基于深度强化学习的智能船舶航迹跟踪控制

[目的]智能船舶的航迹跟踪控制问题往往面临着控制环境复杂、控制器稳定性不高以及大量的算法计算等问题。为实现对航迹跟踪的精准控制,提出一种引入深度强化学习技术的航向控制器。[方法]首先,结合视线(LOS)算法制导,以船舶的操纵特性和控制要求为基础,将航迹跟踪问题建模成马尔可夫决策过程,设计其状态空间、动作空间、奖励函数;然后,使用深度确定性策略梯度(DDPG)算法作为控制器的实现,采用离线学习方法对控制器进行训练;最后,将训练完成的控制器与BP-PID控制器进行对比研究,分析控制效果。[结果]仿真结果表明,设计的深度强化学习控制器可以从训练学习过程中快速收敛达到控制要求,训练后的网络与BP-PID控制器相比跟踪迅速,具有偏航误差小、舵角变化频率小等优点。[结论]研究成果可为智能船舶航迹跟踪控制提供参考。     

DH36钢水下湿法焊接压力舱模拟试验研究

在自主设计的压力舱中模拟不同水深焊接12.7 mm厚的DH36海洋工程用钢,用二维运动平台和KEMPPI MASTER 2850焊机进行自动焊,采用UW-CS-1水下焊条进行焊接,焊后根据AWS D3.6M:2010标准对不同水深的焊缝力学性能进行检测。文章从Mn和Si元素的损失、焊缝中气孔和氢的增加、电弧收缩3个角度分析,得出水深的增加会使湿法焊接焊缝力学性能变差的结论,且在水下0.5 m和10.0 m湿法焊接的焊缝力学性能满足AWS标准B级接头的要求,因此可以在海洋10.0 m深处运用此种焊接工艺。     

基于水域精细划分的VTS雷达站选址配置优化

为了提高水上安全监管效率和保障水上运输安全生产, 以船舶交通管理系统(VTS)雷达站为研究对象, 研究了基于水域精细划分的VTS雷达站选址优化问题; 考虑实际环境中遮挡因素和水域风险因素对雷达监测效果的影响, 基于软件ArcGIS 10.4.1提出了水域精细划分方法; 以雷达站建站位置和雷达配置类型为决策变量, 以水域覆盖率最大和总成本最小为目标函数, 构建了混合整数规划模型; 基于模型特点设计了多目标粒子群算法, 给出了生成初始粒子群的启发式规则, 并在算法中引入有效的变异操作; 为了验证方法的有效性, 以ZDT系列测试函数对算法搜寻最优解的性能以及算法的收敛性进行了研究。研究结果表明: 水域精细划分方法能够在考虑遮挡因素和风险因素的情况下实现对水域的空间划分, 实例中在存在62个雷达站候选点的情况下将雷达站所需监测水域划分为2 812个水域单元; 改进的粒子群算法在ZDT测试函数中能够有效地寻找全局最优解, 并且在最优解的分布上具有良好的收敛性和分布性; 针对实例中的VTS雷达站选址项目模型达到了95.92%的覆盖率, 成本为33 800元。可见, 考虑环境遮挡和水域风险因素的VTS雷达站选址模型是有效的, 改进的多目标粒子群算法可以提高VTS雷达站选址的科学性和合理性, 是解决VTS雷达站选址优化问题的一种有效方法。      

悬索桥并列双吊索整体风振特性与气动阻尼研究

通过并列耦合双吊索节段模型的整体测振与测力风洞试验,研究不同间距下双吊索的整体振动行为与气动阻尼特性。引入驰振气动阻尼非线性项的动力方程模型,得到非线性振动的近似解析方法。基于弹性悬挂节段模型动力响应识别出驰振非线性气动参数,并与经典单自由度驰振理论结果进行对比分析。研究结果表明:并列耦合双吊索在一定工况下会发生剧烈的整体尾流致振现象,结构阻尼比对其起振风速影响明显;经典驰振理论求得的气动负阻尼绝对值要小于识别得到的气动负阻尼绝对值,横、顺风向两自由度耦合失稳较单自由度驰振更易发生。     

