基于ASNLS算法的智能浮标浮潜模型参数辨识

[目的]针对智能浮标大深度浮潜模型难以精确量化的问题,提出一种抗数据饱和及测量噪声的最小二乘算法(ASNLS),以实现浮潜多参数识别及深度预测。[方法]首先,在智能浮标浮潜运动灰箱模型中引入其执行机构的非线性动作特性以契合实际模型,并将连续型浮潜运动方程转化为离散模式以匹配实际离散的数据采样方式;然后,将离散型运动方程构造为基于相关函数的表达形式,以减弱噪声对参数辨识的影响;最后,通过调整协方差矩阵的取值,实现该浮潜参数辨识算法的抗数据饱和功能。[结果]基于2021年智能浮标在南海的大深度试验数据,开展了浮潜运动模型参数辨识及深度预测,验证结果表明:相较于传统的最小二乘算法及支持向量机算法,ASNLS算法的收敛速度更快(较最小二乘算法提高了31.8%)、深度预测误差更小(不同深度下的平均绝对百分比误差均小于9%)。[结论]ASNLS算法可为智能浮标的深度控制和预报提供有效的浮潜模型支撑。

基于改进DBSCAN的星载激光雷达数据多尺度滤波研究

星载激光雷达数据滤波过程易受复杂背景、粗差点、噪声点等问题的干扰,导致滤波效果大幅度下降,所以研究基于改进DBSCAN的星载激光雷达数据多尺度滤波方法。采用改进DBSCAN算法对星载激光雷达数据做聚类处理,并标记噪声点,通过半球形邻域算法提取点云数据特征。根据提取到的点云数据特征构建规则格网,通过格网的多路径效应剔除点云数据中的粗差点与噪声点,完成星载激光雷达数据多尺度滤波。实验结果表明,所提方法的星载激光雷达数据多尺度滤波误差较低、滤波效果好,实际应用价值较高。

基于互联网的设备远程监测诊断技术

本文综合分析了设备远程监测诊断系统的主要技术和远程监测诊断系统的网络体系结构 。

基于奇异谱熵的相空间重构最佳时间延迟选择

对相空间重构中的重要参数时间延迟L的选择进行了研究,并针对奇异值比率(SVF)方法的不足,将奇异谱熵引入相空间重构中L的选择,提出了一种新的L选择准则.以Lorenz和Rossler吸引子为例,通过与SVF方法L计算结果的比较,显示了该方法的优越性.最后应用基于奇异谱熵的L选择准则计算了Lorenz吸引子的关联维数.通过与理论值的比较,证明了该方法的有效性.

镐形截齿破煤截割力的计算及影响因素分析

根据煤岩体的抗压强度 ,给出了镐形截齿破煤过程中截割力的计算公式。煤岩截割试验结果证明了截割力公式基本正确 ,在此基础上对破煤过程中镐形截齿截割力的影响因素进行了分析。

Duffing振子相变检测中一种新的量化测度

对基于Duffing振子的微弱特征信号检测中的相变量化测度进行了研究,提出一种新的相变指标———基于连续多分辨率q熵的相变量化测度,数值计算结果验证了该方法的有效性。

非线性非稳态油膜支撑的密封-转子系统流体激励行为

将非线性非稳态油膜力模型与密封流体Muszynska模型结合,对非线性非稳态油膜力支承下的密封-转子系统流体激励行为进行了研究,发现其响应随转速比的变化具有复杂的动力学行为,产生了包括周期、拟周期等丰富的振动现象,具有很强的非线性特征.

基于Galerkin截断法的大深度管道铺设动力学行为分析

针对国内目前在建的3000m深海管道铺设系统,在管道未触海床的悬空工况下,建立了管道的纵向振动方程,应用Galerkin截断法对方程进行了求解,并进一步分析了波高、波频等海况参数对管道各截面动态应力和振动幅值的影响,分析结果有助于深入了解大深度管道铺设中的动力学行为,并可为深海管道铺设施工设计提供理论依据。

水下滑翔机李雅普诺夫稳定性分析

水下滑翔机作为一种新型的水下机器人利用了水平固定翼将净重力转换为前进驱动力,从而降低了水下机器人的功耗,在海洋科学研究、环境监测、资源探测和军事侦察等方面都具有广阔的应用前景。为了得到实际水下滑翔机稳定性与设计参数和控制参数之间的关系,将已建立的水下滑翔机一般数学模型应用于具体的实际水下滑翔机上。在此基础上将模型线性化,结合李雅普诺夫稳定性第一定理和第二定理,分析出水下滑翔机定常运动的动态稳定性随设计参数(初稳性高)和控制参数(姿态调节控制量)变化的规律。为水下滑翔机器人的设计和控制提供理论依据。

刀型截齿截割煤岩的实验研究

采用煤岩截割综合实验系统对刀型割煤岩的截割过程进行了实验研究,得到了刀型齿截割过程有关参数的变化 规律曲线,这对于提高刀型齿截割效率,对于有效地提高采掘机械的效益具有十分重要的作用。

