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圆弧足被动行走机器人步态多重稳定性研究

力学学报 2024年第6期56卷 1784-1795页

作者：暴雨萌饶晓波丁顺良高建设郑州大学机械与动力工程学院郑州450001

目前关于被动行走步态的研究主要是揭示参数变化对其稳定性的影响,而对于步态多重稳定性的研究则较为少见.步态的多重稳定性不仅是行走模式多样化产生的根源,还是引发步态突变的关键因素.尽管当前共存步态的存在性已受到关注,但关于这... 详细信息

目前关于被动行走步态的研究主要是揭示参数变化对其稳定性的影响,而对于步态多重稳定性的研究则较为少见.步态的多重稳定性不仅是行走模式多样化产生的根源,还是引发步态突变的关键因素.尽管当前共存步态的存在性已受到关注,但关于这些步态的产生、演化以及消失机制的系统性研究尚未开展.为此,文章以圆弧足被动行走机器人为研究对象,应用胞映射及点映射算法探索到与周期一步态共存的几种高周期步态,绘制了共存步态的三维吸引盆并对这些步态的行走特性进行了详细的对比分析.此外,基于跳跃矩阵法改进了Poincaré-Newton-Floquet(PNF)算法,对被动行走系统的不稳定轨道及其对应的Floquet乘子进行了求解,并结合吸引盆进一步揭示了步态演化过程中的分岔和激变现象.研究结果表明,共存步态的周期越高,其平均步速越快,但步态稳定性越差;这些共存步态均由极限环的折叠分岔产生,并由倍周期级联路径通向混沌,最终与不稳定轨道在吸引盆边界上产生碰撞而消失.文章的研究结果有助于理解被动行走步态的多重稳定性,并为机器人的优化设计及稳定控制提供理论依据.

关键词：被动行走多重稳定性 PNF方法倍周期分岔折叠分岔边界激变

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C/C-HfC复合材料的抗烧蚀性能

材料工程 2024年第5期52卷 171-178页

作者：郑鹏李红杨敏姚彧敏任慕苏孙晋良上海大学材料科学与工程学院复合材料研究中心上海200444

以无机铪溶液为前驱体,采用化学气相渗透法(CVI)和前驱体浸渍裂解法(PIP)制备密度为2.14 g/cm^(3)的C/C-HfC复合材料,分析其微观结构和组成,测试材料的抗烧蚀性能。结果表明:HfC陶瓷均匀地分散于基体的孔隙中,且与基体结合紧密。引入Hf... 详细信息

以无机铪溶液为前驱体,采用化学气相渗透法(CVI)和前驱体浸渍裂解法(PIP)制备密度为2.14 g/cm^(3)的C/C-HfC复合材料,分析其微观结构和组成,测试材料的抗烧蚀性能。结果表明:HfC陶瓷均匀地分散于基体的孔隙中,且与基体结合紧密。引入HfC陶瓷可以显著增强C/C复合材料的抗烧蚀性能。在相同的热流条件下,烧蚀时间为120 s时,C/C-HfC复合材料的线烧蚀率为6.20×10^(-2)mm·s^(-1),质量烧蚀率为2.03×10^(-2)g·s^(-1),分别比C/C复合材料降低了48.33%和40.12%。在烧蚀过程中,HfC会与热流中的氧气反应生成熔融的HfO_(2),均匀地覆盖在基体的表面形成保护层,隔绝热流,防止基体被氧化,同时阻止热量的传递。熔融HfO_(2)的蒸发也会带走表面的部分热量。随着烧蚀时间的增加,HfO_(2)的损耗会逐渐上升,基体表面的保护层会逐渐被破坏,热流对基体产生的烧蚀损伤会更为严重。

关键词： C/C-HfC复合材料 PIP法微观结构抗烧蚀性能

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基于植物氧同位素比率的叶片温度研究进展

生态学杂志 2024年

作者：黄穗敏汪旭明李蕾巩晓颖福建师范大学地理科学学院湿润亚热带生态-地理过程教育部重点实验室福建省植物生理生态重点实验室

叶片温度是影响植物生产力和物质循环的关键因子，是光合作用和呼吸作用模型以及地球系统模型的重要参数。叶片通过气孔调节和形态学性状改变等实现叶温调节，能保持相对适宜光合作用的叶温并避免叶片受到高温胁迫的伤害。基于植物纤维... 详细信息

叶片温度是影响植物生产力和物质循环的关键因子，是光合作用和呼吸作用模型以及地球系统模型的重要参数。叶片通过气孔调节和形态学性状改变等实现叶温调节，能保持相对适宜光合作用的叶温并避免叶片受到高温胁迫的伤害。基于植物纤维素18O分馏值(Δ18OCel)的光合加权叶温(TL-photo)整合了光合作用实际发生时的叶温，TL-photo的稳定性表征植物是否进行了有效的叶温调节，然而TL-photo与气温的关系存在较大不确定性。文章阐述了叶温调节的生理生态意义和调节机制，介绍了基于Δ18OCel估算TL-photo模型的理论基础、模型推导、测算方法及结果的不确定性，最后指出提高Δ18OCel-TL-photo模型精准度及其在叶片–植株–生态系统尺度TL-photo研究的适用性，是未来需加强研究的主要方向。

