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基于CMA-ES算法的面向任务的机器人结构优化 被引量:2
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作者 林煌杰 翟敬梅 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2021年第5期18-21,26,共5页
为了解决指定任务的机器人结构设计问题,将任务要求和相关性能指标纳入到机器人结构设计过程中,提出了一种面向任务的机器人结构(DH参数)优化设计方法。首先,将指定任务描述为笛卡尔空间中一系列位姿点,姿态用四元素表示;其次,根据机器... 为了解决指定任务的机器人结构设计问题,将任务要求和相关性能指标纳入到机器人结构设计过程中,提出了一种面向任务的机器人结构(DH参数)优化设计方法。首先,将指定任务描述为笛卡尔空间中一系列位姿点,姿态用四元素表示;其次,根据机器人运动学特性,推导出任务可达性约束条件,用各向同性指标、关节角度指标、尺寸指标构建目标函数,将机器人DH参数和到达各任务点时的关节值作为设计变量,从而建立了机器人结构优化设计的数学模型,并进一步利用罚函数法处理可达性约束;最后,根据优化问题具有非线性、不可导、高维度和连续值优化的特性,选用CMA-ES(协方差矩阵自适应进化策略)进行机器人结构优化设计问题的求解。实例仿真通过模拟一个位姿不断变化的复杂作业场景,验证了该方法的有效性。 展开更多
关键词 机器人 面向任务设计 结构优化 性能指标 cma-es算法
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CMA-ES算法优化网络安全态势预测模型 被引量:13
2
作者 杨明 胡冠宇 刘倩 《哈尔滨理工大学学报》 CAS 北大核心 2017年第2期140-144,共5页
针对网络安全态势预测问题,提出了一种预测方法。该方法采用协方差矩阵自适应进化策略(CMA-ES)算法来优化径向基神经网络(RBF)预测模型中的参数,使得RBF预测模型具备更好的泛化能力,可以快速的找出复杂时间序列中的规律。仿真实验结果表... 针对网络安全态势预测问题,提出了一种预测方法。该方法采用协方差矩阵自适应进化策略(CMA-ES)算法来优化径向基神经网络(RBF)预测模型中的参数,使得RBF预测模型具备更好的泛化能力,可以快速的找出复杂时间序列中的规律。仿真实验结果表明,采用CMA-ES优化的RBF预测模型能够准确预测出一段时间内的网络安全态势值,预测精度高于传统预测手段。 展开更多
关键词 网络安全态势预测 cma-es优化算法 RBF神经网络 时间序列预测
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改进适应度函数的CMA-ES算法在机器人逆运动学中的应用 被引量:1
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作者 谭薪兴 李光 +2 位作者 薛晨慷 易静 于权伟 《智能计算机与应用》 2022年第2期18-23,31,共7页
针对机器人的逆运动学多解问题,本文利用“最佳柔顺性”规则,对适应度函数进行改进,提出了一种自适应协方差矩阵进化策略(CMA-ES)算法求逆运动学解的新方法。在原算法的基础上,将机器人各关节运动范围作为约束条件,在工作空间中获得唯... 针对机器人的逆运动学多解问题,本文利用“最佳柔顺性”规则,对适应度函数进行改进,提出了一种自适应协方差矩阵进化策略(CMA-ES)算法求逆运动学解的新方法。在原算法的基础上,将机器人各关节运动范围作为约束条件,在工作空间中获得唯一且平稳光滑的路径。以REBot-V-6R-6500型6自由度机器人为研究算例,结果表明:在点对点运动的逆运动学求解中,代表位置误差的适应度函数的平均值稳定在10^(-17)数量级;在空间螺旋轨迹连续跟踪的逆运动学求解中,求解的各关节轨迹平滑且唯一,代表位置误差的适应度函数的平均值稳定在10^(-32)数量级;在点对点运动和连续轨迹跟踪的逆运动学求解中,位置平均误差值均稳定在10^(-16)m数量级。 展开更多
关键词 机器人 逆运动学 cma-es算法 最佳柔顺性
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基于CMA-ES算法的真空保温板型结构保温板建筑被动式设计优化
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作者 耿一超 韩旭 +2 位作者 史路阳 赵伟永 秦振 《节能》 2020年第11期9-16,共8页
结构保温板建筑(SIP)是一种新型的建筑工艺,具有保温性能好、易于施工的特点,可在严寒地区推广使用。将高保温材料与SIP建筑相结合可以进一步减少严寒地区的能耗,降低墙体厚度,但同时增加了建筑成本。为了权衡建筑性能与投资成本的矛盾... 结构保温板建筑(SIP)是一种新型的建筑工艺,具有保温性能好、易于施工的特点,可在严寒地区推广使用。将高保温材料与SIP建筑相结合可以进一步减少严寒地区的能耗,降低墙体厚度,但同时增加了建筑成本。为了权衡建筑性能与投资成本的矛盾,基于CMA-ES优化算法,以Grasshopper参数化设计平台为运行载体,使用Honeybee插件与能耗模拟引擎OpenStudio相结合,以生命周期成本最低为目标函数,对3个严寒气候分区城市VIP双层保温结构SIP建筑(VIP-SIP)的被动式设计进行了参数优化,得到VIP-SIP在严寒地区最优的设计参数优化组合、节能率和投资回收期。 展开更多
关键词 cma-es优化算法 结构保温板建筑 真空保温板 能耗模拟 节能设计
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基于唯一域方法的机器人逆向运动学求解 被引量:12
