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基于模型预测控制的无人驾驶车辆轨迹跟踪控制算法研究

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基于模型预测控制的无人驾驶车辆轨迹跟踪控制算法研究

作者：孙银健北京理工大学

学位级别：硕士

高效稳定的轨迹跟踪控制系统是无人驾驶车辆实现智能化和实用化的必要条件。本课题研究的对象和问题是：高速行驶的无人驾驶车辆，如何通过前轮主动转向实现在冰雪等复杂路面上的轨迹跟踪控制。本文以6自由度车辆动力学模型和魔术公式... 详细信息

高效稳定的轨迹跟踪控制系统是无人驾驶车辆实现智能化和实用化的必要条件。本课题研究的对象和问题是：高速行驶的无人驾驶车辆，如何通过前轮主动转向实现在冰雪等复杂路面上的轨迹跟踪控制。本文以6自由度车辆动力学模型和魔术公式轮胎模型为基础，应用模型预测控制理论，结合侧偏角软约束，设计基于线性时变模型预测控制算法的轨迹跟踪控制器，通过前轮主动转向控制车辆，在保证车辆稳定性的前提下，实现轨迹跟踪。应用魔术公式轮胎模型描述轮胎特性。基于6自由度车辆动力学模型和魔术公式轮胎模型设计预测模型，一方面满足控制算法的实时性要求，另一方面克服高速低附着路面工况下的预测模型失配的影响。将非线性系统转换为线性时变系统，推导了线性时变模型预测控制（LTVMPC）算法公式，将LTV MPC最优问题转化为便于计算机求解的标准二次规划问题。结合约束条件和优化目标函数，建立了前轮主动转向LTV MPC轨迹跟踪控制器。同时考虑到车辆高速行驶时的稳定性需求，提出侧偏角软约束。避免了车辆在弯道行驶中因前轴侧滑而失去轨迹跟踪能力或后轴侧滑甩尾而失去稳定性。通过搭建Simulink/Carsim联合仿真平台，完成了双移线工况下轨迹跟踪控制算法的仿真验证与跟踪性能对比。仿真结果表明，与预瞄跟踪最优控制算法和未考虑侧偏角软约束的前轮主动转向LTV MPC算法比较，考虑侧偏角软约束的前轮主动转向LTV MPC轨迹跟踪控制器综合性能最优。该控制器对解决无人驾驶车辆在高速和冰雪等复杂路面下的轨迹跟踪控制问题具有独特的优势，对路面附着条件、车速变化和参考轨迹具有良好的鲁棒性和适应性。

关键词：无人驾驶车辆模型预测控制动力学模型轮胎模型轨迹跟踪控制

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S型热气溶胶灭火剂冷却介质的试验与研究

S型热气溶胶灭火剂冷却介质的试验与研究

作者：孙银清西安工业大学

学位级别：硕士

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无监督图像超像素快速准确生成算法研究

无监督图像超像素快速准确生成算法研究

作者：孙银隆山东财经大学

学位级别：硕士

图像超像素分割,通过将具有相似特征的像素聚集在一起,旨在用少数量级的超像素代替像素表示图像,作为下游图像处理任务的预处理步骤,降低其计算复杂度。受益于神经网络强大的特征提取能力,基于深度学习的图像超像素分割已取得显著进展... 详细信息

图像超像素分割,通过将具有相似特征的像素聚集在一起,旨在用少数量级的超像素代替像素表示图像,作为下游图像处理任务的预处理步骤,降低其计算复杂度。受益于神经网络强大的特征提取能力,基于深度学习的图像超像素分割已取得显著进展。然而已有模型多为有监督方法,其性能与训练数据数量正相关,而图像超像素作为一种过分割,尚未有准确的标记数据;随着科技的进步,采集图像的分辨率日益增加,其对超像素生成网络也提出了挑战;同时,图像超像素分割的准确性和效率仍然是其两个关键问题。围绕上述问题,本文提出了两种无监督、保持准确性的图像超像素快速生成方法,具体如下:(1)提出融合引导滤波的无监督超像素快速生成网络(AGF)。通过利用复杂度低的采样过程将输入图像下采样为低分辨率图像,再进行超像素分割,最后上采样回原始分辨率的过程,实现图像超像素分割的快速生成。具体地,采用空间空洞卷积池化金字塔与多尺度注意力机制结合,充分挖掘图像信息;采用非迭代聚类的方式优化聚类中心,降低模型的计算复杂度;同时采用梯度重缩放模块避免模型训练过拟合;并设计鲁棒的损失函数,提高超像素生成的准确性,实现无监督的图像超像素生成方法;最后采用顺序训练策略减少模型对大量训练数据的依赖。在公开数据集BSDS500与DRIVE上的实验结果表明,所提方法的边界召回率和可达分割准确性指标较已有无监督方法分别提高约1%和2%,且速度提高约50%,并拥有与有监督方法可比的表现。(2)在保证超像素生成准确性的前提下,为了进一步提高模型推理速度,降低模型参数量,通过网络直接生成像素与邻域超像素的关联映射,提出一种高效的无监督邻域分类超像素快速生成网络(NCS)。具体地,设计多尺度金字塔注意力机制,在不同尺度上对特征进行加权和融合,进一步提高模型的特征表达能力;采用深度可分离卷积替代普通卷积组成的轻型U-Net模块,以降低模型参数量,从而加速模型的推理速度;同时采用边缘损失函数,充分考虑图像的边缘信息,通过比较原始图像边缘与重构图像、超像素之间的分布差异,促进模型生成的超像素更加准确,尤其在边缘贴合性上有显著提升。在公开数据集BSDS500与NYUv2上的实验结果表明,所提方法的边界召回率和可达分割准确性指标较AGF均有提高,且效率方面提升明显。

