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关键词： 时域卷积网络   蜣螂优化   注意力机制   自主水下航行器船模实验  

摘要： 针对AUV的6自由度运动非线性和强耦合性，本文提出一种基于蜣螂优化（DBO）的深度双向时域卷积神经网络的非线性系统辨识建模方法。首先，采用双向时域卷积网络（BiTCN）、双向门控循环开关（BiGRU）、注意力机制构建深度双向时域卷积神经网络（Deep-BiTCN），建立AUV6自由度非线性黑箱模型。其次，为提高Deep-BiTCN模型预测的精度，采用DBO算法对模型超参优化。最后，与支持向量机（SVM）和随机森林（RF）模型比较，验证本文运动建模方法的可行性和有效性。实验结果表明，DBO使得Deep-BiTCN算法模型均方根误差（RMSE）、平均绝对百分比误差（SMAPE）降低58.94%、49.22%，决定系数(R2)提高0.73%；本文提出的运动辨识模型精度高、收敛性强，避免运动非线性导致的预报误差大、强耦合运动系统易发散的问题，能为AUV运动提供一种有效的建模与预报方法。

关键词： 机器人抓取   姿态估计   深度学习   点云  

摘要： 高精度的抓取姿态对于提高机器人抓取操作的成功率和效率至关重要。为解决在非结构化环境中难以对未知物体生成可靠抓取姿态的问题，提出一种融合深度学习和几何分析的视觉导向抓取姿态估计方法。首先，设计了一种利用几何信息来识别可抓取性较高点的方法，以解决点云处理过程中资源消耗过大且不能充分利用资源的问题；其次，构建了一个融合深度学习和几何分析的六自由度抓取姿态估计模型，通过处理点云数据，生成丰富的抓取姿态；然后，通过引入SparseSE（Sparse Squeeze-and-Excitation）、SimAM（Simple Parameter-Free Attention Module）和EnhancedMLP（Enhanced Multilayer Perceptron）等方法，对网络模型进行了进一步的优化；最后，在大型基准数据集GraspNet-1Billion上对该方法进行了评估，结果表明，该方法在GraspNet-1Billion数据集的三个类别中的平均精度（AP）均优于现有的先进方法。此外，通过多次真实场景的抓取验证，进一步证明了该方法的准确性和有效性。

关键词： 三自由度颤振   显式解析解   颤振导数   大跨桥梁   分裂导线   柔性光伏  

摘要： 大跨桥梁、分裂导线、柔性光伏支架、风机叶片、长吊索等柔性工程构筑物皆面临风致颤振气动失稳问题，但各类结构的动力特性具有显著差异，颤振机理与演变规律仍需进一步澄清。本文基于矩阵摄动法对竖向-侧向-扭转三自由度颤振问题建立统一显式解析解，提出一种无量纲化阶次分析方法，量化评估并横向对比具有不同频率关系的系统中气动阻尼、气动刚度、质量偏心、频率失谐等因素对颤振的贡献等级，总结颤振机理与演变规律，并结合数值算例进行验证讨论。结果表明，竖扭密频、三向密频系统在颤振导数H3*显著的条件下具有更高的颤振风险，且对频率失谐、结构阻尼参数并不敏感；平动密频、分离频率系统的颤振风险相对较低。偏心的颤振影响与频率接近程度、气动力大小、参与耦合的自由度密切相关。对于大H3*条件的竖扭密频系统，若H3*<0，偏心位于迎风侧将抑制颤振，偏心位于背风侧时将促进颤振；当H3*>0时，规律相反。本文发展的颤振解析解体系和演变规律结论可为各类工程构筑物的颤振研究与设计提供参考。

关键词： 涡桨发动机   μ综合控制   二自由度双回路   主燃油控制   桨叶角控制   动态解耦  

摘要： 针对涡桨发动机主燃油控制单元和桨叶角控制单元构成的双回路控制系统，提出了二自由度控制的架构，采用结构化奇异值μ综合控制，将涡桨发动机的主燃油控制和桨叶角控制进行融合，实现了主燃油控制和桨叶角控制之间内部干扰的动态解耦以及飞行条件下的抗外部干扰性能。在涡桨发动机非线性模型仿真平台上进行了全包线加减速过渡态、稳态仿真。结果表明，二自由度双回路μ综合控制具有涡桨发动机主燃油控制回路和桨叶角控制回路的内部干扰解耦抑制和飞行条件变化的外部干扰抑制性能，回路之间内部干扰动态解耦时间不大于2s，飞行高度在0～8km变化、飞行马赫数在0～0.5变化，燃气涡轮转速ng最大相对误差0.11%，动力涡轮转速np最大相对误差1.4%。

