网络分割与自适应突触可塑性融合的连续学习

鉴于脉冲神经网络在连续学习过程中会产生灾难性遗忘,以往的无监督方法需要足够大的网络规模才能达到良好的学习效果,但这将耗费大量的计算时间和资源,本研究旨在用较小的网络规模实现较好的连续学习效果.受神经科学的启发,提出了一个网络分割与已有自适应突触可塑性相结合的方法:首先把网络分割为与任务数相同且互不重叠的子网络,然后每个子网络通过自适应突触可塑性进行无监督学习.该方法易于实现,仅须很少的计算资源,并且允许小规模脉冲神经网络在多任务连续学习时保持高性能.研究结果表明:在小规模的脉冲神经网络上,采用网络分割方法比不采用网络分割的测试精度明显提高.对于4个数据集,平均提高约36%.

基于抓取模式识别的欠驱动灵巧手抓取方法

针对桌面上单个物体场景的抓取任务,提出一种基于抓取模式识别的欠驱动灵巧手自主抓取方法.受人类抓取策略启发,基于四种典型抓取模式建立物体的抓取模式数据集,并通过深度学习预测物体的抓取模式和抓取区域,利用图像处理获得抓取角度,从而简化欠驱动灵巧手的抓取规划.深度学习算法在测试集中的识别准确率达98.70%,对未知物体的识别准确率达82.70%,具有较好的泛化能力.当执行自主抓取时,深度学习方法的不准确性通过欠驱动手的自适应性得到了一定的补偿.通过UR3e机械臂搭载欠驱动灵巧手对24个物体进行抓取实验,在120次抓取中平均成功率为90.80%.实验结果表明所提方法能适应不同形状大小的物体,具备抓取实用性.

光催化氧化燃煤烟气汞的研究进展

鉴于利用光催化剂实现燃煤烟气中单质汞(Hg0)的催化氧化脱除是实现燃煤烟气汞污染控制的有效手段,总结了前期研究的光催化燃煤烟气Hg0氧化技术.重点阐述了钛基、铋基、银基和金属硫化物半导体材料光催化氧化Hg0的性能与研究进展,探讨了Hg0在半导体材料上的催化氧化机理及不同改性手段提升光催化剂Hg0氧化活性的理论机制,并对光催化技术在烟气汞污染防治研究方面的应用情况进行了分析和展望.在此基础上提出了克服现阶段光催化氧化燃煤烟气汞技术瓶颈的有效方法,为进一步开发高效的燃煤烟气Hg0光催化氧化材料与技术提供参考.

基于RBF代理模型的旋流排沙渠道体型优化

为提升旋流排沙渠道的性能,根据体型结构与排沙效果的相关性,在模型试验和数值模拟的基础上,结合正交试验设计,分别以渠道的4个关键体型参数和2个关键水力参数为设计变量和目标函数,采用径向基函数(RBF)代理模型和非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)对旋流排沙渠道的体型进行优化.结果表明:本优化方法减少了数值计算的时间,有效提升了旋流排沙渠道的体型优化效率;当上游来流量为30 L/s时,优化体型的排沙耗水量较原体型减少15.4%,排沙洞典型断面的平均流速较原体型增大18.9%,且流态、流速和湍动能特性均优于原体型;两种体型均具有较高的截沙率,但优化体型显著减少了排沙洞内的泥沙淤积,当上游来流量为14.02 L/s时,排沙洞内的泥沙淤积量较原体型减少43.4%,从而在排沙洞内形成更有利于泥沙运动的水力条件.本结果可为旋流排沙渠道的设计及应用提供参考.

基于能量考虑危害性与可能性的岩爆评价指标

针对现有岩爆评价指标未能全面反映岩爆特征的问题,以冈底斯造山带花岗岩为研究对象,进行了不同速率条件下的单轴循环加卸载试验,揭示了岩石在加卸载过程中的响应机理及能量分配和演化,进而建立了弹性能演化的显示表达,基于该表达提出了能同时反映危害性和可能性的岩爆危险性评价指标,利用最小损失函数法确定了相应判据.结果表明:在整个加载过程中,弹性能U^(e)变化和总输入能U^(o)的变化规律一致,Ue/U^(o)的演化可以用指数函数表示,且在压密阶段之后U^(e)为主要的能量占比;将弹性能同最大主应力与单轴抗压强度(UCS)比值的乘积作为岩爆危险性评价指标,应用于隧道岩爆等级评估,并与实际岩爆情况进行对比,证明了其合理性.

