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电动制动助力系统摩擦补偿模型及其控制方法研究

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机械工程学报 2024年第2期60卷 252-261页

作者：杨为唐小林姜孔明付洋韩磊重庆大学机械与运载工程学院重庆400044

非线性摩擦力是影响电动制动助力(Electric brakebooster,EBB)系统位置跟踪精度的重要因素之一。针对标准Pol-Ind模型存在摩擦状态切换不连续问题,提出一种摩擦状态连续平滑过渡的近似Pol-Ind(SPol-Ind)模型。研究基于SPol-Ind模型的EB... 详细信息

非线性摩擦力是影响电动制动助力(Electric brakebooster,EBB)系统位置跟踪精度的重要因素之一。针对标准Pol-Ind模型存在摩擦状态切换不连续问题,提出一种摩擦状态连续平滑过渡的近似Pol-Ind(SPol-Ind)模型。研究基于SPol-Ind模型的EBB系统的非线性摩擦特性。为抑制扰动对控制精度的影响,提出由速度补偿、惯性补偿和SPol-Ind模型摩擦补偿构成的前馈补偿控制策略,分别以正弦和三角波信号作为系统输入信号,实现EBB系统的位置跟踪和速度跟踪控制。与常规PID控制相比,前馈补偿控制下系统对正弦和三角波信号的位置跟踪误差都明显减小,速度跟踪时的上升时间也明显缩短,表明前馈补偿控制下的系统比常规PID控制具有更高的位置跟踪精度和更快的响应速度。分析基于前馈补偿控制的EBB系统的位置跟踪精度和响应能力,进行EBB系统在环(Hardware-in-the-loop,HiL)试验,试验结果表明,系统位置跟踪误差和速度上升时间的最大值约为0.18 mm和0.028 s,与仿真结果吻合,验证了前馈补偿控制下EBB系统控制策略的有效性。

关键词：电动制动助力系统 SPol-Ind摩擦模型前馈补偿控制位置跟踪速度跟踪

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高光谱遥感影像异常目标检测研究进展

遥感学报 2024年第1期28卷 42-54页

作者：屈博郑向涛钱学明卢孝强中国科学院西安光学精密机械研究所光谱成像技术实验室西安710119 西安交通大学信息与通信工程学院西安710049 中国科学院大学北京100049

随着航空航天技术与遥感技术的不断发展,遥感影像在诸多领域的应用不断拓展,其中高光谱分辨率遥感影像具有“图谱合一”的特点,即该数据既包含了具有强大区分性的地物光谱信息,又包含了丰富的地物空间位置信息,因此高光谱数据具有非常... 详细信息

随着航空航天技术与遥感技术的不断发展,遥感影像在诸多领域的应用不断拓展,其中高光谱分辨率遥感影像具有“图谱合一”的特点,即该数据既包含了具有强大区分性的地物光谱信息,又包含了丰富的地物空间位置信息,因此高光谱数据具有非常大的应用潜力。高光谱异常目标检测问题,是在对目标先验信息未知的前提下,根据光谱与空间信息实现对区域中的异常目标的进行“盲”检测,因此其在资源调查、灾害救援等领域发挥了巨大的作用,是遥感领域非常重要的研究课题。本文针对高光谱遥感影像异常目标检测研究方向,首先总结阐述了目前高光谱异常目标检测问题的主要研究进展,根据算法原理的不同对现有主流算法进行了分类与总结,主要分成了基于统计学、基于数据表达、基于数据分解、基于深度学习等不同的种类的方法,并对每类方法的特点进行分析。随后通过对现有方法的调研、分析与总结,提出了数据库拓展、多源数据融合、算法实用化等高光谱异常检测研究未来发展的3个方向。

关键词：遥感高光谱遥感高光谱异常检测深度学习矩阵分解

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柴油机SCR储氨覆盖率控制方法研究

柴油机SCR储氨覆盖率控制方法研究

作者：姜长文吉林大学

学位级别：硕士

随着中国接连出台《打赢蓝天保卫战三年行动计划》、《新大气法》、国六排放标准6b阶段等法律法规,机动车排放管控得到进一步强化加严。选择性催化还原技术(Selective Catalytic Reduction,SCR)广泛应用于柴油机NOx减排,其储氨覆盖率直... 详细信息

