摘要：本文研究带续航约束的电动多旋翼无人机全覆盖作业路径规划问题。首先,基于扫描线路径生成方法建立了带续航约束的无人机全覆盖作业路径规划的数学模型,然后,针对该路径规划模型中路径节点拓扑结构动态变化的特点,提出了改进的蚁群算法(ACO)。该蚁群算法给出了无人机返航时机判断机制和返航点计算方法,设计了动态局部距离矩阵,提出了滚动权值加权和的信息素更新机制,在寻优过程中兼顾全局启发性信息和局部启发性信息。最后,采用规则地形和复杂地形多田块作业算例对提出算法的有效性和优越性进行仿真验证,实验结果表明与其他4种对比算法相比,提出算法获得的规则作业田块的最优转移路径长度至少缩短了1.8%,获得的复杂作业田块的最优转移路径长度至少缩短了11.4%。

摘要：深度神经网络已经在自动驾驶和智能医疗等领域取得了广泛的应用.与传统软件一样,深度神经网络也不可避免地包含缺陷,如果做出错误决定,可能会造成严重后果.因此,深度神经网络的质量保障受到了广泛关注.然而,深度神经网络与传统软件存在较大差异,传统软件质量保障方法无法直接应用于深度神经网络,需要设计有针对性的质量保障方法.软件缺陷定位是保障软件质量的重要方法之一,基于频谱的缺陷定位方法在传统软件的缺陷定位中取得了很好的效果,但无法直接应用于深度神经网络.在传统软件缺陷定位方法的基础上提出了一种基于频谱的深度神经网络缺陷定位方法Deep-SBFL.该方法首先通过收集深度神经网络的神经元输出信息和预测结果作为频谱信息;然后将频谱信息进行处理作为贡献信息,以用于量化神经元对预测结果所做的贡献;最后提出了针对深度神经网络缺陷定位的怀疑度公式,基于贡献信息计算深度神经网络中神经元的怀疑度并进行排序,以找出最有可能存在缺陷的神经元.为验证该方法的有效性,以EInspect@n(结果排序列表前n个位置内成功定位的缺陷数)和EXAM(在找到缺陷元素之前必须检查元素的百分比)作为评测指标,在使用MNIST数据集训练的深度神经网络上进行了实验.结果表明,该方法可有效定位深度神经网络中不同类型的缺陷.

摘要：为更高效地对高拱坝的多测点变形数据进行分析,引入了核主成分分析(KPCA)算法重构误差以识别多测点序列中的异常值;为解决用于测点聚类的密度峰值聚类(CFSFDP)算法高维表现较差的问题,利用KPCA算法对其进行降维操作,并提出了自动选取聚类中心与截断距离的改进CFSFDP(ICFSFDP)算法;基于KPCA-ICFSFDP和多输出高斯过程(MOGP)算法,按分区建立了多测点变形MOGP回归模型。实例验证结果表明,对于簇内点数量较少的类,相较于不分区的MOGP模型,预测效果得到了一定的提升,同时在整体MOGP模型表现良好的测点,分区后仍然保持较高的预测精度,且与单输出高斯过程模型对比均有所提升。

摘要：系统研究月球极端环境下月壤热、力学特性及工程响应已成为当前月球原位资源利用(ISRU)和国际科研站(ILRS)建设的亟需任务.针对现阶段缺乏月球极端环境模拟设备的现状,本文研发了月球小重力及真空环境地面模拟试验系统.基于磁力场模拟重力场原理,推导了磁拟小重力场基本要求,在此基础上设计了磁体结构及附属模块,实现了持续时间大于20 min的(1/6)g重力场模拟.同时,通过耦合设计叠加了真空模块,实现了∅85 mm×160 mm试验空间中1×10^(-3)Pa空载真空环境的模拟.最后,开展了CUMT-1模拟月壤在不同重力环境下的静力触探试验和不同真空环境下的导热系数测试,验证了系统的可靠性.

摘要：传统的压电传感器用于板结构表面的冲击监测时,受到其接触式测量方式和窄带宽的影响,从而降低了监测过程的准确性,而外差干涉测量的系统设计结构复杂、成本较高,因此研究了一套基于零差干涉原理的激光测振方法来进行板结构表面的冲击监测。分析了激光零差干涉测振方法原理,研究了冲击损伤机理和损伤程度表征方法,最后设计了激光零差干涉测量系统,并进行了板结构的冲击损伤监测实验。实验研究中,分别采集了在板结构上不同位置的冲击损伤响应信号,利用快速傅里叶变换和小波分解提取了瞬时冲击损伤响应信号中的多个损伤特征参数,通过对比损伤特征与损伤程度之间的关系,得出了表征冲击损伤程度的最优特征参数。研究结果表明,用该方法来表征冲击损伤程度一定程度上消除了仅信号强度单一评价损伤程度的局限性。

