基于N-K模型的水上交通事故触发过程及风险因素耦合研究 被引量：4

1

作者 马建文 王波 黄子硕 《重庆交通大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2022年第3期25-30,共6页

为明晰水上交通事故风险内在规律和多因素耦合关系,借鉴触发器原理对水上交通事故触发过程进行了分析;运用N-K模型定量研究水上交通系统内部人、船舶、环境及管理4个风险因素耦合关系,并对搜集的2012年1月—2019年8月水上交通事故数据... 为明晰水上交通事故风险内在规律和多因素耦合关系,借鉴触发器原理对水上交通事故触发过程进行了分析;运用N-K模型定量研究水上交通系统内部人、船舶、环境及管理4个风险因素耦合关系,并对搜集的2012年1月—2019年8月水上交通事故数据进行实例计算。结果表明:水上交通事故与耦合风险因素数量成正相关关系,3个因素耦合时人、环境、管理的耦合风险值最大,双因素耦合时人与管理的耦合风险值最大;应着重加强对水上交通系统中管理和人的因素控制,这对提高水上交通事故风险预控水平非常重要。 展开更多

关键词 交通运输工程 水上交通 触发过程 风险耦合 N-K模型

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水下打捞机器人执行器部分失效的有限时间轨迹跟踪控制 被引量：2

2

作者 张强 姜宇桉 +1 位作者 郭高阳 张燕 《中国舰船研究》 CSCD 北大核心 2024年第5期57-64,共8页

[目的]旨在解决船载供电电压降低或控制系统电路腐蚀等原因导致的水下打捞机器人执行器出现部分失效的问题。[方法]考虑到深海鱼雷、载货沉船等工程打捞作业中复杂海洋情况的影响,采用终端滑模观测器对系统不确定扰动进行观测。利用容... [目的]旨在解决船载供电电压降低或控制系统电路腐蚀等原因导致的水下打捞机器人执行器出现部分失效的问题。[方法]考虑到深海鱼雷、载货沉船等工程打捞作业中复杂海洋情况的影响,采用终端滑模观测器对系统不确定扰动进行观测。利用容错控制和有限时间控制方法,在线估计执行器故障系数,设计一种具有终端滑模观测器的有限时间轨迹跟踪容错控制方案。[结果]该方案的系统输出平滑、稳定且能快速到达期望轨迹,同时,与传统容错控制方案相比,降低了水下打捞机器人控制系统的稳态时间,其横向位移降低了10 s,纵向位移降低了15 s。[结论]能够为水下工程机械的轨迹跟踪控制提供理论参考,并具有实际的工程意义。 展开更多

关键词 水下打捞机器人 终端滑模 轨迹跟踪 执行器部分失效

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输入饱和约束下自适应RBF神经网络非线性反馈船舶航向控制 被引量：2

3

作者 苏文学 孟祥飞 张强 《上海海事大学学报》 北大核心 2024年第2期14-19,共6页

针对输入饱和约束下外界扰动和模型不确定情况下的船舶航向跟踪控制问题,提出一种自适应径向基函数(radial basis function,RBF)神经网络非线性反馈航向跟踪控制方法。利用自适应RBF神经网络对外界扰动和模型不确定项进行估计,并利用最... 针对输入饱和约束下外界扰动和模型不确定情况下的船舶航向跟踪控制问题,提出一种自适应径向基函数(radial basis function,RBF)神经网络非线性反馈航向跟踪控制方法。利用自适应RBF神经网络对外界扰动和模型不确定项进行估计,并利用最小学习参数法减少计算量;将一个具有误差增益反相关特征的非线性函数嵌入控制律中,设计一种非线性反馈控制方法;利用李雅普诺夫理论证明所有信号在考虑外界扰动和模型不确定的船舶航向跟踪控制系统中都是一致有界的。通过仿真和比较,验证了所设计控制方法的有效性。所做研究可为输入饱和约束下船舶航向跟踪控制提供参考,具有工程实际意义。 展开更多

