摘要：热障涂层寿命受到界面波长和幅值等微观因素的影响,但对其影响机制并不清楚。首先,基于Manson-Coffin公式和累计损伤理论,建立热障涂层寿命预测模型,并将拟合问题转化为优化问题,采用遗传算法求解寿命模型中的系数。然后,基于涂层试验数据建立热障涂层二维轴对称有限元模型,研究并确定可用于准确预测涂层寿命的应力应变信息类型。最后,采用响应面法选取陶瓷层厚度、黏结层厚度、界面波长和幅值作为影响因素,开展涂层寿命的微观影响因素研究。结果表明,使用循环等效应变范围进行涂层寿命预测的最大误差和平均误差最小,分别为50%和21%;涂层寿命随陶瓷层厚度的增加略微上升,随黏结层厚度的增加先下降后上升,随界面波长的增加先上升后下降,随界面幅值的增加而下降,且界面幅值对涂层寿命的影响最大;最优组合的涂层寿命为947次循环,与初始值相比提高了163.1%。给出不同涂层厚度下使涂层寿命达到极值的波长与幅值选择公式,研究成果可为热障涂层的寿命预测和结构优化设计提供方法与理论指导。

摘要：在传统线性二次跟踪控制方法的基础上,针对一类具有强耦合特性的离散时间线性多变量系统,提出了一种具有解耦性能的最优跟踪控制方法.首先为实现解耦,将耦合项作为可测干扰,基于零和博弈思想提出了一种新的性能指标;然后针对该性能指标,利用极小值原理设计最优跟踪控制器,通过适当加权矩阵的选择,同步实现解耦和跟踪;最后进行仿真实验,仿真结果表明了该方法的有效性以及在最优性能等方面的优越性.

摘要：框架机构作为仿生机器鱼重要的零件,对其进行轻量化设计是提高仿生机器鱼推进效率的有效途径。在三维设计平台中构建虚拟仿生机器鱼的框架及尾部摆动三维实体模型。基于扑翼理论,分析了仿生机器鱼尾鳍在运动中的力学特性,采用瞬时负载数值模拟方法获得仿生机器鱼尾鳍瞬时负载。在机械系统动力学分析软件Adams环境下导入尾鳍机构进行分析,获得了仿生机器鱼框架机构的运动载荷。通过对仿生机器鱼框架的瞬态模拟,研究了仿生机器鱼动态力学实时特征。基于拓扑优化,对仿生机器鱼框架的关键区域进行轻量化设计。结果表明,等效应力、等效应变、总变形和质量分别降低了12%、16%、5.3%和10.69%。仿生机器鱼框架轻量化设计方法提高了仿生机器鱼的机动性能,为仿生机器鱼的设计与研究提供了可靠的理论基础。

摘要：通过提高海上风电安装船的快速性,可大大缩短海上风电项目的投入周期.如何在装载量不变甚至增大的情况下减小其航行阻力,是亟待解决的一个重点问题.基于自由变形(FFD)技术及计算流体力学(CFD)方法,对目标船型艉部型线进行优化,通过建立设计变量与总阻力的BP神经网络(BPNN)模型,清晰地展现出变量的相关关系,得出了阻力性能优良的船体艉部形状及型线设计方案.通过CFD方法对优化船型进行数值仿真,验证了优化流程的正确性及优化结果的可靠性,为风电安装船的全船型线优化提供了经验与技术支持.

摘要：基于卷积神经网络的目标检测算法发展迅速,随着计算复杂度增加,对设备的性能及功耗要求越来越高。为了使目标检测算法能够部署在嵌入式设备上,本文采用软硬件协同设计方法,使用FPGA对算法进行硬件加速,提出了ZYNQ平台下的Yolo v3-SPP目标检测系统。本文将该系统部署在XCZU15EG芯片上,并对系统所需的功耗、硬件资源及性能进行了分析。首先对要部署的网络模型进行优化,并在Pascal VOC 2007数据集上进行训练,最后使用Vitis AI工具对训练后的模型进行量化、编译,使其适用于ZYNQ端的部署。为了选取最佳的配置方案,探究了各配置对硬件资源及系统性能的影响,从系统功耗(W)、检测速度(FPS)、各类别平均精度的平均值(mAP)、输出误差等方面对系统进行了分析。结果表明:在300 M时钟频率下,输入图片大小为(416,416)时,针对Yolo V3-SPP和Yolo V3-Tiny网络结构,检测速度分别为38.44 FPS和177FPS,mAP分别为80.35%和68.55%,片上芯片功耗为21.583 W,整板功耗23.02 W。满足嵌入式设备部署神经网络模型的低功耗、实时性、高检测精度等要求。