国内外规范关于水流作用下护底块石稳定质量计算方法对比

关于水流作用下护底块石的稳定质量计算，国内外均开展了大量研究，并总结提出多种计算理论，各国规范也给出不同的计算方法。因研究条件和背景有所不同，采用各种计算方法往往得到不同的计算结果，给设计人员带来较多不便。针对上述问题，梳理国内外常用规范中给出的计算方法，并结合工程案例进行对比分析，总结不同方法之间的差异以及适用条件。结果表明，水深是影响护底块石质量的敏感因素，计算方法选取时应重点考虑该因素；美国规范考虑的影响因素较为全面，具有较好的适用性；但在强紊动的水流条件下，建议对照国际通用手册中的Pilarczyk法和Escarameia & May法综合评估确定块石质量。     

对港口码头配备溢油应急设备的探讨

以码头的溢油风险为出发点,谈及港口码头溢油应急设备配备的必要性,阐述国内法律法规对码头溢油设备配备的要求和标准,分析当前沿海港口码头配备溢油应急设备的现状,并就如何按照有关规定和标准做好港口码头配备溢油应急设备的工作提出建议和对策。     

基于BIM的公路隧道运维管理系统设计与开发

近年来,我国公路隧道建设里程快速增长,但在隧道运维管理中存在技术落后、管理人员配置不足等问题。针对管理中存在的问题,本文提出将BIM(building information modeling,建筑信息模型)引入公路隧道的运维管理,通过制定具体实施规划及设计系统架构,实现可视化的公路隧道运维管理。以浙江省41省道岭下隧道工程为依托,建立基于BIM的公路隧道运维管理平台,为公路隧道运维管理提供一种直观、便捷的管理方式,提高公路隧道的信息化管理水平。     

我国城市防洪排涝地下深隧规划设计与施工方法

为了建设符合中国国情的地下排水深隧,解决城市内涝问题,消除"城市看海"现象,采用调研分析的研究方法,通过调研国外城市排水深隧建设的成功案例,借鉴成熟经验并结合我国国情探索出我国城市排水深隧在规划设计、施工技术等方面的建设模式。主要结论如下:1)深隧规划必须坚持雨污分流原则,防涝标准应设为百年一遇;2)深隧层位应建于地下30~50 m的位置,隧道管线应布设在城市易涝区,并且将修建深隧、改造浅管和清淤河道衔接起来,形成一套完整的防洪排涝系统,让深隧的作用得以充分发挥,才能解决城市内涝问题;3)排水深隧要注重防水设计,防止雨水污染地下水;4)为提高深隧的经济效益,应将深隧与地下快速路的规划结合起来,功能上多样化。     

小直径盾构施工中管片纵向应力监测研究

为了探索小直径盾构法隧道在施工过程中管片纵向应力的变化规律,对北京槐房再生水厂污水隧道管片纵向应力进行了现场监测:将第976环、第1 054环管片分别设为第1和第2监测断面,2监测断面各预埋5个纵向应力计,各监测断面从本监测断面管片安装后即开始监测,当盾构掘进至第1 129环时停止监测。研究表明:1)在管片离开盾尾50环后,其纵向应力波动值小于管片拼装期间应力值的5%。2)在盾构掘进期间,管片距离盾构越远,其纵向压应力值越小。3)在管片拼装期间,管片距离盾构越远,其纵向压应力经历了先增大后减小的过程。4)管片距离盾构108环后,该管片纵向压应力趋近于0.2~0.3 MPa。5)随着盾构推进,管片纵向应力经历了4个阶段的变化过程,即周期性剧烈波动阶段—动态稳定阶段—逐渐衰减阶段—趋于稳定阶段。