水路交通系统的发展现状与未来展望 被引量：13

1

作者 严新平 韩亚 +2 位作者 吴兵 李梦霞 张笛 《中国航海》 CSCD 北大核心 2024年第2期145-152,共8页

水路交通系统是以船舶等为载运工具、以港口为节点、以海洋、江河、湖泊等水域为通道的一种运输方式,能够实现货物、人员的搭载与时空位移,是综合交通体系中不可或缺的重要组成部分。本文分析了国内外水路交通系统发展现状,梳理了水路... 水路交通系统是以船舶等为载运工具、以港口为节点、以海洋、江河、湖泊等水域为通道的一种运输方式,能够实现货物、人员的搭载与时空位移,是综合交通体系中不可或缺的重要组成部分。本文分析了国内外水路交通系统发展现状,梳理了水路交通系统未来需求及技术特征,提出了水路交通运输规划与组织优化、绿色船舶动力系统及供给体系、人机共融船舶岸基驾控系统、海域立体综合运输系统、水路交通系统控制体系、气象导航与安全航行等未来水路交通系统发展方向,为提高水路交通系统运营效率与服务质量提供理论基础与技术参考。 展开更多

关键词 水路运输 新一代航运系统 岸基驾控 新能源动力 海域立体运输系统

在线阅读 下载PDF 职称材料

限制水域智能船舶安全航速自适应控制方法

2

作者 吴兵 苏鑫 刘佳仑 《哈尔滨工程大学学报》 北大核心 2025年第7期1349-1356,共8页

针对大型船舶航速低时乘潮历时长、航速高时下沉量大的问题,本文提出了一种乘潮潮时和下沉量双重约束的智能船舶安全航速自适应控制方法。通过对比分析不同航速推算公式,引入BarrassⅡ型公式,研究了船舶航行下沉量与最大安全航速的关系... 针对大型船舶航速低时乘潮历时长、航速高时下沉量大的问题,本文提出了一种乘潮潮时和下沉量双重约束的智能船舶安全航速自适应控制方法。通过对比分析不同航速推算公式,引入BarrassⅡ型公式,研究了船舶航行下沉量与最大安全航速的关系。基于四自由度船舶运动模型,结合富裕水深和乘潮航行需求,构建了动态安全航速约束框架。通过动态约束与非线性模型预测控制,设计了安全航速约束的代价函数,并使用Lyapunov函数证明稳定性,实现了在内河水深吃水比受限情况下的航速自适应控制。在长江吴淞口仿真环境中,验证了控制器的有效性,5种增益矩阵下的平均乘潮路程完成率为98.84%,且控制器能根据船舶运动状态和环境调整航速,始终保持在安全范围内。所提出方法能根据水深实现动态航速控制,并满足大型船舶乘潮航行需求。 展开更多

关键词 智能船舶 船舶下沉量 乘潮航行 动态约束 安全航速 自适应控制 非线性模型预测控制 轨迹跟踪

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于交通波理论的内河航道拥塞度预测方法研究

3

作者 余庆 赖伟鑫 +2 位作者 曹德胜 万程鹏 沈欣怡 《中国航海》 北大核心 2025年第1期50-59,共10页

为实现对航道拥塞度的预测,基于交通波理论提出一种考虑最大排队长度的拥塞度预测方法。模型基于船舶自动识别系统(AIS)数据提取交通流特征参数,结合船舶在不同水域的航行行为差异,提出航路特征区域划分方法。在此基础上,选取交通波理... 为实现对航道拥塞度的预测,基于交通波理论提出一种考虑最大排队长度的拥塞度预测方法。模型基于船舶自动识别系统(AIS)数据提取交通流特征参数,结合船舶在不同水域的航行行为差异,提出航路特征区域划分方法。在此基础上,选取交通波理论中排队长度作为拥塞度评价指标,提出基于高斯过程回归的最大排队长度预测方法,实现对航道拥塞程度的预测。针对长江流域裕溪河段开展案例研究,结果表明:该航段2020年7月最大排队长度理论值为0.98 km,建立回归模型的Adjusted R^(2)为0.88,预测最大排队长度1.34 km,与理论值误差0.37 km。该模型具有较高的可解释性,能实现对航道拥塞度的预测,本研究可为海事监管服务水平提升提供理论依据。 展开更多

