摘要：书法笔画能够产生丰富的主观意象,中国传统绘画也有类似的审美现象.于是,在古代的书画论著中,有大量关于笔画观感的记载,往往是将笔画引出的各种丰富拟物化意象进行描述.目前由于书法通常被归入艺术学研究的范畴,书法理论研究中还极少引入数理建模和科学实验的方法,因此对于笔画的意象空间还鲜有采取测量及实证的科学方法,还未能对其建立数理模型.本文设计了两项实验,用以探索书法笔画的意象空间.在第一项实验中,引入实验美学中常用的审美测量方法,选取了书法家写的15个“一”字作为测试样品,并选用21种拟物化感知维度,设计了视觉模拟量表,招募了252名普通群众对它们进行意象感受评测实验.然后,对数据进行主成分分析,展现出笔画“一”的意象空间的特征:其一,它的前二维占据主导,主轴对应于书法理论中探讨最多的“质与妍”的风格倾向问题、副主轴对应于“真与草”的书风倾向问题;其二,它的第三、四维的分布情况也不可忽略,其具体的意义有待进一步解释;其三,不同形态的笔画分布于该空间的不同位置,不同的感知维度对应于从空间原点出发的不同方向.基于第一项实验,设计了可视化方案,直观展现该意向空间中占主导的前二维的结构特征.第二项实验让测试者对实验一中的15个笔画样品评价其两两之间的主观差异.该实验结果经多维缩放分析,与实验一的结果互为支撑.不仅验证了书法理论中有关书风和书体的观点,还为关于“笔法”的审美感知实证研究提供了一种可拓展的数理模型和实验框架.

摘要：提高IEPE型压电式振动传感器的频率响应测量范围和抗电磁干扰能力是其在航空领域实现应用的关键。在理论研究基础上分别从传感器结构、性能和电荷转换电路等方面进行设计,采用ANSYS有限元仿真软件辅助进行功能分析,并对设计传感器进行功能性能验证,研制出一种灵敏度为10×(1+5%)mV/gn,在5 Hz~25000 Hz宽频率响应范围内灵敏度偏差±10%以内,并具有良好的抗电磁干扰能力的IEPE型压电式振动传感器,满足了航空发动机较低温度振动测量需求。

摘要：船舶操纵系统是自主船舶的重要组成部分,其可靠性直接关系到船舶的安全作业。论文以自主船舶操纵系统为研究对象,将GO法与贝叶斯法相结合建立可靠性分析模型。通过定量推理方法确认该系统的薄弱环节是燃料供给系统和冷却系统,并对软、硬件的共因失效进行了分析。还对操纵系统设备和失效数据区间进行了敏感性分析。分析结果可为船舶操纵系统的冗余设计提供依据,以提高自主船舶的可靠度。

摘要：针对有向切换通信网络下多四旋翼无人机系统存在的部分信息不可测问题,基于神经网络状态观测器方法,提出了分布式自适应滑模时变编队控制方案。首先,通过设计分布式时变编队控制协议,使无人机仅需邻居状态信息便可实现通信,摆脱了对全局信息的依赖。其次,由于欠驱动特性的存在,设计了位置辅助控制器,解算出姿态目标信息和控制推力。同时,通过设计神经网络状态观测器,对系统不可测信息进行观测,并将观测值反馈到自适应滑模控制器中,提高了无人机系统的鲁棒性。最后,通过Lyapunov定理对四旋翼无人机编队系统进行分析,证明了多无人机编队追踪误差有界且可收敛到零点邻域内。仿真结果表明,本文控制方法可以使多无人机系统实现时变编队控制,验证了理论结果的有效性。

摘要：运载火箭整流罩的隔声性能设计对内部设备的选型、试验和安全运行至关重要。为改善整流罩内低频声振环境,提高整流罩低频段隔声性能,首先,针对复合材料整流罩结构开展力学等效建模;其次,提出一种基于基变换模态空间内降维理论,解决了考虑多模态耦合的动力吸振器(DVA)设计问题;最后,基于整流罩等效力学模型开展了动力吸振器位置及材料参数的优化设计。针对某型复合材料整流罩开展仿真研究,验证新方法的有效性。结果表明:针对某型质量为1 177.3 kg的整流罩模型,添加总质量为14.6 kg的动力吸振器之后,0~100 Hz频段内声功率级均方根(RMS)值从254.8 dB降至238.8 dB,设计频段内声振响应被有效控制,声振环境得到改善。

摘要：目的磨削后工件表面残余应力处于裂纹层下方其位置隐蔽、不易检测,使用过程中受到应力作用易扩展成裂纹,影响后续工艺参数设计和工件使用寿命。因此,研究磨削后表面残余应力层深度有助于确定后续工艺加工余量,提高工件使用性能。方法本文采用离散元法建立单颗磨粒磨削熔石英的离散元模型,研究磨粒粒径对工件亚表面损伤深度的影响。采用角度抛光法和差动腐蚀法测量熔石英亚表面裂纹层和损伤层深度,计算残余应力层深度并验证模型。结果当磨粒粒径分别为7、14、28、40μm时,仿真得到的裂纹层深度分别为2.53、3.02、4.07、7.39μm,残余应力层深度分别为0.75、1.00、1.34、2.33μm;实验测得的裂纹层深度分别为2.51、3.14、4.65、8.16μm,残余应力层深度分别为0.86、0.93、1.31、1.87μm。由此可见,随着磨粒粒径的增大,工件表面的脆性去除愈加明显,表面质量变差,亚表面裂纹层深度和残余应力层深度增大。仿真预测裂纹层深度与实验值偏差小于15%,残余应力层深度偏差小于25%,残余应力层深度约为裂纹层深度的1/4~1/3,随磨粒粒径增大,比例逐渐减小。结论离散元仿真可有效预测熔石英磨削后的残余应力层深度,为其磨削工艺的制定提供参考。