随着中国接连出台《打赢蓝天保卫战三年行动计划》、《新大气法》、国六排放标准6b阶段等法律法规,机动车排放管控得到进一步强化加严。选择性催化还原技术(Selective Catalytic Reduction,SCR)广泛应用于柴油机NOx减排,其储氨覆盖率直接决定SCR系统的NOx转化效率和氨泄漏量。因此,本文围绕重型柴油机SCR系统储氨覆盖率控制方法展开研究,主要包括SCR系统数学模型搭建及参数辨识,储氨覆盖率观测器设计和储氨覆盖率控制策略研究,本文研究内容和主要结论如下:首先,研究了柴油机SCR系统内部化学反应原理,基于常微分方程建立了SCR系统4阶动态模型。为适应控制实时性需求,提升计算效率,减少计算负荷,在满足控制所需精度的前提下,4阶模型降为2阶。基于灰狼优化算法(Grey Wolf Optimizer,GWO)辨识SCR模型参数,仿真结果表明,经辨识后的SCR模型精度满足控制工程应用需求,将模型集成封装,便于后续储氨覆盖率观测器和控制策略开发。其次,针对不可物理测量的SCR系统储氨覆盖率,基于无迹卡尔曼滤波(Unscented Kalman Filter,UKF)开发柴油机SCR系统储氨覆盖率观测器。由于Sigma点选取会出现舍入误差累积,针对由此导致的协方差矩阵非正定问题,论文融合平方根滤波算法,以期增强观测器稳定性;为避免SCR系统过程噪声和量测噪声影响观测器估计精度,基于Sage-Husa算法改进UKF观测器;最终,基于自适应平方根无迹卡尔曼滤波(Adaptive Square Root Unscented Kalman Filter,ASRUKF),估计SCR储氨覆盖率。通过稳态工况和瞬态工况试验验证,ASRUKF储氨覆盖率观测器最大稳态估计误差为UKF储氨覆盖率观测器的15%,最大瞬态估计误差为UKF观测器的9.5%,结果表明,ASRUKF储氨覆盖率观测器估计精度更高,且鲁棒性更强,为后续控制策略开发奠定基础。然后,运用开环前馈结合闭环反馈控制策略的架构,控制柴油机SCR系统储氨覆盖率。针对SCR系统高度非线性、大惯性和长时滞的特点,选取氨氮比为目标的SCR开环前馈控制器。经阶跃工况和瞬态工况仿真验证,若仅采用开环前馈控制器,难以有效解决瞬态工况切换产生大量氨泄漏和NOx转化效率降低的问题。因此,本文引入基于反步法(Backstepping Control)的闭环反馈控制器,控制SCR下游微元储氨覆盖率不超过自定义值。通过设计控制器,实现相应控制策略。测试结果表明,开环前馈结合闭环反馈控制器策略相较于仅开环前馈控制器方案,在阶跃工况下,NOx平均转化效率提升7.75%,氨泄漏量平均值降低38.5%;在WHTC工况下,NOx平均转化效率提升21.83%,氨泄漏量平均值降低2.4%。开环前馈结合闭环反馈控制器具有更加良好的控制效果。最后,基于动态面控制(Dynamic Surface Control,DSC)原理设计了SCR储氨覆盖率闭环反馈控制器,经仿真测试分析DSC控制器期望输出对控制器性能影响显著。为优化DSC控制器期望输出,引入非线性模型预测控制(Nonlinear model predictive controller,NMPC),对DSC控制器期望输出进行动态修正。经优化后的NMPC-DSC闭环反馈控制器与基于控制氨氮比的开环前馈结合反步法闭环反馈控制器进行对比,结果表明,基于NMPC-DSC闭环反馈控制器在阶跃工况下NOx转化效率提升1.08%,氨泄漏量峰值降低28.8%;在WHTC工况下NOx平均转化效率提高7.8%,氨泄漏量峰值降低7.02%。综上,本文探究柴油机SCR系统储氨覆盖率控制方法,基于常微分方程建立SCR模型,基于ASRUKF设计储氨覆盖率观测器,分别应用开环前馈结合闭环反馈和NMPC-DSC设计控制器,并通过仿真验证了控制器性能。本文提出的控制器设计思路和建议应用场景为SCR控制策略后续研究提供参考。

