A nonlinear model predictive control formulation for obstacle avoidance in high-speed autonomous ground vehicles in unstructured environments

This paper presents a nonlinear model predictive control (MPC) formulation for obstacle avoidance in high-speed, large-size autono-mous ground vehicles (AGVs) with high centre of gravity (CoG) that operate in unstructured environments, such as military vehicles. The term ‘unstructured’ in this context denotes that there are no lanes or traffic rules to follow. Existing MPC formulations for passenger vehicles in structured environments do not readily apply to this context. Thus, a new nonlinear MPC formulation is developed to navigate an AGV from its initial position to a target position at high-speed safely. First, a new cost function formulation is used that aims to find the shortest path to the target position, since no reference trajectory exists in unstructured environments. Second, a region partitioning approach is used in conjunction with a multi-phase optimal control formulation to accommodate the complicated forms the obstacle-free region can assume due to the presence of multiple obstacles in the prediction horizon in an unstructured environment. Third, the no-wheel-lift-off condition, which is the major dynamical safety concern for high-speed, high-CoG AGVs, is ensured by limiting the steering angle within a range obtained offline using a 14 degrees-of-freedom vehicle dynamics model. Thus, a safe, high-speed navigation is enabled in an unstructured environment. Simulations of an AGV approaching multiple obstacles are provided to demonstrate the effectiveness of the algorithm.     

高桩梁板式码头计算模型的选取

为了解平面模型及空间模型的差异,通过工程实例,分别采用易工水运工程平面分析软件和Robot空间有限元分析软件进行计算,分析比较不同荷载、不同模型对各构件内力的影响,为未来高桩梁板式码头计算模型的选取提供参考。     

某斜坡堤工程消浪措施效果的试验分析

通过断面波浪物理模型试验,实测了某游艇港斜坡式防波堤的越浪量及堤内侧波高数据,分析防波堤顶高程的调整以及消浪肩台、护面块体坡顶宽度的变化对防波堤防浪效果的影响。试验研究结果为工程设计提供了科学的依据,同时对类似建港工程也具有比较实用的借鉴意义。     

真空联合堆载预压技术处理某堆场软基的效果分析

介绍真空联合堆载预压技术在越南西贡国际集装箱码头堆载软基处理工程中的应用情况,并对现场监测数据及加固后的检测结果进行详细分析。结果表明应用该技术加固越南南部地区的软弱地基是可行的,且加固效果良好,值得推广。     

船舶营运大数据挖掘与应用思考

船舶营运大数据来源于航运信息平台和营运船舶监测,通过对这些海量数据的分析与挖掘,能发现很多有价值的信息与规律,可应用于多载况下船舶功率与航速评估、船舶能效设计指数(EEDI)实船验证方法的完善、MRV机制实施的技术支持;风浪对航速的影响研究;节能技术的节能效果评价;船舶进坞清污最佳时机分析;船舶设备运行的精细化管理等,对于促进造船和航运业的技术进步具有重要的意义。     

基于MATCONT的潜艇垂直面操纵运动稳定性与分叉分析

基于Matlab数值分岔分析工具箱MATCONT对潜艇高速机动时的运动稳定性与分岔问题进行了研究。分析了潜艇重心坐标和尾升降舵角变化时的单参数分岔,搜索到系统的鞍结分岔和BP分岔点,通过垂直面非线性运动方程数值积分的动态仿真,验证了动态仿真与数值分析结果的一致性。     

高水压富水隧道地下水控制技术探讨

高水压富水隧道施工中地下水的作用容易引发涌水突泥和坍塌,造成施工安全事故和破坏周围环境,甚至给运营带来安全隐患。文章通过理论公式、工程案例及规范规定等方面的分析,主要探讨了2方面的内容:1)通过分析地下水的渗流规律,从地层加固和止水、限排降压、抗水压衬砌等方面介绍了隧道涌水量和水压力;2)隧道排水量分级、水中泥砂含量及粒径控制问题,提出了一些控制参数和标准。并以中天山隧道为例,介绍了高水压富水区的地下水控制,促进高水压富水隧道的设计和施工水平的进一步提高,并供类似工程参考。     

大断面软岩隧道变形控制技术研究

隧道开挖后受地应力影响极易发生变形,严重的将导致坍方等安全事故,若侵入结构还需要二次扩挖处理。为保障软弱围岩隧道的施工安全,避免二次扩挖,结合国内外隧道的典型案例和经验,从分析围岩的强度应力比出发,针对不同的软岩类型,对预留变形量、预加固措施、弱爆破的基本原则,综合信息方法、支护措施、施工要点等内容进行归纳研究。研究表明:1)预留变形量选择要充分考虑隧道的最大地应力和不同软岩物理特性的影响;2)上台阶采取有效预加固措施后,可以实施大断面开挖;3)不同地应力环境,必须根据信息成果,针对变形特征优化设计支护参数后,变形完全能够有效控制。     

软土地层中盾构施工参数对地表沉降的影响研究

为了解决软土地层中盾构隧道施工参数对地表沉降的影响问题,通过对杭州某地铁区间盾构施工进行监测,分析软土地层地表沉降的一般规律,结合该区间盾构隧道施工,采用ABAQUS有限元软件分析了注浆压力、浆液弹性模量、土舱压力等因素对地表沉降的影响。研究表明:土舱压力对地表沉降影响最大,注浆压力次之,浆液弹性模量的影响最小。地表沉降由土体塌陷沉降和土体固结沉降2部分组成,在盾构试掘进阶段对施工参数进行调整和优化,能较好地控制地表沉降。     

隧道盾构带压进舱作业的潜水技术问题

从潜水技术的专业视角探讨潜水技术与盾构施工的应用问题,通过研究隧道盾构带压作业的主要难点和技术条件、所需潜水技术及特征、主要潜水设备、潜水技术应用的一般准则等,以解决隧道盾构带压进舱作业的潜水技术应用问题。主要结论如下:1)潜水技术适用于隧道盾构施工作业;2)潜水技术用于隧道盾构作业,除需解决装备、规程及减压表等软硬件外,潜水人员及作业管理也是其成败之关键;3)与隧道盾构作业所需潜水作业相比,海上潜水面对的环境更严酷,更复杂,人员装备的要求更高;4)我国隧道盾构带压作业潜水,目前需要优先关注的是如何将海洋工程潜水技术科学有效地移植于隧道盾构施工带压作业领域。