关键词 船舶航向跟踪 径向基函数(RBF)神经网络 非线性反馈控制 输入饱和

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结合Otsu阈值优化和多尺度融合的海上图像去雾算法 被引量：1

4

作者 迟明善 刘鹏杰 +2 位作者 张强 弭永发 宁心怡 《上海海事大学学报》 北大核心 2024年第3期16-23,共8页

针对在处理海上图像时暗通道先验去雾算法对天空区域不适用以及复原图像易出现色偏的问题,提出一种结合天空区域分割与多尺度透射率融合的海上图像暗通道去雾算法。采用灰度和双边滤波预处理图像,基于大津算法(Otsu)阈值优化对预处理后... 针对在处理海上图像时暗通道先验去雾算法对天空区域不适用以及复原图像易出现色偏的问题,提出一种结合天空区域分割与多尺度透射率融合的海上图像暗通道去雾算法。采用灰度和双边滤波预处理图像,基于大津算法(Otsu)阈值优化对预处理后的图像进行天空区域初分割,再进行基于梯度域导向滤波的天空区域细分割,并去除细分割图像中的阴影;基于天空区域分割改进大气光值估计方法,通过多尺度透射率融合获得初始透射率图,以及采用梯度域导向滤波细化透射率图;通过大气散射模型完成对海上图像的去雾处理。结果表明,与原始暗通道去雾算法相比,利用所提算法去雾后的图像在信息熵、结构相似度、峰值信噪比指标上分别提升了3.5%、9.89%、27.42%。该算法能够有效避免原始算法产生的光晕和色偏现象,且具有更好的视觉效果,能还原真实的海上场景船舶图像。 展开更多

关键词 海上图像 图像去雾 天空分割 多尺度融合 梯度域导向滤波 暗通道先验算法

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风浪流联合发电装置涡激振动数值模拟研究

5

作者 王家正 孙洪源 +3 位作者 林海花 焦波 刘德鑫 孙光 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第11期545-552,共8页

使用Fluent模拟风浪流联合发电装置的水动力特性。利用UDF和动网格技术实现圆柱振子的流固耦合模拟,分析圆柱振子的涡激振动特性。首先,从受力、运动频率、幅值、轨迹、升阻力系数等5个方面分析风浪流联合发电装置圆柱振子的涡激振动特... 使用Fluent模拟风浪流联合发电装置的水动力特性。利用UDF和动网格技术实现圆柱振子的流固耦合模拟,分析圆柱振子的涡激振动特性。首先,从受力、运动频率、幅值、轨迹、升阻力系数等5个方面分析风浪流联合发电装置圆柱振子的涡激振动特性;其次,通过对圆柱绕流、强迫运动、单向涡激振动、双向涡激振动等多种运动形态的对比,研究风浪流联合发电装置圆柱振子的涡泄模式。最后通过与J&W的经典实验对比,证明该模拟的准确性。研究表明:单向涡激振动时,振子阻力系数的平均值和均方差均呈先增加后减少的趋势,且在约化速度为5.53~9.51时发生锁定现象;与圆柱振子绕流相比,单向涡激振动的频率比随约化速度的增加而增大,且在锁定区间保持稳定,约为1;来流速度选取锁定区间内流速时,单向或双向涡激振动的尾涡形式由2S模式转变为SS模式。 展开更多

关键词 海流能 涡激振动 流固耦合 涡泄模式 约化速度 数值模拟

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状态受限下的水下履带式清淤机器人轨迹跟踪控制 被引量：7

