摘要：目的对钢球展开轮表面凹坑形微结构的几何参数(形状、大小、深度、间距)进行优化,获得增摩降磨(增加摩擦系数、降低磨损量)特性最佳的展开轮表面微结构几何参数匹配,为微结构展开轮的设计和应用提供方法和依据。方法首先运用Hertz理论对展开轮与钢球的接触面积进行分析,确定微结构几何参数范围,设计正交试验表,并进行摩擦磨损试验;然后,基于Archard理论推导展开轮表面磨损深度计算模型,通过数值模拟获得不同几何参数情况下微结构表面的磨损深度,将仿真结果与试验结果进行对比和验证;最后,以最小磨损量和最大摩擦系数为目标函数,利用基于Pareto思想的遗传算法建立微结构几何参数优化模型,通过求解得到摩擦系数和磨损深度的最佳范围及相应微结构的几何参数匹配。结果求解得到0.2 s时间内微结构展开轮磨损深度h为5.24×10^(–7)~5.32×10^(–7)mm,摩擦系数μ为0.2600~0.2607,与之对应的20个非劣解中,形状系数c为0.289左右,面积s全部为0.0310mm~2,深度d为97~112μm,大多数集中在100μm左右,间距θ在全部间距取值范围内都有分布,其中出现频数最高的为3.59°。结论微结构几何参数对展开轮表面磨损深度的影响程度顺序为:面积>形状>深度>间距;对摩擦系数的影响程度顺序为:形状>面积>间距>深度。展开轮表面微结构的最佳几何参数匹配:形状为菱形,面积为0.0310 mm^(2),深度为100μm左右,间距为3.6°。

摘要：为了提高粒子群算法的优化能力,提出一种新的量子衍生粒子群优化算法.该方法采用多比特量子系统的基态概率幅对粒子编码,基于自身最优粒子和全局最优粒子确定旋转角度,采用基于张量积构造的多比特量子旋转门实施粒子的更新.在每步迭代中,只需更新粒子的一个量子比特相位,即可更新该粒子上的所有概率幅.标准函数极值优化的实验结果表明,所提出算法的单步迭代时间较长,但优化能力较同类算法有大幅度提高.

摘要：为了提高量子彩色图像的存储效率,提出一种新的量子彩色图像描述方法.在该方法中,像素的位置信息采用多比特量子系统的基态描述,像素的三基色灰度值信息只采用一个量子比特描述,具体描述为该量子比特的相位.利用这种描述方法,给出量子彩色图像的几种简单操作方法,包括像素三基色灰度值的改变、互换,图像位置翻转、置换,设计一种新的量子图像水印的实现方法.所提出的方法可在将来的量子计算机上执行.经典计算机上的仿真结果验证了该方法的有效性.

摘要：针对自然环境恶劣且复杂的北极海域,本文旨在解决冰区船舶的航线规划问题。基于栅格法建立了冰区船舶的作业空间,采用改进蚁群算法规划出全局航线,将预处理后航线的各节点作为待规划的子目标,使用改进滚动窗口算法求解出最终航线。仿真结果表明:改进蚁群算法能以更快的迭代速度规划出静态环境中的全局航线,节点删除算法可剔除冗余节点,降低后续算法的计算复杂度,改进滚动窗口算法能在全局航线的基础上,有效规避环境中的动态障碍物,求解出混合环境中符合冰区船舶运动性能的最终航线。

摘要：软体机器人在柔性抓取时存在手爪刚度单一不足的情况,而且磁流变弹性体的变刚度范围有限,本文提出了一种变刚度范围大的磁流变弹性体模型。在磁流变效应基础上设计了一种以磁流变弹性体为主体材料的“菱形”变刚度模型,并给出了3D打印模型与铸造技术工艺。通过电磁铁产生的磁场,构建了一种磁-力耦合模型,分析了“菱形”变刚度模型主要刚度变化关系,探索了影响模型变刚度的因素。通过建立的实验平台,结果表明:本文提出的“菱形”模型可以大幅提高磁流变弹性体的变刚度范围,并且可以实现通过控制电流大小来控制模型的刚度大小,含有3个“菱形”结构的模型在磁场下刚度变化的百分比可以高达约58%,可使磁流变弹性体作为类“皮肤”应用在软体机器人手爪上。

摘要：针对一种智能机器鼠对目标生物鼠的跟踪与行为交互问题,利用智能机器鼠的双目立体视觉系统,对目标生物鼠进行跟踪与定位.引入基于Kalman滤波的改进Camshift算法,实现智能机器鼠对目标生物鼠的实时跟踪;设计基于SVM的智能机器鼠认知系统,实现系统对目标生物鼠的行为识别、行为分类和智能交互,从而提出一种基于仿生学的智能机器鼠跟踪与交互策略.实验结果表明,所提出的跟踪与交互策略能够实现智能机器鼠对目标生物鼠的跟踪与智能交互,从而证实了所提策略的可行性和有效性.该研究可以有效地为生物学家、神经科学家和脑科学研究者等提供研究平台和辅助研究工具.