关键词 DBSCAN聚类 交通波理论 最大排队长度 高斯过程回归 交通流饱和度

在线阅读 下载PDF 职称材料

参数摄动下欠驱动USV全局积分滑模控制技术研究

4

作者 马浩哲 赵江滨 +1 位作者 韦海宇 谈威 《舰船科学技术》 北大核心 2025年第5期112-117,共6页

在不确定洋流因素的影响下,通过有效的控制算法对无人船进行控制是其能够实现水下勘察、搜救巡逻等任务的有效前提。本文提出一种存在水动力参数摄动下基于LOS制导律的全局积分滑模轨迹跟踪控制器,首先通过视线法(LOS)设计位姿控制器从... 在不确定洋流因素的影响下,通过有效的控制算法对无人船进行控制是其能够实现水下勘察、搜救巡逻等任务的有效前提。本文提出一种存在水动力参数摄动下基于LOS制导律的全局积分滑模轨迹跟踪控制器,首先通过视线法(LOS)设计位姿控制器从而得出速度虚拟控制输入,其次通过全局积分滑模(GISMC)控制设计动态控制器,在控制器设计中采用改进的连续函数进行补偿,并通过李雅普诺夫函数保证整个闭环系统的稳定性。最后通过对2种不同曲率轨迹的跟踪仿真结果验证了所设计控制器的有效性和可靠性。 展开更多

关键词 水面无人艇 轨迹跟踪 李雅普诺夫稳定性理论 积分滑模控制 参数摄动

在线阅读 下载PDF 职称材料

船舶远程驾驶人机主从博弈控制方法研究 被引量：1

5

作者 李晨 严新平 +2 位作者 刘佳仑 黄亚敏 李诗杰 《交通运输系统工程与信息》 EI CSCD 北大核心 2024年第3期21-31,74,共12页

针对船舶远程驾驶场景下的人机目标非一致性问题,本文设计了系统人主机辅的运行模式,提出一种主从博弈框架下的共享控制方法,将船舶协同避碰转向任务中的人机交互作用描述为完全信息条件下的非合作博弈关系,通过构造驾驶员和共驾控制器... 针对船舶远程驾驶场景下的人机目标非一致性问题,本文设计了系统人主机辅的运行模式,提出一种主从博弈框架下的共享控制方法,将船舶协同避碰转向任务中的人机交互作用描述为完全信息条件下的非合作博弈关系,通过构造驾驶员和共驾控制器的状态空间推导主从博弈的Stackelberg微分对策,使用Fan-GFlicksberg不动点定理证明纳什均衡解的存在性与唯一性。根据驾驶风格和操纵技能预分配驾驶权重,基于模型预测控制方法设计轨迹跟踪器,采取反馈校正方式在有限时域内滚动优化,综合考虑船舶安全航行边界、碰撞风险和人机冲突程度在线进行调节。选取船舶横向偏移误差和驾驶员操作负荷等评价指标,在内河操纵环境下验证了方法的有效性。仿真结果表明:本文所提出的主从博弈控制方法能够为具备不同驾驶风格和操纵技能的作业人员提供个性化辅助,当驾驶员和共驾控制器发生意图冲突时,根据航行风险对预分配权重进行调节,在确保航行安全的前提下使船舶尽可能满足驾驶员的操纵意图。 展开更多