6

作者 张强 郭高阳 +1 位作者 胡宴才 张燕 《中国舰船研究》 CSCD 北大核心 2023年第3期57-65,共9页

[目的]针对桥梁建设中运用履带式清淤机器人进行沉井清淤时易出现附着力不足而打滑的工程问题,设计基于障碍Lyapunov函数(BLF)的轨迹跟踪控制器。[方法]考虑到轨迹跟踪控制器算法质心与几何中心不重合的情况、外界未知有界扰动的影响和... [目的]针对桥梁建设中运用履带式清淤机器人进行沉井清淤时易出现附着力不足而打滑的工程问题,设计基于障碍Lyapunov函数(BLF)的轨迹跟踪控制器。[方法]考虑到轨迹跟踪控制器算法质心与几何中心不重合的情况、外界未知有界扰动的影响和系统动态不确定性,建立运动学及动力学运动模型。利用终端滑模观测器(TSMO)在有限时间内逼近外界扰动和系统动态不确定性。通过时变对称有限时间BLF稳定性分析,验证控制系统的稳定性,同时限制系统速度状态以防止控制失效。[结果]仿真结果表明,履带式清淤机器人在所设计的控制器控制下能够平滑且快速地到达期望的轨迹。[结论]研究结果证明了所用方法可以将机器人系统的速度状态限制在符合工程实际的区间内。 展开更多

关键词 履带式清淤机器人 轨迹跟踪 终端滑模 有界扰动 障碍Lyapunov函数

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欠驱动船舶自适应神经网络有限时间轨迹跟踪 被引量：7

7

作者 张强 朱雅萍 +2 位作者 孟祥飞 张树豪 胡宴才 《中国舰船研究》 CSCD 北大核心 2022年第4期24-31,共8页

[目的]针对欠驱动水面船舶在轨迹跟踪控制中存在的动态不确定和未知扰动问题,设计一种自适应神经网络有限时间轨迹跟踪控制方案。[方法]利用运动学虚拟控制律变换和有界限制的方法进行欠驱动变化。在Backstepping的框架下,利用神经网络... [目的]针对欠驱动水面船舶在轨迹跟踪控制中存在的动态不确定和未知扰动问题,设计一种自适应神经网络有限时间轨迹跟踪控制方案。[方法]利用运动学虚拟控制律变换和有界限制的方法进行欠驱动变化。在Backstepping的框架下,利用神经网络重构未知动态,并设计自适应律逼近未知扰动的上界。通过Lyapunov直接法提供严格的理论分析,以证明闭环系统所有信号都是有界的,并使跟踪误差收敛至有界的区间。[结果]仿真结果表明,所提控制方案能够使欠驱动船舶在有限的时间内跟踪上期望的轨迹,且相比传统控制方案,系统误差的收敛速度更快,误差的上、下界也更小,在面对外界未知的时变干扰时还具有良好的鲁棒性。[结论]所做研究可为船舶的轨迹跟踪控制提供有效参考,具有实际的工程意义。 展开更多

关键词 轨迹跟踪 自适应神经网络 有限时间 不确定扰动 欠驱动水面船舶

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基于Lyapunov理论考虑不确定扰动的船舶自适应跟踪控制 被引量：4

8

作者 张强 李昊洋 +2 位作者 孟祥飞 胡宴才 张树豪 《上海海事大学学报》 北大核心 2023年第1期8-16,共9页

针对受外界干扰的欠驱动船舶轨迹跟踪问题,提出一种自适应有限时间轨迹跟踪控制方法。通过设计自适应律逼近外部扰动的上界,结合有限时间控制理论设计轨迹跟踪控制律,再运用Lyapunov稳定性理论验证系统整体的稳定性。利用MATLAB进行对... 针对受外界干扰的欠驱动船舶轨迹跟踪问题,提出一种自适应有限时间轨迹跟踪控制方法。通过设计自适应律逼近外部扰动的上界,结合有限时间控制理论设计轨迹跟踪控制律,再运用Lyapunov稳定性理论验证系统整体的稳定性。利用MATLAB进行对比仿真实验,验证此方法的有效性。实验结果表明:该控制方法的跟踪精度较高,跟踪误差较小,且可以快速收敛到一个零附近的有界区间,实现了欠驱动船舶有限时间的轨迹跟踪,为船舶安全航行和智能船舶研究提供参考。 展开更多

关键词 欠驱动船舶 轨迹跟踪 有限时间 自适应控制

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考虑不确定扰动的欠驱动船舶鲁棒自适应有限时间控制 被引量：3

