限制区域水面无人艇路径规划与跟踪控制研究

路径规划与跟踪控制是水面无人艇自主航行的关键技术.首先,采用概率地图法(PRM)对水面无人艇的路径规划进行了研究,详细介绍了概率地图法的原理以及算法实现流程,针对传统方法在工程实际中存在的问题,结合无人艇操纵性能约束提出了简单有效的改进方法,进行了算例验证;其次,以PRM规划路径为目标对象,开展了欠驱动无人艇路径跟踪控制技术研究,对操舵响应非线性模型进行线性化处理,考虑舵角饱和约束限制,设计了模型预测控制器,舵角的执行指令可以通过二次规划算法求解;最后,进行了限制区域水面无人艇路径规划和跟踪控制的联合仿真验证.研究结果表明:概率地图法可以成功地应用于限制区域无人艇路径规划,方法可实现性好、效率高;规划所得的路径由一系列直线段组成,有利于路径跟踪控制;通过模型预测控制可以快速平稳地实现欠驱动无人艇对目标路径的跟踪控制.     

基于后果概率估计的地铁集群火灾风险评估

有很多大型企事业单位包含了火灾风险特征相似的多个建筑或场所,可将这些建筑或场所定义为“集群”。目前,尚缺乏集群火灾风险评估的相关研究。为了降低集群火灾风险及提升决策者对于集群火灾风险的认知和重视,需探讨集群在其全寿命周期内发生火灾的可能性。针对集群火灾风险评估,建立了后果概率估计法,即“通过对评估对象火灾后不同维度后果(重伤人数、死亡人数、直接财产损失)的概率进行估计,并参照火灾风险值基准来计算该评估对象的火灾风险值”。通过邀请5名专家运用后果概率估计法评估了长沙地铁集群(99座车站,其中有12座换乘站)的火灾风险。结果表明:长沙地铁的火灾风险值为70.45,为中风险等级。     

煤矿采空区地表岩移对高速铁路的影响研究

研究目的:高速铁路工程穿过煤田矿区,通过分析采空区引起的地表变形、影响边界,评价其对铁路的影响,为选线提供依据;采用新的计算和预测方法使铁路保护煤柱的留设既保证工程安全,又能合理占压资源,从而满足高速铁路的精度要求.研究结论:概率积分法比较全面地考虑了影响地表移动变形的主要因素,根据矿区地质条件、煤层赋存、开采技术条件等,选择合理的岩移计算参数,能较准确地预测采空区引起的地表变形结果.通过岩移计算分析,研究的线位已处在采空区的影响范围之内,地表移动变形预测值超过高速铁路工程所允许的变形值,必须对采空区处理或对线位进行局部优化.岩移变形影响因素较多,计算参数的选取需结合观测总结积累经验.     

基于人工神经网络的混合梁斜拉桥智能诊断方法研究

研究目的:本文以天津市河北大街混合梁斜拉桥为工程背景,基于人工神经网络模型,提出适用于混合梁斜拉桥的分步识别方法,分别采用概率和径向基函数神经网络对子结构和钢主梁子结构局部构件进行损伤识别.此外还提出适用于钢主梁局部构件识别的动-静组合损伤指标,并建立相应的径向基函数网络模型,分别针对单损伤、双损伤和三损伤的不同损伤情况进行数值模拟.研究结论:识别结果表明:(1)本文所提出的分步识别方法具有较高的识别精度,网络识别速度快,适用于大型混合梁斜拉桥的智能诊断过程;(2)所提出的动-静组合损伤指标对混合梁斜拉桥的局部损伤识别也较为敏感;(3)单处损伤测试工况中,识别精度几乎高达100％;(4)在两处和三处损伤测试工况中,位置识别正确率分别达到82.61％和78.3％.     

高速铁路供电系统安全性评估研究

研究目的:供电系统是高速铁路系统的重要组成部分,其安全可靠运行与铁路系统安全性密切相关。安全性评估是现代安全管理的重要一环。而我国在高铁供电系统安全性评估方面还只在定性阶段,缺乏定量评估指标和相应分析方法。本文在探讨系统安全性评估的方法、步骤的基础上将EN50126标准与铁路供电系统安全性评估相结合,分析提出了能反映系统各类风险发生概率和风险等级的定量安全性评估指标和安全性评估方法,为提高高铁供电系统的安全性管理水平提供参考。研究结论:基于事件树分析法(ETA)和改进的概率风险评估方法(LEC)相结合的安全性评估方法,对铁路供电段典型算例进行安全性定量评估分析,分别得到了各类供电设备的危险度指标和由其引发的系统安全风险等级,以及应采取的风险控制对策。说明本文提出的安全性量化指标和评估方法的有效性。     

基于动态故障树的计算机联锁系统安全性及性能分析研究

针对2种常用冗余结构计算机联锁系统中的联锁机子系统,在考虑单元模块、比较模块和系统间切换模块全故障模式的情况下,建立双机热备和2×2取2计算机联锁系统的危险失效概率PFD和安全失效概率PFS的动态故障树模型。由于故障树概率近似法和Markov方法计算结果非常近似且概率近似法的求解过程简单和存储要求低等特点,采用概率近似法求解对应的PFD和PFS,实例对比分析2种冗余结构计算机联锁系统的安全性。研究结果表明:在全故障模式下,2×2取2计算机联锁系统的安全性高于双机热备。     

混凝土动态力学性能蒙特卡洛法模拟计算研究

采用蒙特卡洛方法建立随机骨料模型,应用断裂力学原理建立材料破损有限单元刚度矩阵,编制非线形动态力学方程求解程序,在细观结构层次上进行混凝土动态力学性能模拟计算,得到了混凝土试块中裂缝产生、开展,直至混凝土试块破坏的全部形态和过程,能较好地与实验结果相吻合,证明了本方法可以成为有效研究混凝土材料动态力学性能的新途径、新手段。     

双负二项风险模型的破产概率

在经典离散风险模型的基础上把复合负二项风险模型推广为双负二项风险模型,即单位时间内的保费收取次数也为负二项分布,讨论了此时盈余的性质,并给出了关于破产概率的一个定理,得到了破产概率的一个上界.