摘要：针对现有爬壁机器人在高墩柱结构表观病害检测过程中存在的局限性,提出了一种基于环带视觉扫描的高墩柱结构表观病害攀爬检测作业机器人系统。首先,根据攀爬作业机器人的功能需求,设计了一种多足协同的攀爬检测作业机器人平台。其可通过上位机设定机器人作业过程中的运行参数,攀爬过程中利用安装在环形框架上的多个倾角传感器实时采集机器人的姿态信息,并通过所设计的系统算法实时校正其爬行姿态和精度。其次,设计了一种可搭载于作业平台的环形轨道及视觉扫描小车,其可携带工业相机、照明系统和高精度编码器实现对轨道方向的病害视觉扫描。最后,利用所采集的图像进行表观病害识别和测量,并以此为基础实现了表观病害的数字化档案。为测试验证其有效性,利用所搭建的样机,在西安广运桥和淮南寿春桥进行了现场试验,结果表明:本机器人系统可以实现墩柱结构的全域扫描,可以获取墩柱结构表观病害的高精度视觉图像,并能够准确地对其病害进行识别和量化,实现了墩柱结构表观病害的智能检测。

摘要：三维内转式进气道的唇口结构通常存在复杂的激波干扰及严酷的气动热载荷,严重威胁高超声速飞行器的性能与安全.在6.0马赫的高超声速流动中,以V形钝前缘模型为研究对象,设计了局部凸起的被动流动控制降热方案.采用数值模拟手段,首先研究了局部凸起方案的降热能力以及降热原理,然后初步优化了局部凸起的位置、高度以及宽度等关键设计参数,最后分析了优化后的局部凸起方案的攻角、侧滑角及马赫数的适用性.研究结果表明:上游凸起边缘形成的斜激波与主马赫反射结构形成的透射激波发生干扰,能够减弱其冲击壁面的强度,实现降热的目的;驻点凸起通过改变超声速射流的对撞角度,能够降低其对撞的强度,实现降热的目的.原始方案的降热能力约为37.75%,在对局部凸起的关键设计参数进行初步优化后,优化方案的降热能力将提升至44.60%.设计工况下的优化方案具有良好的攻角适用性,而高度可变的优化方案可以较好地适用于有侧滑角及高马赫数的流动.在研究范围内,高度可变的优化局部凸起方案的降热能力均高于20%.

摘要：近年来沿海沿江城市建设涌现出大量紧邻河谷地形修建的地铁车站,由于河谷地形具有地震动放大效应,会对近河谷结构抗震安全性构成威胁,但目前关于河谷地形效应对近邻结构的影响机制尚不清晰。提出了近河谷地铁车站1g振动台模型试验方法,分别设计了3组深宽比为1/8,1/4和1/3的圆弧形河谷地形,开展了不同地形、不同地震动输入条件下的近河谷地铁车站振动台模型试验研究,并以平整场地条件(无地形效应)下的地铁车站振动台试验工况为参照,对比分析了河谷地形效应对车站结构地震响应的影响规律。试验结果表明:与平整场地车站结构响应相比,在水平横向地震动作用下近河谷车站结构的动力响应较大,尤其是近河谷车站顶板处的加速度放大效应高达1.27倍;受河谷地形效应影响,车站中柱弯矩显著增加,而且邻近河谷侧的车站侧墙弯矩放大更为明显,即与平整场地相比放大效应可达2.3倍,同时该侧墙顶部的动土压力峰值也显著增强;随着河谷地形深宽比的增加,地形引起的局部地震动放大效应逐渐增加,导致近河谷车站结构的地震响应更为显著。研究成果可为近河谷地形地铁车站结构的抗震设计和安全性评估提供科学依据。

摘要：研究具有广泛场景适应性的自动驾驶汽车的驾驶策略,对实现安全、舒适、和谐的自动驾驶至关重要。深度强化学习以其优异的函数逼近和表示能力,在驾驶策略学习方面展示了巨大潜力。但设计适用于各种复杂驾驶场景的奖励函数极具挑战性,驾驶策略的场景泛化能力亟待提升。针对复杂驾驶场景下的奖励函数难以设计问题,考虑人类驾驶行为偏好,建立人类驾驶策略的近似似然函数模型,通过基于曲线插值的动作空间稀疏采样和近似变分推理方法,学习奖励函数的近似后验分布,建立基于贝叶斯神经网络的奖励函数模型。针对神经网络奖励函数不确定性产生的错误奖励,采用蒙特卡洛方法,对贝叶斯神经网络奖励函数不确定性进行度量,在最大化奖励函数的同时,对认知不确定性进行适当惩罚,提出基于奖励函数后验分布的不确定性认知型类人驾驶策略训练方法。采用NGSIM US-101高速公路数据集和nuPlan城市道路数据集,对所提出方法的有效性进行测试和验证。研究结果表明,基于贝叶斯逆强化学习的近似变分奖励学习方法,克服基于人工构造状态特征线性组合的奖励函数性能不佳的问题,实现奖励函数不确定性的度量,提升奖励函数对高维非线性问题的泛化能力,其学习的奖励函数及训练稳定性明显优于主流逆强化学习方法。在奖励函数中适当引入不确定性的惩罚,有利于提升驾驶策略的类人性、安全性及其训练的稳定性,提出的不确定性认知型类人驾驶策略显著优于行为克隆学习的策略和基于最大熵逆强化学习的策略。

