摘要：载人潜水器在深海复杂恶劣的环境中运行,容易受到外部环境干扰和推进器故障的困扰,本文将干扰特性指标与基于推力分配的主动容错控制方法相结合,提出了一种新的主动容错控制方法.首先,建立了载人潜水器系统的数学模型;其次,设计非线性干扰观测器估计系统所受的集总干扰,并设计无推进器故障时的控制器;然后,针对推进器故障问题,引入权重矩阵进行推力分配以保护故障推进器,并设计了干扰特性指标表示干扰的性质对跟踪误差和推力损失的影响;在此基础上,给出了一种基于干扰特性指标与推力分配的新型容错控制方法,李雅普诺夫方法保证了该控制算法的理论稳定性;最后,通过数值仿真,验证所设计的控制方法的优越性.其优越性主要体现在:能够利用可用干扰与补偿有害干扰,并将可用的干扰能量用于补偿故障推进器的推力缺失.

摘要：针对井下高气液比工况气液高效分离难度大的问题,提出了一种旋流-重力耦合式井下气液分离器结构。结合实验研究、数值模拟及实验设计方法,对气液分离器结构参数进行显著性分析和优化设计,建立显著性结构参数与气液分离效率间的数学关系模型,确立了结构参数的最佳匹配方案。分析了入口流量、压力及气液比对气液分离器性能的影响规律。结果表明,重力沉降与旋流分离的结合设计可以实现高气液比条件下的液相沉积,进而实现气液两相的高效分离。分离器的分离效率随着进液量升高而升高,增幅逐渐趋于平稳。随着气液比增大,分离效率呈现先增加后降低的趋势。得出该气液分离器的最佳进液量为42m^(3)/d,最佳入口压力2MPa,最佳气液比为700∶1,在最佳工况下分离效率为97%,模拟结果与实验结果呈现出较好的一致性。研究结果将为高气液比条件下气液分离装备研发提供新的思路和参考。

摘要：微型机器人是指尺度在毫米及其以下(几百纳米到几毫米)的一类机器人,是机器人研究领域的一个重要分支.低强度电磁场无线操控的微型机器人,可以在狭小的空间运动,完成复杂的作业任务,在微操作、靶向药物输送和体内传感标记等生物医学研究中有着广泛的应用前景.经历几十年的发展,研究人员在机器人的结构设计、微纳制作和伺服控制方面贡献了许多重要理论和实践成果.本文旨在介绍自动化方法在磁性微型机器人中的应用,主要包含运动建模、闭环控制和路径规划方面的研究内容,并讨论磁性软体微型机器人在建模与运动控制方面存在的挑战.最后,提出磁性微型机器人在控制与规划方面的研究方向.

摘要：针对现有司机操纵策略难以完整描述列车大功率操纵过程的微观变化,设计机理特性和数据驱动模型联合驱动的分数阶建模策略,来满足高速列车无级调速下安全平稳运行的要求。针对高速列车大功率操纵模式下的大惯性特性和司机反应时间,该文首先对大功率牵引系统和制动系统的时滞特性进行分析,进而对列车操纵策略设计精简冗余工序编码策略,从闭环控制角度实现速度时滞特性精准预测;其次提出了一种新的分数阶建模方法,并设计分数阶最小二乘算法对模型中的时变参数进行精细化辨识;最后基于现场实验数据验证了所提方法的有效性。

摘要：为提高汛前调水调沙期多目标博弈过程中小浪底水库的综合效益,本文构建了调水调沙模拟与综合效益定量评估数学模型。该模型由3个模块构成,其中:水沙计算模块考虑库区明流与异重流输移及干支流倒回灌过程,水库调度模块衔接库区水沙计算和坝下泥沙冲淤计算,效益评价模块采用经济效益指标衡量水库的综合效益。采用2013年和2014年汛前调水调沙过程对该模型开展了参数率定和验证工作,计算结果可模拟异重流潜入、演进、出库的全过程以及水库调度和发电过程。根据历年调水调沙实践经验选取关键调度参数,最终拟定降低对接水位或减小壅水程度的5种方案,采用模型对各方案展开调水调沙过程计算和综合效益评价。结果表明,调度过程中改变对接水位和壅水程度在减淤效益和兴利效益间存在冲突。通过比较综合经济效益指标,最终推荐对接水位为222.57 m并减小库区壅水的方案作为优选方案,可获得最大的综合效益。