9

作者 张强 王琪文 +2 位作者 孟祥飞 胡宴才 张树豪 《中国航海》 CSCD 北大核心 2023年第1期16-23,共8页

针对欠驱动水面船舶遭受的系统动态不确定性影响和外界干扰问题,设计一种有限时间轨迹跟踪控制方案。该方案将系统动态影响和外界扰动的不确定性耦合成可转化为单参数线性化形式的复合向量,并设计自适应控制律来逼近复合向量的上界,从... 针对欠驱动水面船舶遭受的系统动态不确定性影响和外界干扰问题,设计一种有限时间轨迹跟踪控制方案。该方案将系统动态影响和外界扰动的不确定性耦合成可转化为单参数线性化形式的复合向量,并设计自适应控制律来逼近复合向量的上界,从而简化计算复杂度。为提高轨迹跟踪控制的快速收敛性和强抗干扰能力,考虑有限时间控制的设计思路,在虚拟控制变量和控制律中设计有限时间函数,通过Lyapunov理论分析该控制律的稳定性,并通过对比仿真试验验证方案的有效性。结果表明:该方案可为智能船舶自主航行提供理论支撑。 展开更多

关键词 轨迹跟踪 有限时间 欠驱动船舶 自适应控制

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采用混合MTJ/CMOS和SABL结构的密码算法电路设计

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作者 王晨旭 闫涛 +4 位作者 宫月红 罗敏 曾琅 张德明 徐天亮 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第6期72-78,共7页

为了在提高轻量级密码算法(Lightweight cipher algorithm,LWCA)电路安全性的同时降低功耗,提出了一种磁隧道结(Magnetic tunnel junction,MTJ)/CMOS混合结构查找表(Look up table,LUT)电路,该结构通过与感测放大器逻辑(Sense amplifier... 为了在提高轻量级密码算法(Lightweight cipher algorithm,LWCA)电路安全性的同时降低功耗,提出了一种磁隧道结(Magnetic tunnel junction,MTJ)/CMOS混合结构查找表(Look up table,LUT)电路,该结构通过与感测放大器逻辑(Sense amplifier based logic,SABL)元件配合可以实现完整的PRESENT-80加密算法电路。设计将MTJ器件引入防护电路设计中,进而提出了一种基于混合MTJ/CMOS结构的双轨查找表(Look-up table,LUT)电路结构。首先,基于40 nm CMOS工艺库和MTJ器件仿真模型,使用新提出的双轨查找表结构设计了加密算法电路工作过程中所需要的关键S-box电路并通过了仿真验证。然后,利用该电路和敏感放大器逻辑元件电路结构组合设计了PRESENT-80密码算法的完整电路。最后对所设计的电路模型进行了相关性功耗分析攻击(CPA)攻击,同时为了方便进行对比研究,还对使用传统CMOS单轨和SABL双轨结构实现的PRESENT-80加密算法电路模型进行了相同条件下的仿真和功耗分析研究。对比仿真结果表明,基于新结构实现的电路具有良好的抗功耗攻击性能,能够抵御10000条功耗迹下的CPA攻击,同时新结构的电路在工作时的平均功耗要明显低于经典的SABL电路。 展开更多

关键词 MTJ SABL PRESENT 低功耗 抗CPA攻击

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高压燃油诱导激波对喷雾演化规律的影响 被引量：1

11

作者 李越 王明雨 +3 位作者 张少君 于福临 宋磊 董全 《内燃机学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第2期106-112,共7页

采用纹影法对高压燃油喷射下的诱导激波现象进行可视化试验,结合喷油规律曲线,分析了激波对喷雾演化规律及雾化特性的影响.结果表明:在相同的燃油喷射压力及背景密度条件下,激波的产生和传播对喷雾贯穿距离的发展具有促进作用,但是对喷... 采用纹影法对高压燃油喷射下的诱导激波现象进行可视化试验,结合喷油规律曲线,分析了激波对喷雾演化规律及雾化特性的影响.结果表明:在相同的燃油喷射压力及背景密度条件下,激波的产生和传播对喷雾贯穿距离的发展具有促进作用,但是对喷雾径向发展影响不大.激波对喷雾轴向的促进会进一步增强喷雾对空气的卷吸作用,有助于喷雾的快速雾化.同时,笔者提出了燃油喷射激波角计算的经验公式,实现了燃油喷射过程激波角的预测,预测结果与试验结果吻合较好. 展开更多

