摘要：针对传统多目标优化算法在高维优化问题中多样性不足、收敛速度慢,联合仿真优化的计算效率难以满足实际工程需求等问题,提出基于SPMD并行的NSGA-Ⅲ联合仿真优化方法,由MATLAB优化器与FEM求解器构建联合仿真平台,通过调用多个求解器并行计算优化过程中的适应度函数,以提高面向复杂结构高维优化的计算效率。简单型材算例分析表明,在合理利用计算资源的情况下,提出的并行联合优化方法与传统串行方法相比,优化效率提高近一倍。以大型复杂机械结构高速列车车体侧墙为对象,建立多工况高维多目标优化问题,解析车体强度、刚度对侧墙结构不同区域型材厚度敏感性;对比分析Pareto解集,在侧墙质量减少0.96%的前提下,弯曲和扭转刚度分别增加了7.51%、5.39%,最大应力减少了12.18%。同时,相较于NSGA-Ⅱ算法,NSGA-Ⅲ算法可为车体结构优化设计提供更多符合期望的优化解集。

摘要：为解决机器人自主抓取领域中,抓取区域内存在明显遮挡且相互堆叠现象导致的抓取成功率不高的问题,提出一种多视角下基于深度强化学习的“抓取”和“推动”协同抓取策略。该策略利用基于RGB-D相机获取的三维点云作为状态输入,通过两个深度Q网络算法分别拟合抓取和推动策略,并通过奖励函数的合理设计,学习抓取和推动的相互配合,旨在用推动动作改变物体的分布,为抓取提供有利条件。在此基础上,针对抓取动作空间的复杂性导致算法抓取成功率不高的问题,提出了一种基于法线掩码的动作空间优化策略,通过基于估计法线的先验知识对抓取和推动动作的探索空间进行限制,从而提升了算法的性能。最后,利用UR5机器人在真实世界中进行协同抓取策略实验,验证了所提出协同抓取策略的有效性。

摘要：高频开关功率放大器具有高功率、低纹波、高响应的优点,是高加速、高精度定位系统的核心部件。为了解决高频PWM中开关频率与占空比分辨率的矛盾,该文分析调制中噪声整形的基本原理,采用误差反馈结构提取PWM量化噪声进行数字整形,阐述噪声整形滤波器设计约束条件。提出通过逆全极点无限脉冲响应(IIR)滤波器获得有限脉冲响应(FIR)噪声整形滤波器的简明设计方法,仿真及实验表明,该文提出的方法可利用低阶FIR整形滤波器获得平坦的通带和高整形衰减。在不足9位的PWM中,4阶的FIR噪声整形滤波器能够恢复调制信号在10 kHz频段内约40 dB的信噪比损失。

摘要：从烟草中提取烟碱可实现废弃烟草的资源化利用,为此采用单因素实验考察了超临界CO_(2)萃取烟草中烟碱的工艺条件(萃取时间、萃取压力、萃取温度、CO_(2)流量、原料粒径)对烟碱提取率和烟草浸膏萃取率的影响;此外,还以烟碱提取率为指标,萃取时间、萃取压力、萃取温度、CO_(2)流量为考察因素,设计正交试验对萃取工艺进行优化,并采用气相色谱-质谱法分析了所得烟草浸膏的成分。结果表明,萃取温度对烟碱提取率的影响最大,萃取时间和萃取压力的影响较大,CO_(2)流量的影响最小。最佳萃取工艺条件:萃取温度为65℃,萃取压力为22 MPa,CO_(2)流量为25 L/h(以150.0 g烟草原料为基准),萃取时间为80 min,原料粒径为0.60 mm。在最佳工艺条件下,烟碱提取率为97.89%,烟草浸膏萃取率为5.57%,烟草浸膏的挥发物中共检测出14种成分,且浸膏主要成分为烟碱(相对含量为52.22%)、新植二烯(相对含量为10.29%)、维生素E(相对含量为6.67%),此外还含有植物甾醇、亚油酸、枫香脂等。因其烟碱相对含量较高,该浸膏可作为后期烟碱纯化的良好原料。

摘要：聚酰亚胺薄膜(Kapton薄膜)作为一种航天膜材,其蠕变效应对结构的影响至关重要。为研究其蠕变力学性能,首先选用厚度为25μm的Kapton薄膜,在极限抗拉强度的35%、50%、65%、80%4组应力水平下,进行单轴蠕变拉伸试验。其次根据得到的蠕变力学曲线分析不同初始应力下薄膜蠕变的变化规律,结合蠕变伸长率描述薄膜随初始应力的蠕变特性并探讨其内在机理。最后采用经典Kelvin、经典Maxwell、四元件Burgers、三参数广义Kelvin、五参数广义Kelvin 5种蠕变本构模型对试验数据进行拟合,并对比分析各模型的拟合效果。结果表明:Kapton膜材具有明显的粘弹性性能,在设计中应予以考虑;初始应力对Kapton膜材的蠕变性能影响显著,初始应力越大,蠕变初期应变越大,稳态蠕变阶段应变保持值越高,粘弹性越明显;不同方向上的拉伸断裂应力水平导致蠕变性能的差异性,各应力状态下总应变TD(机器展开方向)大于MD(垂直方向);随着初始应力的增大,薄膜的蠕变伸长率先增大后减小,这是因为初始应力对薄膜内部的应力状态和位错运动的影响是复杂的,并且存在一个平衡点。本研究采用的五参数广义Kelvin模型能够较好地预测Kapton膜材的蠕变性能,拟合结果的可决系数均超过0.99,Burgers模型次之;经典Kelvin、三参数广义Kelvin以及经典Maxwell模型拟合可决系数在0.71~0.86之间,其拟合结果满足实际工程的需要。