关键词 水路运输 船舶远程驾驶 人机协同 共享转向控制 模型预测 控制权重调节

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于改进反步滑模控制算法的拖轮自主靠泊控制 被引量：3

6

作者 刘佳仑 董智霖 +2 位作者 李诗杰 游旭 胡英俊 《中国舰船研究》 CSCD 北大核心 2024年第1期119-127,共9页

[目的]针对拖轮的自主靠泊控制问题,研究基于虚拟船领导的目标跟踪控制策略在拖轮自主靠泊中的应用。[方法]首先,将拖轮的自主靠泊过程转变为虚拟拖轮和实际拖轮的目标跟踪控制过程;然后,设计靠泊系统的运动学模型,考虑靠泊场景中的特... [目的]针对拖轮的自主靠泊控制问题,研究基于虚拟船领导的目标跟踪控制策略在拖轮自主靠泊中的应用。[方法]首先,将拖轮的自主靠泊过程转变为虚拟拖轮和实际拖轮的目标跟踪控制过程;然后,设计靠泊系统的运动学模型,考虑靠泊场景中的特殊环境干扰,使用反步法和滑模控制法(SMC)设计全回转尾推进拖轮的自主靠泊控制器,提供了3种不同的滑模面设计并使用李雅普诺夫函数进行稳定性验证;最后,采用仿真实验的方式,通过靠泊轨迹、速度误差和距离误差来对控制的效果进行验证。[结果]仿真实验结果表明,设计的拖轮自主靠泊控制策略以及控制器在拖轮自主靠泊场景中具有较好的效果,面对系统的不确定干扰有较好的表现。[结论]该控制策略以及靠泊控制器的适用性以及鲁棒性较好,以全新的角度实现了拖轮自主靠泊控制,为后续拖轮的靠泊控制研究提供了新的方向。 展开更多

关键词 欠驱动拖轮 自主靠泊 目标跟踪控制 反步法 滑模控制

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于虚拟网关的交通基础设施监测点位数据接入方法

7

作者 黄亮 邹鹏 +3 位作者 曹菁菁 胡健 颜泽锌 黄小蝶 《计算机工程》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期50-59,共10页

针对交通基础设施点位监测数据来源多样、结构各异、协议不一的特点,分析具体接入需求,提出一种基于Netty架构的交通基础设施监测点位数据接入虚拟网关。阐述网关接入监测点位的配置方法及集群分配策略,定义超文本传输协议(HTTP)、传输... 针对交通基础设施点位监测数据来源多样、结构各异、协议不一的特点,分析具体接入需求,提出一种基于Netty架构的交通基础设施监测点位数据接入虚拟网关。阐述网关接入监测点位的配置方法及集群分配策略,定义超文本传输协议(HTTP)、传输控制协议(TCP)、用户数据报协议(UDP)下的数据传输格式,设计一种数据传输消息的编码和校验机制。在真实监测数据样本增强的基础上,利用分布式消息模拟工具对虚拟网关性能进行测试,结果表明,该虚拟网关实现了多点位多协议的交通基础设施监测数据统一接入,每亿条数据接入时间、存储时间分别达到8.14 s和9.75 s,平均数据溯源时间为2.96 s,具有亿级规模点位监测数据的接入能力,可为交通基础设施数字化监测的研究和应用提供理论支撑。 展开更多

关键词 Netty框架 Kafka消息队列 数据接入 平台化 物联网数据

在线阅读 下载PDF 职称材料

船舶自抗扰无模型自适应航迹控制 被引量：9

8

作者 李诗杰 徐诚祺 +2 位作者 刘佳仑 徐子茜 孟凡彬 《中国舰船研究》 CSCD 北大核心 2024年第1期280-289,共10页

[目的]旨在研究船舶在真实海况下航行面临复杂环境干扰的影响,控制船舶克服干扰,实现航迹跟随、智能航行。[方法]首先,将无模型自适应控制(MFAC)算法引入自抗扰控制器(ADRC)中,设计改进自抗扰无模型自适应控制(ADRC-MFAC)算法,通过ADRC... [目的]旨在研究船舶在真实海况下航行面临复杂环境干扰的影响,控制船舶克服干扰,实现航迹跟随、智能航行。[方法]首先,将无模型自适应控制(MFAC)算法引入自抗扰控制器(ADRC)中,设计改进自抗扰无模型自适应控制(ADRC-MFAC)算法,通过ADRC跟踪系统的实时状态、识别系统所受未知扰动,根据MFAC建立输入数据(舵角)与输出数据(航向角、角速度)之间的非线性关系,实现稳定的航向控制。然后,结合自适应视线(LOS)制导策略,通过动态航向控制实现对航迹的精准控制。[结果]仿真结果表明,所设计的控制器能够控制船舶快速航行至预设轨迹并沿轨迹行进,在复杂环境扰动下仍能够实现理想的航迹控制。[结论]研究成果不依赖船舶具体模型,可为船舶航迹控制提供参考。 展开更多

关键词 航迹控制 自抗扰控制算法 无模型自适应控制算法 数据驱动控制

在线阅读 下载PDF 职称材料

虚假数据注入式攻击下无人水面船舶自适应神经输出反馈轨迹跟踪控制 被引量：1

9

作者 祝贵兵 吴晨 马勇 《自动化学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期1472-1484,共13页

