Flow-field guided steering control for rigid autonomous ground vehicles in low-speed manoeuvring

ABSTRACT

This paper studies the low-speed manoeuvring problem for autono-mous ground vehicles operating in complex static environments. Making use of the intrinsic property of a fluid to naturally find its way to an outflow destination, a novel guidance method is proposed. In this approach, a reference flow field is calculated numerically through Computational Fluid Dynamics, based on which both the reference path topology and the steering reference to achieve the path are derived in a single process. Steering control considers three constraints: obstacle and boundary avoidance, rigidity of the vehicle, plus the non-holonomic velocity constraints due to the steering system. The influences of the parameters used during the flow field simulation and the control algorithm are discussed through numerical cases. A divergency field is defined to evaluate the quality of the flow field in guiding the vehicle. This is used to identify any problematic branching features of the flow, and control is adapted in the neighbourhood of such branching features to resolve possible ambiguities in the control reference. Results demonstrate the effectiveness of the method in finding smooth and feasible motion paths, even in complex environments.     

技能型人才培养方案学习领域的设计与实践

人才培养方案是学校实施人才培养工作的根本性指导文件,反映了学校在人才培养工作上的指导思想和整体思路,人才培养方案学习领域的设计与实践是专业建设能否取得实效的基础性工作和技能型人才培养能否取得效果的根本保证。     

公路工程现场管理中的常见问题及其对策

公路工程现场管理工作决定着公路工程建设项目的施工质量、施工进度和施工成本。分析公路工程现场管理中的常见问题,并就如何解决这些问题提出相应的对策,可为同行提供参考与借鉴。     

酒泉至额济纳铁路防沙堤风洞试验数值模拟及积沙试验研究

防沙堤是造价低、使用广泛的工程防沙措施。对三角形和梯形截面防沙堤进行系统对比研究,总结出两种防沙堤的优缺点。通过风洞试验对不同断面形状的防沙堤的流场结构、流场压力分布、积沙情况进行对比研究,然后利用FLUENT数值模拟方法对风洞试验进行验证对比。研究结果和结论:(1)梯形横断面防沙堤迎风侧形成的低速区域宽度大于三角形,梯形迎风侧对沙粒的沉积、滞留作用优于三角形;(2)三角形横断面防沙堤背风侧产生的有效防护宽度大于梯形,防护效果优于梯形;(3)风沙流遇防沙堤阻挡在迎风侧坡脚受阻堆积,积沙达到堤体2/3高度时不再继续堆积增高,一部分向两侧随风流导向两端处,另一部分沿坡越过堤体顶部在落沙坡堆积。准备建设的风沙铁路酒额线及其他交通、民用建筑可以利用以上成果选择防沙堤的形状以达到最好防沙效益。     

舰船智能化组合式电子互感器研究

随着舰船电力系统容量的不断增长,舰船额定电流和故障电流都成数量级增长,原有的互感器已逐渐不能满足应用的要求了,通过介绍新型船用电子互感器的一种类型-智能化组合式电子互感器,提出以Rogowski为电流互感元件并简要分析了Rogowski线圈的结构原理和数学模型,电压传感部分和电源部分设计方案,对信号集中处理电路模块作了详细的分析.该互感器集电流、电压、功率方向等电网运行参量的测量于一体,同时提供与继电保护设备以及远程控制计算机的CAN总线通信接口,符合未来舰船智能化监控系统改装的要求.     

航行船体周围稳态流场计算的双重面积分方法

将Galerkin方法与虚拟面元源汇分布方法相结合，发展了用于求解航行船体三维非均匀稳态流场速度势及其高阶偏微分的双重面积分方法。为验证该方法的有效性，进行了半浸圆球稳态流场的数值计算。通过与圆球绕流问题解析解的比较，表明积分表面单元划分和虚拟单元的设置方式等对最终数值结果的影响可忽略不计。本文方法有助于对航行船体的水弹性力学特性进行更合理和更完善的分析。     

地下车站的混凝土开裂数值分析及抗裂试验研究

针对上海地区富水软土地层中地下车站渗漏水问题,在混凝土开裂原理分析的基础上,建立了地铁车站混凝土结构的有限元损伤模型,揭示了水土荷载作用下混凝土裂缝起裂特点、分布及其发展规律.采用光栅光纤监测技术开展了混凝土温度-应变现场实验,得到了在施工全过程中混凝土结构的温度及应变变化规律,分析了温度、养护时间、抗裂剂等因素对混凝土开裂的影响.研究表明:根据形态特点,裂缝可分为贯通裂缝和非贯通裂缝,其中贯通裂缝可引起车站结构渗漏水.由于约束作用,贯通裂缝主要发生在侧墙靠近中板和底板的位置.添加抗裂剂、延长养护时间可有效提高混凝土抗裂性能和防水抗渗性能.     

袋式除尘器流场模拟与结果分析

以混凝土搅拌站袋式除尘器为研究目标,在solidworks中建立袋式除尘器的三维实体,利用fluent流体分析软件对内部流场进行数值模拟,得到其内部的速度、压力以及流体轨迹等参数分布,来探究影响除尘器使用寿命的因素,为袋式除尘器的优化提供理论支撑。     

船用柴油机磁场仿真计算及验证

介绍了采用电磁场数值计算方法,利用有限元分析软件ANSYS对柴油机磁场进行仿真计算的过程,并将计算结果与实验测量的数据进行了比较,说明该方法完全可以用于工程实践.     

轻型组合桥面弧形缺口应力特征分析及现场试验

为深入研究钢-UHPC （Ultra-high Performance Concrete）轻型桥面组合体系对弧形缺口的应力改善程度，结合一座大跨自锚式悬索桥，针对正交异性钢桥面板（Orthotropic Steel Deck，OSD）结构铺设UHPC层前、后2种情形，选择3种不同弧形缺口形式，分别建立空间实体有限元分析模型，并采用简化加载、响应面加载2种方式进行分析，由此获得了弧形缺口应力、变形分布规律与车辆轴载位置之间的关系，揭示了弧形缺口出现峰值拉、压应力的原因。以此为基础，采用三轴加载车分别在铺设UHPC层前、后进行现场跑车试验，采集了弧形缺口多个关注点在不同横向加载位置的应力响应曲线，获得了各点的应力极值，并与有限元结果进行了对比分析。研究结果表明：铺设UHPC前、后弧形缺口关注点应力特征随荷载分布规律基本相同，面内应力为主、面外应力较小，拉应力主要由荷载偏载产生、加载区域长，而压应力主要由荷载直接作用于弧形缺口顶部产生，且加载区域短；采用传统简化加载方式难以获得弧形缺口处准确的拉应力峰值，并可能导致应力幅偏小，并由此提出了合理的加载方式；本桥五段线弧形缺口形式受力相对较好；铺设UHPC层能有效减少弧形缺口应力峰值，并在一定程度上缓解疲劳问题，是OSD结构提高疲劳性能的一种有效方案。