摘要：头颈部肿瘤是我国常见的恶性肿瘤,其预后主要受颈部淋巴结转移的影响,医学上通过核磁共振成像技术对转移性淋巴结成像后再进行诊断,然而,核磁共振技术成像存在病灶形态信息丢失,病灶区域对比度低和病灶边界模糊的问题。针对这些问题,提出面向头颈部肿瘤转移性淋巴结分割网络协助医生进行诊断。首先,设计跨层跨视野注意力模块,其接收深浅层的特征信息后利用自注意力机制分别突显深浅层的转移淋巴形状,通过不同感受野的深层特征图学习到更好的语义上下文特征,将浅层特征图与深层特征图逐像素融合,增强转移淋巴病灶区域的形态信息。其次,设计多尺度特征融合模块,在特征金字塔的初始位置融合不同尺度的特征图,丰富转移淋巴病灶区域的形态信息。然后,设计增强注意力预测头模块,通过对预测前的特征图使用并行的自注意力与门控通道转换模块,凸出病灶区域,细化病灶边界。最后,使用临床淋巴结转移医学图像数据集验证网络的有效性。实验结果表明,所提网络对于淋巴结转移病灶分割的APdet,APseg,ARdet,ARseg,mAPdet和mAPseg分别为74.88%,74.12%,63.11%,62.28%,74.64%和74.04%。该网络实现对淋巴结转移病灶区域的精确检测分割,对辅助淋巴结诊断具有积极意义。

摘要：目前,基于温室气体卫星遥感探测技术的碳感知正逐步成为新一代碳计量方法的重要组成部分。然而,从碳卫星数据中准确提取由人类活动产生的碳排放数据是一项至关重要且极具挑战性的任务。文中结合碳卫星与电力排放数据,提出一种新的人工智能算法,以实现准确的碳排放计量。首先,介绍了所使用的包括碳卫星和电力数据在内的多模态数据源,并设计了相应的数据筛选方法。然后,提出了考虑此多模态数据特性的深度学习方法,构建反映碳卫星数据、发电量数据与碳源碳排放量之间函数关系的数据驱动模型。最后,基于美国OCO-2碳卫星的碳浓度遥感数据及美国1304家火力发电厂的连续烟气监测系统数据验证了所提方法在发电厂碳排放量计量问题上的有效性。

摘要：结合水消声器的工作原理和水下航行器管路系统及水舱特性,提出了气容水舱消声方法,通过向水舱中充入一定压力和容量的空气,形成蓄能式弹性可压缩扩张室消声容腔,充分利用水下航行器的水舱对通海管路进行消声。对气容水舱消声原理和消声性能进行试验研究,结果表明气容水舱可以有效降低管路出口处的流量和压力脉动,阻断噪声传播通道,降低管路系统水下辐射噪声,为水下航行器水下辐射噪声控制提供了有效方法。

摘要：为了提升传统纯立方吸振器的吸振效果并避免由高分支响应造成的失效,在纯立方吸振器的质量块两侧安装由碰撞板和弹簧组成的小型装置,构造出一种新型的碰弹强化吸振器。首先,设计并加工了由单自由度线性主振子和该吸振器构成的试验平台;其次,对比研究了在简谐激励下连接碰弹强化吸振器与连接纯立方吸振器的主振子加速度响应的差异;最后,试验分析了吸振器的弹簧刚度和碰弹间隙两个参数对主振子加速度响应的影响。结果表明:碰弹强化吸振器具有优越的减振性能,可以改变整个系统的稳定性,并且能够抑制分岔的发生,消除系统在较大激励下的高分支响应;通过合理控制两个参数,碰弹强化吸振器可以得到更好的振动抑制效果。

摘要：针对铁路系统中广泛存在的波磨现象,采用自行设计的缩尺双盘试验装置,研究了波磨的形成机制和发展特性.首先,描述了缩尺双盘试验装置的组成及功能,校核了其稳定性,并开展了基准试验以验证试验装置用于磨耗分析的可靠性;然后,通过设置荷载及边界条件,利用缩尺试验模型,分析了波磨的形成机制;最后,在初始波磨的基础上,探究了波磨的发展特性及演化规律.结果表明,基准试验中的粗糙度演化趋势与相关文献试验中的粗糙度演化趋势相似,从而表明所建立的试验装置是可靠的,能够用于磨耗演化分析.当不存在轨面凹坑缺陷时,轨轮接触区域随着运行时间的增加会逐渐出现明显接触光带;当施加轨面凹坑缺陷后,轨轮表面接触光带随着运行时间的增加会逐渐消失,且粗糙度呈现近似线性增加.当存在轨面凹坑缺陷时,随着运行时间的增加,轨轮表面会逐渐演化出不均匀磨耗,且不均匀磨耗波长逐渐增大并在后期表现出固定波长特性,这表明轨轮表面形成了初始波磨.波磨形成试验表明,在轨面固定缺陷激励下,轮轨接触区域发生的非均匀材料磨耗导致了波磨的生成.波磨发展试验表明,随着运行时间的增加,轨轮表面波磨波长会逐渐增大并最终趋于稳定,波磨粗糙程度也会逐渐变大并最终趋于恒定.