关键词：柴油机SCR 储氨覆盖率 ASRUKF算法前馈-反馈控制 NMPC-DSC算法

“三教”理念下高一学生直观想象素养培育的教学案例研究

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“三教”理念下高一学生直观想象素养培育的教学案例研究

作者：姜易京贵州师范大学

学位级别：硕士

在核心素养教育背景下,直观想象素养作为数学核心素养的重要组成部分,对高一学生由具象思维向抽象思维过渡具有重要意义。基于“教思考”、“教体验”、“教表达”的教育理念,通过引导学生主动思考、积极体验、有效表达,达到有效培育其... 详细信息

在核心素养教育背景下,直观想象素养作为数学核心素养的重要组成部分,对高一学生由具象思维向抽象思维过渡具有重要意义。基于“教思考”、“教体验”、“教表达”的教育理念,通过引导学生主动思考、积极体验、有效表达,达到有效培育其直观想象素养的目的。本文是“三教”理念下高一学生直观想象素养培育的案例研究。首先通过文献法掌握相关概念的研究现状;其次通过问卷调查法掌握当前高一学生直观想象素养发展的现状;再次基于“三教”理念和调查现状,对促进直观想象素养的发展提出相应教学策略;最后针对教学策略开展案例研究。问卷调查结果表明:学生对直观想象素养重要性认识深刻,但在理解和应用上存在差异;图形感知力强,但对空间形态观察和立体几何定理理解水平不一;学生识图、证图、作图能力有待提高;对信息技术和教具模型应用持积极态度;立体几何学习中,空间想象和逻辑推理能力不足是主要挑战,定义法求角和几何体与球的切接等问题尤为薄弱。测试结果表明:高一年级学生的直观想象水平整体集中在水平一和水平二;不同层次班级的学生在直观想象素养上呈现出不同的分布特点。教学策略研究通过解读课程标准中对直观想象水平的划分,结合“三教”理念与调查现状提出“引导观察分析,培养图形理解能力”、“创设直观情境,激发空间想象能力”、“通过动手实践,促进图形感知能力”、“借助直观模型,提升几何直观能力”、“聚焦作图训练,提高图形表达能力”以及“明确三种语言,深化转换表达能力”六个教学策略。在教学案例研究中,选取《立体几何初步》为课题,对学生直观想象素养侧重培养的教学内容展开案例研究。案例研究中主要包含:案例选取、课堂教学实录片段、教学过程分析、反思与改进,四个环节的内容。“三教”理念下落实对高一学生直观想象素养培育,具体而言是:在“三教”教育理念下落实直观想象素养培养,具体而言是:“教思考”培养学生的图形理解能力;“教体验”促进学生的图形感知能力;“教表达”提升学生的图形表达能力。

关键词：高一学生直观想象素养 “三教”理念案例研究

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铰接列车主动避撞控制策略研究

铰接列车主动避撞控制策略研究

作者：姜桐吉林大学

学位级别：硕士

随着铰接列车的保有量的不断上升,交通运输效率提高的同时,也带来了交通安全隐患,由于其质量较大和车身强度较高等原因导致其发生交通事故时往往造成较为严重的后果。避撞控制技术为车辆安全行驶提供了有效的解决方案,但目前现有研究多... 详细信息

