基于改进分布估计算法的能耗最优AUV路径规划算法与仿真研究

针对经典基于等宽度直方图的分布估计算法(FWH)在解决自主水下机器人(AUV)路径规划问题中易陷入局部极值、计算精度不高等问题,提出一种受粒子群优化算法启发的改进分布估计算法.通过将FWH与粒子群优化算法中优势个体的部分筛选机制相结合的方法,组成双重优势个体产生方法,提高AUV路径规划最优路径的精度,增加收敛速度.在水下数字高程模型环境中对经典分布估计算法、PSO算法、A*算法以及改进后的算法进行性能评估.仿真结果表明,相比于改进前的算法,新的算法计算出的能耗值减少24.9%,有效增加计算精度,避免陷入局部极值,提高效率.

基于模型预测的海缆铺设用水下航行器最优避障控制

[目的]自主水下航行器(AUV)在海底复杂地形环境下执行独立铺缆作业时,需要兼顾铺缆质量和自身安全,即在避障的同时还需要保持船体与海底平面的相对高度。为此,设计一种基于模型预测的海缆铺设AUV最优避障控制方法。[方法]首先,基于模型预测控制(MPC)建立AUV的路径跟踪模型,将海底不规则障碍物分类为凸起和凹陷地形,并分别建立障碍物的工程简化数学模型;然后,根据不同地形和海缆铺设要求来设计多个目标优化函数;最后,根据地形特征点迭代计算与海底平面保持稳定高度且路径最短的最优避障路径。[结果]仿真结果表明,该方法响应性能好、可靠性高,能够使AUV选择最短路径并避开意外障碍物。[结论]在复杂的海底环境下,该方法既保障了AUV作业过程中的自身安全,又极大提高了海缆的铺设质量。

改进分布估计算法的AUV全局路径规划

为解决基于固定宽度直方图(FWH)的分布估计算法在解决自主水下机器人(AUV)路径规划问题时易陷入局部最优的问题,提出一种个体更新方法融合策略。将狼群优化算法(WPA)中的部分个体更新方法,以及三次样条函数融合到算法当中,增加算法个体更新方法的多样性。提高AUV路径规划的精度,增加收敛速度。在水下数字高程模型环境中,对原始算法以及改进后的算法进行性能评估。仿真结果验证了算法改进的可行性和有效性。

优化溃结方对溃疡性结肠炎大鼠结肠Toll样受体/髓样分化因子88/核转录因子κB信号通路的影响

目的观察优化溃结方对溃疡性结肠炎(UC)大鼠结肠Toll样受体/髓样分化因子88/核转录因子κB(TLR/MyD88/NF-κB)信号通路的影响。方法将40只雄性SD大鼠随机分为空白组、模型组、优化溃结方组、柳氮磺吡啶组,每组10只。除空白组外,其余3组均参考三硝基苯磺酸(TNBS)/乙醇二次致炎法结合束缚法建立UC气滞血瘀型大鼠模型。造模成功后优化溃结方组大鼠予优化溃结方药液1.674 g/(kg·d)灌胃,柳氮磺吡啶组大鼠予柳氮磺吡啶药液0.54 g/(kg·d)灌胃,空白组、模型组不予任何治疗。14天后检测各组大鼠血清白细胞介素17A(IL-17A)、IL-10、IL-22水平,结肠组织MyD88、TLR2、TLR4、NF-κB p65蛋白和mRNA表达水平。结果与空白组相比,模型组血清IL-17A、IL-22水平显著升高(P<0.05),IL-10水平显著下降(P<0.05);与模型组相比,优化溃结方组、柳氮磺吡啶组IL-17A、IL-22水平显著降低(P<0.05),IL-10水平显著升高(P<0.05);优化溃结方组IL-17A、IL-22、IL-10水平与柳氮磺吡啶组比较差异无统计学意义(P>0.05)。与空白组相比,模型组结肠组织MyD88、TLR2、TLR4、NF-κB p65蛋白和mRNA表达均显著增加(P<0.05);与模型组相比,柳氮磺吡啶组、优化溃结方组MyD88、TLR2、TLR4、NF-κB p65蛋白和mRNA表达均显著下降(P<0.05);优化溃结方组MyD88、TLR2、TLR4、NF-κB p65蛋白和mRNA表达与柳氮磺吡啶组比较差异均无统计学意义(P>0.05)。结论优化溃结方可能通过调节TLR/MyD88/NF-κB信号通路,降低炎症因子水平,减轻炎症反应,修复结肠组织的超微结构,从而修复UC大鼠结肠黏膜屏障功能。