摘要：为了准确评估火灾事故下船体结构的安全性,基于双区大涡火灾场景数值方法和结构热力耦合响应分析方法,建立了舱室火灾下船体剩余强度分析方法。以一型水面舰船为例,开展了机舱火灾场景模拟和火灾温度分析,以热通量为环境边界结合热传导分析获得了结构温度载荷,在此基础上预报了火灾事故下船体剩余承载能力。计算结果显示:通风条件对于火灾发展和温度分布有着显著影响,以热通量为环境边界结合热传导分析可以有效获得结构温度载荷,火灾高温导致过火区域钢材力学性能的折减和剖面应力的重新分布,从而造成船体承载能力的降低。研究成果对于船舶结构抗火设计和火灾下船体结构安全性评估具有重要意义。

摘要：采用211条脉冲型地震动计算得到了保证率分别为50%(平均谱)和84%(平均谱+1倍标准差谱)的近断层地震动反应谱,将得到的反应谱与GB 50011-2010《建筑抗震设计规范》中推荐的近断层区设计谱进行了比较。结果表明,我国抗震规范中针对近断层区给出的设计谱幅值调整方法不能保证近断层区的结构具有足够的安全性,表现为调整后的设计谱值在某些周期段上仍小于实际的近断层地震动反应谱值。根据比较结果,提出了基于我国抗震规范设计谱形式的近断层区抗震设计谱修正方法,通过提高设计谱幅值和限制特征周期最小值来实现修正,将我国抗震规范中的设计谱幅值增大1. 5倍、特征周期下限取0. 75s(多遇地震)和0. 80s(罕遇地震),所提的近断层区抗震设计谱,保证率可达到84%。所提出的抗震设计谱及变形验算的设计建议简单且易于在工程中使用,研究结果可为近断层区的结构抗震设计提供参考。

摘要：为探究冰温气调状态下微环境波动(即温度波动、气体环境波动、温度气调双波动)后蓝莓品质的变化规律,以“蓝丰”蓝莓为试材,预冷处理后分别放入不同的冰温(-2℃和-1℃)气调(CO_(2):10%~14%;O_(2):6%~9%)环境贮藏7 d,分析蓝莓果实的最佳贮藏环境状态。在此基础上,设计3组微环境波动试验,即温度波动、气调波动、温度和气调双波动,分别波动1~6 d,每次波动结束后采取相应措施进行贮藏,测定1~7 d各试验组蓝莓果实的硬度、内聚性、可滴定酸含量、花青素含量、丙二醛含量。结果表明,试验组的保鲜效果更好。微环境波动试验中,蓝莓的最佳贮藏时间1 d。“蓝丰”蓝莓果实的最佳冰温气调环境为-1℃(CO_(2):10%~12%;O_(2):6%~9%),蓝莓果实品质与波动时长呈负相关,采用降温/降氧/双降手段虽有一定效果,但不能使蓝莓果实品质恢复至冰温气调组的最佳状态。

摘要：为了实现深海恶劣海况浮式生产储油卸油船的安全作业,本文设计一种考虑系泊缆线安全及推进器使用限制的抗饱和鲁棒动力定位控制器,与锚泊系统协同实现浮式生产储油卸油船定位的安全和精度要求。引入结构可靠性因子表征缆线安全,提出了一种基于结构可靠性因子的锚泊辅助动力定位滑模控制器,并分别采用双曲正切函数逼近饱和情况和设计饱和补偿辅助系统2种抗饱和策略改进控制器,以消除执行器输入饱和对控制效果的影响,在极短时间内使锚泊辅助动力定位系统达到安全作业的要求。实验结果表明:设计的2种抗饱和控制器都能够在恶劣海况下实现定位的安全和精度要求,且饱和补偿辅助系统的性能要优于双曲正切函数逼近饱和系统。