关键词：超像素分割无监督深度学习引导滤波注意力机制

城郊结合部小学劳动教育的现状及对策研究 ——以B学校五年级为例

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城郊结合部小学劳动教育的现状及对策研究 ——以B学校五年级为例

作者：孙银巧湖北师范大学

学位级别：硕士

劳动是人类赖以生存的基本方式,也是人类社会得以生存和发展的源泉。劳动教育是新时代素质教育的重要内容,是学生五育共同成长的必要途径,具有立德、增智、强体、育美的价值,在人的全面发展中起了关键性的作用。本研究中以城郊结合部B... 详细信息

劳动是人类赖以生存的基本方式,也是人类社会得以生存和发展的源泉。劳动教育是新时代素质教育的重要内容,是学生五育共同成长的必要途径,具有立德、增智、强体、育美的价值,在人的全面发展中起了关键性的作用。本研究中以城郊结合部B学校五年级劳动教育开展情况为研究对象,结合马克思主义劳动观,从劳动的价值观、目标、内容、途径、保障、评价等六个方面,阐述了小学劳动教育发展的重要意义,然后从学校劳动教育的开展现状,设计调查问卷和访谈提纲,对B小学五年级劳动教育开展情况进行详细的调查。研究结果表明,虽然该小学劳动教育已取得一定的成效,但还存在传统观念影响较深,对劳动教育的价值认识不够,劳动教育的课程体系建构未完善,劳动教育的专任教师队伍缺乏和劳动教育评价,督查机制不健全等方面的问题。基于实地调查和分析,本研究提出了以下五个方面的改进策略:一是树立正确的劳动教育观念,二是构建完善的劳动教育课程体系,三是打造专业的劳动教育师资队伍,四是健全劳动教育的评价保障制度。通过对该小学五年级劳动教育开展情况的研究,能够丰富新时代劳动教育的育人功效,帮助学生树立正确的劳动观念,养成良好的劳动习惯,引导学生践行社会主义核心价值观。其次,通过劳动教育帮助学生将学习到的理论知识与实践相结合,在劳动教育活动中去提高学生的动手操作能力,锻炼学生的独立生存能力,培养学生的创新思维,促进学生身心健康发展。希望本研究能够为小学劳动教育的探索发展提供一定的借鉴。

关键词：小学劳动教育城乡结合部改进策略

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聚氨酯预聚体改性沥青应用进展

高分子材料科学与工程 2024年

作者：余川王璟李佳孙银磊云南大学建筑与规划学院

传统的聚合物改性剂与沥青常采用物理熔融共混方式，在使用过程中，容易出现离析、相容性及存储稳定性差等问题。与之相比，聚氨酯预聚体富含特征官能团异氰酸酯基，具有较强的基团化学活性，能够与沥青形成三维交联互穿网络结构，用于... 详细信息

传统的聚合物改性剂与沥青常采用物理熔融共混方式，在使用过程中，容易出现离析、相容性及存储稳定性差等问题。与之相比，聚氨酯预聚体富含特征官能团异氰酸酯基，具有较强的基团化学活性，能够与沥青形成三维交联互穿网络结构，用于制备高性能改性沥青具有显著优势。本文对聚氨酯预聚体改性沥青进行了系统综述。首先，简要概述了聚氨酯预聚体的合成原理；然后，详细介绍其改性沥青的制备工艺及在改性沥青和沥青混合料方面的性能；最后，通过深入分析其改性沥青的微观机理，揭示了其宏-微观特性。此外，通过总结聚氨酯预聚体改性沥青的优势及存在的问题，指出其改性沥青未来的研究热点和趋势，旨在进一步提高其在工程实践中的应用水平。

关键词：聚氨酯预聚体改性沥青微观机理制备工艺性能

高校教师科研评价不良治理机制生成机理与优化路径

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大学教育科学 2024年第4期 58-66页

作者：刘志芳孙银光华中师范大学教育学院武汉430079

高校教师是学术研究的中坚力量,其科研评价不仅指引教师个人的学术职业生涯,也深切影响高等教育发展和知识生产创新。在当前社会加速竞争、市场型治理和审计文化的合力促逼下,高校教师科研评价已超越了纯粹的学术活动范畴,演变成为由统... 详细信息