摘要：设计了单L型(LS)及双L型(LD)两种重量相近的L型接头。采用试验与数值模拟相结合的方式对两种接头的拉伸失效机制进行了研究。通过自行设计的试验夹具在伺服液压试验机上将两种L型接头准静态加载至破坏,分析其破坏机制及应变分布。研究发现,两种L型接头存在不同的失效机制,在破坏阶段单L型接头表现出更好的延展性。单L型接头加载至峰值载荷时,在靠近加载侧的内侧螺栓孔附近首先出现破坏,随后损伤向外侧螺栓孔附近扩展,直至完全失效。双L型接头加载至峰值载荷的50%左右时,L型框体和L型片之间的胶膜首先发生破坏,随后载荷继续增加至峰值载荷时,L型框螺栓孔附近发生破坏,损伤向框体边缘扩展,载荷大幅下降。此外,两种接头的应变随载荷的增加存在不同的变化趋势。采用一种新型复合材料初始失效准则及刚度折减方法,编写用户自定义子程序(UMAT),结合内聚区模型建立复合材料L型接头的渐进损伤模型。基于ABAQUS软件进行计算,得到接头的预测失效载荷及破坏形式。结果表明:有限元分析所得复合材料L型接头的损伤位置及失效模式与试验吻合,预测载荷与试验值相差较小,证明了有限元模型的适用性。

摘要：研究了具有输入死区与扰动的四旋翼无人机的姿态控制问题。由于输入死区普遍存在于四旋翼无人机的执行机构,并且易受到扰动的影响。针对具有输入死区与扰动的四旋翼无人机系统,设计基于自抗扰的动态面控制器。采用自抗扰控制算法设计扩张状态观测器估计系统的总扰动,采用动态面方法设计控制律。所设计的控制器使四旋翼无人机实现对期望姿态角跟踪。仿真结果验证了该方案的有效性。

摘要：针对规模化羊场对山羊体尺无接触式自动测量的需求,设计了一种山羊双视角图像采集装置并开发了配套的山羊体尺自动测量算法。首先,开发了山羊双视角图像自动采集装置并在养殖场完成山羊双视角图像数据集的构建;然后,采用背景减除法二值化羊体俯视图,引入简单线性迭代聚类算法(SLIC)构建侧视图超像素的纹理和颜色特征向量,训练基于支持向量机(SVM)的超像素分类器,综合利用置信度和超像素区域邻接图(RAG)获取侧视图中的羊体二值图;最后,提出了在侧视和俯视二值图像中定位关键体尺特征点的方法,自动提取山羊体高、体斜长、胸深、胸宽、管径参数,拟合得到胸围和管围参数。算法测试结果表明,羊体侧视图前景区域超像素分类正确率超过94%,算法自动提取与人工标注的侧视、俯视前景二值图的交并比分别为96.1%和97.5%。以人工使用软尺测量获得体尺参数为金标准评价算法自动提取体尺参数的精度,结果表明管围、体高、胸深、胸宽、胸围和体斜长的平均相对误差分别为5.5%、3.7%、2.6%、5.2%、4.1%和3.9%。本文开发的羊体双视角图像采集装置及相应的图像处理方法可以满足山羊体尺无接触自动测量的精度要求,为山羊体尺的高效、自动测量提供了可行的解决方案。

摘要：随着新一代坦克的发展,对其射击精度、炮口动能均提出了更高的要求,已有的坦克炮系统建模方法和控制策略已不能满足要求。为此,考虑车炮系统中非线性多因素,搭建了坦克行进间车炮系统多体动力学模型,并设计了基于RBF(radial basis function)神经网络补偿未建模扰动估计项的自适应鲁棒坦克炮控系统控制器。以行进间坦克的炮口扰动因素为优化目标,根据控制指令设计自适应律,实现未知系统参数的实时更新。仿真结果表明,新控制方法与传统的相比,具有更好跟踪效果和更强的鲁棒性。

摘要：为优化直管式出水流道的设计型式,以通吕运河大型低扬程泵站为例,建立几何比尺为11的三维泵装置模型,选用六面体结构化网格划分计算域,并进行全流道定常数值计算,探究了不同底部上翘角度对直管式出水流道水流性能的影响。结果表明,底部水平时,直管式出水流道水流性能一般,对内流流动的调整作用不明显;随着底部上翘角度的增大,出水流道水力性能呈先优后劣的变化趋势,存在水力性能最优的阈值角度,为1.5°;当底部上翘角度为阈值角度时,出水流道前段的涡通量降幅明显,后段流速均匀度最高。不同的底部上翘角度对直管式出水流道的水流性能有着较大影响,采用合适的底部上翘角度能够提高出水流道的水力性能,增强对水流的调整作用。研究成果为直管式出水流道的水力设计提供了一定的参考。