关键词 燃油喷雾 激波 纹影法

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等离子喷涂8YSZ热障涂层隔热效果及内应力演变有限元模拟 被引量：1

12

作者 吴硕 赵远涛 +5 位作者 王亮 李文戈 刘未来 张士陶 吴艳鹏 马融 《机械工程材料》 CAS CSCD 北大核心 2023年第9期94-100,105,共8页

采用等离子喷涂法制备质量分数8%氧化钇稳定氧化锆(8YSZ)热障涂层,并进行隔热和热震循环试验;构建简易有限元模型对热障涂层的隔热性能和热震循环中的内应力演变进行模拟,并对破坏机理进行分析。结果表明:模拟得到热障涂层的隔热温度在1... 采用等离子喷涂法制备质量分数8%氧化钇稳定氧化锆(8YSZ)热障涂层,并进行隔热和热震循环试验;构建简易有限元模型对热障涂层的隔热性能和热震循环中的内应力演变进行模拟,并对破坏机理进行分析。结果表明:模拟得到热障涂层的隔热温度在167.60~262.22℃,隔热效果良好,与试验结果的相对误差在10%以内;热障涂层的隔热效果随厚度增加而增强;热震循环产生的应力在涂层的界面边缘处集中,与试验得到的在涂层边缘处出现裂纹和脱落并逐渐延伸至中心的失效方式相吻合;随涂层厚度增加,热震循环升温和降温后的应力增大。 展开更多

关键词 热障涂层 有限元模拟 隔热效果 热震循环 应力分布

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排放控制区下集装箱班轮航线路径规划与航速调度集成决策 被引量：8

13

作者 楚金华 李俊鹤 +1 位作者 王春娟 陈超 《交通运输系统工程与信息》 EI CSCD 北大核心 2021年第4期230-238,262,共10页

针对排放控制区和"限硫令"实施下,控制区内外燃油价格的巨大差异,对船舶进出港射角选择、航段航速优化,挂港顺序确定的影响,综合考虑船舶进出港射角与控制区内外航距组合的关联关系,控制区内外航距、航速在燃油价格差异下的... 针对排放控制区和"限硫令"实施下,控制区内外燃油价格的巨大差异,对船舶进出港射角选择、航段航速优化,挂港顺序确定的影响,综合考虑船舶进出港射角与控制区内外航距组合的关联关系,控制区内外航距、航速在燃油价格差异下的悖反关系,船舶耗油费用和耗时费用的平衡关系,港口间船舶运行费用组合与航线挂港次序的作用关系,以及这些关系相互影响,相互作用,相互耦合对船舶运营成本的影响,提出集装箱班轮航线路径规划与航速调度集成决策问题。以航次运营成本最小为目标,运用斜边非限定变异三角函数几何方法和混合整数非线性规划建模方法,构建该问题的两阶段集成决策模型,并利用遗传算法对结果进行优化。最后,通过案例对比与趋势分析,验证了模型的实用性和优越性。 展开更多