本文主要研究网络环境下无人水面船舶(Unmanned surface vessels,USVs)遭受虚假数据注入式(False-data-injection,FDI)攻击的跟踪控制问题.其中,内部和外部不确定以及输入饱和约束等实际因素均考虑在设计中.在控制设计过程中,为避免将... 本文主要研究网络环境下无人水面船舶(Unmanned surface vessels,USVs)遭受虚假数据注入式(False-data-injection,FDI)攻击的跟踪控制问题.其中,内部和外部不确定以及输入饱和约束等实际因素均考虑在设计中.在控制设计过程中,为避免将船舶速度的攻击信号引入闭环系统,采用分类重构思想,构造一种新的神经网络(Neural network,NN)状态观测器,同时重构船舶速度和攻击信号.进一步,在backstepping设计框架下,利用重构的攻击信号补偿USVs运动学通道因虚假数据注入式攻击引起的非匹配不确定项.在动力学设计通道中,利用自适应神经技术和单参数学习法,重构由内部和外部不确定组成的复合不确定部分,进而提出自适应神经输出反馈控制方案.理论分析表明,即便在FDI攻击、内外不确定以及执行器饱和约束的情况下,所提控制方案仍能迫使USVs跟踪给定的参考轨迹.同时,仿真和比较结果证实了所提控制方案的有效性和优越性. 展开更多

关键词 无人水面船舶 虚假数据注入式攻击 跟踪控制 单参数学习法 自适应神经控制 输出反馈

在线阅读 下载PDF 职称材料

船舶自主航行虚拟测试场景研究进展 被引量：1

10

作者 陈立家 王凯 +3 位作者 黄立文 李胜为 周欣蔚 刘岩值 《中国舰船研究》 北大核心 2025年第1期25-37,共13页

自主航行能力系统性测试、验证与可靠性评价是智能船舶产业化应用的重要前提。为明确不同测试对象对于自主航行测试场景的需求,对自主航行测试场景的测试对象、场景定义、构建方法和测试方式进行梳理。依据测试对象和场景需求的特点,将... 自主航行能力系统性测试、验证与可靠性评价是智能船舶产业化应用的重要前提。为明确不同测试对象对于自主航行测试场景的需求,对自主航行测试场景的测试对象、场景定义、构建方法和测试方式进行梳理。依据测试对象和场景需求的特点,将场景构建方法分为真实数据提取、机理建模重构、数据驱动衍生和优化搜索采样方法,对比阐述不同场景构建方法的性能和所生成场景的特点,并结合算法验证优化、性能评估和安全验证等不同测试需求分析场景构建方法所存在的问题。研究结果表明:实际应用要求测试场景构建技术充分关注测试场景结构体系的完备描述、场景组合爆炸和场景系统动力学演化问题。未来的研究应重点关注异质交通场景发展趋势,丰富智能船舶测试理论和方法体系,为智能船舶的研究成果产业化应用奠定理论与技术基础。 展开更多

关键词 智能船舶 船舶测试 自主航行 测试场景 场景定义 场景生成 场景重构

在线阅读 下载PDF 职称材料

内河船舶营运碳排放强度预测方法研究 被引量：1

11

作者 刘清 聂凤铭 王磊 《中国航海》 北大核心 2025年第2期127-135,共9页

“公转水”是内陆运输减排路径之一,内河航运业的低碳减排受到广泛关注,内河船舶碳排放强度指标既能反映内河航运绿色化进程,也能一定程度上反映“公转水”效果,开展内河船舶碳排放强度预测也是制定内河航运新能源政策的基础。文章针对... “公转水”是内陆运输减排路径之一,内河航运业的低碳减排受到广泛关注,内河船舶碳排放强度指标既能反映内河航运绿色化进程,也能一定程度上反映“公转水”效果,开展内河船舶碳排放强度预测也是制定内河航运新能源政策的基础。文章针对国内外前沿研究中探讨的内河航运业绿色转型问题,在分析内河船舶营运碳排放影响因素及其相互关系的基础上,运用系统动力学(SD)模型提出了内河船舶营运碳排放强度预测方法,并以长江集装箱船舶为案例验证对象,分析各情景下长江集装箱船舶碳排放强度变化趋势。论文结论显示:1)文章构建的内河船舶营运碳排放强度预测模型通过了有效性检验,能够较为真实地反映现实系统。2)提高船舶能效情景下,2030年和2060年碳排放强度相较于基准情景分别下降到94.04%、64.40%;优化能源结构情景下,与基准情景相比,2030年和2060年碳排放强度分别下降到92.62%、44.59%。3)在提高船舶能效措施、优化能源结构措施、加速淘汰船舶措施和征收碳税措施的多重作用下,2030年和2060年碳排放强度分别下降到同年基准情景的87.47%、29.35%。 展开更多

