带漂角和输入饱和的水面船舶航向控制

[目的]为处理水面船舶航向控制过程中受到的非零漂角和输入饱和影响,提出一种基于反步法的航向控制方法。[方法]首先,利用相对速度求出实际漂角,再通过漂角对航向角误差进行修正;然后,采用一种预滤波方法减小航向改变时对航速变化的影响,同时引入双曲正切函数和Nussbaum函数逼近输入约束,结合自适应律对逼近误差和艏摇方向上的扰动进行估计;最后,借助指令滤波器简化反推过程,并通过Lyapunov理论证明控制系统的稳定性。[结果]仿真结果表明,所提控制器有效减小了水面船舶的航向输出误差,且能始终保持较小的控制输入力矩。[结论]研究成果可为水面船舶航向控制设计提供参考。     

基于交通因子状态网络的城市交叉口交通流预测

信息技术的快速发展,为交通研究和城市交通管理提供了大规模、多样化的数据资源,并为城市交通状态估计和交通流预测方法的研究提供了有力支持。将城市交叉口视为一个微观交通系统,采用数据驱动与领域知识结合的方式,建立微观层次的交通因子状态网络模型（Traffic Factor State Network,TFSN）,考察交通因素之间的相互关联,并考虑环境因素的影响。该模型结合交通因子和环境影响因子的影响,通过对交通流数据进行聚类分析,估算出对应于环境影响因子的交通状态,并通过实际案例验证其物理意义以及与交通流实际状态的对应关系。进一步地,基于不同交通状态下的交通流数据建立高阶多元马尔可夫链,进行交通流预测,并根据交通流时间序列的聚类性能指标提高模型的预测准确性。对数据序列马氏性强弱、马尔可夫模型阶数与模型预测准确性之间关系进行分析。研究结果表明：根据马氏性合理选择马尔可夫模型的阶数可以提升模型预测准确性;直接对原始交通流数据进行预测的平均绝对百分比误差为24.61%,而不同交通状态下交通流预测的平均绝对百分比误差为16.99%,相比直接预测误差下降了7.62%,验证了所提出的微观交通因子状态网络的有效性和可用性。     

电动汽车动力电池碰撞安全设计方法研究

文章结合国内外汽车法规及新车评价规程,研究了不同碰撞工况对某款电动汽车动力电池的损伤影响。研究发现,在侧面斜柱碰工况下,电池模组容易受到挤压,动力电池系统发生短路、漏液及起火的风险较大;同时,通过对某款电动汽车在斜柱碰工况下电安全防护设计的研究,提出一种基于电池模组损伤容限的动力电池防护设计方法,该方法有利于车辆的轻量化开发,可降低电动汽车能耗及整车物料成本。     

AS-900HL多平台激光雷达测量系统在河道地形测量中的应用

数字城市的发展对基础数据提出更高的要求,获取地表三维空间信息的需求日渐增加。AS-900HL多平台激光雷达测量系统是一种集成高精度激光扫描仪与惯性导航的系统,可搭载在多种平台进行数据采集,具有工作效率高、扫描速度快、测点密度大、成果形式多样等特点。以鸭绿江白马浪至云峰大坝段河道地形测量为实例,对AS-900HL在河道地形测量的应用进行探讨。该河段地形高低起伏巨大,不具备直接接触测量的条件,由于对岸是朝鲜,无法登陆架设远程测量设备,也不能采用无人机航飞,属于实施难度很大的特殊河段。通过踏勘、路线设计、外业采集、内业处理和成果输出,验证了该系统在河道地形测量中的可行性。该系统适用于河道地形测量,尤其在特殊困难河段,能填补常规测量技术无法施测的空缺,可推动数字航道和数字城市建设。     

动力定位深海采矿船作业过程数值分析

深海采矿是一种高科技且高难度的深水、超深水采矿技术,以往的研究成果中对采矿船动力定位过程与立管及设备耦合分析尚不充分.该文采用势流理论分析采矿船水动力性能,采用集中质量法与Morison方程对立管与中继舱进行动力学建模.船舶动力定位系统采用PID控制器结合Kalman滤波进行建模,同时模拟了推力分配单元,充分计及动力定位对耦合运动系统的影响,完成采矿船动力定位过程中的深海采矿系统时域耦合数值分析;计算获得指定海况下的采矿船、中继舱的运动状态,立管的张力以及推进器推力等信息;分析了动态模拟中动力定位的影响.仿真过程对于深海采矿设计分析具有参考价值.     