关键词 水路运输 路径规划 遗传算法 集装箱班轮航线 航速优化

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微生物燃料电池技术处理船舶机舱舱底水同步产电分析

14

作者 熊广友 张少君 +2 位作者 王明雨 王天舒 佟伟 《船海工程》 北大核心 2022年第6期106-110,共5页

针对船舶舱底水乳化油难降解和微生物燃料电池(MFC)产电性能低的问题,提出使用聚吡咯/氧化石墨烯(PPy/GO)共混修饰核桃壳基生物炭作为阳极材料,使用红外光谱仪、X射线衍射仪、扫描电子显微镜、接触角测量仪等表征MFC阳极材料的结构和形... 针对船舶舱底水乳化油难降解和微生物燃料电池(MFC)产电性能低的问题,提出使用聚吡咯/氧化石墨烯(PPy/GO)共混修饰核桃壳基生物炭作为阳极材料,使用红外光谱仪、X射线衍射仪、扫描电子显微镜、接触角测量仪等表征MFC阳极材料的结构和形貌变化,GC/MS分析测试结果表明:嗜油菌群对船舶舱底水中正构烷烃、环烷烃和多环芳烃处理效果显著,处理后的舱底水含油量≤10 mg/L;经PPy/GO修饰后的生物炭可显著提高MFC的电化学性能,利用导电性良好的GO和带有正电荷的PPy制备的复合阳极PPy/GO生物炭,能够吸引大量携带负电荷的嗜油菌附着在疏松多孔的阳极材料表面,两者协同作用可以显著提高MFC对含油污水的降解效率与产电性能。 展开更多

关键词 MFC 阳极材料 氧化石墨烯 生物质 功率密度

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精确估计下的多智能体系统漏斗复合控制

15

作者 李枝强 刘洋 +1 位作者 周琪 鲁仁全 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第8期1417-1425,共9页

针对一类具有时变扰动的非线性多智能体系统,研究其在有向拓扑下的一致性跟踪问题,提出一种基于精确估计的复合自适应预设有限时间(PFT)漏斗控制方法.首先,构建一种新的PFT漏斗控制,使跟踪误差约束在PFT漏斗边界内.其次,采用神经网络(NN... 针对一类具有时变扰动的非线性多智能体系统,研究其在有向拓扑下的一致性跟踪问题,提出一种基于精确估计的复合自适应预设有限时间(PFT)漏斗控制方法.首先,构建一种新的PFT漏斗控制,使跟踪误差约束在PFT漏斗边界内.其次,采用神经网络(NN)逼近系统的未知非线性,并利用NN逼近信息设计扰动观测器,建立基于NN和扰动观测器的复合估计模型,将得到的预测误差引入NN权值的复合更新律中,实现对未知非线性和时变扰动的精确估计.然后,利用动态面技术和误差补偿机制,在解决传统反步法“计算爆炸”问题的同时,消除滤波器误差对系统的影响.最后,通过Lyapunov稳定性理论证明闭环系统所有信号均为有界的,并通过仿真实验验证控制方法的有效性. 展开更多

关键词 多智能体系统 神经网络 扰动观测器 复合估计模型

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水浮式大蒜鳞芽调整机构的设计与仿真

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作者 张光辉 段志超 +1 位作者 隋荣娟 孙光 《南方农机》 2023年第17期83-86,122,共5页

【目的】解决机械化种植大蒜时大蒜鳞芽调整问题。【方法】研究小组设计了一款水浮式大蒜鳞芽调整机构,利用浮力和大蒜自身重力使大蒜在播种时保持鳞芽朝上的姿态。首先,本研究以山东金乡大蒜为例,取50组大蒜作为测量样本,最终得出大蒜... 【目的】解决机械化种植大蒜时大蒜鳞芽调整问题。【方法】研究小组设计了一款水浮式大蒜鳞芽调整机构,利用浮力和大蒜自身重力使大蒜在播种时保持鳞芽朝上的姿态。首先,本研究以山东金乡大蒜为例,取50组大蒜作为测量样本,最终得出大蒜的重心大约在距离底部1/3处。其次,详细分析了大蒜鳞芽调整原理与机构设计,包括过水勺、传动系统、水箱、扶正弹簧、扶正斜面等。最后,利用SolidWorks建立大蒜三维模型,将模型导入到FLUENT,模拟大蒜在水中的调整过程。【结果】当大蒜距离水面100 mm时,需要的调整时间为0.35 s,以大蒜鳞芽朝下落入水中为例,大蒜最终都会调整到鳞芽斜向上的姿态。【结论】该水浮式大蒜鳞芽调整机构设备简单、成本低,解决了大蒜鳞芽定向问题,研究结果可为机械结构设计提供理论依据。 展开更多

关键词 大蒜播种机 鳞芽调整 水浮式 数值仿真

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