水下生产系统浅水测试技术研究

针对目前国内在建的珠海海洋油气生产设施制造基地浅水测试需求,分析水下生产设施浅水测试功能和测试场地分类需求,并以水下生产控制系统为例,介绍主要测试内容和浅水测试工艺步骤,相关工作可为今后国内自主研发水下设备浅水测试提供参考。

水下滑翔机三维定常运动建模与分析

针对水下滑翔机运动过程中的特点,水下滑翔机实际运动过程可以分为定常运动段和非定常运动段,对自设计的水下滑翔机原理样机建立了基于单刚体六自由度的定常运动段的数学模型并进行了数值仿真,在此基础上分别对水下滑翔机运动过程中的两种定常运动—直线定常运动和螺旋定常运动进行了分析。结论显示在直线定常运动中俯仰角和攻角随平移质量块位置的增大先变化迅速后变化缓慢。滑翔角随平移质量块位置的增大近似呈线性增大的关系。在螺旋定常运动中通过模型仿真得到螺旋运动特征参数(螺旋半径、螺旋线螺距、螺旋时间周期、速度)和状态参数(滑翔角、翻滚角、各方向速度分量、各方向角速度分量),根据最小二乘法拟合得到它们之间的关系,从而说明了螺旋运动状态是如何通过调整平移质量块移动距离,旋转质量块旋转角度和净重力等控制量而变化的。

水下滑翔机的三维运动线性控制研究（英文）

文章对滑翔机的三维动力学模型进行简化和线性化,通过分析线性化的三维模型,设计了一种线性二次型调节器(LQR)使滑翔机在运动过程中能够抵抗由于外界引起的扰动。滑翔机动力学模型是一个多输入多输出系统,同时由于欠驱动的特点,使得其在滑翔运动中很容易受到外界环境的影响。文中设计了线性反馈控制器来改善滑翔机的控制性能。LQR控制器和比例积分微分控制器(PID)的仿真对比结果显示了LQR控制器具有较快的响应速率,能够使滑翔机在扰动下较快地恢复至稳定滑翔状态,能较好地控制滑翔机的运动。

潜艇低速运动时操纵控制仿真

潜艇垂直发射潜射导弹,将受到很大的发射反力,同时潜艇航速较低,引起舵效较差,从而使潜艇的操纵控制比较困难。本文分析低速运动时潜艇在发射潜射导弹过程中受到的冲击载荷及其运动响应,利用Simulink软件建立潜艇水下运动仿真模型。在此基础上进行潜艇低速运动时的操纵控制仿真研究,仿真结果与参考文献中发表的数据较为吻合,验证了该方法的有效性。

基于四元数的水下滑翔机建模与仿真

由于用Euler角、Cardon角或者Gibbs变量描述水下滑翔机姿态的传统方法存在奇异位置而产生数值计算的困难,对水下滑翔机使用Hamilton四元数替代欧拉角建立了三维动力学模型,并对自设计的水下滑翔机原理样机的锯齿状滑翔路径和滑翔过程中转向路径进行了数值仿真,最后对比了欧拉角动力学模型和四元数动力学模型的仿真结果,证明了四元数水下滑翔机动力学模型可以避免奇异值出现的优点。

基于CARMA模型的水下滑翔机自适应控制

水下滑翔机在设计和海中实际应用过程中存在模型参数的不确定性和外部环境的复杂性,要求控制器具有良好的自适应性,在水下滑翔机三维定常运动模型基础上,以俯仰回路模型为例设计了基于CARMA模型的改进广义预测自适应控制器。上述控制器应用遗忘因子递推最小二乘法对系统参数进行实时辨识。在对控制器进行了仿真后,对CARMA模型参数全部突变这一恶劣情况进行仿真并与PID控制对比,结果表明改进控制算法具有良好的快速性、稳定性和自适应性。

潜艇垂直面舵桨联合操控仿真

为改善潜艇低速运动时的操控性能,潜艇上配置了辅助垂直推进器。分析低速运动时潜艇在发射潜射导弹过程中受到的发射反力,利用Simulink软件建立潜艇水下运动模型,进行潜艇低速运动时的操纵控制仿真研究。仿真结果与公开文献中发表的数据吻合,验证了方法的有效性。在此基础上加入辅助垂直推进器,潜艇垂直面舵桨联合操控仿真研究表明,表面潜艇垂直面的机动能力得到了较大改善。

试验型水下滑翔机的动力学分析及实验（英文）

水下滑翔机是一种新型的无推进装置的水下运载器,它是由净浮力来驱动的,同时通过内部的直线驱动器来改变重心的位置以实现姿态的调节。对于大多数水下滑翔机,浮力机构是通过改变自身排水体积来实现的,文中介绍了一种变重量的水下滑翔机的设计、动力学分析以及实验过程,该浮力调节机构主要由单向水泵和三位五通电磁阀组成,最大下潜深度为30米。文中介绍了水下滑翔机的运动方程和动力学特性,并且给出了在稳定时刻的解,并且通过计算流体力学的方法对水下滑翔机的水动力特性进行了分析。仿真和实验结果证明了该水下滑翔机的可靠性及实用性。

利用截齿消耗数指标估算煤层磨蚀系数

通过对岩石磨蚀性的基本关系进行分析，得出利用煤矿万ｔ煤齿耗指标来估算煤层磨蚀系数的方法。