核设施退役现状及技术研究展望

总结了国内外现有核电站数目及其使用年限、关闭、退役等现状,预计核反应堆及其他核设施将在2030-2050年达到退役高峰.介绍了国际上采用的三种核设施退役策略,应根据我国国情和工业技术水平因地制宜、因时制宜选择和制定合适的退役标准体系方法.针对核设施退役过程中的切割解体、去污、废物处理等关键环节,介绍了核设施切割解体方法及其系统装置,比较了各种去污方法,如干冰去污、酸碱浸泡去污、激光去污、超声波去污、熔炼去污等方法的优缺点和适用范围,并总结了退役废物的处理与处置方法.在管理规范方面,建立我国的技术标准体系及法律法规,并提出了退役相关技术的研究发展方向.

基于自适应邻域搜索的约束均匀试验设计方法

针对约束区域均匀试验设计中的带有约束或不规则区域问题,提出一种基于启发式信息进行自适应邻域搜索的约束区域均匀试验设计方法,即邻域搜索均匀设计(NSUD).在NSUD中,每个个体基于当前种群分布信息调控各自的邻域搜索方向及搜索步长,有效提升种群整体的均匀性.针对强约束及等式约束等复杂约束问题,当进行邻域搜索时采用差分算法搜索可行解的方向,以保证可行解的生成.采用8个测试问题进行实验分析,并与其他基于启发式的试验设计算法进行比较,实验结果表明:所提出的方法在解集质量和收敛速度上都能取得更好的结果.

基于环境智能的建筑智能终端

随着新一轮信息技术的发展,基于环境智能的建筑智能终端必将成为工程建造领域高质量发展的重要方向.阐述了建筑智能终端的基本概念与重要性,面向构建健康、安全、绿色节能的建筑环境需求,从感知、传输、应用、对象四个层面构建了建筑智能终端技术体系.统计了建筑环境智能中常用的传感器设备与其生成的数据类型,并介绍了处理这些的智能算法与对应用途,通过物联网、计算机视觉、深度学习等技术实现建筑智能终端在医疗、居家和公共建筑空间的关键场景应用.对实际应用过程中所面临的技术、管理、组织及伦理等问题,总结了现有建筑智能终端的发展方向与未来可能面临的挑战.

汽车轮毂柔性夹具的径向动态夹持刚度研究

设计了一种可以在无须人为更换零部件的情况下实现对直径为43.18~50.8 cm轮毂进行可靠装夹的汽车轮毂柔性夹具.对所设计的夹具结构在工作过程中的受力情况进行了分析,确定了夹具最大径向位移与刀具切削要素之间的函数关系,建立了夹具径向动态夹持刚度理论模型.采用有限元数值模拟的方法对夹具的径向夹持刚度特性进行了分析.结果表明:夹紧力的大小对轮毂夹具径向动态夹持刚度没有影响,轮毂夹具的径向动态夹持刚度不仅取决于弧形夹爪的刚度大小,而且与轮毂毛坯的几何尺寸有关.本夹具中的六弧形夹爪设计对夹具的径向夹持刚度可以起到较好的积极作用,能够有效提高夹具结构的稳定性.

柔性扑翼水动力特性试验研究

为探究扑翼自身刚度和运动参数对其水动力特性的影响,依托仿生扑翼推进试验平台,实现扑翼的俯仰-升沉结合运动.使用六轴力/力矩传感器记录扑翼运动过程中的力学参数,同时利用高速相机记录扑翼运动情况;对力学数据进行均值化及归一化处理得出扑翼水动力特性随刚度及运动参数的变化规律;对图像进行处理,绘制出扑翼尾端点运动轨迹.试验结果表明:低刚度扑翼在低频下推力表现优异;扑翼刚度对推力稳定性起着重要作用;扑翼运动轨迹随着刚度增加,从杂乱无章演变为8字形,最终演变为弧线形.