摘要：微机电系统在生物医学领域具有巨大的应用潜力,以压电陶瓷为基础设计的压电驱动系统在微纳操作高精度控制领域发挥着重要作用。在各领域的实际应用中,微操系统与环境的交互一直是研究的热门方向。由于微尺度下跟踪力误差相比宏观尺度下更不可忽略,因此微操作臂与环境接触力的精准控制是提高微操作准确度的关键。为此本文提出一种力跟踪阻抗控制策略,能够在操作过程中实现对接触力的精确跟踪。考虑到阻抗模型对环境参数要求较高,本文提出了扩展卡尔曼滤波器对外部环境参数进行在线估计的方法。实验结果表明,所提控制方法能够成功实现微操作臂-环境交互模型的力跟踪控制并且有良好的跟踪精度,力跟踪平均绝对误差为7.82 mN,均方根误差为10.16 mN,因此该方法对不确定性环境下接触力的精确跟踪具有可行性。

摘要：电力系统迫切需要风电机组(简称风机)从最大功率点跟踪控制转变为支撑电网二次调频的有功功率控制(active power control,APC)。延续最大功率点跟踪控制的设计思路,现有风机APC控制研究大多基于系统稳态的视角,将风机控制到稳定平衡点,在稳定平衡点处响应电网指令和维持机电动态稳定。但面对湍流风速,大惯量风轮实际上处于不断变速的动态过程中,而非持续运行在稳定平衡点处,对APC控制性能造成不容忽视的影响。为此该文从现有风机APC控制策略中归纳出两种风轮变速运行模式:主动变速和被动变速,两者对应于截然不同的变速机理和动态过程。运用频域分析和实验数据分析,比较了两种变速运行模式在功率指令响应性能、传动链载荷及变桨执行机构疲劳载荷方面的差异。结果表明,被动变速放弃了对稳定平衡点的跟踪,利用风轮惯性响应缓冲风速波动,更适用于湍流风速场景。该文工作为风机APC控制设计与性能优化提供了风机运行机理方面的基础。

摘要：近年来,基于深度学习的视觉感知技术的发展极大地促进了车联网领域中自动驾驶的繁荣,然而自动驾驶系统的安全问题频出引发了人们对自动驾驶未来的担忧.由于深度学习系统的行为缺乏可解释性,测试基于深度学习的自动驾驶系统的安全性极具挑战.目前,已有针对自动驾驶场景的安全性测试工作被提出,但这些方法在测试场景生成、安全问题检测和安全问题解释等方面仍存在不足之处.针对基于视觉感知的自动驾驶系统,设计开发了一种场景驱动的、可解释性强的、运行高效的安全性测试系统.提出了一种能够平衡真实性与丰富度的场景描述方法,并利用实时渲染引擎生成可以用于驾驶系统安全性测试的场景;设计了一种高效的针对非线性系统的场景搜索算法,其可以针对不同的待测试系统动态调整搜索方案;同时,还设计了一个故障分析器,自动化分析定位待测试系统的安全性缺陷成因.复现了现有基于实时渲染引擎的动态自动驾驶测试系统,并同时使用本系统和复现系统对CILRS系统和CIL系统进行安全测试,实验结果表明相同时间下该工作的安全问题发现率是复现的场景驱动的动态测试方法的1.4倍.进一步的实验表明:可以分别为具有代表性的深度学习自动驾驶系统CIL和CILRS,从旷野、乡村与城市的3类环境中动态生成的共3000个场景中,搜索到1939个和1671个造成故障的场景,并且每个故障场景的搜索时间平均为16.86 s.分析器从统计的角度判断出CILRS系统容易导致故障的区域在道路两侧,雨天和红色或黄色物体更易导致该自动驾驶系统发生故障.

摘要：随着北极冰川的不断融化扩散,极地航行船舶与浮冰的碰撞不可避免,而浮冰分布变化是影响船-冰碰撞的重要因素之一。目前对于浮冰分布的研究多是基于图像数据识别,在模拟计算中多简化为规则方形冰块,这与实际浮冰分布与形状有着明显区别。为此,基于幂律分布理论与浮冰形状特征在ANSYS/LS-DYNA软件中编写子程序生成浮冰场,以此为基础,基于环境边界的流-固耦合法,建立极地航行船舶、浮冰场与流场耦合模型,解决船舶与浮冰漂浮问题,进而开展船-冰碰撞数值仿真计算,得到碰撞过程中浮冰的运动情况、船-冰碰撞载荷、船体损伤变形及各构件的吸能等参数,全面分析了船舶与浮冰多次、连续碰撞过程中的耦合作用规律。本文研究成果可为极地航行船舶安全性设计提供参考。