基于系统工程的产品设计7D规划及1+3+X综合设计法

提出了一种基于系统工程的新的产品设计的理论与方法.这种方法将产品设计过程分为规划阶段、实施阶段和设计质量检验阶段.产品的设计总体规划阶段的主要工作是对产品的设计思想、设计环境、设计过程、设计目标、设计内容、设计方法及产品设计质量检验等进行全面的规划;产品设计实施阶段的主要工作是按照综合设计法完成产品的设计.所提出的综合设计法,即1+3+X设计法中的1为功能优化设计,3为将动态优化、智能优化和可视优化有机结合在一起的设计方法,X为根据产品的特殊要求而需要采用的设计方法;产品设计质量检验阶段的主要工作是用理论方法、试验方法或通过用户试用的方法对产品设计质量进行检验.     

基于改进双向RRT算法的机器人路径规划

针对双向快速搜索随机树（BI-RRT）算法在路径规划中存在目标导向性差、收敛速度慢、路径拐点多的问题,提出了一种改进BI-RRT算法。通过目标导向引导随机树更快朝向目标点生长,提高收敛速度。引入贪婪路径优化策略,有效减少路径拐点,提高了路径规划算法的效率。同时提出了一种圆盘碰撞检测的算法,并在多个场景中用Matlab平台进行了圆盘移动机器人的路径规划仿真实验,实验结果验证了所提出算法的可行性和有效性。     

多车环境下智能货车的紧急转向决策及轨迹规划

决策与规划是实现自动驾驶的关键技术,针对自动驾驶货车在紧急转向避障时需要考虑换道时目标车道的安全性和规划出最优避障轨迹的问题,采用将换道时左右车道上的车辆与自车的相对距离和换道的最小安全距离的差值分别建立模糊关系的方法,通过比较模糊规则推理设计的安全值,选择更安全的车道进行转向避障,为了迅速规划出最优避障轨迹,采用三阶贝塞尔曲线,通过设计4个控制点坐标形成避障曲线,为了防止转向时横向加速度过大导致货车发生侧翻和速度过快与前车发生碰撞,设计车辆的稳定性边界和碰撞边界对控制点进行约束,使用MATLAB中的函数求解出不同车速下的最优换道轨迹,最后使用仿真软件进行仿真验证,结果表明设计出的避障决策和轨迹规划可以安全、有效地避开障碍。     

基于等级结构的竞争种群系统的最优控制问题

研究了一类基于个体等级结构差异的竞争种群系统最优控制问题。首先利用不动点定理证明了系统解的存在惟一性,其次证明了解对控制变量的连续依赖性,最后通过共轭系统及切锥-法锥的相关理论得出了最优控制的必要性条件。     

沸石投加型SBR的好氧段实时优化控制研究

投加沸石可显著提高污水生物处理系统的硝化能力.以溶解氧(DO),氧化还原电位(ORP)和pH为控制参数,对沸石投加型序批式活性污泥法(zeo-SBR)和对照SBR进行了好氧段实时控制研究.结果表明:(1)pH作为好氧段实时控制的指示参数具有最高的稳定性,在进水总氮(TN)浓度较高的条件下,DO和ORP对硝化终点的指示不明确;(2)在进水TN浓度分别为25.1,62.1和92.6mg.L-1的条件下通过实时控制,zeo-SBR所需曝气时间分别为对照SBR的90.8%,61.0%和83.5%时(即分别比对照组节省曝气时间0.23,2.50和1.12h),两系统都可达到99%氨氮去除率;相对于对照SBR,zeo-SBR的TN去除率分别提高了4.0%,5.1%和1.9%.     

DEM最优线性生成技术——MADEM

讨论了DEM生成方法和高精度、高保真问题.指出评价生成方法的误差必须顾及内插模型的截断误差,并把它作为主要部分;给出了新型的地图代数DEM生成方法--MADEM(map algebra DEM),它是定义在最速下降线水平投影上的线性插值方法,通过赋值点线间的加权Voronoi的递归内插过程实现.它在同样条件下,具有远高于Delaunay构网下三角形上的线性插值方法精度,并具有高保真特性.分析和实例比较表明它是目前DEM最优的线性内插方法.     

多个查询时选择区域更新策略的参数设定

提出了在位置相关连续查询(LDCQ)中选择区域更新策略在多个查询存在的情况下的优化参数值的理论分析结果.通过给予不同区域内固定大小的偏差限来减少移动对象的更新次数和对计算容量的占用;同时通过延迟广播来减少广播信息数量,从而优化了系统结构,减轻了系统负荷.研究结果表明,在多个查询同时存在的情况下,SAU的优化参数选择的理论分析和结果与实际仿真结果是基本符合的.     

仿生六足机器人步态规划策略实验研究

采用日本弓背蚁进行常规步态实验学研究和仿生学探索,通过对高速数字摄像机采样结果的判断和分析,发现了蚂蚁后足的滑行过程并定义为“滑动相“.此外,还针对蚂蚁直线前进步态给出了合理的步态关系表达式,通过与周期规则步态的对比证明了该式的现实可行性,为仿生六足机器人进行周期不规则步态的规划奠定了理论基础.所采用的实验学研究和仿生学探索相结合的方法能有效提高仿生机器人的技术水平.     

基于效率和时空资源的交通网络可靠性评价分析

为准确评估交通网络运行质量和设置合理性,从路段视角出发以运行效率、时间与空间资源作为评价维度,选取速度偏差率、高延时运行时间比和常发拥堵路段里程比作为评价指标,结合地理信息系统将可靠性和道路属性进行匹配,直观刻画不同路段可靠性的空间分布特征。结果表明：考虑效率和时空资源的可靠性评价方法准确度提升8.7%,且较为适用高等级道路和中长路段,最小误差平方和(sum of squares of minimum error, SSE)分别下降46.5%和56.5%;基于地理信息系统(geographic information system, GIS)的路段可靠性空间分布特征和实地调查结果相吻合;效率和时空资源对于可靠性的影响权重分别为0.378、0.210、0.412。研究结果为进一步提升道路管理水平和交通网络运输质量提供了参考借鉴。     

对运动船舶的多无人机协同查证路径规划方法

为解决无人机(unmanned aerial vehicle, UAV)对运动船舶进行查证面临的最优路径生成问题,设计了一种面向运动目标的多无人机路径规划方法,通过模拟退火算法对查证路径进行优化,确定完成查证任务所需的最少无人机数量、查证序列和运动路径。结果表明：所设计的方法能够生成满足时间约束的多无人机协同运动船舶查证路径,可为海事监管领域开展无人机路径规划应用及优化资源配置提供技术支撑。