开放集下机床关键部件故障诊断迁移方法

为了解决在开放集下的未知故障迁移问题,提出了基于理论边界优化的渐进式迁移学习网络.首先,对迁移学习模型的误差边界进行了分析,为模型优化提供理论指导;其次,设计基于对抗网络的双辨别器识别未知故障数据,通过粗辨别器输出相似性排序为精细辨别器进一步划分决策边界;最后,通过渐进式辨别器的输出对目标域样本和源域样本进行加权分布匹配.为了全面评估所提出模型的鲁棒性,设计了4种不同程度域偏移的故障迁移案例进行验证,实验结果表明:模型的平均类内识别精度为96.3%,相比其他迁移学习模型在不同开放度差异下表现出更优的诊断效果.

欠驱无人水面船有限时间自抗扰循迹控制方法

针对欠驱无人水面船在外界时变环境干扰和模型不确定影响下如何提高循迹控制性能的问题,提出了一种带漂角观测器的有限时间自抗扰循迹控制方法.首先,基于有限时间稳定性理论设计有限时间非线性干扰观测器,对时变大漂角进行在线估计,并结合视线法引导律(LOS),提出有限时间引导律(FLOS),提高引导系统的响应速度和鲁棒性,使得船舶快速收敛至期望路径,并稳定地沿着期望路径航行;然后,结合反步控制和二阶滑模控制进行有限时间控制器设计,将模型不确定性、时变环境干扰和虚拟控制量视为总扰动,对其进行观测并补偿,设计有限时间自抗扰控制器(FADRC),使纵向和艏向控制系统误差在有限时间内收敛至零附近;最后,通过仿真验证了提出方法的有效性.

仿奥米亚棕蝇的小型短波天线阵测向算法

根据奥米亚棕蝇(Ormia ochracea)的耦合听觉系统放大两耳信号相位差的机制,提出将奥米亚棕蝇耦合听觉系统运用于小型天线阵列的测向中.通过调整天线的导向矢量,放大包含来波信号到达角信息的不同通道接收信号间的相位差,再利用多重信号分类(MUSIC)算法进行测向.利用垂直放置的二元单极子交叉环阵列进行仿真实验,结果表明:利用奥米亚棕蝇耦合系统的MUSIC算法估角具有更高的估角精度,10 dB信噪比条件下估角均方根误差相对传统MUSIC算法估角降低了2°,估角精度提升了约55%,验证了该方法应用于小型天线阵列测向的可行性.

基于损伤演化的钢绞线网/ECC黏结滑移关系

为进一步探究高强钢绞线网与水泥基复合材料(ECC)的黏结滑移关系,通过高强钢绞线网在ECC内部黏结滑移微观机理分析,充分考虑钢绞线直径对其黏结滑移曲线初始切线刚度的影响,引入损伤力学理论对现有钢绞线网与ECC黏结滑移模型进行了修正.经模型验证,分析表明修正后模型计算结果与试验结果符合良好,尤其是上升段具有更好的精确性.此外,将修正后模型引入到有限元模拟分析中,采用ABAQUS软件中的Spring-2非线性弹簧单元来模拟高强钢绞线网与ECC的黏结滑移特性,对高强钢绞线网与ECC拉拔试验进行有限元模拟分析.结果表明:数值分析结果与试验结果符合良好,进一步验证了模型的精确性,以及数值分析方法的可行性和适用性.

异质结场效应晶体管太赫兹探测器非线性响应

基于描述AlGaN/GaN材料异质结中二维电子气(2DEG)浓度与漂移速度的流体动力学方程组,采用有限差分法对一维空间的非线性耦合偏微分方程组进行合适的时间和空间离散,计算场效应晶体管探测器在不同强度和不同频率入射太赫兹信号作用下的暂态响应波形及输出直流电压(漏源极之间的开路电压),并定量分析了在恒定栅源电压作用下探测器的实际输出(非线性响应)与现有的小信号线性理论之间的差异.对正弦电源作用下探测器的稳态响应进行了傅里叶级数展开,分析了基波和各次谐波幅值与入射信号强度之间的关系,研究结果为未来结合实验室大功率可调谐太赫兹源的实验研究奠定了理论基础.