摘要：质子陶瓷燃料电池(PCFCs)以质子作为载流子,具有独特的导电机制,能够在中低温度(400~700℃)下高效地将燃料中的化学能转化为电能,是一种极具发展前景的发电装置。然而,由于氧还原反应动力学迟缓,导致极化电阻占整个电池电阻的比重较大,因此,发展高活性、稳定型阴极材料或结构,对提高PCFCs性能有着重要作用,这也是当前的研究热点。通常情况下,这些阴极材料应同时具有足够高的导电率、结构稳定性、电催化活性等。本文对近年来PCFCs领域研究较多的单钙钛矿、双钙钛矿、Ruddlesden–Popper钙钛矿、尖晶石等阴极材料做了总结,并对PCFCs阴极材料在运行过程中存在的问题进行分析,包括提高阴极材料的质子传输特性和优化电解质/电极界面等,最后强调了未来PCFCs高性能阴极的可能的发展方向,为PCFCs的阴极材料设计提供了有益的参考。

摘要：金属氧化物催化剂表面O_(2)分子的活化对于多相催化中氧化还原反应具有重要意义.硫化氢(H_(2)S)选择性氧化是一个典型的氧化反应,通常用于去除克劳斯工艺尾气中有害的H_(2)S,同时回收化工产品硫磺.受克劳斯反应的热力学限制,工艺尾气中仍有近1%的H_(2)S残留,在焚烧炉中会转化为有害的SO_(x),造成不必要的硫损失以及严重的环境问题.研究表明,氧分子活化解离产生的活性氧物种是H_(2)S选择氧化的关键活性物种.然而,受限于氧分子的低效活化,传统催化剂需提高反应温度以获得令人满意的H_(2)S转化率,这也促进了副反应的进行并生成有害副产物SO_(2).因此,迫切需要在较低温度下实现氧分子的高效活化以促进H_(2)S选择氧化反应的进行,从而最大限度地提高克劳斯工艺硫回收效率并降低运营成本.目前,大多数研究通过引入更多的氧空位促进氧分子的活化及氧化反应的进行,但很少有人考虑氧空位本身结构的影响.近年来,研究者更多地关注不对称氧/空位(M_(1)-O-M_(2)或M_(1)-VO-M_(2)),该特殊结构可以有效地优化氧分子的活化,提高催化性能.本文报道了一种简单的氧空位调控策略用于H_(2)S选择氧化,通过过渡金属(M=Mn,Co和Mo)取代策略在LaFeO_(3)钙钛矿催化剂中引入不对称氧空位,从而激发氧分子活化以促进H_(2)S选择氧化的进行.X射线粉末衍射、Raman光谱及透射电镜结果表明,Mn和Co的引入形成了均匀的La_(2)FeMO_(6)以及La_(2)FeCoO_(6)双钙钛矿相,而Mo的引入则形成了La_(2)Mo_(2)O_(9)和LaFeO_(3)钙钛矿的混相.X射线光电子能谱及M?ssbauerr谱结果表明,Mn取代形成的La_(2)FeMO_(6)双钙钛矿催化剂由于其结构中Mn与Fe的完全交替取代形成了丰富的不对称Fe-VO-Mn位点,结合H_(2)程序升温还原及O_(2)程序升温解吸结果,可以推断不对称空位促进了催化剂上氧分子的活化,进而提高了催化剂的氧迁移率和还原性.模拟计算了氧分子在LaFeO_(3)及La_(2)FeMO_(6)催化剂上的吸附及解离过程,结果表明,氧分子在对称的Fe-VO-Fe位点上具有较高的吸附能及解离能,在不对称的Fe-VO-Mn位点上不存在稳定的吸附态,倾向于直接解离形成活性氧物种.具有丰富不对称Fe-VO-Mn位点的La_(2)FeMO_(6)催化剂的H_(2)S选择氧化低温活性和稳定性显著提高,在较宽的温度窗口内均可保持较好的H_(2)S转化率(>90%)与硫选择性(接近100%).综上,本文通过取代策略实现了对催化剂氧空位结构的调控,揭示了不对称氧空位对氧分子活化行为的促进机制.研究结果不仅为合理设计高效氧化催化剂探明了一条可行的途径,还对氧分子活化过程中氧空位结构的促进机制提供了深入的见解,有望激发更多关于开发氧化还原反应高效催化材料的研究.