摘要：为有效提高低温等离子体(non-thermal plasma,NTP)协同木质钙钛矿型催化剂净化柴油机尾气的效能,首先,设计了以刚玉管和木质钙钛矿型催化剂为介质的介质阻挡放电反应器(dielectric barrier discharge,DBD),建立了DBD反应器的二维仿真模型,采用COMSOL软件等离子体模块计算DBD反应器不同参数条件下活性物种的数密度,通过分析得出较优的反应器内部参数;其次,设计了低温等离子木质钙钛矿柴油机尾气净化器总体结构,建立了基于压力损失的数值模型,分析不同DBD布置形式对排气背压的影响;最后,搭建发动机台架以对该净化器的净化性能进行试验验证。研究结果表明:当净化器输入电压为15 kV,填充率为30%,DBD并联个数为20,反应器长度为0.16 m时,尾气净化器的排气背压满足国标要求,可实现碳烟颗粒物(particulate matter,PM)、NO_x、CO和HC的同时净化。当发动机转速为2 600 r/min、发动机负荷为50%时,净化器对PM、NO_x、CO和HC的净化效率分别为92%、64%、72%和61%。该研究结果可为NTP协同催化在净化汽车尾气净化领域的应用提供理论参考。

摘要：研究气候变化和人类活动对植被变化的影响是有效生态系统管理的基础。本研究基于2002—2020年250 m MODIS-NDVI数据,采用Theil-Sen Median斜率估计和Mann-Kendall趋势分析从像元尺度量化了湖南省植被动态演变趋势;结合气象、夜间灯光指数、土地覆盖等数据,采用残差分析和相关分析等方法,从像元和县域两个尺度揭示了人类活动和气候变化对植被动态演变的影响。结果表明:2002—2020年,湖南省归一化植被指数(NDVI)动态演变呈“整体改善、局部退化”的空间格局,显著改善的区域占研究区总面积的64.9%,主要分布于湖南省西部和中南部;显著退化的区域占研究区总面积的1.4%,主要分布于城市化区域和洞庭湖平原的耕地区域。人类活动和气候变化共同促进研究区67.9%的植被改善;人类活动和气候变化单独对植被NDVI动态演变的贡献率分别为96%、4%;人类活动对所有区县植被演变的贡献率均超过80%。人类活动对植被演变的影响存在显著空间异质性。城市扩张导致新城区植被退化,但老城区出现植被恢复的现象;生态工程则促进了湖南省西部植被恢复。本研究结果有助于深入认识湖南省植被演变时空格局及其对气候变化和不同人类活动的响应,可为制定有效的生态恢复策略提供科学依据。

摘要：本文针对一类带有加性噪声和乘性噪声的离散多智能体系统,研究重放攻击下多智能体系统的H_(∞)一致性比例-积分-微分(PID)控制问题.首先,根据智能体的测量输出设计状态观测器,对智能体的状态进行有效估计,观测器设计过程中考虑了系统测量输出从传感器传输到观测器过程中受到重放网络攻击的影响.然后,利用智能体与其邻居智能体的估计状态差设计PID控制器.利用李雅普诺夫稳定性理论和代数图论,证明在该控制策略下,多智能体系统在重放攻击存在的情况下达到预期的H_(∞)性能指标.最后,利用线性矩阵不等式(LMI)方法求解观测器和控制器增益,利用数值仿真验证了所设计的观测器和PID控制器的有效性.

摘要：水利工程运行与鱼类资源保护如何协同发展,是我国水电开发与水生态环境保护需要重点开展的研究,其中基于鱼类行为学、生态水力学及计算机科学等多学科交叉融合的鱼类行为生态水力学模型为水电开发背景下鱼类行为响应及其生境质量演变提供了研究技术及评估新方法。鱼类运动模型的基本原理为以水动力环境为基础,通过融合鱼类行为规律实现鱼类运动过程的模拟。本研究系统调研和梳理总结了近20年来国内外鱼类行为生态水力学模型的相关研究,重点聚焦模型如何准确构建及合理运用。首先介绍了模型的基本结构及主要组成要素,重点阐述了不同生境尺度中鱼类行为规则设置时考虑的因素,包括过鱼设施微生境、坝区水环境及河流生态系统;然后详细剖析了鱼类运动模型科学构建及运用过程中的难点,包括鱼类行为规则的复杂多样性、行为模型与水动力模型的融合以及模型的有效和合理运用;最后从人工智能算法、多尺度与多维度信息融合以及模型对生境要素的预测运用3个方面对未来运动模型研究进行展望,为开展符合我国坝情、水情及鱼情的鱼类行为生态水力学模型研究工作提供一定的科学依据。

摘要：依据华南峡东标准剖面的地球化学和多重地层划分对比资料,2014年全国地层委员会发布了埃迪卡拉(震旦)系年代地层划分暂定方案。该方案近年来已经受到来自生物地层学和同位素地质年代学研究所获得的新成果、新认识的挑战,迫切需要推出新的具体划分方案,建立新的阶一级层型剖面,作为华南乃至全国埃迪卡拉系的对比划分标准。为此,本文建议在埃迪卡拉纪以生物地层学为主确立年代地层单元的划分标准,提出在华南分别建立埃迪卡拉系上统和下统的顶阶层型剖面,即江川阶和瓮会阶。本文推荐了这两阶的相关顶、底界线层型剖面及标志化石、推测年龄和内部细分的化石带;其次初步设计了新的埃迪卡拉系、统、阶年代地层格架(地层柱),提议待定的上、下统及其余各阶名称,指明今后重点工作、细致研究的层型剖面和对比区域。