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期刊信息/Journal information
中国机械工程
中国机械工程学会
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中国机械工程学会

周佑启

半月刊

1004-132X

paper@cmemo.org.cn

027-88011893

430068

湖北省武汉市湖北工业大学772信箱

中国机械工程/Journal China Mechanical EngineeringCSCD北大核心CSTPCDEI
查看更多>>本刊是中国机械工程学会会刊。反映中国机械工程领域重大学术进展，报道中国机械工程学会系统的最新学术信息，围绕机械企业科技进步传播重大科技成果，就机械工程界的热点开展讨论，不断跟踪世界机械工程最新动向，注重完善机械科技人员的知识结构，以探询学科发展趋势，促进学术成果交流，提高科技人员素质、推动企业科技进步为宗旨，以深内涵、广视野、强应变、高品味、厚基础为办刊特色。
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    面向智能车辆的路面凹凸障碍物识别方法研究

    邹俊逸刘畅郭文彬严运兵...
    951-961页
    查看更多>>摘要：对于智能车辆而言,如果感知设备可以准确快速地检测到车辆行驶前方道路上的凹凸障碍物,那就可为车辆悬架等底盘系统的控制提供重要的预瞄信息,从而实现车辆综合性能的提高和改善.针对路面上常见的凸块(减速带)、凹坑等典型的正负障碍物,提出了一种基于改进YOLOv7-tiny算法的识别方法.首先,在原YOLOv7-tiny算法的三个特征提取层引入SimAM模块,增强网络对特征图的感知能力;其次,在Neck部分采用更为平滑的Mish激活函数,增加更多的非线性表达;再次,使用CARAFE上采样算子替换最近邻上采样算子,使网络更有效地聚合上下文信息;最后,将WIoU作为定位损失函数,提高网络收敛速度以及鲁棒性.离线仿真实验结果表明:与原模型相比,改进后的模型在几乎相同参数量下,预测框与真实框交并比为0.5时的平均准确度提高了约2.5％.将改进后的模型部署到实车上,实车实验验证了模型能够有效检测出车辆前方路面出现的障碍物,说明所提出的算法模型能够准确提供障碍物检测的预前信息.

    路面预瞄凹凸障碍物改进与优化识别方法

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    计及质心侧偏角动态自适应的无人驾驶汽车横坡弯道跟踪控制

    张玮高爱云付主木赵恩会...
    962-972页
    查看更多>>摘要：针对无人驾驶汽车在横坡弯道处因发生偏离期望轨迹甚至严重侧滑而失去稳定性的问题,提出质心侧偏角动态自适应控制策略.为应对汽车垂直载荷发生变化而导致轮胎侧偏刚度改变的情况,通过多组数据拟合得到载荷匹配图,进而设计基于模型预测算法的横向轨迹跟踪控制器,根据汽车入弯速度选择预测时域并结合道路弯度选择瞬态、稳态质心侧偏角,通过在线优化生成最佳前轮转角.最后搭建CarSim/Simulink联合在线仿真系统和实车系统进行验证,结果表明:所提控制策略能够保证汽车在横坡倾角为7％左右及弯道路面下不会出现严重的侧滑,从而提高了无人驾驶汽车在横坡弯道跟踪任务中的跟踪精度,使汽车具有良好的横向稳定性.

    无人驾驶汽车模型预测控制质心侧偏角横坡弯道

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    基于鲸鱼优化算法-支持向量回归的汽车运动状态估计

    尤勇孟云龙吴景涛王长青...
    973-981,992页
    查看更多>>摘要：为了不依赖动力学模型精度而准确地获取车辆运动状态信息,提出一种基于鲸鱼优化算法-支持向量回归(WOA-SVR)的车辆状态估计算法.首先通过分析车辆动力学基本特性,设计了侧向速度、横摆角速度与车速分离的支持向量回归估计架构;然后对支持向量回归(SVR)模型进行多种行驶工况组成的数据集训练,在训练过程中运用鲸鱼优化算法对松弛变量中的惩罚因子c与核函数参数g进行寻优;最后对估计算法进行单移线、扫频试验虚拟仿真和实车ABS制动、双移线试验验证.结果表明,该算法有效提高了估计精度,且对车速的变化具有鲁棒性,可以实现准确的不依赖动力学模型精度的汽车运动状态估计.