关键词 内河 船舶营运 碳排放强度 系统动力学 预测

在线阅读 下载PDF 职称材料

构网型与跟网型变流器交互作用对并联系统小干扰稳定性的影响分析 被引量：2

12

作者 方正 黄云辉 +4 位作者 严文博 王栋 唐金锐 谢长君 周克亮 《电力自动化设备》 北大核心 2025年第2期134-142,共9页

跟网型变流器具有电流源特性,构网型变流器具有电压源特性,两者并联接入交流电网时控制特性更加复杂,会引起新的稳定性问题。为探究构网型与跟网型变流器并联接入弱电网的稳定性,建立了构网型与跟网型变流器并联系统接入弱电网的稳定性... 跟网型变流器具有电流源特性,构网型变流器具有电压源特性,两者并联接入交流电网时控制特性更加复杂,会引起新的稳定性问题。为探究构网型与跟网型变流器并联接入弱电网的稳定性,建立了构网型与跟网型变流器并联系统接入弱电网的稳定性分析模型和交互作用分析模型,并定义了自影响分量和互影响分量来量化表征构网型与跟网型变流器之间的相互作用程度。结合伯德图和模态分析法,通过研究不同运行点和不同控制参数下互影响分量幅频特性和系统主导模态变化轨迹,来分析构网型与跟网型变流器之间的相互作用对系统稳定性的影响规律。结果表明,弱电网下构网型与跟网型变流器之间相互作用程度的提升将有利于增强系统稳定性。 展开更多

关键词 构网型变流器 跟网型变流器 相互作用 稳定性分析 小信号建模

在线阅读 下载PDF 职称材料

低阻抗下构网型变流器稳定性机理分析 被引量：1

13

作者 严文博 黄云辉 +3 位作者 方正 王栋 唐金锐 周克亮 《高电压技术》 北大核心 2025年第3期1444-1453,I0017,共11页

构网型变流器具有电压源特性,在高阻抗弱电网下具有良好的稳定性,然而在低阻抗强电网下却可能失稳。针对构网型变流器接入低阻抗电网的稳定性问题,首先建立低阻抗下构网型变流器的状态空间模型,并结合特征根轨迹和参与因子,分析不同电... 构网型变流器具有电压源特性,在高阻抗弱电网下具有良好的稳定性,然而在低阻抗强电网下却可能失稳。针对构网型变流器接入低阻抗电网的稳定性问题,首先建立低阻抗下构网型变流器的状态空间模型,并结合特征根轨迹和参与因子,分析不同电网强度和不同控制参数下系统的主导模态及稳定趋势。在状态空间模型的基础上,建立构网型变流器接入交流电网的动力学模型,以表征内电势动力学特性——惯量、阻尼分量、同步分量。通过分析构网型变流器阻尼分量和同步分量随电网强度和控制参数变化的演化规律,揭示低阻抗下构网型变流器的稳定性机理。分析结果表明,构网型变流器端电压控制环在低阻抗下会引入显著的附加负阻尼分量,降低系统的稳定性,通过增大端电压控制环带宽能够减少负的附加阻尼,提升系统的稳定性。同时,减小惯量系数和增大阻尼系数也能够增大阻尼分量,从而改善稳定性。 展开更多