关键词：叶片温度调节光合加权叶温叶温内稳态纤维素 O 植物功能性状

基于校企合作背景下化工企业新型学徒制人才培养模式研究

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塑料工业 2024年第5期52卷 197-198页

作者：黄成良张芙敏浙江东方职业技术学院招生办公室浙江温州325000 浙江安防职业技术学院公共教学部浙江温州325000

在当前全球化快速发展的背景下,化工行业面临着技术更新迅速、产业结构调整频繁的挑战,传统的人才培养模式已难以满足企业的实际需求。校企合作,尤其是新型学徒制人才培养模式,在化工企业中的实施显得尤为重要和迫切,该模式不仅促进了... 详细信息

在当前全球化快速发展的背景下,化工行业面临着技术更新迅速、产业结构调整频繁的挑战,传统的人才培养模式已难以满足企业的实际需求。校企合作,尤其是新型学徒制人才培养模式,在化工企业中的实施显得尤为重要和迫切,该模式不仅促进了教育资源与企业需求的有效对接,还为学生提供了更加实际和贴近市场的学习机会,通过这种合作,学生在真实的工作环境中学习并实践,不仅能够提升其专业技能,还有助于其职业素养的全面发展。

关键词：校企合作产业结构调整教育资源人才培养模式职业素养贴近市场有效对接企业新型学徒制

考虑表面多尺度几何特征的三维多层结构接触响应研究

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力学季刊 2024年第2期 350-362页

作者：张肖扬刘涛张红晓李志敏乔丕忠上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院中国航发湖南航空动力机械研究所

航空发动机叶盘结构服役于高温、高转速的恶劣环境，使得叶片与轮盘非连续界面之间的涂层接触力学行为复杂，影响整体动力学性态．本文基于三维弹性理论建立了一种基于多层半空间体的接触模型，研究多层结构粗糙表面间的接触响应规律．... 详细信息

航空发动机叶盘结构服役于高温、高转速的恶劣环境，使得叶片与轮盘非连续界面之间的涂层接触力学行为复杂，影响整体动力学性态．本文基于三维弹性理论建立了一种基于多层半空间体的接触模型，研究多层结构粗糙表面间的接触响应规律．采用数学解析形式将粗糙表面形貌分解为微观、介观和宏观多层级几何轮廓，引入Papkovich-Neuber势函数（P-N势函数），结合傅里叶积分变换法和影响系数法，构建了多层接触的边值问题，应用共轭梯度算法得到接触频响函数解．通过典型多层接触问题的解析解和有限元结果对比，验证了模型的可靠性；进一步研究了不同弹性模量、泊松比及摩擦系数下层内的应力场、位移场变化规律，为研究涂层系统表面粗糙界面的接触响应提供了一种可行而有效的方法．

关键词：粗糙表面多层结构摩擦接触影响系数法快速傅里叶变换

时间戳相机中心算法和解离电子/离子动量分布仿真

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光子学报 2024年第4期53卷 232-243页

作者：花晓宏郭玉良阎天民李帅王新成江玉海中国科学院上海高等研究院基础交叉研究中心上海201210 上海科技大学物质科学与技术学院上海201210 中国科学院大学北京100049 阿贡国家实验室美国雷蒙特60439

模拟仿真了速度成像谱仪中解离电子/离子飞行运动轨迹,获得电子/离子动量三维分布的真实图像,针对时间戳相机Tpx3Cam在动量分布探测成像中存在的团簇效应问题,发展了适用于高计数率情况下的中心算法。仿真结果显示,提出的中心算法可以... 详细信息

模拟仿真了速度成像谱仪中解离电子/离子飞行运动轨迹,获得电子/离子动量三维分布的真实图像,针对时间戳相机Tpx3Cam在动量分布探测成像中存在的团簇效应问题,发展了适用于高计数率情况下的中心算法。仿真结果显示,提出的中心算法可以减少约一个数量级的数据容量,并让单像素位置精度提高到0.1像素,实现了粒子动量分布的超分辨位置成像。模拟ns态电子电离和N_(2)分子(1,1)通道库伦爆炸实验,发现中心算法能够使电子平行于探测器平面的动量分辨提升30%;使库伦爆炸产生的N^(+)飞行时间谱分辨提升80%。同时,在具有背景气体干扰情况下,对CO分子库伦爆炸产物离子进行半径协方差分析,提出的中心算法成功观测到C^(+)和O^(+)的关联。

关键词：时间戳相机成像算法电子和离子探测超分辨成像速度成像谱仪

非平整路面下被动行走机器人的步态动力学演化

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吉林大学学报(工学版) 2024年

作者：高建设暴雨萌赵天丁顺良饶晓波郑州大学机械与动力工程学院

为了探索非平整路面环境对被动行走机器人的步态演化影响，采用正弦函数模型刻画路面的凹凸特性，并通过引入随机变化的路面幅度和频率来模拟真实行走环境下道路的起伏状态。通过运用分岔图和李雅普诺夫指数等数值分析工具，对比了不同... 详细信息