大足区滑坡地质灾害空间分布特征及形成机理研究——以高坪镇天宝冒咕村场镇滑坡为例

大足区作为重庆主城都市区桥头堡城市,由于特殊的自然条件和人为因素,近年地质灾害频繁发育,具有点多面广、规模小、危害大、突发性强等特征,对人民生命财产安全形成了严重威胁,一定程度上制约了社会经济发展。本文综合分析大足区地质环境特征,从行政区划、地层岩性、地形地貌等方面,首次从面上总结分析大足区滑坡的空间分布特征和发育规律,厘清了其形成机理,并以高坪镇天宝冒咕村场镇滑坡为例进行说明,最后针对性提出了防治措施建议。

实质法益理论的宪法诠释

宪法与刑法之间存在紧密联系,可以立足于宪法视角来合理解决实质法益理论面临的一些质疑。应当以宪法确立的价值和秩序作为实质法益的渊源。相较于既往的社会契约说、文化价值说和社会根据说,宪法渊源论更具规范性和明确性,且以之为渊源不会不当扩大或缩小实质法益的范畴。集体法益能够在宪法规范和宪法理论中找到正当性根据。宪法保护的基本权利不仅具有消极自由权的面向,也具有积极自由权面向;实现基本权利中的社会权要求国家积极作为,同时,国家也对基本权利承担着积极的给付义务。集体法益可在这些宪法规定和学说中获得正当性支撑。并不是所有被宪法确立的价值和秩序都是刑法法益。可通过比例原则和禁止保护不足原则确认刑法法益,比例原则可避免刑法法益的范围过大,而禁止保护不足原则可有效防止刑法法益的范围过窄。

非小细胞肺癌患者化疗后白细胞减少的危险因素分析

目的探讨非小细胞肺癌(NSCLC)患者化疗后白细胞减少的危险因素。方法根据化疗后是否发生白细胞减少将102例NSCLC患者分为研究组(n=64,发生白细胞减少)和对照组(n=38,未发生白细胞减少)。采用Logistic回归模型分析NSCLC患者化疗后白细胞减少的危险因素。结果单因素分析结果显示,NSCLC患者化疗后白细胞减少可能与性别、年龄、基础疾病、丙氨酸转氨酶(ALT)水平、血肌酐水平、治疗前贫血情况、临床分期、骨转移情况、化疗药物相对剂量强度(RDI)、曾接受放疗情况、化疗后28天内放疗情况无关(P﹥0.05),可能与体重下降率、体力状况(PS)评分、治疗前白细胞减少、治疗前血小板减少、曾接受化疗次数有关(P﹤0.01)。多因素Logistic回归分析结果显示,体重下降率≥5%、治疗前白细胞减少、治疗前血小板减少、曾接受化疗次数≥3次均是NSCLC患者化疗后白细胞减少的独立危险因素(P﹤0.05)。结论体重下降率≥5%、治疗前白细胞减少、治疗前血小板减少、曾接受化疗次数≥3次均是NSCLC患者化疗后白细胞减少的独立危险因素,临床需考虑上述因素并提前实施干预措施,从而降低NSCLC患者化疗后白细胞减少的发生率。

UHR-2000型微波治疗骨转移癌痛的临床效果

目的 探讨UHR-2000型微波治疗骨转移癌痛的临床效果。方法 选取2014年4月至2020年6月在我院确诊为肿瘤骨转移的120例晚期癌症患者作为研究对象,按照随机数字表法将其分为对照组和观察组,各60例。两组均给予“三阶梯”药物止痛,对照组给予WB-2000型微波治疗,观察组给予UHR-2000型微波治疗。比较两组的视觉模拟评分法(VAS)评分、重度疼痛率、疼痛缓解率及卡氏评分(KPS);比较两组中不同肿瘤类型的VAS评分、疼痛缓解率及KPS评分。结果 观察组的VAS评分、重度疼痛率低于对照组,疼痛缓解率、KPS评分高于对照组,差异具有统计学意义(P<0.05)。在乳腺癌、肺癌、胃癌、结直肠癌患者中,观察组的VAS评分低于对照组,疼痛缓解率、KPS评分高于对照组,差异具有统计学意义(P<0.05);在食管癌患者中,两组的VAS评分、疼痛缓解率、KPS评分比较,差异无统计学意义(P>0.05)。结论 UHR-2000型微波治疗较WB-2000型微波治疗更有助于缓解骨转移癌痛,提高患者生存质量,是除传统的药物、非药物治疗以外有望为骨转移患者癌痛治疗提供新途径的方法。

自主式水下机器人控制系统及声呐目标识别

[目的]为满足水下搜救、勘探、目标检测与跟踪等需求,[方法]针对研制的"探海I型"自主式水下机器人(AUV),利用其搭载的前视声呐开展目标识别试验,选取获取的运动目标图像中的典型帧进行目标检测和识别研究。阐述"探海I型"AUV的系统组成与工作原理。提出一种控制系统架构:以笔记本电脑配合水面控制箱为水面控制单元;以PC104工控板作为自动驾驶仪的主控单元;同时配备摄像头PC104板卡单独进行摄像头图像处理。采用三帧差分法检测声呐目标,并基于Hough变换的快速椭圆检测算法提取目标特征。[结果]湖上试验表明:研制的AUV运行可靠、正常,可满足水下工作的需求,声呐目标识别效果较好。[结论]该AUV控制系统架构和目标识别方法对于中、大型AUV的研制及视频、红外等其他领域的目标识别具有借鉴意义。