    车辆状态估计动力学模型机器学习支持向量回归鲸鱼优化算法

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    自动驾驶电动车辆基于参数预测的径向基函数神经网络自适应控制

    陈志勇李攀叶明旭林歆悠...
    982-992页
    查看更多>>摘要：针对具有不确定性的自动驾驶电动车辆的运动控制问题,提出了一种基于参数预测的径向基函数(RBF)神经网络自适应协调控制方案.首先,考虑系统参数的不确定性及外部干扰的影响,利用预瞄方法建立可表征车辆循迹跟车行为的动力学模型;其次,采用RBF神经网络补偿器对系统不确定性进行自适应补偿,设计车辆横纵向运动的广义协调控制律;之后,考虑前车车速及道路曲率影响,以车辆在循迹跟车控制过程中的能耗及平均冲击度最小为优化目标,利用粒子群优化(PSO)算法对协调控制律中的增益参数K进行滚动优化,并最终得到一系列优化后的样本数据;在此基础上,设计、训练一个反向传播(BP)神经网络,实现对广义协调控制律中增益参数K的实时预测,以保证车辆的经济性及乘坐舒适性.仿真结果证实了所提控制方案的有效性.

    自动驾驶电动车辆不确定性径向基函数神经网络粒子群优化算法参数预测

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    麻雀搜索算法-粒子群算法与快速扩展随机树算法协同优化的智能车辆路径规划

    张志文刘伯威张继园唐杰...
    993-999,1009页
    查看更多>>摘要：针对智能汽车在面对多样化工作场景时其路径规划算法存在响应时间长、规划效率低的问题,提出了多元协同优化策略.首先,融合麻雀搜索算法(SSA)的警惕机制与粒子群算法(PSO)的种群寻优特性,对PSO算法中的惯性权重因子和学习因子进行优化;其次,提出"三角布线"搜索规则,对快速扩展随机树算法(RRT)进行双向优化(RRT-Connect);然后,基于MATLAB软件建立了复杂环境道路仿真模型,对上述优化方案进行了仿真验证.结果表明,相较于单一的优化方案,协同优化算法在路径长度与规划时间上均具有显著的优势.对两种协同优化方案的应用场景进行了实车试验,结果显示:在局部路径规划中,SSA-PSO算法响应时间更短,规划效率更高,而在全局路径规划中,"三角布线"RRT-Connect算法更具优势.

    路径规划麻雀搜索算法粒子群算法三角布线快速扩展随机树算法

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    基于优化动力学模型的路径跟踪控制研究

    何智成王煜凡韦宝侣李智...
    1000-1009页
    查看更多>>摘要：针对一般路径跟踪模型预测控制器在高速大曲率工况下适应性差的问题,提出了一种基于优化动力学模型的自适应预测时域控制策略.首先,为解决经典动力学模型在较高侧向加速度工况下精度不足的问题,建立了包含侧倾转向和变形转向特性的优化模型,实现了车辆状态的较高精度预测;其次,为解决高速大曲率工况下固定预测时域控制效果不佳的问题,提出了基于二维高斯函数的自适应预测时域策略,以低算法复杂度实现了预瞄距离的实时调整;最后,通过CarSim/Simulink联合仿真实验验证了控制器在双移线道路上的控制效果,结果表明,横向位置峰值误差降低45.1％,横摆角峰值误差降低72.4％,设计的控制器对极限工况有更好的适应性.

    智能网联汽车横向动力学优化路径跟踪模型预测控制自适应预测时域

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    斜齿轮啮合弯矩对风电齿轮箱行星轮滑动轴承瞬态润滑性能影响分析