摘要：给定物体三刺激值,重建物体反射率在跨媒体颜色复制领域有着重要应用。常见的重建反射率算法包括基向量法、维纳估计法、加权伪逆方法等,这些方法大多都是为了建立由低维度三刺激值或者RGB向高维度光谱反射率的映射关系,以重建的反射率与原始反射率的接近程度为评价指标,并且需要光谱反射率数据进行训练。但是很多工业领域在产品设计时都需要考虑到颜色恒常性(CⅡ)问题,以保证产品颜色在不同光照条件下具有相近的颜色表现。光谱反射率是决定物体颜色恒常的重要属性,为解决重建反射率进行颜色复现后产生颜色恒常性问题,Takahama和Nyatani提出具有颜色恒常性的线性规划光谱反射率重建方法,测试结果发现该方法重建的反射率呈现出类似“台阶”的形状,与实际物体色反射率差别太大。之后,Berns等在Takahama和Nyatani算法基础上,增加了色相角等约束,但重建出的反射率波动太大。Li和Luo提出具有光滑约束的二次规划颜色恒常性重建反射率算法,重建的反射率具有光滑性,比较接近实际物体色的反射率。提出一种非线性约束优化方法重建物体反射率,使之具有良好的颜色恒常性和光滑性。文中使用标准Munsell色卡中1 560个色块测量的反射率数据集对新算法进行测试,并与其他方法进行比较。结果表明,该方法不仅在重建反射率的颜色恒常性指标上远比Takahama和Nyatani方法,Berns等的方法以及Li和Luo的方法要好,而且重建反射率与原始反射率接近程度指标:均方根误差(RMSE)和拟合优度系数(GFC)也好于其他方法。因此该新方法对重建反射率时具有颜色恒常性要求的行业有着重要的应用价值。

摘要：先进聚合物基复合材料(APC)取代传统金属材料实现了航空航天结构件的轻量化,其用量已成为衡量大型飞行器技术先进性的重要标志。高效连接工艺技术是影响APC构件制造成本和使用安全的关键因素之一。文中综述了纤维增强热塑性树脂基复合材料和热固性树脂基复合材料超声焊接的研究进展;详细讨论了超声波焊接机理、焊接头结构设计及焊接工艺参数(焊接时间、焊接压力、振幅、能量导向器类型等)等对APC焊接头承载性能的影响,并总结了目前APC超声焊接领域存在的问题,指出了未来的研究方向。

摘要：针对具有传感器故障的一类严格反馈非线性系统,提出一种有限时间自适应动态面容错控制策略.考虑的传感器故障包括:固定偏差故障、漂移故障、精度下降及失效故障.以反步法为主要设计依据,利用模糊逻辑系统处理模型中的未知函数.该控制策略的显著优势在于结合有限时间理论、容错控制、模糊逻辑控制及动态面控制,使得系统无论发生故障与否,均使得系统在原点处是半全局实际有限时间稳定,同时保证系统的实际输出信号在有限时间内跟踪期望信号,且跟踪误差收敛于坐标原点的小邻域内.另外,通过采用动态面控制技术克服了传统反步法中的计算复杂问题.最后,仿真算例证明了该设计方案的有效性.

摘要：针对中国大学生无人驾驶方程式赛车目标检测系统当前算法检测速度较慢,在不同场景下容易出现检测精度低,漏检、误检现象严重等问题,文章设计了一种适用于锥标颜色的整体检测系统,在识别模块中,首先,为了提高原YOLOv5基础模型检测速度和识别精度,采用CIoU作为边界框回归损失函数,针对训练时收敛速度慢和算法识别精确度低的问题,将原加权非极大抑制方式更改为DIoU_NMS,测试精度为0.963,相较于原算法提高了2.1%,结果表明改进后的算法更适合比赛场景下锥标颜色识别。其次,在跟踪模块中,对深度表观特征锥标颜色重识别模型进行训练,将单目标跟踪算法改为可以对多种类别目标进行跟踪,相比于单一的目标检测算法,有效降低漏检现象,最后,添加测距模块,利用检测框高度信息进行车载摄像头到锥桶的测距,90 m以内的平均误差小于9%。整个系统的帧率达到20 FPS,实现锥标颜色识别和距离的有效测量,为比赛提供更多的数据支持。

摘要：针对混合流水车间调度问题,以最小化能耗和最小化最大完工时间为求解目标,建立混合整数线性规划模型,提出求解该问题的改进快速非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)。算法染色体采用首阶段工件加工顺序码和设备分配码相结合的编码方式,最大程度确保算法在问题的整个解空间搜索Pareto前沿解。针对染色体编码设计了3种不同解码方法,其中两种解码方法与问题目标密切相关,用于引导算法搜寻方向;设计了一种贪婪变异算子,在提高种群多样性的同时兼顾算法的局部搜索能力。为确保Pareto前沿解集的分布性和收敛性,避免算法陷入局部最优,在采用精英保留策略的基础上提出一种全新的选择算子,并通过实验证明了该选择算子的有效性。为进一步节约能源,针对调度方案提出先右移再左移的调整策略,在不改变总完工时间的前提下大大节约了设备的待机和开关机能量。最后通过实验验证了改进NSGA-Ⅱ的有效性。