摘要：针对水下机械臂的末端轨迹跟踪控制问题,提出一种自适应快速反正切非奇异终端滑模控制器.首先,基于莫里森方程建立考虑水作用效应的水下机械臂动力学模型;其次,结合非奇异终端滑模控制和反正切函数特性,设计一种快速反正切非奇异终端滑模控制器,并基于径向基神经网络预测系统的未知扰动;然后,通过李雅普诺夫理论验证所提控制方法可在有限时间内收敛到期望位置;最后,通过仿真实验验证所提控制方法的有效性.

摘要：为提高分布式驱动电动方程式赛车的行驶稳定性,提出了一种横摆稳定性控制策略。控制策略采用分层控制结构,基于积分滑模理论设计上层力矩分配器,通过引入积分项来消除滑模自动抖振现象,分别建立七自由度整车模型和二自由度参考模型,来计算赛车的期望横摆角速度、期望质心侧偏角以及附加横摆力矩;下层为转矩分配器,根据轮胎滑移率对4个车轮的驱动转矩进行最优分配,提高赛车在行驶时的稳定性。选取典型工况进行仿真实验验证,结果表明:分布式驱动电动方程式赛车在加入所设计的横摆稳定性控制器后,行驶稳定性得到了明显提升。

摘要：针对跟踪路径复杂、立体空间运动、模型参数动态变化、风浪流扰动下的多无人潜航器(unmanned underwater vehicle,UUV)协同路径跟踪问题开展研究.首先,针对UUV跟踪复杂路径情形设计自适应前视距离策略,使得UUV可以更好地跟踪复杂水下路径;其次,针对立体空间运动的UUV集群,设计三维视距制导律和协同控制律引导UUV集群在三维空间中沿参数化路径运动;最后,针对模型参数动态变化、风浪流扰动影响下的UUV集群,设计自抗扰控制器实现对动态变化模型、总扰动信息和速度信息的统一估计,保证动力学控制的稳定性.仿真结果验证了所提出基于自适应视距制导的无人潜航器三维协同路径跟踪控制方法的有效性.

摘要：磁性粒子成像(MPI)中的磁场拓扑结构及其产生的零磁场能够直接对成像结果的质量造成影响。针对MPI系统的零磁场设计,该文提出一种永磁体与线圈复合的磁场结构。该结构综合永磁体能够直接产生大梯度静磁场的优势及电磁线圈通过控制激励方式精准调控磁场的优势来构造线型零磁场(FFL)。对所设计的磁场拓扑结构首先进行了基于圆形线圈、矩形线圈和矩形永磁体所产生静磁场的比较;然后从磁场空间分布、磁场梯度和磁场均匀性等方面对FFL进行分析;最后通过有限元仿真确定了线型零磁场的平移扫描区域范围,并进行了MPI分辨率及血管成像研究。结果表明,该文所提拓扑结构产生的FFL磁场梯度达到3.075 T/m,磁场梯度均匀性达到98.7%,在扫描区域为30 mm×70 mm×70 mm的空间内的成像分辨率能够达到1 mm。证明了该文所提拓扑结构应用于磁性粒子成像系统的可行性。

摘要：针对海洋监测、海洋垃圾清理、搜索救援及资源探测等任务,为在资源受限的环境下实现高效智能作业,研究并开发了一种“三位一体”海空协同机器人系统。该系统综合运用了无人艇(unmanned surface vessel,USV)、无人机(unmanned aerial vehicle,UAV)、水下机器人(autonomous underwater vehicle,AUV)和地面站的先进技术,形成了一套完整的海空协同作业解决方案。首先,在USV上设计了一种用于水面USV自主布放与回收微小型AUV的机构;其次,在AUV设计方面,采用开源的BuleROV框架和PNP位姿解算的方式实现与USV的自主对接;在UAV设计方面,Pixhawk飞控板与树莓派4B的结合,不仅强化了系统的处理能力,而且通过Pymavlink协议实现了高效的机载计算与通信。湖试验证阶段,模拟了实际作业场景,验证了UAV与USV的协同作业流程,以及AUV与USV对接实验,包括目标检测、信息传递、路径规划、PNP位姿解算和目标收取等关键环节。试验结果表明,系统能够有效地完成预定任务,展现出良好的稳定性和可靠性。