    李浩谭建军朱才朝孙义忠...
    1010-1022页
    查看更多>>摘要：风电齿轮箱行星轮滑动轴承常被设计为以行星轮内孔和销轴分别作为轴套和轴颈,然而斜齿轮啮合弯矩容易使行星轮与销轴之间产生轴线不对中,导致边缘接触风险高,影响运行寿命.以6 MW级传动链齿轮箱行星轮滑动轴承为研究对象,考虑滑动轴承径向载荷、弯矩以及转速的动态影响,建立了行星轮滑动轴承瞬态摩擦-动力学耦合模型,并以风电机组传动链SIMPACK动力学模型提取的行星轮动态啮合力与时变转速作为行星轮滑动轴承的载荷与运动边界输入,分析了斜齿轮啮合弯矩、输入扭矩和滑动轴承半径间隙对行星轮滑动轴承润滑性能的影响规律,并进行了实验验证.研究结果表明,行星轮动态啮合力及其产生的啮合弯矩会造成行星轮轴心位置与偏斜角产生动态循环变化,并且随着载荷的增加,行星轮滑动轴承油膜/固体接触压力与不对中弯矩会逐渐增大;减小行星轮滑动轴承半径间隙可以有效提高其瞬态润滑性能.

    风电齿轮箱滑动轴承瞬态润滑斜齿轮

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    双转台五轴数控机床旋转轴位置无关几何误差辨识

    张文斌刘焕牢王宇林周恒宇...
    1023-1033页
    查看更多>>摘要：针对双转台五轴数控机床旋转轴几何误差辨识精度问题,提出一种在机床坐标系下的旋转轴位置无关几何误差(PIGEs)辨识模型.建立了刀具球与工件球在机床坐标系下的实际初始坐标,通过逆矩阵得到工件球在所测轴的实际初始位置,基于4种测量模式建立了包含球杆仪安装误差与旋转轴PIGEs的杆长变化量数学模型.仿真分析了 PIGEs对测量模式的影响,结果表明刀具球在两旋转轴轴线交点位置时,平行度误差不影响球杆仪杆长变化量.最后,通过实验辨识出旋转轴8项PIGEs,并对旋转轴PIGEs的4项位置误差进行补偿.实验结果表明,补偿后的位置误差最大绝对值由203.5 μm减小至5.1 μm,所提出的辨识模型可以有效提高五轴机床精度.

    五轴数控机床旋转轴位置无关几何误差机床坐标系球杆仪

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    无力传感器的操纵手柄自适应变阻抗控制

    倪涛张泮虹赵泽仁
    1034-1043,1051页
    查看更多>>摘要：设计了一款轻量化和紧凑型的二自由度操纵手柄,并基于该操纵手柄提出了一种无力传感器的自适应变阻抗控制策略.根据操纵员操纵力大小对阻抗参数进行相应的调整以适应操纵员不同的操纵习惯;除了保证精确的位置控制外,加入了操纵手柄末端的速度控制,增强了操纵员的操纵感受.另外,在变阻抗柔顺控制的基础上加入了操纵力估计控制策略,从而避免了由于加装力传感器的额外接线导致系统复杂度增加以及由此带来的测量噪声.证明了所提控制策略在Lyapunov意义下的稳定性,说明了控制误差是收敛的,整个闭环系统的信号响应是一致极限有界的.最后,通过仿真实验以及实际台架实验验证了上述策略的有效性和稳定性.

    操纵手柄柔顺控制阻抗控制自适应控制力估计

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    旋翼桨叶扭角的数字化柔性检测方法

    唐毓阳陈龙肖庆东
    1044-1051页
    查看更多>>摘要：旋翼桨叶扭角直接影响着桨叶的性能和使用寿命,而传统扭角检测多依赖于专用的工装和量具,检测方法柔性度低、检测效率低、重复精度低.针对此问题,提出了旋翼桨叶扭角的数字化柔性检测方法,设计并构建了旋翼桨叶扭角检测系统,实现了旋翼桨叶扭角的自动化检测,可在较大程度上提高检测效率和精度,满足不同类型桨叶的检测需求.提出了一种基于关键截面局部轮廓配准的扭角计算方法,利用激光扫描传感器采集旋翼桨叶表面点云,采用基于主成分分析(PCA)算法的粗配准和基于K维树改进的迭代最近点(KD-ICP)算法的精配准相结合的点云配准方式,准确、高效地计算了扭角数值,为旋翼桨叶扭角的计算提供了一种通用有效的计算方法.最后,以某类型旋翼桨叶为检测对象进行了实验,结果表明扭角检测最大误差为54″,重复精度为18″,验证了系统的有效性和准确性.

    扭角旋翼桨叶数字化检测激光扫描点云配准

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