船用镁基湿法脱硫中试试验研究

针对国际海事组织(IMO)日益严格的SO2排放限值,开展适用于船舶废气的镁基湿法脱硫试验研究.基于中试试验平台,以氢氧化镁浆液作为吸收剂,研究影响脱硫效率的关键工艺参数,包括液气比、浆液pH值、烟气流速、入口 SO2浓度、浆液温度等.结果表明,在所研究的工况范围内,加装传质构件的喷淋塔脱硫效率显著优于未加装前,可达98.24％,提高2个百分点;脱硫效率随液气比、浆液pH值和烟气流速的增大而升高,高至98.24％,随入口 SO2浓度和浆液温度的增大而降低,低至95.35％.研究结果可为镁基湿法脱硫技术在船舶上的应用提供支撑.     

振荡浮子式波能发电浮堤一体化装置性能研究

文章提出一种带消波水道的方箱型浮式防波堤与振荡浮子式波浪能发电一体化装置概念设计方案,应用ANSYS Fluent软件,通过锚泊线准静态法、多体耦合动力学理论与Newmark-β法对一体化装置进行耦合水动力计算,分析不同阻尼及水道构型参数对集成系统消波与俘能效率的影响.结果 表明,在阻尼选取区间内,线性等效电磁阻尼的俘能效率整体上大于Coulomb等效液压阻尼,增加浮子质量或增加线性阻尼系数,均可提升一体化装置的俘能效率,而对消波性能影响甚微.减小出口宽度,对俘能效率的提升有利并能提升消波性能.当消波水道入口完全浸没于水下时,俘能效率相对更高,消波效果更优.这种新颖的一体化装置构型为后续相关的消波与波浪能转换耦合水动力模型研究提供了思路与借鉴.     

膨胀土深基坑开挖对邻近地铁设施变形的影响

随着全国各大城市地铁以及城市轻轨交通项目的快速兴建,在膨胀土分布区域,一系列的膨胀土深基坑工程位于地铁线路周边,对地铁隧道及车站的安全产生影响。膨胀土作为对工程危害严重的特殊土,膨胀土深基坑的开挖对邻近地铁设施的影响分析显得尤为重要。为此,以邻近成都地铁2号线洪河站某膨胀土深基坑工程为背景,运用FLAC3D数值软件建立计算模型,采用膨胀土抗剪强度折减的方法,对膨胀土深基坑分层开挖对邻近地铁设施的变形影响进行分析计算。计算结果表明:地铁隧道及车站的最大位移符合控制要求,数值计算结果与现场测试结果相近,表明考虑膨胀土抗剪强度衰减的方法可以用于膨胀土基坑分析计算,成果可为类似工程的设计和施工提供参考。     

基于故障模式、影响及危害度分析(FMECA)的地铁车辆检修工艺优化方法

提出了一种地铁车辆检修工艺优化方法。该方法采用FMECA(故障模式、影响及危害度分析),对地铁车辆运营过程中的故障数据进行分析,并根据分析结果对当前的地铁车辆检修工艺进行优化,以提高检修作业的合理性和效率。以地铁车辆高压供电系统为例,说明了该优化方法在地铁车辆高压供电系统上的实施流程;结合相关标准的规定建立了定量化的地铁车辆设备危害性风险评价矩阵,用以确定故障模式的可接受程度;通过建立可接受程度与该检修项点检修等级的对应关系,最终得到检修工艺的优化方案。     

盾构隧道下穿交叉市政管线地表沉降分析与控制

依托厦门地铁3号线翔安行政中心站—浦边站区间隧道下穿箱涵和管线共同沟的工程实例,运用Midas-GTS有限元软件模拟盾构隧道施工过程中排水箱涵及管线共同沟的结构变形与地表沉降响应特征,提出了既有构筑物变形与地表沉降控制的有效技术措施.研究结果表明,先平行后斜穿于隧道上方的管线共同沟最大变形出现在隧道左右线偏左线位置,对称左右线横跨于隧道上方的箱涵最大变形出现在左右线中间位置;盾构接近和离开构筑物一定范围内,地表差异沉降率突变;地表突增变形发生时间点T1可以作为沉降控制关键时间节点.