随着铰接列车的保有量的不断上升,交通运输效率提高的同时,也带来了交通安全隐患,由于其质量较大和车身强度较高等原因导致其发生交通事故时往往造成较为严重的后果。避撞控制技术为车辆安全行驶提供了有效的解决方案,但目前现有研究多数集中于乘用车及小型商用车领域,而针对车身较长和动力学特性较为复杂的铰接列车研究相对较少,因此避撞控制技术在铰接列车上的应用具有的较大研究价值。本文依托国家重点研发计划项目“多系统高效集成轮毂电机行动模块与整车转矩矢量分配技术”(项目编号:2021YFB2500703)和吉林省教育厅科学技术项目“智能交通环境下的线控汽车自动换道决策与控制策略研究”(项目编号:JJKH20231148KJ),在总结和分析国内外针对铰接列车现有避撞控制研究的基础上,对铰接列车的主动避撞控制策略展开研究,车辆避撞主要有纵向制动避撞和横向转向避撞两种控制方法,对于铰接列车来讲,铰接列车车身较长,横向避撞涉及到是否有足够道路空间进行变道的问题;而纵向避撞则要面临铰接列车制动距离较长的问题。为保证交通运输效率,优先选择转向避撞方法,但若邻车道并不具备足够的空间进行避撞时,选择纵向制动的避撞方法,本文主要的研究内容如下:(1)铰接列车动力学建模及动力学特性分析。为了对纵向制动避撞控制策略进行研究,首先对铰接列车的纵向制动失稳模式进行了研究;为了对转向避撞控制策略进行研究,使用拉格朗日方程建立了一个能较好地描述铰接列车侧向动力学特性的车辆模型,并在双移线和方向盘转角正弦输入两种工况下与商用车辆动力学软件Truck Sim的输出进行对比,以验证所建立模型的准确性。(2)铰接列车纵向避撞控制研究。首先建立了铰接列车与障碍车的碰撞时间模型,采用模糊控制方法根据当前两车的预计碰撞时间和两车间的相对速度来确定铰接列车当前的碰撞风险等级,根据风险等级输出避撞的目标减速度,然后采用前馈加反馈的铰接列车制动力控制策略,用以跟踪目标减速度;为了保证铰接列车的制动稳定性,建立了铰接列车等效车轮质量模型,使用滑模控制方法对车轮的滑移率进行控制,保证制动稳定性的同时充分地利用地面附着力进行制动。最后搭建MATLAB/Simulink和Truck Sim联合仿真环境并在前方车辆静止、前方车辆匀速行驶、前方车辆减速行驶三种不同工况下进行纵向避撞控制策略的验证。(3)铰接列车转向避撞轨迹规划研究。针对半挂车位姿在避撞轨迹规划过程中难以准确预测的问题,提出了模型预测控制和人工势场相结合的实时规划方法,首先结合第(1)部分建立的铰接列车动力学模型建立铰接列车的轨迹预测模型,然后使用人工势场法建立目标点引力势场、道路边界势场和障碍物斥力势场,计算牵引车和半挂车在合势场下的势场势能,并将势能放入模型预测控制目标函数中求解预测时域内合势场势能的最小值获得牵引车前轮转角控制量,最后输出预测时域内的规划避撞轨迹坐标。(4)铰接列车转向避撞轨迹跟踪研究。将规划出的轨迹坐标信息从笛卡尔坐标系转换到Frenet坐标系下,并推导牵引车在Frenet坐标系下与目标轨迹的横向误差与航向误差及它们的导数表达式,考虑到半挂车存在轨迹偏移现象,因此同时考虑牵引车和半挂车与目标轨迹的横向误差与航向误差,将其作为状态量,建立了铰接列车跟踪误差方程,并通过LQR控制求解反馈矩阵获取跟踪规划轨迹的前轮转角实现铰接列车的轨迹跟踪控制,又因半挂车与目标轨迹的横向误差在Frenet坐标系下无法用数学解析式进行表示,根据几何关系采用一种近似的表达方式获得半挂车到目标轨迹的横向误差。

关键词：铰接列车主动避撞人工势场模型预测控制轨迹跟踪

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A房地产公司财务风险评价与控制研究

A房地产公司财务风险评价与控制研究

作者：姜璨长江大学

学位级别：硕士

国内外优秀男子十米台运动员109C动作技术分析研究

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国内外优秀男子十米台运动员109C动作技术分析研究

作者：姜靓武汉体育学院

学位级别：硕士

近几年国外男子十米台运动员水平突飞猛进,在世界三大赛中屡次超过我国运动员拿到奖牌。109C动作成为是优秀男子跳台运动员必跳动作且难度价值最高,109C动作发挥好坏在比赛中是决定是否能获得奖牌的一个重要因素。本文采用文献综述法、... 详细信息

