基于克隆选择的小世界优化算法

针对小世界算法在多极值等复杂函数优化中存在算法后期种群多样性退化、全局搜索效率下降等问题,提出一种基于种群克隆选择的小世界优化算法。该算法以小世界现象信息传递的高效性改进克隆过程中体细胞高频变异的随机性,实现克隆增殖、克隆选择以及小世界网络短连接等算子在局部空间的搜索,克隆删除与小世界随机长连接在全局空间的搜索。实验结果表明:各种克隆算子与小世界变异算子相结合,增加了种群的多样性,扩大了搜索范围。与其他算法相比,该算法在收敛速度和多极值点函数搜索能力等方面具有明显改善。     

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。     

钢丝绳金属截面积损失型损伤检测传感器设计及仿真分析

为了开发一种能够精确定量检测钢丝绳金属截面积损失(LMA)型损伤的传感器,根据主磁通量检测原理,分别对传感器主磁回路、励磁结构、检测元件和信号处理部分进行设计,得到以感应线圈作为检测元件的钢丝绳LMA型损伤检测传感器;通过理论计算对模型可行性进行验证,并使用MATLAB软件对3种直径待测钢丝绳分别进行仿真分析,得到钢丝绳中磁通量与截面积损伤量之间的一般联系。结果表明:钢丝绳缺陷使钢丝绳中的主磁通量减少,磁通量变化情况与损伤程度基本呈线性关系;当待测钢丝绳直径为16～22 mm时,直径越大,则磁通量相对于损伤程度的变化程度越大,线性度越差。     

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.     

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.     

结合深度强化学习与变形五次多项式的搬运机器人关节轨迹规划

针对在生产节拍固定的情况下搬运机器人各关节的运动轨迹及时间分配问题,构建基于深度强化学习与变形五次多项式相结合的搬运机器人关节轨迹时间分配模型;设计以节拍要求、速度约束和加速度约束为目标的奖励函数,搭建神经网络,利用MATLAB/Simulink软件,得到满足生产节拍和运动学约束的时间序列,并利用单臂四自由度搬运机器人仿真实验,验证所构建模型的可行性和有效性。结果表明：单臂四自由度搬运机器人各关节的运行时间均为5.89 s,其中平移关节1、 3的最大速度分别为2 597.84、 1 697.97 mm/s,最大加速度分别为19 532.11、 31 302.61 mm/s²;旋转关节2、 4的速度大小相等且方向相反,最大角速度均为137.53 (°)/s,最大角加速度均为1 180.51 (°)/s²,均未超过运动学约束;所构建的模型可以解决在指定生产节拍下搬运机器人关节轨迹时间分配问题,实现搬运机器人搬运过程中各关节的运动均衡,改善搬运机器人运行的稳定性和有效性。     

基于MATLAB/GUI的《控制工程基础》课程数字仿真系统研究

《控制工程基础》涉及控制系统的时域、频域、系统综合与校正等多方面内容,由于系统结构和参数的改变都会引起系统响应变化,本文应用MATLAB仿真技术,设计了基于MATLAB/GUI的《控制工程基础》课程数字仿真实验系统,通过图形界面演示控制系统的时域、频域特性。该数字仿真系统通过将MATLAB、SIMULINK与《控制工程基础》课程相结合,简化控制系统仿真操作过程,便于学生观察与比较,加深对控制工程理论的理解和掌握。实验结果表明,该系统无需MATLAB软件环境及其指令系统知识,能够满足课堂教学演示与课外仿真实验。     

助老助残轮椅用绳传动机械臂结构设计

针对传统轮椅机械手驱动结构复杂并且体积、自重偏大等问题,基于套索式柔性绳传动机构原理,设计一种助老助残轮椅用的绳传动机械臂结构;通过对轮椅机械臂的结构以及机械臂绳传动原理进行描述,建立机械臂的运动学方程,利用MATLAB软件求解该绳传动机械臂的运动仿真模型与工作空间进行运动学分析,并研制原理样机进行相应的实验验证。结果表明,通过该绳传动方式,可以将驱动电机安装在机械臂的臂体之外,利用绳索进行动力传递,从而实现分离驱动,并简化机械臂的结构,减小机械臂的体积、质量和能耗。