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作者 李光 肖帆 +2 位作者 杨加超 章晓峰 马祺杰 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第10期386-394,共9页
针对机器人的逆运动学多解问题,提出一种基于唯一域求解的新方法。利用机器人的雅可比矩阵行列式等于0确定的边界,将机器人的关节空间划分为与逆运动学多解数目一致的唯一域;各唯一域的边界作为约束条件,将唯一域内的逆运动学求解转换为... 针对机器人的逆运动学多解问题,提出一种基于唯一域求解的新方法。利用机器人的雅可比矩阵行列式等于0确定的边界,将机器人的关节空间划分为与逆运动学多解数目一致的唯一域;各唯一域的边界作为约束条件,将唯一域内的逆运动学求解转换为CMA-ES算法的有约束寻优;利用佳点集均匀分布性的特点,优化唯一域中CMA-ES算法求解的初始均值点。通过求6R工业机器人的逆运动学多解,阐述了该方法的应用,并以机械臂逆解数值法为参照,在钱江一号6R工业机器人和KUKA仿人机械臂上进行了2个仿真实验对比。仿真结果表明,本文所提方法在满足精度要求的前提下,平均求解时间更短。实验1中,CMA-ES算法求解一组逆解的平均速度约为5.1 ms/次,数值法求解的平均速度约为7.5 ms/次;实验2中,一组逆解的求解平均速度约为18.9 ms/次,数值法求解的平均速度约为54.8 ms/次;CMA-ES算法对两款机器人的位置跟踪精度均稳定在10-6mm数量级。 展开更多
关键词 工业机器人 唯一域 逆运动学解 雅可比矩阵 cma-es算法
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一种融合专家知识和监测数据的水质预测模型 被引量:4
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作者 韩晓霞 陈媛 +1 位作者 胡冠宇 唐帅文 《浙江工业大学学报》 CAS 北大核心 2021年第5期569-576,共8页
为了解决目前水质预测中未考虑局部无知性这一问题,提出一种基于幂集置信规则库(Belief rule base with power set,PBRB)的水质预测模型。该模型能够有效融合专家知识与定量数据,并能在描述多种不确定性的同时,将传统的辨识框架扩展到幂... 为了解决目前水质预测中未考虑局部无知性这一问题,提出一种基于幂集置信规则库(Belief rule base with power set,PBRB)的水质预测模型。该模型能够有效融合专家知识与定量数据,并能在描述多种不确定性的同时,将传统的辨识框架扩展到幂集,使其能够很好地表达无知性从而提高水质预测精度。此外,利用协方差矩阵自适应进化策略(Covariance matrix adaptive evolution strategy,CMA-ES)算法对PBRB模型进行优化。仿真结果表明:PBRB模型能准确预测一段时间内水质变化趋势,预测精度高于其他传统方法。 展开更多
关键词 水质预测 置信规则库 cma-es算法 幂集
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基于变形力数据的结构件残余应力场重构方法
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作者 黄冲 刘长青 +2 位作者 赵智伟 刘明芳 郭立杰 《上海航天(中英文)》 CSCD 2020年第3期133-139,共7页
残余应力是引起零件加工变形和失效的重要因素,残余应力场的重构有助于消除和控制零件在设计、制造、评价和使用过程中的残余应力。针对已有方法难以准确重构残余应力场的问题,提出了一种通过零件加工过程中的变形力数据实现零件残余应... 残余应力是引起零件加工变形和失效的重要因素,残余应力场的重构有助于消除和控制零件在设计、制造、评价和使用过程中的残余应力。针对已有方法难以准确重构残余应力场的问题,提出了一种通过零件加工过程中的变形力数据实现零件残余应力场重构的方法。该方法首先提取了由于材料去除引起的应力重新分布带来的装夹力变化数据,即变形力。残余应力到变形力之间通过协方差矩阵自适应进化策略(CMA-ES算法)反复迭代求解出映射关系,从而构建出零件的残余应力场,最后在仿真环境下对该方法进行了验证。验证结果表明:该方法能较好地预测残余应力场,重构出的零件的初始残余应力场与原始施加的应力场平均误差值约0.38 MPa,为零件残余应力场的重构提供了一种新思路。 展开更多
关键词 残余应力场重构 变形力 结构件 cma-es算法 数据驱动
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基于进化策略有频率禁区的结构优化设计方法
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作者 程沙沙 苏国韶 燕柳斌 《计算机工程与应用》 CSCD 2013年第19期250-253,共4页
有频率禁区的桁架结构优化设计是在结构保证静态强度的前提下,通过调整构件的截面或节点坐标来改变结构的动力特性,从而避开激振频率带宽。自适应协方差矩阵进化策略(CMA-ES)算法是一种寻优效率高、鲁棒性好的全局优化算法,对处理复杂... 有频率禁区的桁架结构优化设计是在结构保证静态强度的前提下,通过调整构件的截面或节点坐标来改变结构的动力特性,从而避开激振频率带宽。自适应协方差矩阵进化策略(CMA-ES)算法是一种寻优效率高、鲁棒性好的全局优化算法,对处理复杂的非线性多维度的优化问题有很好的适应性。在考虑工艺可行性的基础上,结合有限元分析软件,提出了基于CMA-ES算法的有频率禁区的桁架结构优化设计方法。算例研究表明,该方法是可行的,与传统优化方法、粒子群优化方法相比较,具有全局寻优性能好、效率高的优点。 展开更多
关键词 频率禁区 结构优化 桁架 自适应协方差矩阵进化策略算法(cma-es)
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