近几年国外男子十米台运动员水平突飞猛进,在世界三大赛中屡次超过我国运动员拿到奖牌。109C动作成为是优秀男子跳台运动员必跳动作且难度价值最高,109C动作发挥好坏在比赛中是决定是否能获得奖牌的一个重要因素。本文采用文献综述法、对比分析法、访谈法、录像分析法和数理统计法等研究方法,选取2023年全国跳水锦标赛男子单人十米台前四名运动员和新奥运周期内获得该项目奖牌的国外运动员在2024年西安世界杯的109C动作为研究焦点,通过APAS分析系统解析国内外男子运动员109C动作,分析助跑、起跳、翻腾、入水的各项指标;对国外优秀男子十米台跳水运动与我国优秀男子十米台跳水运动员109C动作技术进行对比分析,分析出各指标与运动成绩的相关性。最终得出在关键技术上具体的科学运动参数,探索我国优秀男子十米台运动员109C动作技术与国外优秀技术相比存在的特点、优缺点和可学习借鉴的地方,为我国男子跳水运动员109C动作的提高提供理论支撑,提高我国男子跳水运动员的竞技成绩。结论如下:(1)在助跑阶段国内外优秀运动员采用五步助跑,国外优秀运动员在步长上和步速上与国内优秀运动员存在差异,步长更大,步速更快。国内优秀运动员在目前助跑技术上应增加适当助跑速度来获得更好的起跳效果,但不要超过控4m/s以免造成膝关节损伤。(2)在起跳阶段国内外运动员在踝关节、髋关节、肩关节、肘关节夹角上存在差异,国内优秀运动员更注重重心靠后,躯干保持直立,形成更为合理的起跳抛物线是国内优秀运动员共同追求的技术要领。国外运动员比起抛物线更注重膝关节下蹲充分,但不对躯干直立作出明显要求,为获得更大翻腾初速度是国外优秀运动员在起跳环节想要达到的目的。(3)在空中翻腾阶段,国内优秀运动员更注重翻腾速度的后期保持,国外运动员更注重依靠在合适的空中位置缩小髋角来提升速度。因此在髋角的持续缩小上与中国国内优秀运动员不同,这都有利于达到足够的翻腾速度。国内优秀运动员在空中阶段运动员需要注意不宜过早团身,翻腾时团身呈越紧越好,髋关节夹角越小越好。转动惯量越小对提高腾空翻转效率,可以通过模拟翻腾旋转器来改善此技术。(4)在入水阶段,国内运动员明显处理技术细节方面比国外优秀运动员较好,这是因为从小就注重脚尖、脚背和膝盖等方面的技术细节。(5)通过对国内外优秀男子十米台运动员109C动作的各项数据与实得分进行相关性分析,109C动作发挥好坏的主要因素包括起跳阶段膝关节下蹲夹角,翻腾阶段髋角、翻腾所需时间。国外优秀运动员翻腾阶段髋角方面除第一周外均比国内优秀运动员小,有着0.27°、0.40°、0.27°的差异。国外优秀运动员在翻腾阶段所需时间与国内优秀运动员相似,并无大差异。

关键词：男子十米跳台优秀运动员 109C 技术分析

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容器云中的负载均衡调度策略的研究和实现

容器云中的负载均衡调度策略的研究和实现

作者：姜显耀电子科技大学

学位级别：硕士

微塑料对稻田土壤-水界面重金属分布及迁移的影响

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水生态学杂志 2024年第3期45卷 10-20页

作者：朱晓艳王琪琛姜懿真武忠柳钟惠陈吉孝王钰琳袁宇翔吉林建筑大学市政与环境工程学院松辽流域水环境教育部重点实验室吉林长春130118 中国科学院东北地理与农业生态研究所黑土地保护与利用全国重点实验室吉林长春130102

研究微塑料(microplastics,MPs)对稻田土壤-水界面中重金属空间分布和迁移的影响机制,可为微界面环境中MPs和重金属交互作用及生态风险评估提供理论支撑和科学依据。2021年7月对采自东北地区稻田的土壤添加不同浓度不同粒径的MPs,借助... 详细信息

研究微塑料(microplastics,MPs)对稻田土壤-水界面中重金属空间分布和迁移的影响机制,可为微界面环境中MPs和重金属交互作用及生态风险评估提供理论支撑和科学依据。2021年7月对采自东北地区稻田的土壤添加不同浓度不同粒径的MPs,借助薄膜梯度扩散技术(DGT)在毫米尺度上获取稻田土壤-水微界面生物有效态重金属元素的原位高分辨信息,并根据Fick第一扩散定律评估不同MPs添加处理下重金属元素的迁移特征和释放通量。结果表明:(1)稻田土壤-水微界面生物有效态Mn、Co、Fe、Ni、Zn、Pb、Cu和Cd浓度在剖面上具有显著的空间分布差异;(2)MPs的添加显著降低了有效态Cu(-50.7%~8%,P<0.001)、Zn(-17.1%~-4.1%,P<0.001)和Cd(-16.7%~-2.2%,P<0.001)的浓度;(3)土壤MPs的添加改变了有效态Cu的迁移方向,使土壤由Cu源转化成Cu汇,说明MPs对Cu存在明显的吸附效应;(4)不同粒径MPs的添加对生物有效态Ni的影响差异较大,大粒径(80μm)MPs增加了其浓度,小粒径(10μm)则相反。

关键词：微塑料土壤-水微界面重金属原位高分辨率信息迁移特征