关键词： 风电机组试验台   电液伺服加载控制系统   Zynq系统设计   多通道同步数模转换   DAC71408  

摘要： 风电轴承试验台电液伺服控制系统通常采用PLC、DSP或成熟的信号采集卡与运动控制卡如PCI-1240作为电控系统的核心，然而当需要控制的液压缸数量增多时，会导致液压缸之间协同控制比较困难的问题。本文提出了一种基于Zynq的电液伺服加载控制系统架构设计，为了驱动CSDM631型射流管电液伺服阀，采用了MKZ801F.14型伺服阀放大器并设计了基于DAC71408芯片的多通道模数转换单元进行驱动，解决了六轴同步驱动控制的问题。采用Block Design的方式对控制系统整体进行了设计，对多通道同步数据采集、多通道驱动信号同步发生单元的进行了IP核设计。为了实现复杂控制算法以及载荷模型的快速部署验证，通过AMESIM与Simulink联合仿真验证后，采用了基于模型设计的方法进行自动代码生成，并且设计了API接口以配合多通道模数/数模单元的IP核。最后通过实验验证表明基于Zynq的电液伺服控制系统能够满足电控要求。

关键词： Stewart平台   运动学正解   工作空间   遗传算法   牛顿迭代法  

摘要： 本文深入分析了Stewart型六自由度平台的运动学正解和工作空间。采用遗传算法和牛顿迭代法相结合的方法，有效解决了运动学正解的多解性和复杂性问题，提高了求解精度与效率。同时，通过对电动缸长度限制、铰链转动角度限制及电动缸间干涉的综合考虑，成功绘制了Stewart平台的工作空间外包络面。本文不仅为Stewart平台的设计和优化提供了理论基础，也对并联机构控制系统的设计与应用有重要指导意义。

关键词： 六自由度机械臂   MATLAB/simulink   滑模控制   李雅普诺夫函数   模糊增益   轨迹跟踪控制  

摘要： 【目的】文章研究了六自由度机械臂的轨迹跟踪控制，特别关注在关节力矩扰动存在的情况下，如何实现更稳定的轨迹跟踪。【方法】首先构建了机械臂的正逆运动学模型，利用六个关节之间的几何关系，实现了从关节空间到工作空间的转换；接着，基于牛顿-欧拉方程进行了动力学建模，得到机械臂的动力学模型，在此模型基础上设计了滑模控制器和模糊控制器，模糊控制器通过引入模糊逻辑，不仅消除了部分抖动，还提高了控制精度，根据末端执行器的预定运动轨迹，采用Levenberg-Marquardt算法计算出各关节所需的转角，这些转角随后经过模糊滑模控制器的处理，转换为关节扭矩，输入给机械臂；最终，将测量得到的实际关节转角与期望转角进行对比，显示出不同控制器的跟踪效果。【结果】通过MATLAB/Simulink仿真验证，模糊滑模切换增益控制策略能够有效地优化跟踪情况，并且六个实际的关节转角大小更加贴合设计的关节转角大小，显示出更好的稳定性和更快的收敛速度。【结论】所提出的基于模糊滑模切换增益的轨迹跟踪控制策略在仿真环境下是有效的，能够实现六自由度机械臂的高精度轨迹跟踪。

关键词： 沙柳   平茬收割机   复杂沙地切割装置   多自由度  

摘要： 为解决复杂沙地地形下、零散分布状态下沙柳平茬收割作业过程中存在的人工收割劳动强度大、效率低、缺乏机械装备等问题，通过理论分析、正交试验和响应面分析，设计了具有7个自由度的沙柳平茬收割机具和相向外旋式双锯片切割装置，并进行了样机试制与田间性能试验。机具采用液压系统驱动，主要由机架、行走机构、切割装置、伸缩装置和旋转装置等部分组成。正交试验和响应面分析结果表明，锯切转速、进给速度和锯片齿数是影响沙柳茎杆锯切阻力和锯切功耗的关键因素，锯片齿数和锯切转速是锯切合力和锯切功率的显著影响因素，且锯片齿数和锯切转速、锯片齿数和锯片进给速度的交互作用影响显著。田间试验结果表明，沙柳平茬作业平均破茬率、漏割率、重割率和茬高合格率分别为4.02%、4.19%、0%和94.33%，能够满足沙柳机械化平茬生产作业的技术要求，为沙柳等沙生灌木平茬收割机具研发和改进提供了有效支撑。