基于复杂网络特征的背包问题优化算法

根据复杂网络演化过程中的小世界现象及无标度特征,提出了基于复杂网络的背包问题优化算法。该算法基于无标度特征的背包问题形成优化空间,通过节点增长和加权节点度偏好连接,产生优化空间网络及其节点度分布;在该优化空间网络中,以小世界网络的聚类及小世界效应为基础,以节点度分布为先验知识,提出局部聚类、小世界效应、链集优化和节点寻优4个算子,实现网络节点连接优化。利用马尔科夫链的相关性质,证明了该算法的收敛性。针对具有相关性的0/1背包问题的实验结果表明,该算法解决组合优化问题是有效的。     

基于势场法优化的蚁群免疫网络路径规划研究

借鉴独特型网络假设和蚂蚁觅食行为的有关机理,提出了一种蚁群免疫网络路径规划算法.将机器人环境作为抗原,机器人行为策略作为抗体,通过抗原抗体的激励和抑制构建免疫网络,同时利用蚁群算法进行网络搜索,改善了免疫网络的最优规划.为了进一步提高算法收敛速度,将人工势场法的规划结果作为先验知识,通过疫苗抽取和接种实现网络初始化.仿真实验表明,新算法具有收敛速度快,规划路径短以及自学习的优点.     

基于四叉树扇形层值聚类的无人船障碍物检测

为了实现无人船自主导航过程中对障碍物的精确检测,提出了一种基于四叉树扇形层值聚类的无人船障碍物检测方法。首先基于四叉树扇形划分进行障碍物点云数据地检索,并剔除扇形象限内不可信数据;然后利用所获得的四叉树层值来求取全局密度距离,进而获得层值阈值,以此来对不规则多线形障碍物特征进行检测;最后通过建立数据点之间的空间拓扑关系来求取参考距离,并以参考距离为基准对障碍物点云数据进行聚类判定,提高聚类分割准确性。多线形障碍物特征识别性能测试及水面无人船障碍物检测实验结果表明,相较于其他密度聚类算法,在正检率、误检率和漏检率性能指标方面,前者测试中文中算法分别平均下降了9.86%、5.04%、3.10%,后者测试中文中算法分别平均下降了10.50% 、6.97%、2.95%。     

基于VGG-F动态学习模型的苹果病虫害识别

为了提高自然环境下苹果病虫害的识别准确率和识别效率,提出了具有动态学习特征的VGG-F苹果病虫害识别模型。首先,依据常见的苹果病害和虫害类型构建图像数据集,同时采用Retinex算法对数据集中的含雾图像进行增强处理;然后选择网络层数较少的VGG-F网络模型作为迁移学习对象,并依据数据样本特性对重训练过程进行学习率动态调整,以及基于试验对比选取最佳动量值;最后,利用数据集对三种不同模型进行重训练和识别效果对比测试。数值测试结果表明,相比于原始VGG-F模型和深层模型VGG-19,文中模型将苹果病虫害识别准确率分别提升了5%和0.63%,且该模型的重训练时间最短,从而验证了文中苹果病虫害识别模型的有效性。     

Baldwin效应的自适应免疫网络规划算法

针对复杂环境下的机器人路径规划问题,提出了一种新的免疫网络规划算法.借鉴独特型网络假设,将机器人环境作为抗原,机器人行为作为抗体,通过抗原抗体的激励和抑制来构建免疫网络.为了进一步提高算法的网络搜索能力,根据Baldwin效应构建了抗体生命力更新算子,并对抗体生命力衰减系数进行了自适应调整.仿真实验结果表明,新算法具有自组织和自学习的特点,在收敛性能、规划能力方面有很大提高,能够较好地解决复杂环境下的路径规划问题.     

基于三角剖分和轮廓分析的船舶焊缝特征识别

为了实现船舶焊接件数字模型中焊缝特征的精确识别,进而提高焊接机器人焊接工艺选择的快速性和准确性,提出了基于三角剖分和轮廓分析的焊缝特征识别算法。首先通过角系数法判断多边形的凹凸顶点,基于凹顶点和三角形旋向的Delaunay三角剖分,构造三维模型表面的三角形网格并生成STL文件;然后基于相邻三角面片的法向量夹角,提取出模型的轮廓线及点;最后根据接头空间位置和最小轮廓线距离识别出焊接接头和坡口形状。测试结果表明,基于三角形旋向的网格剖分适用于如“梳子”等复杂多边形,与其他相关方法相比,其网格平均和关联质量系数分别平均增加12.06%和12.26%,有效降低了畸形三角形的产生并提高了网格质量,而融合轮廓分析后不仅能实现4类接头及10种坡口的焊缝特征识别,而且具有高效、高准确率优势,从而验证了算法的有效性。     

基于小世界算法的机械手时间最优运动规划

针对机械手运动规划通常存在建模复杂、参数多和优化效率低的不足,提出了基于小世界算法的机械手时间最优运动规划。首先运用末端分离法进行机械手工作姿态的简化模型建立;然后结合摆线运动方程,并以工作姿态和关节运动学为约束,建立时间最优的运动规划模型;最后引入基于精英集聚效应的小世界优化算法来提高模型求解精度。仿真测试结果表明,与禁忌遗传算法、基本小世界算法相比,精英集聚效应小世界算法使得机械手规划模型的运动时间和总均方差分别平均降低23.3%和19.7%,且表现出较好的收敛性和稳定性,进而验证了时间最优规划模型的有效性。     

单片机能力培养的实践教学体系构建及实施

为了进一步加强学生单片机技术应用能力的培养,从而提高《微机原理及接口技术》课程的教学效果,基于CDIO理念,构建了以实验、课程设计、本科创新和第二课堂竞赛为核心的金字塔式实践教学体系。该体系以项目为载体,以任务为向导,实现了CDIO理念中的教学做一体化。实践教学结果表明,基于CDIO理念的实践教学体系调动了学生的学习积极性,强化了学生动手能力,培养了学生创新能力,改善了教学效果。     

一种基于种群熵的混沌小世界优化算法

针对小世界算法在复杂函数优化中存在的停滞现象,以及低局域短连接的搜索效率问题,提出了一种基于种群熵的混沌小世界算法.根据信息熵建立了种群个体浓度,并以个体浓度和个体适应度作为评价标准进行高浓度的个体更替,从而实现了种群的自我调节和多样性保持.利用混沌变量的遍历性和随机性,通过Logistic映射生成初始种群,采用混沌扰动对短连接后的个体进行局部搜索,从而提高了小世界算法的搜索效率和搜索精度.试验结果表明,该算法不仅明显改善了小世界算法的搜索能力,而且搜索效率也得到了显著提高.