摘要：随着智慧海洋理念的普及和人工智能技术的发展,自主水下机器人、水下滑翔机等水下航行器在海洋科学调查、资源勘测和信息获取方面取得了重大进展,为了满足小型低成本水下航行器智能感知、自主作业的实际需求,同时降低其自主定位成本,设计并实现了一种基于海底四阵元基阵的自定位方法.首先,针对水声信道的复杂性,设计了具有时频特征明显、高峰值功率的声学频率梳信号作为传输信号,仿真实验证明该信号具有可靠的稳定性和抗噪性;其次,结合倒置的超短基线定位原理,设计了布放在已知参考点的四阵元基站,各阵元发出相互正交的声频梳信号,水下航行器在基阵声学作用范围内接收各个阵元混叠的声学频率梳信号,利用匹配滤波法对各信号单程飞行时间进行粗测;最后,针对声学频率梳的时域和频域特性,推导了接收信号与飞行时间的关系,利用相关分析法对各信号单程飞行时间进行精测,进而获取航行器与基站坐标轴阵元的测距和测向结果,结合倒置的超短基线定位方法,实现航行器的位置实时解算.水下实验结果表明,本方法复用率高、可操作性强,水下航行器只需携带单个接收信标即可完成定位计算,进一步降低了成本和系统复杂度.同时,也证明了声频梳信号的高可靠性,可在水下航行器端实现较高的自定位精度.

摘要：铆接是飞机装配中结构件的主要连接方式,铆接质量直接关系到飞机的使用寿命和安全性,而制孔垂直度是影响铆接质量的重要因素。目前,自动化钻铆设备在工件受压变形前进行法向检测,变形后再进行法向调整,导致其难以实现壁薄、大曲率、弱刚性产品的法向找正。针对上述问题,本文研究了基于工件受压变形补偿的法向检测和法向调整方法,设计了能够满足壁薄、曲率大、刚性弱产品表面制孔垂直度要求的接触式法向找正压力脚模块,提出了改进的接触式法向检测与调姿算法。在4 mm叠层板上的制孔实验表明,采用相同的钻锪一体式制孔方法,经改进法向找正补偿后,制孔垂直度误差在0.07°以内,锪窝深度偏差在-0.03~0 mm以内,相较于未进行法向检测而直接制孔的方式,采用法向姿态补偿后的方式,将锪窝精度提高了68%。

摘要：电网发生不对称故障会造成公共连接电压(Point of Common Coupling,PCC)跌落、储能变流器(Power Conversion System,PCS)输出电流幅值增大等不利影响,严重时可能引起PCS切机.针对上述问题,提出了一种不对称故障下的PCC电压动态支撑策略.首先,分析了不对称故障下PCS的运行特性,得到了电压支撑方程;然后,根据并网标准划分了故障穿越运行区域,基于电压支撑方程和故障穿越运行区域设计了PCC电压动态支撑方案;同时对PCS输出电流幅值进行限制,在保证电压支撑效果和容量充足的情况下,进一步对负序电压进行抑制;最后,在Matlab/Simulink中验证了所提策略的有效性.

摘要：煤炭资源保水开采是实现绿色化开采的核心技术之一,保水开采可行性评价则是开展科学开采设计的基础问题。从采动覆岩整体阻水性角度入手,综合考虑覆岩整体的阻水行为与地下水系统的动态响应之间的关系,提出了将上覆隔水岩层(组)虚拟为等效阻水层的学术思想,形成了基于采动覆岩等效渗透系数计算等效阻水厚度进行保水采煤可行性定量评价的新思路与方法。基于达西定律、Kozeny-Caman方程以及采动覆岩移动影响函数递推关系,采用分层、分区组合等效方法,在单岩层水平方向上通过并联来计算整层垂向等效渗透系数,进而通过垂直方向上进行多岩层等效渗透系数串联计算,建立了基于采高、工作面长度、沉陷参数和岩层初始水理参数的采动覆岩整体垂向等效渗透系数的计算方法;以采后覆岩地下水渗漏速度与目标含水层补给速度相等作为保水采煤临界条件,确定了保水采煤最大临界渗透系数与采高、等效岩层厚度之间的关系;基于采动覆岩的渗透系数与其等效阻水厚度成反比的假设,建立了采动覆岩等效阻水厚度的计算方法,进而根据维持含水层水位稳定所允许的最大临界渗透系数,提出了基于采动覆岩等效阻水厚度的保水采煤可行性评价方法,并通过伊犁四矿保水采煤含水层水位变化实测进行了实例验证。研究成果为保水开采预测评价、方法选择和参数优化提供了新的方法。