摘要：为解决传统人工经验模式划分高速综合检测列车(CIT)检测区域,难以保证合理性和公平性的不足,本文提出以任务均衡性和结构紧凑性为双目标的混合整数线性规划模型为核心的检测区域划分方法。该模型综合考虑覆盖完整性、达速检测、线-车特殊属性匹配及检测区域连通等关键约束;基于多商品流模型,构建适用于具有复杂异质性和向下兼容且非唯一匹配关系的连通性判定约束;以各目标单独求解对应最优解的倒数作为目标权重,将原模型转为与各目标总实现程度最大化的单目标混合整数线性规划模型;最后,设计不同场景的计算实验,得出影响分区方案质量的关键因素,并将所提方法运用于实际规模的线网进行测试。实验结果表明:CIT异质性对划分方案的质量与求解速度影响最为显著;本文提出的检测区域划分方法可有效解决人工编制模式无法兼顾均衡检测负荷与减少异地出差的局限;使用10列CIT时,划分方案与理想解总偏差仅为2.84%,显著优于人工方案。本文可为指导检测资源配置提供决策依据。

摘要：海洋环境复杂多变,为提升欠驱动无人船(underactuated marine vehicle,UMV)的自主航行与故障应对能力,提出基于有限时间正切漂角视线制导的指令滤波路径跟踪控制策略.在包括内部动力学未知、时变大漂角和执行器故障的复杂情况下,该策略可使UMV在有限时间内遵循所需的路径.首先,构建有限时间漂角观测器,用于快速精准地估计时变大漂角;随后,引入有限时间正切漂角视线制导律,不仅能提升制导性能,还能有效避免因非光滑制导指令产生高频震荡导致UMV失稳;此外,通过采用有限时间指令滤波控制技术降低计算负担,并提出滤波补偿方案减少滤波误差;最后,基于径向基函数神经网络和有限时间理论,设计自适应有限时间容错路径跟踪控制器,使得UMV的纵向速度和艏向角跟踪误差在有限时间内能够收敛到原点附近的小邻域.仿真实验验证了所提出方案的有效性和优越性.

摘要：针对涡轮焊接控制以及质量检测问题,提出了一种基于数字孪生和视觉检测的涡轮焊接检测控制系统。对控制系统的物理概念、数字孪生系统、通信等整个方案的设计理论进行研究;对整个系统以基于NX MCD的数字孪生构建进行设计,对直流铆焊专机的硬件工作原理进行分析。通过视觉检测方法,对涡轮焊接的质量检测过程进行分析。分析了基于KEP server实现PLC与NX MCD的数据映射通信过程原理。将研究成果应用于现场实际设备的运行中,实验结果表明涡轮焊接与检测的数字孪生同步率达到100%。

摘要：在双碳目标下,为解决建筑工程全生命周期内各阶段碳排放量连续监测和计算问题,本文在确定碳排放计算方法、模型的基础上,构建建筑工程碳中和监测管理平台,通过剖析平台功能目标、碳排放计算系统、平台架构设计,实现平台碳排放自动计算、大数据监测统计、低碳智能分析、数据信息管理等功能,希望为建筑工程碳排放量监测和减碳管理提供参考。

摘要：为了改善单螺杆挤出机混炼性能,设计了一种装配内嵌式摆线齿轮减速器和反向螺纹元件的新型螺杆。使用Solid works软件建模,利用ANSYS和CFX软件分析新型同轴变速单螺杆挤出机的流道内三维流场变化,根据流道内的压力、速度矢量、截面速度等变化,探究物料在其流道内的剪切和混合情况。结果表明:在外部情况相同时,新型螺杆建压能力弱于传统螺杆,即新型螺杆的挤出效率较低;新型螺杆因为装配内嵌式摆线齿轮减速器使其混炼区域的速度降为传统螺杆的1/6,引起物料对流,加快压力场变化,使其速度流线更加混乱;新型螺杆因为装配有反向螺纹元件,使其混炼区域出现反向建压能力,在此作用下物料出现反向速度,出现回流现象。综上,摆线齿轮减速器和反向螺纹元件均延长了物料在流道内的停留时间,增加了物料的挤压剪切次数,从而增强了挤出机的混合分布能力和挤压剪切效果。