水下安全检测与作业型机器人控制系统

[目的]针对船体、大坝、水下钢结构等表面附着物的安全检测,以及附着物清除作业的要求,需要研制一款新型水下安全检测和作业型带缆遥控水下机器人(ROV)。此类ROV需针对不同作业任务更换机械手,实现抓取、切割的功能,从而保证去除结构物上的附着物。[方法]阐述水下安全检测和作业型机器人的整套系统组成及原理。该系统以Arduino单片机为控制面板信号采集工具、以水面监控系统开发工控机为平台,零浮力脐带缆以2对双绞线、1对电源线为信号电力传输线,水下控制系统以ARM嵌入式为主控单元。建立ROV动力学模型,设计ROV艏向控制的广义预测控制器。经过系统调试,进行水池试验和湖上试验。[结果]试验证明,该系统运行正常,整套控制系统的稳定性、可靠性、实时性均达到设计要求,满足水下安全检测及作业要求。[结论]该系统设计方案和控制算法对于其他水下机器人的控制系统研究均有借鉴意义。

基于新型锁相环的水下推进永磁同步电机无位置传感器控制

针对水下推进永磁同步电机无位置传感器控制中,基于传统锁相环的龙伯格观测器无法同时处理永磁同步电机正向和反向运行所带来的转子位置误差问题,本文提出了一种基于新型锁相环的龙伯格观测器水下推进器转子位置辨识方法。该方法在双闭环矢量控制系统的基础上,先由龙伯格观测器估算电机的反电动势,再将反电动势作为新型锁相环的输入,在所设计的新型锁相环中,鉴相器模块是实际转子位置与估计转子位置间的比较环节,压控振荡器模块将转速积分得到转子位置,环路滤波器模块是PI调节,最终由锁相环辨识转子位置和速度。仿真结果表明,该方法较传统锁相环在转子位置方面具有较高的辨识精度、能够实现永磁同步电机在正向和反向工况下转子位置误差均可收敛的功能。

基于多电机协同推进的遥控水下航行器姿态控制研究

[目的]为了提高遥控水下航行器(ROV)在复杂水下环境中的姿态控制性能,开展多电机协同推进的ROV姿态控制研究。[方法]首先,针对多电机系统的结构和算法,分别提出一种基于PID速度补偿器的偏差耦合结构和一种新型非奇异终端滑模控制(SMC)算法,并设计一种新颖的基于多电机协同推进的ROV姿态控制方法;然后,建立ROV的运动学和动力学模型,开展推进器组推力建模分析、解耦简化ROV动力学模型研究;最后,设计一种ROV滑模姿态控制器。[结果]仿真结果表明,所提的结构和算法可提高多电机系统的抗干扰性、同步性和快速响应能力,进而提高ROV姿态控制系统的稳定性与鲁棒性。[结论]所提方法可为ROV姿态控制提供一种新的可用方案。

基于RBF神经网络的AUV自适应动态积分滑模轨迹跟踪

为解决欠驱动AUV在海流干扰、控制器超调及模型不确定下的三维轨迹跟踪控制问题,在运动学控制器中,设计具有自适应律的虚拟向导,减弱了洋流干扰提高了系统稳定性。在动力学控制器中,引入二阶微分跟踪器,确保纵向速度控制过渡时间短、不出现超调;并应用RBF神经网络对AUV模型的不确定项进行逼近并补偿。利用李亚普诺夫稳定性理论证明整个控制器的稳定性。仿真结果表明:该控制器能够有效克服洋流和模型不确定的影响,抑制抖振和克服超调,实现对三维轨迹的跟踪。

水下推进器控制系统设计与实现

针对水下航行器对水下推进器轻量化、集成化的性能要求,研制了一款新型水下推进器控制系统。该控制系统采用JY01无刷直流电机驱动控制专用集成芯片,设计并制作了一种叠加式、小体积、大功率的硬件电路板。进行了推进器的水下测试,达到了设计要求,验证了控制系统设计方案的正确性。