关键词 构网型变流器 小信号稳定性 动力学特性 阻尼分量 同步分量 低阻抗电网

在线阅读 下载PDF 职称材料

二氧化硅纳米颗粒协同碳纤维增强复合材料防滑和耐磨性能研究 被引量：1

14

作者 郑占模 董从林 +1 位作者 袁成清 白秀琴 《摩擦学学报(中英文)》 北大核心 2025年第4期593-607,共15页

为了增强摩擦制动材料的防滑性能和耐磨性能,采用具有高强度的碳纤维(CF)和优异增摩性能的二氧化硅纳米颗粒(SiO_(2) NPs)改性聚氨酯(TPU)并制备新型SiO_(2) NPs/CF/TPU复合材料,探究不同质量分数SiO_(2) NPs和CF对复合材料表面在水润... 为了增强摩擦制动材料的防滑性能和耐磨性能,采用具有高强度的碳纤维(CF)和优异增摩性能的二氧化硅纳米颗粒(SiO_(2) NPs)改性聚氨酯(TPU)并制备新型SiO_(2) NPs/CF/TPU复合材料,探究不同质量分数SiO_(2) NPs和CF对复合材料表面在水润滑条件下摩擦学性能的影响.结果表明:SiO_(2) NPs与摩擦副表面微粗糙峰之间的啮合作用将纯TPU材料的黏着磨损行为转变为磨粒磨损,摩擦系数从0.15增大到0.6,改善了复合材料的防滑性能,但降低了其耐磨性能.添加CF有利于改善复合材料在摩擦磨损过程中的失效行为,提高复合材料的耐磨性能.另一方面,由于SiO_(2) NPs和CF的疏水性,改性复合材料的水接触角从67.55°增大到了112.10°,将亲水性TPU转变为疏水性复合材料,降低了水分子在摩擦表面的吸附性,削弱了水的润滑作用,进一步改善其在湿滑环境下的防滑性能.当SiO_(2) NPs和CF的质量分数分别为3%和9%时,改性复合材料的摩擦系数稳定在0.5附近,平均摩擦系数增大了204.26%,与质量分数12%的SiO_(2) NPs改性复合材料相比,磨损率下降了96.28%,表现出优异的防滑与耐磨性能.该研究可为设计和制造在湿滑环境下具有优异防滑性能和耐磨性能的摩擦制动材料提供参考. 展开更多

关键词 二氧化硅纳米颗粒 碳纤维 热塑性聚氨酯 防滑性能 耐磨性能

在线阅读 下载PDF 职称材料

缠绕型水润滑轴承基材的摩擦学性能 被引量：1

15

作者 余一聪 郭智威 黄齐韧 《塑料工业》 北大核心 2025年第3期110-117,共8页

在低速重载条件下,水润滑轴承通常会出现严重的摩擦磨损。为增强水润滑轴承在恶劣工况下的摩擦学性能,本研究对聚氨酯、环氧树脂和氰酸酯树脂3种用于缠绕型轴承制备基材进行了综合分析,考察了它们在湿法缠绕工艺中的应用潜力。在进行一... 在低速重载条件下,水润滑轴承通常会出现严重的摩擦磨损。为增强水润滑轴承在恶劣工况下的摩擦学性能,本研究对聚氨酯、环氧树脂和氰酸酯树脂3种用于缠绕型轴承制备基材进行了综合分析,考察了它们在湿法缠绕工艺中的应用潜力。在进行一系列力学性能以及摩擦学性能测试后,结果表明聚氨酯材料在力学性能方面表现出色,其压缩强度显著高于环氧树脂和氰酸酯树脂。在摩擦学性能测试中,聚氨酯的摩擦系数在所有测试条件下均最小且最稳定,在0.5 MPa和250 r/min条件下,聚氨酯的磨损量分别是同工况下环氧树脂和氰酸酯树脂磨损量的81.8%和37.5%。SEM进一步证实,聚氨酯材料在0.7 MPa载荷下仅有轻微的磨粒磨损,表面形貌最为平整,表现出最佳的耐磨性。本研究为聚氨酯材料在水润滑轴承中的应用提供了数据支撑,并为纤维缠绕型水润滑轴承材料的选型提供了参考。 展开更多