高校教师是学术研究的中坚力量,其科研评价不仅指引教师个人的学术职业生涯,也深切影响高等教育发展和知识生产创新。在当前社会加速竞争、市场型治理和审计文化的合力促逼下,高校教师科研评价已超越了纯粹的学术活动范畴,演变成为由统一化裁决、倒计时装置、奖惩设置架构组成的自我运转与驱动的不良治理机制。这形塑出一种新型的权力空间,潜隐着对教师认知塑造、心灵规整与行为束限的治理力量,并在一定程度上阻滞了学术的自由探索。为优化这种不良治理机制,需持守科研本位和教师发展的治理理念,健全多中心的治理模式,完善质量导向的治理流程。

关键词：高校教师科研评价治理机制加速竞争学术共同体

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县中振兴的政策取向、现实审视及发展理路

湖北社会科学 2024年第5期 126-133页

作者：孙银光刘艺琨华中师范大学教育学院湖北武汉430079 华中师范大学道德教育研究所湖北武汉430079

县域普通高中的教育质量与我国的人才质量密切相关,因此国家秉持区域均衡理念,采取了整体协同的相关举措,以实现高中教育高质量发展的目标。然而,在条块分割体制、委托代理关系和社会声誉制度制约下,县域普通高中陷入教育资源难以统筹... 详细信息

县域普通高中的教育质量与我国的人才质量密切相关,因此国家秉持区域均衡理念,采取了整体协同的相关举措,以实现高中教育高质量发展的目标。然而,在条块分割体制、委托代理关系和社会声誉制度制约下,县域普通高中陷入教育资源难以统筹、教育治理无法深入、教育生态失衡循环等发展困境。基于我国的政策取向和县域普通高中的发展样态,治理主体应制定一体分层设计的治理政策,建构协同联动的制度运行环境,扩大县中治理的社会参与程度,进而振兴县域普通高中教育。

关键词：县中振兴教育生态多中心治理协同发展

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开放式模块化的无人平台体系结构

计算机应用 2014年第A1期34卷 301-305页

作者：徐威刘凯孙银健姜岩龚建伟北京理工大学机械与车辆学院北京100081

针对无人平台系统开放性和安全性的需求,提出了一种开放式模块化的混合体系结构。首先,该结构在总体上采用分层结构,各层中定义相关的节点,实现系统功能模块化;其次,采用分等级的智能决策系统,将无人平台系统的行为分解为反射行为和目... 详细信息

针对无人平台系统开放性和安全性的需求,提出了一种开放式模块化的混合体系结构。首先,该结构在总体上采用分层结构,各层中定义相关的节点,实现系统功能模块化;其次,采用分等级的智能决策系统,将无人平台系统的行为分解为反射行为和目的行为,反射行为保证系统运行时无人平台的安全性,目的行为实现连续自主导航;最后,定义了中间层消息协议,以标准的消息头和自定义的消息体实现不同节点之间的通信。实验结果表明,该体系结构能够快速切换反射行为和目的行为,提高了无人平台在不同场景下的安全性;同时,各功能节点能够有效地进行信息交互,满足了系统开放性要求。

关键词：系统工程模块化无人平台系统体系结构智能决策

特殊浸润性纳米纤维素基气凝胶在油水分离中的研究进展

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复合材料学报 2024年第2期41卷 672-684页

作者：高建南王薇吴建兵孙银银陆鑫常熟理工学院纺织服装与设计学院苏州215500 苏州大学纺织与服装工程学院苏州215000

随着石油化工、纺织工业、钢铁等行业的飞速发展,产生了大量的含油废水而严重破坏了人类的生存环境,并造成了水资源短缺问题的加剧。在碳达峰、碳中和全球共识下,如何有效分离油水混合物成为当前的研究热点。特殊浸润性纳米纤维素基气... 详细信息

随着石油化工、纺织工业、钢铁等行业的飞速发展,产生了大量的含油废水而严重破坏了人类的生存环境,并造成了水资源短缺问题的加剧。在碳达峰、碳中和全球共识下,如何有效分离油水混合物成为当前的研究热点。特殊浸润性纳米纤维素基气凝胶具有对油水两相浸润性不同的特点,同时有高效的油水分离效果,在油水分离领域有广阔的应用前景。本文系统总结了几种浸润模型和基本作用机制,重点围绕纳米纤维素基气凝胶在油水分离领域的应用和制备工艺进行分析和介绍,探讨了当前特殊浸润性纳米纤维素基气凝胶在研发中面临的问题,并对其未来的发展趋势做出展望。

关键词：纳米纤维素纳米纤维素基气凝胶油水分离特殊浸润性油水混合物