结合状态观测与遗传算法的船舶路径预测控制

为实现具有速度不易测﹑模型不确定﹑受外界因素干扰﹑输入需约束及优化等特点的欠驱动船舶的路径跟踪，提出带状态观测的模型预测控制（MPC）。在限制条件下利用MPC求解性能指标函数，处理舵角优化﹑舵幅与舵速约束问题。设计扩张状态观测器（ESO）对环境干扰和模型不确定项进行估计，提高MPC的性能。通过预测未来估计误差，利用遗传算法在线调节ESO参数，提高估计性能。基于指数函数建立速度观测器，避免速度不易测。稳定性分析和仿真试验结果表明，采用该结合状态观测的MPC船舶路径控制方案，当速度和干扰均未知时，船舶仍能跟踪上参考路径，舵角平滑且始终在约束值内，MPC控制精度和ESO估计精度均得到提高。研究结果说明该方案是可行的、有效的。     

感知技术在自动化集装箱码头的应用

自动化码头系统运行分为状态感知、实时分析、科学决策、精准执行4个环节,其中状态感知是首个环节,也是后3个环节的基础。以青岛港自动化码头为实践案例,通过实证验证法和定量分析法,对青岛港自动化码头已采用的感知技术进行研究,得出感知技术在自动化码头应用的成果和短板。结果表明,自动化码头业务流程、设备运行均已实现数据驱动;感知信息实现全覆盖、高精度、全自动;设备复杂性提高、稳定性降低是亟待解决的问题。     

考虑驾驶风格差异的高原公路危险路段识别研究

针对高原环境中驾驶人风格、生理变化与危险路段特征之间的潜在关联，提出一种基于驾驶状态的危险路段识别方法，辨识和分析不同风格驾驶人具有潜在风险的路段，并提出优化方案。首先，通过实车实验采集驾驶人行为及生理指标数据，使用DBSCAN(Density Based Spatial Clustering of Applications with Noise)得出驾驶风格类型，并依据行为特征对驾驶风格进行差异性 分析；其次，采用卷积神经网络、双向长短时记忆神经网络与注意力机制搭建危险状态识别模型，通过GPS(Global Positioning System)点位对应实现危险路段辨识，并基于驾驶风格差异，从驾驶人感知、操纵与生理角度对危险路段进行致因分析；最后，将生理与道路线形作为优化参考，以车速建议为着力点进行多元回归分析，并按照生理舒适域确定车速建议区间。结果表明：驾驶人根据行为特点分为谨慎、稳健和激进型，3类驾驶人在上行和下行途中的危险路段多为具有弯坡特征的组合型路段；海拔提升可加速危险驾驶状态的出现，各类驾驶人在上行时的紧张状态多源于弯坡组合值和转角值的增长，激进型驾驶人在坡度大于6%的直纵坡路段时亦会开始高度紧张；下行时，谨慎与激进型驾驶人在直纵坡坡度大于3%时易出现危险状态，激进型驾驶人在转角值大于80°且弯坡组合值大于50时亦存在驾驶风险。研究成果可满足高原公路人因事故预防的需求，为线形设计与交通管理措施制定提供理论依据。     

重力式码头基槽抛石体沉降量计算方法*

针对重力式码头基槽抛石体的沉降量计算问题，进行计算模型和计算方法研究。通过基槽抛石体原尺度块石的压缩试验，得出多次加卸载情况下块石体的应力-应变关系，基于此建立重力式码头基槽抛石体的沉降量计算模型。结合重力式码头的建造过程，提出基槽抛石体的沉降量计算方法，并利用实际工程现场观测数据回归出模型中的主要参数。结果表明，模型计算结果与观测数据吻合。     

永磁同步电机定子槽型对转矩脉动的影响分析

转矩脉动是高性能电机的一个重要指标,转矩脉动的大小,对电机的振动有很大的影响。本文通过研究改变表贴式永磁同步电机定子槽参数来分析转矩脉动的变化,并通过有限元仿真,找出槽参数与转矩脉动的关系,仿真表明,调整槽参数,可以减小转矩脉动,为表贴式永磁电机减小转矩脉动的设计提供参考。     