关键词 水润滑轴承 纤维湿法缠绕 摩擦学性能 聚氨酯 环氧树脂 氰酸酯树脂

在线阅读 下载PDF 职称材料

改性聚氨酯材料在含砂水质中的摩擦学和振动特性研究

16

作者 劳绩东 董从林 +2 位作者 郑占模 袁成清 白秀琴 《表面技术》 北大核心 2025年第13期72-84,共13页

目的研究二硫化钨(WS_(2))和碳纳米管(MWCNTs)改性热塑性聚氨酯(TPU)复合材料在不同含砂水质条件下的摩擦磨损机制,揭示改性复合材料摩擦学特征和振动信号特征之间的映射关系。方法采用物理共混的方法制备WS_(2)和MWCNTs改性TPU复合材料... 目的研究二硫化钨(WS_(2))和碳纳米管(MWCNTs)改性热塑性聚氨酯(TPU)复合材料在不同含砂水质条件下的摩擦磨损机制,揭示改性复合材料摩擦学特征和振动信号特征之间的映射关系。方法采用物理共混的方法制备WS_(2)和MWCNTs改性TPU复合材料,在RTEC摩擦磨损试验机上模拟改性复合材料在不同含砂水质(平均粒径为15μm的石英粉,体积分数分别为0.0%、0.3%、0.6%、0.9%、1.2%)的磨损状态,通过分析摩擦因数(COF)、磨痕轮廓、磨损率、表面形貌等摩擦学特征,以及振动信号时域特征和频域特征的演化规律,揭示改性复合材料在不同砂粒浓度下的磨损机理及磨损状态与特征参数之间的响应关系。结果随着水中砂粒浓度的提升,磨损程度逐渐加剧,摩擦因数、磨损率和振动信号等特征参数均呈现明显的上升趋势。相较于纯水润滑,在砂粒体积分数为1.2%下,改性复合材料的平均摩擦因数和体积行程磨损率分别增加了308.8%、4020%,各振动信号特征参数也不同程度地增加(最少增加了137.7%)。值得注意的是,磨损率与其他特征参数之间显示出高度相关的线性关系,相关系数最小值为0.879(磨损率与频域能量值),最大值为0.997(磨损率与时域有效值),增大了13.4%,说明磨损率与其他特征参数之间均存在显著的正相关关系。结论通过检测摩擦过程中的状态信息,提取和分析摩擦因数及振动信号的特征参数,能够有效预测复合材料的磨损率,进而对材料的磨损状态进行评估,为预测摩擦材料磨损状态提供了新思路。研究结果为实现水润滑轴承的状态监测和故障诊断提供了重要的参考依据。 展开更多

关键词 水润滑轴承 砂粒浓度 磨损状态 摩擦学特性 振动特征 映射关系

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于轨迹特征图像深度学习的船舶时空行为分类识别方法

17

作者 周羽 黄亮 +3 位作者 周春辉 文元桥 黄亚敏 汪嘉慈 《中国舰船研究》 北大核心 2025年第2期366-376,共11页

[目的]针对现有船舶行为识别方法在处理大规模海上船舶轨迹数据时存在效率低、准确性差等问题,提出一种基于轨迹特征图像建模与深度学习的船舶行为识别及分类方法,旨在快速、高效识别和分类船舶行为模式。[方法]考虑船舶轨迹多尺度特征... [目的]针对现有船舶行为识别方法在处理大规模海上船舶轨迹数据时存在效率低、准确性差等问题,提出一种基于轨迹特征图像建模与深度学习的船舶行为识别及分类方法,旨在快速、高效识别和分类船舶行为模式。[方法]考虑船舶轨迹多尺度特征,提出船舶轨迹的自适应网格化处理方法,构建航速、加速度、航向、转向率和轨迹点密度等显著特征的视觉编码模型,实现船舶轨迹特征图像的样本生成和增强处理,进而采用卷积神经网络构建船舶行为分类识别模型,对不同船舶行为的轨迹图像样本集进行训练和验证。[结果]实验结果表明,航速、转向率和轨迹点密度是区分直航、转向、机动徘徊、靠泊和锚泊等8种行为的最佳特征组合,基于轨迹特征图像的深度学习模型能显著提高船舶行为识别的质量和精度:召回率为90.99%,精确度为91.23%,F1分数为91.11%,准确率达到91.22%。[结论]该方法可有效识别不同尺度轨迹数据的船舶行为,开展区域船舶行为的自动分类识别,结果可为水上交通智能管控提供决策支撑。 展开更多