连续级配胶结充填体力学特性及声发射特征

基于程潮铁矿尾砂胶结充填背景,配制7组不同Talbol指数n的连续级配胶结充填体试样,开展了单轴压缩胶结充填体声发射(AE)监测试验,获取了胶结充填体强度及声发射特征参数.研究结果表明:连续级配胶结充填体的强度随n的增大呈震荡上升,达到最大值后骤然下降,当n=0.5时,连续级配胶结充填体强度最优,连续级配胶结充填体试样破坏后表壁以主裂纹为主,主裂纹发育完整,属于单一裂纹贯穿破坏,当n≠0.5时,主裂纹沿扩展方向发生偏转,属于裂纹绕行扩展破坏;当n=0.5时,声发射能率与累积能量均呈现出明显与全应力应变曲线对应的阶段性变化特征,当n≠0.5时,声发射能率呈现周期性间断峰值变化规律,累积能量表现为明显的阶梯性变化特征.

知识驱动的高维多目标优化算法研究

针对传统的非支配排序在处理高维多目标优化问题过程中,因非支配解数量的指数增长而导致算法没有足够的选择压力的情况,提出了一种知识驱动的高维多目标算法(KD-NSGA-Ⅲ),以提升算法的收敛速度.该算法采用Pareto支配关系来衡量种群的优劣,通过知识引导筛选优势种群,结合参考点选择机制增强种群的多样性和广泛性,同时采用模拟二进制交叉策略和改进的自适应变异策略增强算法的搜索能力.通过对标准测试函数的实验,结果表明:相较于一些经典的多目标优化算法,KD-NSGA-Ⅲ在高维多目标优化问题方面性能改善效果优异,尤其在收敛速度上有显著的提升.

载人运载器搭载对接装置缓冲性能优化

针对小型载人运载器水下对接、搭载和投送的任务需求,设计了背驮式小型运载器搭载对接装置.选取对接过程总冲量为目标变量,基于响应面方法和Central Composite Design(中心组合设计)试验设计方法,分别建立了多种对接情况下目标变量碰撞冲量关于初始对接参数的数学模型.利用Adams软件建立虚拟样机并获得试验数据,求解各模型对接冲量最大的情况和对应的对接参数.基于Abaqus有限元软件,引入缓冲杆参数作为设计变量,根据确定的对接参数建立目标函数关于缓冲杆参数的数学模型,最终得到最优的缓冲杆参数,降低了对接过程中运载器对母平台的冲击.

改进的KCF实时目标跟踪算法

提出了一种改进的核相关滤波(KCF)实时目标跟踪算法.增加初始化跟踪范围自适应的策略,同时在跟踪过程中采用动态学习率.利用初始化跟踪范围自适应方法对跟踪目标响应趋势进行快速判断,若响应值快速衰减,则扩大跟踪范围.动态学习率的设定也与目标响应强度密切相关,当目标响应强度较高时,目标学习率较高,增加模型的鲁棒性;当目标响应值低时,模型学习率降低,减少模型保护的噪声信息.最后介绍了DSP6455定点单核定点处理器上的算法移植工作,实测耗时为23 ms,满足实时性要求.

基于值迭代网络的路径规划算法

为了提升值迭代网络在路径规划任务中的表现,提出结合人工势场方法,用势能地图代替环境地图作为网络的输入,提供更多的环境先验特征;引入Inception结构修改原网络架构,进一步增强网络的特征提取能力.在随机生成的二维栅格地图上进行仿真实验,结果表明:在相同情况下,改进后的方法具有更高的路径规划成功率,预测路径与最短路径的偏差更小,随着环境复杂度和地图尺寸的增加性能衰减减小.