行太赫兹光谱识别

太赫兹(THz)具有低能性、瞬态性、波谱分析能力强的优点,在物质鉴别方面具有广阔的应用前景。现有的基于THz的物质鉴别方法,虽然取得了一定的效果,但是存在容易陷入局部最优的问题,从而导致识别精度不高。均匀流形逼近与投影(UMAP)作为一种非线性降维方法,其假设数据均匀分布在黎曼流形上,可以对具有模糊拓扑结构的流形进行建模。UMAP降维的过程是通过最小化两个拓扑表示之间的交叉熵,从而实现低维空间中数据表示的布局优化。传统的模糊C聚类方法(FCM)在聚类时,初始聚类中心往往随机给定,当初始聚类中心选择不恰当时,容易导致错误的聚类。为此,提出一种基于UMAP辅助的模糊C聚类算法,首先运用UMAP对输入的THz样本矩阵进行降维;再根据类与类之间距离最大化的原则,选择合适的初始聚类中心;最后利用模糊C均值聚类的方法进行聚类。所提出的方法不仅能够解决聚类过程中类与类之间过度拥挤的现象,而且能够反映出类别间的距离信息以便于给样本选择合适的初始聚类中心。为了验证提出的聚类方法的可靠性,运用太赫兹时域光谱技术对鲁棉研28、鲁棉研29、鲁棉研36、中棉28四种不同类型的转基因棉花种子进行了探测,利用基于UMAP辅助的模糊C聚类算法对转基因棉花种子的吸光度光谱数据进行聚类分析,成功地将四种不同类型的转基因棉花种子区分开,得到了总正确率为0.9833的聚类效果,说明提出的基于UMAP辅助的模糊C聚类算法在物质太赫兹光谱识别方面具有良好的应用前景。

不可压黏性流问题的无网格法分析

不可压缩黏性流问题一般采用Navier-Stokes方程来描述．基于加权残值法,推导了问题的无网格 伽辽金法(EFGM)离散Navier-Stokes方程,在时间域上采用分步方法计算,速度和压力由相互独立的方程以 解耦的形式求解,并采用同阶移动最小二乘近似．在每一时间步中,对压力解和速度解采用了Newton-Raphson 迭代法进行修正．最后将所得到的方法应用到剪切驱动空腔流问题中,验证了方法的有效性,且解的精度高、 稳定性好．

参数不确定下的磁悬浮双转子系统的动态特性

目前,关于电磁轴承支承特性的研究大多是基于PID类传递函数明确的控制算法展开的,而非线性控制算法的模糊属性导致难以建立电磁轴承的支承刚度和阻尼模型,系统的支承特性存在不确定性,从而难以对此类磁悬浮系统的动力学特性展开研究。为此,针对支承特性不确定下的磁悬浮双转子系统,首先,运用有限元法建立了磁悬浮双转子系统的理论模型;其次,将电磁轴承支承特性中的不确定量转化为‘未知而有界’的区间;最后,基于Chebyshev正交多项式的区间分析方法对磁悬浮双转子系统的动态特性展开了研究。研究结果表明,低频峰值响应的不确定度与等效刚度和阻尼呈现幂函数变化关系。

双移动热源热流值的计算和加载

通过分析双丝埋弧焊焊接过程和热源加热特点,建立了双丝焊接的几何模型和有限元模型.采用移动双椭球热源模型为双丝焊的焊接热过程的热源模型,阐述了一种新型双丝焊热场算法的设计思路和过程.利用有限元软件ANSYS二次开发工具即APDL语言改进和编写了移动双椭球热源的计算和加载程序.使用高效的数组存储、矢量操作命令进行热流值的分开计算和加载,提高了焊接模拟计算的效率,减小了数值模拟的计算量,实现了16 mm厚的钢板的双丝埋弧焊焊接过程的计算机仿真.通过实验验证了此算法的正确性和高效性,对实现大型焊接件焊接过程的数值计算具有一定的参考价值.