为了探索非平整路面环境对被动行走机器人的步态演化影响，采用正弦函数模型刻画路面的凹凸特性，并通过引入随机变化的路面幅度和频率来模拟真实行走环境下道路的起伏状态。通过运用分岔图和李雅普诺夫指数等数值分析工具，对比了不同路面不平度对机器人步态稳定性的影响，并深入探讨全局分岔中的边界激变事件引发的机器人跌倒行为。此外，搭建机器人样机并进行ADAMS动力学仿真，验证了模型的行走能力。研究表明，在正弦波形的非平整路面上，机器人的步态为拟周期运动，并随系统参数的改变经环面倍化分岔逐渐演变为混沌；而在随机非平整路面上，路面对机器人步态的激励效应导致其偏离极限环轨迹，系统的稳定性下降；在上述行走环境中，产生于鞍结分岔的不稳定轨道引发的双边界激变事件是步态吸引子最终消失的重要原因。

关键词：机器人技术被动行走非平整路面分岔李雅普诺夫指数双边界激变

融合滞后极限学习机的IDBiLSTM短时交通流预测

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重庆交通大学学报(自然科学版) 2024年第6期 39-46页

作者：张阳王梓良姚芳钰许浩越杨书敏福建理工大学交通运输学院哈尔滨理工大学计算机科学与技术学院同济大学交通运输工程学院

深度学习短时交通流预测中，存在数据处理实时性较弱，以及算法对交通流数据的复用和修正能力不足导致预测性能较差的问题。针对这一问题，提出一种融合滞后极限学习机的深度双向长短时记忆神经网络短时交通流预测方法。首先，引入权值... 详细信息

深度学习短时交通流预测中，存在数据处理实时性较弱，以及算法对交通流数据的复用和修正能力不足导致预测性能较差的问题。针对这一问题，提出一种融合滞后极限学习机的深度双向长短时记忆神经网络短时交通流预测方法。首先，引入权值共享机制对双向长短时记忆网络模型进行结构优化，在模型训练过程中不断进行权重更新和偏置更新，从而充分利用逆序逆转数据增强数据的复用和修正能力；其次，为了进一步提高算法实时性，引入极限学习机模型，并在其神经元激活函数中嵌入生物神经系统中的滞后参数进行优化，加速了运算效率，提升算法的整体实时性。实验结果表明：提出的方法预测精度和算法实时性均有提升，与经典方法CNN-BiLSTM和多元集合CNN-LSTM相比，平均绝对误差分别减少了6.82、6.47,计算速度分别提高了12、19 s,具备良好的短时交通流预测能力和实时性。

关键词：交通工程深度学习双向长短时记忆神经网络极限学习机交通预测

高速铁路0.01~1 m波段高低轨道不平顺特性分析

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铁道科学与工程学报 2024年第3期21卷 891-900页

作者：陈宪麦彭良坤孙宪夫魏子龙杨飞董春敏中南大学土木工程学院湖南长沙410075 高速铁路建造技术国家工程研究中心湖南长沙410075 中国铁道科学研究院集团有限公司基础设施检测研究所北京100081

随着我国高速铁路发展规模的不断扩大及运营速度的不断提升,轨道短波不平顺引起的振动与噪声问题日益严重。深入研究高速铁路短波不平顺的时域、频域与时频域特征,对精准掌握高速铁路轨道短波平顺状态及其引起的车-轨系统振动、伤损等... 详细信息

随着我国高速铁路发展规模的不断扩大及运营速度的不断提升,轨道短波不平顺引起的振动与噪声问题日益严重。深入研究高速铁路短波不平顺的时域、频域与时频域特征,对精准掌握高速铁路轨道短波平顺状态及其引起的车-轨系统振动、伤损等一系列问题具有重要的参考价值。以某高速铁路实测0.01~1 m波段轨面高低不平顺数据为研究对象,经过数据预处理剔除异常值并消除趋势项后,对实测不平顺数据进行时域分析,得到该高铁线路短波不平顺数据的统计与分布特性。采用平均周期图法计算该高铁线路轨道短波不平顺功率谱密度,应用非线性最小二乘拟合优化算法进行拟合,提出高速铁路轨道短波不平顺谱。从时频域角度对该段数据进行经验模态分解与希尔伯特变换,分析该高铁线路短波不平顺的希尔伯特谱与边际谱。研究结果表明:该高铁线路轨道短波不平顺数据各统计量幅值都较小,且近似服从正态分布;该高铁线路轨道短波不平顺功率谱密度存在与钢轨波磨有关的多个周期性成分,提出的高速铁路短波不平顺谱函数能够很好地对实测功率谱密度进行拟合,且拟合效果优于经典的SATO建议的短波谱与50 kg/m钢轨的短波谱;对该高铁线路轨道可能存在的短波病害进行识别与定位,时频域分析的方法可以较好地应用于高速铁路轨道平顺性的分析与日常的管理维护。

关键词：短波不平顺时域分析轨道谱拟合希尔伯特变换