摘要：多节链式旋翼飞行器具有构形可变换的特点,是应对运动空间变化的一种有效构形设计方式。受限于构形变化下电机共轴带来的横向转动力矩的缺失,多节链式旋翼飞行器的动态重构飞行具有无法达成的临界构形区间。为此,设计了具备横向倾转的链式旋翼机体结构,以单机臂为模块化结构基本单元,通过旋转关节实现水平向的构形变化,机臂中段配置倾转矢量关节,用以提供滚转力矩支撑。在机体运动学、动力学模型推导的基础上,引入虚拟控制量对控制分配进行线性化处理,利用Moore-Penrose伪逆求解控制效率矩阵,面向全构形变换设计了基于全驱动控制的飞行控制律。对飞行器典型构形位姿控制的稳定性、构形变换控制的可行性进行实验论证,仿真结果表明:在飞行器各典型构形飞行状态下,姿态各轴向角度跟踪最大误差不超过0.05°,构形变换过程中,姿态各轴向角度跟踪误差不超出0.1°,2种情况下,位置偏差均能控制在1 mm以内,飞行器具备各构形下稳定飞行及构形变换的能力,为进一步开展动态重构及稳健飞行提供了必要条件。

摘要：针对网络化无人车存在网络带宽、计算资源受限等问题,提出一种基于事件触发的自适应路径跟踪控制策略.考虑轮胎侧滑影响,建立车辆非线性路径跟踪模型,设计基于有限时间稳定的自适应反步控制器;通过设计自适应律估计侧滑角,抑制轮胎侧滑效应对路径跟踪控制系统的影响,保证系统在有限时间内达到稳定且收敛至期望路径.所提出的事件触发机制可以在保证系统路径跟踪性能的前提下有效减少控制指令的传输次数.Simulink/CarSim联合仿真实验结果表明,在轮胎侧滑干扰的影响下,所设计的方法能够保证系统具有期望的路径跟踪性能,同时降低网络带宽占用率.

摘要：隐蔽攻击对核反应堆液体区域控制系统的安全运行构成了严重威胁.然而,隐蔽攻击的成功实施不仅需要掌握被攻击对象的精确模型,而且很难在攻击完成后无痕退出.为此,本文针对核反应堆液体区域控制系统提出了一种四阶段全程隐蔽攻击方法.首先,在攻击筹备阶段,通过最大似然估计离线设计最大似然形式下的双模H2最优无偏FIR;之后,在状态估计阶段,利用该FIR对攻击开始时刻的系统状态进行估算;然后,在攻击实施阶段,结合预期攻击目的和系统当前状态设计攻击实施序列,并将其注入至系统信号传输通道中,实现隐蔽攻击;最后,在攻击退出阶段,根据系统状态偏移量构建约束优化问题以给出最优攻击退出序列从而实现攻击退出过程的静默化.此外,本文基于系统噪声强度和攻击模型精度,分情况对全程隐蔽攻击方法的可行性进行了仿真验证.实验结果表明,在上述影响因素单独或综合作用下,所提攻击方法都能够隐蔽地完成攻击目标并无痕退出.

摘要：在B2B (business to business)物流配送中,收货方通常对配送时间的规律性有较高要求,以配合自身的生产经营活动.对考虑时间窗一致性的车辆路径优化问题展开研究,构建其混合整数线性规划模型,并设计自适应大规模邻域搜索算法进行求解.针对每日配送路径在时间维度的一致性耦合关系,提出距离优先和时间窗优先相结合的优化策略,在算法框架中嵌入时间窗标定及一致性检验模型,并设计联动型算子以对每日路径方案进行协同操作.基于既有数据集、自建数据集和大规模实际算例对模型算法的有效性进行验证,结果表明,所提算法可以快速求得高质量解,提出的时间窗优先策略及对应的联动型算子可以显著提升算法性能.根据数值计算结果量化分析实现时间窗一致性的附加运输成本,揭示了不同客户点规模和时间窗长度下一致性成本的变化规律.