一种基于人机交互的退火遗传算法

针对工程中存在的许多具有大规模、非线性、非凸等复杂特性的全局优化问题，在退火遗传算法的基础上，通过将人工方案和算法方案相结合，提出了一种基于人机交互的退火遗传算法，算法首先通过人机合作方式产生初始群体，并在随后的演化过程中，根据个体的适值自动地将人工个体从移民池中引入到算法群体中，引入的人工个体在同其他个体广泛交叉后，按Metropolis法则形成新群体，从而改善群体的质量并引导算法向更富希望的方向搜索，改进的自适应算子提高了算法的整体搜索能力，该算法具备演化算法的优点，并能发挥人的主动性，显示了求解复杂优化问题的应用潜力，算例的仿真结果验证了算法的有效性。     

RTG视觉纠偏的局部引导图像滤波算法

针对轮胎式集装箱门式起重机(RTG)在基于视觉的行走纠偏过程中环境因素干扰导致的定位失败问题,提出了基于局部引导图像滤波和均值漂移聚类的RTG纠偏视觉辅助算法。该算法首先对图像进行基于局部引导图像滤波的高效预处理,在降噪的同时保留图像边缘特征;然后基于预先标定的引导线宽度和间距等特征,获取自适应分割阈值及简化均值漂移聚类算法的参数,从而实现引导线边缘的筛选提取和偏移量的计算。现场试验表明,该算法能够克服夜间环境下偏色光谱对识别的影响,有效提高纠偏的实时性和精度。     

基于彩色加权引导滤波-Retinex算法的导航图像增强

在夜间低照度环境下,轮胎式龙门起重机(RTG)常常需要执行自动驾驶导航任务,针对导航过程中地面引导线图像边缘难以检测的问题,提出一种彩色加权引导滤波-Retinex(CWGIF-Retinex)算法.首先,有针对性地改进加权引导滤波算法的权值估计方案,用矢量梯度方法提取经过Retinex算法处理的彩色图像边缘作为权值;进而,利用CWGIF算法估算引导线图像的照度分量,并通过单尺度Retinex算法计算得到反射分量;最后,通过算法计算得到色彩与轮廓边缘均增强的引导线图像.实验证明,CWGIF-Retinex算法相较于传统算法能够更好地增强弱光照区域的色彩,同时还能起到消除光晕伪影、颜色保真和增强引导线边缘对比度的效果.     

逆摄动参数ε可视化交互选取方法

在已提出的求解特征值反问题逆摄动法其摄动参数ε计算公式的基础上,给出了可视化人机交互以逆摄动参数ε的方法,它便于发挥工程技术人员的作用,有利于处理复杂工程系统的频率禁区问题,编制了相应的软件,算例表明了方法的可行性和有效性。     

基于生物力学相容性的微创手术钳优化设计

针对微创手术钳因生物力学相容性差导致过度夹持的现象,建立了传统微创手术钳头的力学模型,并利用解析方法构建了手术钳的手柄握持力与钳口夹持力的特性关系。基于渐开线特征,提出并设计了具有渐开线形导向槽的新型手术钳头,分析了其夹持力的输出响应。利用NiTi记忆合金的超弹性特征,设计了具有特殊应力松弛特性的恒力控制单元,并对改进后的新型微创手术钳头进行有限元数值仿真和试验验证。结果表明,钳口夹持力与握持拉力成线性正比关系,并且当握持力进入饱和范围时,夹持力出现应力饱和响应,实现了对人体组织的夹持保护。研究结果使得微创手术钳在夹持不同特性的组织时均可保证夹持力不超出安全值,这对提高微创手术器械的生物力学相容性以及微创外科安全性具有临床实践意义。     

Inverse Perturbation Method for Inverse Eigenvalue Problem Based on Finite Element Analysis

An inverse perturbation method is described for solving the general inverse eigenvalne problem. By taking the analysis of the rotor system as example based upon FEM,the new inverse perturbation method for structural design with specified low-order natural freqneneies or frequency constraint bands is detailed as well as its complete theoretical basis. Moreover, formulations to calculate the inverse perturbation parameter ε and method to select thecorresponding ε‘s value properly are also proposed. Theproposed method is characterized in reducing frequencyanalysis and suitable for large and small structural changesalike. Finally, several different numerical examples forinverse eigenvalue problem are discussed to illustrate themethod, which show that this inverse perturbation methotis general and can be applied to other type of structure orelement.     

结构静力反问题求解逆摄动算法

研究了基于有限元分析的结构静力反问题求解的逆摄动方法,以桁架结构的静力分析为例,基于桁架结构的有限元分析模型,利用反问题求解的思想提出了静力反问题求解的逆摄动算法。给出逆摄动参数ε的显式计算公式,避免或减少了重分析。算例表明,这是一种具有较高效率的计算方法,可应用于复杂工程结构的静力优化设计。     

叶菜收割机割台高度控制策略

叶菜收割机作业过程中,常因割台高度控制误差导致漏收损耗,介绍一种割台高度自动控制策略,使割台能跟踪地面起伏的进行俯仰、摆转调控,达到割茬高度一致的目的。基于割台结构和动力学分析建立了系统数学模型,将多变量的复杂非线性系统线性化为双输入、双输出线性系统。采用输出反馈最优控制方法,通过选择恰当的性能泛函求解此线性二次型最优控制问题,得到系统最优解,根据此最优解控制两侧油缸伸缩即可确保仿形跟踪效果。仿真测试该控制器对地面轮廓的跟踪响应,结果表明,该控制器响应迅速且具有较高的稳态精度,能够适应畦面在纵横两个方向上的起伏变化,提高收割机作业质量。     

微创手术钳柔顺拓扑优化设计

传统的微创手术钳是带有运动副的刚性构件,结构复杂且夹持力呈非线性变化,容易造成器官组织过压损伤。基于免装配的柔顺连续体拓扑设计,以柔性部件的整体弯曲作为目标函数,以保持有效夹持刚度作为附加约束条件,建立双工况优化模型。基于变密度插值模型和优化准则方法进行迭代求解,得到较为理想的手术钳柔性拓扑结构,并对优化后结构进行有限元数值分析。结果表明,钳头结构末端的最大位移和夹持刚度均满足手术钳使用要求,且具有力-位移线性响应关系。该研究简化了手术钳结构,有利于改善操作手感和夹持效果,为拓展柔顺机构在微创手术临床实践中的应用提供了思路。     

基于深度学习的化妆品塑料瓶缺陷检测

提出一种基于深度卷积神经网络的化妆品塑料瓶表面缺陷检测算法。采用百万像素级别的工业相机采集大量的塑料瓶图像样本,并通过HSV(hue,saturation,value)颜色空间变换和Otsu阈值分割等方法对图像进行预处理。采用随机图像变换法对数据集进行增强,并对图像进行标准归一化处理。在卷积神经网络模型中应用深度可分离卷积和Dropout技术以减少参数量,从而避免过度拟合。使用训练样本集训练该模型,并在测试集中将结果与几种经典图像识别算法进行比较分析,结果显示,本文算法的识别准确率高达约0.97。由此表明本文算法的效果优于其他经典算法,有望将其应用于化妆品塑料瓶缺陷检测的工业自动化系统,以提升缺陷识别效果,从而提高生产效率。