摘要：基于半解析有限元模型NASP,推导并实现飞机制动滑行模拟,以B738飞机为例,分析跑道道面结构形式、飞机滑跑速度影响下飞机单轮和轮组制动力作用下跑道的动力响应,揭示飞机制动滑行影响跑道疲劳寿命的机理。研究结果表明:高速紧急制动的飞机会引起跑道结构面层纵向应力显著增加,进而急剧缩短机场跑道的疲劳寿命。制动力产生的道面附加纵向拉应力在飞机低速滑行时仍存在不低的幅值,建议在整个跑道区域的设计中均考虑制动力的影响。

摘要：创意众包通过招募大众完成产品概念、平面广告等创意设计工作,是获取创意方案的重要手段。但创意众包中参与者通常为非专业设计人员,参与者资源整合不易。为此,提出一种引入均衡探索范式的创意众包进化计算方法,结合设计专家的专业能力与计算机的计算能力整合众包参与者资源。该方法依据设计认知领域中对专家行为的研究成果改进创意众包流程,使众包群体行为更接近专家的设计过程,提升产出的创意方案质量。具体的,利用专家行为的均衡探索范式,包括"持续信息引入"、"结构化探索"、"广度深度均衡探索"、"新老方案均衡探索"等行为准则,计算创意方案的进化适应度,改进进化计算中的基因编码、交叉遗传等操作,引导众包的方案进化。为验证此创意众包方法,实施了一个创意众包实例,招募252名参与者就坐姿矫正产品利用提出的方法产出三代创意方案。实例验证该方法能够扩展众包探索的设计空间,提升众包的创意方案质量。

摘要：地球同步轨道(简称GEO)目标巡视卫星(简称巡视星)轨道半长轴与GEO稍有不同,巡视星相对GEO目标会存在东西向相对漂移,因此巡视星可用于对全球GEO目标的观测.本文以低于GEO目标的巡视星为例,对GEO目标的单星巡视效能进行了分析,指出了单星巡视存在成像盲区和成像概率低的问题.提出了多星串行编队的GEO目标巡视策略,该策略在解决上述问题的同时,还有助实现对GEO目标的多方位多角度成像,优化了成像效果.最后,针对几种在轨典型巡视需求,介绍串行编队参数设计方法并给出设计结果.

摘要：基于TOF(time of flight)相机设计一种融合目标二维灰度信息与三维点云信息的位姿估计算法框架,解算追踪星与非合作目标之间的相对位姿.该算法框架使用TOF相机获取的目标的灰度图像和三维点云数据,采用基于弧段的椭圆提取方法和ICP(iterative closest point)点云迭代方法求解非合作目标的相对位姿信息.融合了基于灰度图像的图像处理算法与基于点云的位姿优化迭代算法提高了位姿解算算法的精度与鲁棒性,通过地面测试试验验证了所提算法框架的性能.在轨试验表明本文所提算法框架可以稳定有效地解算超近程空间非合作目标的相对位姿,为追踪星GNC分系统提供可靠导航信息且TOF相机输出相对位姿精度优于2°、5 cm.

摘要：为研究构件损伤对斜拉桥结构静力性能的影响,以合江长江二桥为原型,基于相似比理论和刚度相似原理,设计缩尺比为1/40的斜拉桥节段模型。建立原型桥和模型桥的有限元模型,对其进行静力相似对比分析。对8组拉索断裂工况和12组主梁损伤工况下的斜拉桥模型进行试验,研究不同损伤工况下拉索索力、主梁应力和挠度的分布规律,揭示拉索失效和主梁损伤对斜拉桥静力性能退化的影响。试验结果表明:本模型斜拉桥能较好地反映实际原型桥的受力状况;拉索断裂改变了主梁的边界支承条件,主梁损伤削弱了钢主梁截面抗弯惯性矩和刚度,是斜拉桥性能退化的主要原因之一;跨中断索后引起的拉索索力、主梁应力和挠度增幅均较大,靠近边墩的主梁区域对全桥索力和主梁应力有重要调控作用,应提高跨中拉索的安全系数,增强边墩区域主梁的承载力储备,优化混凝土抗裂性设计;荷载对损伤主梁的刚度退化作用显著,对服役较长时间的斜拉桥应限制车流量和车辆载荷。

摘要：针对现有煤矿巷道修复机器人作业机构不够灵活、作业效率低等诸多不足,提出了一种四自由度三节臂的煤矿巷道修复作业机器人作业机构,基于D-H参数法建立了该作业机构的运动学模型,分析了该作业机构的正逆运动学,得到了关节转角与末端位移随时间的变化关系,利用虚拟样机技术和蒙特卡洛法仿真分析了所设计作业机构的作业空间和极限作业尺寸,结果表明运动过程中各关节转角变化平稳,没有突变现象,两种分析方法得到的作业空间相似,作业极限尺寸偏差在5%以内,且均优于设计值,表明该作业机构符合预期要求。研究成果对煤矿巷道修复作业机器人敏捷高效作业机构设计具有参考价值。