基于有限时间和状态观测器的双闭环AUV轨迹跟踪控制研究

为解决欠驱动AUV轨迹跟踪中系统收敛速度慢、易发散、模型不确定等问题,提出了一种有限时间和降阶状态观测器双环闭合的运动控制策略。根据时间尺度原理分为位置控制环和姿态控制环,位置控制环使用有限时间控制方法来加快位置量的收敛速度;姿态控制环采用基于降阶扩张状态观测器的动态积分滑模来实现对姿态角的快速收敛和补偿混合不确定项。在三维仿真环境下模拟AUV轨迹跟踪的控制效果,通过仿真结果可看出:所设计的控制器在收敛速度、控制精度、鲁棒性及跟踪效果方面均高于常见的轨迹跟踪器,能较好地满足欠驱动AUV的轨迹跟踪控制需要。

遥控水下机器人多电机协同控制研究

为了提高遥控水下机器人(ROV)多电机系统的同步性能、鲁棒性和动态性能,该文提出一种基于PID速度补偿器的偏差耦合控制结构和一种新型多模态非奇异终端滑模控制策略。该控制结构增加了电机间的速度检测和反馈,并且对反馈结构进行PID控制,提高了电机间速度的同步性;该控制策略结合线性滑模控制和非奇异终端滑模控制的优点,并优化了滑模面的设计,缩短了系统收敛时间,提高了系统的动态、稳态性能。仿真实验表明:该控制结构提高了系统的同步性能、抗干扰能力;该控制策略很好地提高系统的动态、稳态性能和鲁棒性。该文提出的控制结构和策略能够良好地运用于ROV多电机系统。

基于滑模观测器位置检测的水下推进器直接转矩控制研究

水下推进器是水下航行器的重要组成部分,为提高其转矩响应性能,提出了一种基于滑模观测器位置检测的水下推进器直接转矩控制方法。该方法将一种双曲正切函数引入线反电动势(EMF)滑模观测器,并将该滑模观测器应用于水下推进器直接转矩控制系统中,使得驱动控制系统通过水下推进器线反电动势观测值进行扇区判别与转矩估计,从而获得6个离散的换相信号,实现无位置检测的水下推进器直接转矩控制。仿真试验表明:所提控制方法能够很好地观测线反电动势,提高转矩动态响应,减小系统抖振幅度。

CT引导下放射性粒子植入治疗难治性肝癌的临床分析

目的探讨放射性~(125)Ⅰ粒子植入治疗难治性肝癌的临床疗效和安全性。方法收集经病理诊断明确为肝癌且经CT引导下放射性~(125)Ⅰ粒子植入治疗患者的临床影像学资料进行分析,对患者进行为期12个月的随访,评价~(125)Ⅰ粒子植入治疗难治性肝癌的疗效及安全性。结果 17例患者21个病灶共植入粒子769枚,平均每个病灶植入36.6枚,术后进行放疗计划系统(Radiotherapy Treatment Planning System,TPS)系统剂量验证,D_(90)平均值为92.3 Gy(88~110 Gy),V_(100)平均值为91%(81%~126%);粒子植入术后6个月总有效率最高为82.4%,术后9个月病灶完全缓解例数最多(10例),后均呈逐渐下降趋势;其中9例同时行MRI检查,术后6个月病灶T2加权成像(T2-weighted imaging,T2W1)及弥散加权成像(diffusion weighted imaging,DWI)信号降低最明显;14例肝细胞肝癌患者,术前甲胎蛋白(alpha fetal protein,AFP)升高者11例,术后9个月9例AFP降低。出现肝包膜下少量出血1例,粒子移位到肺部1例,术后出现发热1例。结论经临床综合多种治疗后效果不佳的难治性肝癌患者采用CT引导下组织间放射性~(125)Ⅰ粒子植入治疗近期效果显著,安全性高。

一种水下探伤机器人动力定位控制方法

水下探伤机器人在执行任务时,机械臂作业过程以及风浪、水流等干扰将会引起机器人模型参数的变化,继而影响水下机器人动力定位控制。针对上述水下探伤机器人动力定位过程中模型不确定问题,提出一种基于模型逼近的RBF神经网络的自适应滑模控制方法,采用RBF神经网络对机械臂作业过程引起的水下机器人模型参数的变化及波浪等扰动进行在线逼近。将此方法应用到动力定位控制系统中,分别在平稳环境和扰动环境下,通过水下探伤机器人艏向及垂向的动力定位实验,验证了系统控制方法的有效性。

基于高密度电法的岩溶勘查——以枣庄某工程为例

高密度电阻率法因其测点密度高、信息量大、对探测对象不造成损伤等特点,被广泛应用于各种工程开发和建设场地的前期岩溶探测工作中。本文以山东省枣庄市某工程场地岩溶探测效果为例,系统地介绍了高密度电法在岩溶探测中的应用方法和效果。该工程场地岩溶广泛发育,给楼房基础带来严重危害,通过开展高密度电法工作并经钻孔实地验证,划分了不同岩性的分布范围,推断多条断裂,基本查明了岩溶分布范围及其发育特征,研究表明,高密度电阻率法在岩溶探测中有着不错的应用效果。