关键词 行为识别 轨迹图像 运动特征 卷积神经网络

在线阅读 下载PDF 职称材料

考虑固相扩散诱导应力的锂离子电池电极颗粒破裂机理研究

18

作者 孔纯 朱国荣 +3 位作者 魏学良 王菁 康健强 王茜 《电工技术学报》 北大核心 2025年第5期1672-1684,共13页

随着电池循环充放电,电极颗粒膨胀收缩会导致电极颗粒表面出现裂纹甚至导致电极颗粒破裂,进一步引发电极活性材料损失和锂离子损失,加剧锂离子电池老化。为准确地表征和预测电极颗粒应变及裂纹生长过程,该文提出一种考虑电化学扩散和材... 随着电池循环充放电,电极颗粒膨胀收缩会导致电极颗粒表面出现裂纹甚至导致电极颗粒破裂,进一步引发电极活性材料损失和锂离子损失,加剧锂离子电池老化。为准确地表征和预测电极颗粒应变及裂纹生长过程,该文提出一种考虑电化学扩散和材料形变的锂离子电池电极颗粒裂纹生长模型。该模型根据锂离子在电极颗粒中的扩散过程计算电极颗粒固相扩散诱导应力,并根据电极颗粒所受应力预测电极颗粒裂纹生长速度。最终,所提模型实现了颗粒裂纹生长与锂离子扩散的双向耦合。实验和仿真结果表明,所提模型能准确地预测电极颗粒所受应力、颗粒裂纹生长趋势和电极活性材料损失。 展开更多

关键词 锂离子电池 裂纹生长 活性材料损失 电化学模型 应力

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于CNN-BiLSTM双通道特征融合的PEMFC水淹故障识别方法

19

作者 赵旭阳 袁裕鹏 +2 位作者 童亮 朱小芳 李骁 《太阳能学报》 北大核心 2025年第4期30-38,共9页

为及时准确地识别质子交换膜燃料电池(PEMFC)水淹故障,提出基于卷积神经网络(CNN)和双向长短期记忆网络(BiLSTM)双通道特征融合的PEMFC水淹故障识别方法。首先,采用归一化消除原始特征之间的量纲;在此基础上利用随机森林(RF)评估数据的... 为及时准确地识别质子交换膜燃料电池(PEMFC)水淹故障,提出基于卷积神经网络(CNN)和双向长短期记忆网络(BiLSTM)双通道特征融合的PEMFC水淹故障识别方法。首先,采用归一化消除原始特征之间的量纲;在此基础上利用随机森林(RF)评估数据的特征重要性进行特征筛选;采用并联式结构将CNN与BiLSTM结合分别提取空间特征和时间特征并进行串联融合;最后利用支持向量机(SVM)进行水淹故障识别。实例分析表明,所提方法可快速准确地识别PEMFC的正常状态和水淹故障,总体分类准确率为99.08%,测试用时为0.0929 s,可有效提高故障分类的准确率。 展开更多

关键词 质子交换膜燃料电池 故障诊断 卷积神经网络 长短时记忆网络 随机森林 支持向量机

在线阅读 下载PDF 职称材料

考虑行人感知行为的应急疏散标志布局优化方法

20

作者 何伟铭 刘少博 +1 位作者 何静 毕淑婷 《中国安全科学学报》 北大核心 2025年第6期223-231,共9页

为解决应急疏散标志引导效率低下的问题,提出一种考虑行人感知行为的应急疏散标志布局优化方法。首先,探究标志的可识别范围和感知概率分布,建立行人对标志的感知行为模型;其次,结合多出口空间内的引导需求分布,构建考虑标志数量、位置... 为解决应急疏散标志引导效率低下的问题,提出一种考虑行人感知行为的应急疏散标志布局优化方法。首先,探究标志的可识别范围和感知概率分布,建立行人对标志的感知行为模型;其次,结合多出口空间内的引导需求分布,构建考虑标志数量、位置和朝向的布局优化模型;最后,以某邮轮局部为案例,采用遗传算法进行求解,并通过人群疏散微观仿真分别评估标志布局优化前后的疏散效率。结果表明:行人初始位置随机分布时,与未优化布局相比优化布局下的平均疏散时间缩短10.3%;模拟实际疏散过程的场景下平均疏散时间缩短4.2%,且引导至不同目的地的行人数量更均衡。 展开更多

关键词 应急疏散标志 布局优化 感知行为 引导需求 疏散效率

在线阅读 下载PDF 职称材料