驾驶人“感知-决策-操控”行为模型

为准确模拟驾驶人跟车行为，提出基于隐马尔可夫模型(Hidden Markov Model，HMM)的驾驶人“感知-决策-操控”行为模型。建立描述驾驶意愿的HMM模型，模拟驾驶人感知过程，获得期望的车间距；预测模块模拟驾驶人根据交通环境和自身生理、心理状态预测车辆未来轨迹，即决策过程；优化模块描述驾驶人为使预测的车辆轨迹跟踪上期望的车辆间距而采取的操控汽车的执行动作，即操控过程。上述3个模块的滚动过程实现了对驾驶人跟车行为的模拟。利用自然驾驶数据进行算例分析，结果表明，本文模型预测车间距平均误差仅为1.47%，证明了所建模型的有效性及准确性。本文为驾驶行为建模方法的理论研究和应用拓宽了思路。     

基于多传感器集成的地铁限界及轨道几何状态检测应用研究

对地铁限界及轨道几何状态进行检测是地铁运营维护的重要工作,采用人工检测既费时又费力,运用大型轨检车的费用太高.为了便携快捷地检测地铁限界及轨道几何状态,基于多传感器集成开发一种便携检测装置,进行检测应用研究.通过将激光扫描仪、轨距传感器、里程计和倾角仪等传感器集成到轨检小车上,设计配套的软件系统,构造了限界检测、轨距计算、超高计算、坐标系转换和里程计标定等板块.应用该便携装置对长沙地铁三号线侯家塘站至四方坪站进行检测,分析和验证了检测结果,检测装置最终实现了超限报警、图形及超限数据自动录入、轨枕自动识别及轨道几何尺寸数据自动采集等多项功能.     

深中通道启动首节沉管隧道基槽精挖施工

3月27日,随着广州航道局30 m^3抓斗船“金雄”轮完成第一斗泥的开挖,深中通道正式开启首节沉管隧道基槽开挖精挖施工。首节沉管基槽精挖是深中通道E1沉管浮运安装的关键工序之一。精挖是指在完成上层粗挖任务后,在粗挖作业面基础上二次施工。由广航局自主研发的国内首艘具备定深平挖功能的抓斗式挖泥船“金雄”轮克服水下施工作业面狭窄、交叉施工频繁、施工干扰大等不利因素,挑战0.5 m误差范围的隧道沉管基槽开挖施工难题,为E1沉管安装开挖出一条长123.8 m、宽50 m的基槽。     

基于轨道极限状态法的过渡板受力分析和配筋设计研究

京张高铁官厅水库特大桥为简支拱型大跨度钢桁梁桥,为防止梁端转角或错台量过大,降低梁端扣件系统受力,梁缝处设计采用了过渡板结构。为保证过渡板设计合理性和安全性,建立过渡板有限元实体模型进行受力分析,并首次运用轨道极限状态法对过渡板结构进行配筋设计。分析表明:(1)温度梯度作用对过渡板(420 mm厚)受力影响较大,在设计荷载中占据主导因素,在正温度梯度下,过渡板底部弯矩达到124.155 kN·m/m;(2)过渡板底部纵向弯矩在荷载基本组合作用下达到最大值,且实配配筋率最大,配筋时应注意以裂缝宽度为控制指标进行设计。     

基于有限元法螺旋槽船舶尾轴承结构优化设计

针对水润滑橡胶尾轴承的结构尺寸优化问题,设计了圆弧形、矩形、燕尾形3种不同形式的螺旋槽尾轴承,基于有限元静力分析和模态分析,应用Solid Works Simulation对3种不同形式的螺旋槽艉轴承模型进行结构优化设计。结果表明,通过优化3种不同形式的螺旋槽外形结构尺寸,对各自尾轴承优化设计结果具有一定的影响,且可以得到最为理想的最优尺寸参数。