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：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：针对2.5D针刺C/SiC复合材料的失效破坏进行了试验和仿真计算研究。开展了室温、500℃、1000℃无氧环境下0°层、网胎层材料的拉伸、压缩破坏试验以及2.5D针刺C/SiC复合材料的拉伸、压缩和弯曲破坏试验,并利用电子显微镜对试验件断口进行观察,分析了2.5D针刺C/SiC复合材料在不同温度下的损伤模式和失效机理。基于试验数据与观察结果,建立了通过单一铺层性能参数获取宏观针刺元件力学性能的方法,并依据多尺度理论和渐进损伤方法,借助Abaqus子程序二次开发进行了针刺C/SiC复合材料强度仿真分析。仿真预测的应力分布、失效模式与试验结果吻合较好,采用最大应变准则的强度预测精度可达94.7%,验证了分析方法在室温与高温环境下的准确性。

摘要：针对定子铁心饱和限制了严格尺寸约束的常规电机功率密度进一步提升的问题,本文提出一种高饱和磁性能的铁钴合金与硅钢拼接定子电机设计方案,测试了叠压退火工艺加工的铁钴合金铁心磁性能,总结出该材料磁化性能曲线,在此基础上提出针对铁钴合金的变系数损耗模型,以一台额定功率为2.1kW的样机为例,建立对定子采用铁钴合金和铁钴合金拼接硅钢的有限元模型,以输出转矩和损耗为性能指标,进行有限元仿真,最后计算普通硅钢材料和拼接方案的过载性能和功率密度。研究结果表明铁钴合金与硅钢拼接定子电机方案较普通硅钢电机额定功率密度与峰值功率密度分别提升17.02%和45.32%,验证了该电机设计方案的合理性。

摘要：实验室是承载高校教学、科研活动的重要基础设施,也是高校碳排放的主要来源之一,探究其低碳化建设影响因素及应对策略,对我国实现“双碳”目标具有重要的支撑意义。该文在分析高校低碳化建设现状的基础上,采用文献分析和比较分析的方法,从标准制度、意识行为、建筑设备、监测回收等方面探讨了高校教学和科研实验室低碳化建设影响因素。在此基础上,从高校教学/科研实验室低碳化评价标准、管理制度(含教师绩效和学生考评)、意识行为、建筑设计建造、设备选型运行、排放量化监测及污染回收处理等方面提出了相关应对策略,助力我国高校低碳化建设。

摘要：丝网印刷电化学传感器在生物医学检测和环境分析等领域具有巨大的应用潜能。为了研究不同形状、尺寸的电化学传感器对循环伏安(CV)性能的影响,利用有限元模拟仿真技术对电化学传感器进行了建模和结构优化,基于CV法理论分析了电化学反应过程中电极表面反应物与生成物的浓度分布和扩散现象。采用丝网印刷工艺在聚偏二氟乙烯膜表面印制了碳基电化学传感器,并进行实验测试。仿真和实验结果表明:传感器的形状不会影响其CV特性,传感器的工作电极表面积越大,其响应曲线的峰值电流越大。在确保丝网印刷效果的前提下,选择最大工作电极面积12.56 mm^(2),以获得CV性能最佳的丝网印刷电化学传感器,为开发性能优良的一次性丝网印刷电极提供了一定的理论依据。

摘要：含扰动的非线性互联系统的鲁棒控制问题一直是研究的热点。针对此问题,构建了一种非线性互联系统状态观测器,并基于观测器的状态估计值设计了一种状态反馈控制器。对状态估计误差与状态反馈闭环互联系统进行增广联合设计,构造了一种增广李雅普诺夫函数,给出了增广系统渐近稳定的充分条件,保证了状态估计误差趋于零,状态反馈闭环互联系统鲁棒镇定。最后,选取两类互联系统算例对所提控制方法进行仿真验证,仿真结果验证了所构建的状态观测器的可行性和基于估计状态的状态反馈控制器的有效性,所提控制方法为含扰动的非线性互联系统的鲁棒控制问题求解提供了一种参考。

摘要：随着扇贝增养殖业的迅猛发展,中国已成为全球重要的扇贝生产国。然而,中国扇贝捕捞技术与装备相对落后,存在捕捞效率低、碎贝量高,以及造成海底生态环境破坏等突出问题。因此,开发环境友好型捕捞技术与装备对于推动扇贝增养殖型海洋牧场建设具有重要意义。该研究综述了国内外扇贝捕捞的主要技术和装备类型,包括扫荡式、挖掘式、防误捕式、水动力式和抽吸式捕捞技术,以及配套的机械化卸贝装置,通过比较分析,评估在基础研究、捕捞效率、结构设计、生态影响等方面的优缺点及实际应用效果;梳理了中国扇贝捕捞技术装备存在的问题;总结了环境友好型捕捞技术与装备的未来发展方向,可通过生态惊扰机理研究和环境友好型装备研发,集成智能化监测管理与控制技术,实现渔业智能化生产和环境保护协调发展,促进中国扇贝增养殖产业健康可持续发展。

摘要：[目的]针对网络带宽资源受限、受模型不确定和外部环境扰动的多无人船,提出一种基于动态事件触发的多无人船协同路径跟踪控制方法。[方法]首先,在协同层设计中,通过引入一个动态变量,设计动态事件触发机制,进而设计动态事件触发的路径参数更新律,用来降低网络通信量;并设计路径参数预估器,以在通信间隔内对邻居无人船的路径参数进行预估。然后,在制导层设计中,设计基于视距的制导律。最后,在控制层设计中,设计超螺旋观测器来对总扰动进行估计,并基于估计的总扰动设计超螺旋动力学控制律。[结果]通过稳定性和芝诺分析,证明了闭环系统是输入–状态稳定的,并且所提方法不会发生芝诺现象。对比仿真结果验证了所提基于动态事件触发的无人船协同路径跟踪控制方法的有效性。[结论]所提方法能够在保证协同路径跟踪效果的同时降低暂态和稳态时的网络通信量。

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。