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数据机理混合驱动的车-路关键参数估计方法研究

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数据机理混合驱动的车-路关键参数估计方法研究

作者：李正亮吉林大学

学位级别：硕士

汽车电子控制系统是根据车辆行驶状态和道路信息来实施的控制逻辑,而这些状态参数和道路信息通常需要利用传感器测量得到,但是考虑到传感器测量精度和生产成本等问题,许多对于整车控制系统十分重要的参数需要通过状态估计的方式得到。... 详细信息

汽车电子控制系统是根据车辆行驶状态和道路信息来实施的控制逻辑,而这些状态参数和道路信息通常需要利用传感器测量得到,但是考虑到传感器测量精度和生产成本等问题,许多对于整车控制系统十分重要的参数需要通过状态估计的方式得到。传统的车辆状态和道路参数的估计方法大多是根据车辆动力学模型,基于卡尔曼滤波或者最小二乘方法等进行估计,这类估计方法简单可靠、鲁棒性强,但是估计效果会受到车辆系统非线性特性的影响。随着人工智能技术的发展,基于数据驱动的估计方法被用于状态估计领域,数据驱动模型具有很强的非线性映射能力,能够对车辆的非线性特性进行学习,表现出了良好的估计效果,但是数据驱动模型在训练时比较依赖于数据质量,可解释性较低。基于数据机理混合驱动的估计方法能够有效地克服单一模型的限制,提高车辆状态与道路信息参数估计的准确性和稳定性。本文依托国家自然科学基金(52172386、52302471)和吉林省、长春市重大科技专项(20220301009GX),以车辆运动状态和道路信息参数为研究对象,基于数据机理混合驱动的估计方法,对车辆质量、道路坡度、路面附着系数、车辆质心侧偏角这四个参数进行估计,提高车辆对于自身状态和道路环境的感知能力。本文的主要研究内容包括以下四部分:(1)数据采集平台搭建与数据采集首先,基于驾驶模拟器和试验车辆分别搭建了仿真数据采集平台和实车数据采集平台。然后,设计不同的数据采集工况,在不同场景下对车辆运动信息和道路信息进行采集。最后,对采集到的数据进行预处理,通过滤波处理和特征计算,提高数据的有效性和真实性,为后续车-路关键参数估计算法提供有力的数据支撑。(2)基于置信度因子的车辆质量与道路坡度估计首先,建立车辆纵向动力学模型,分析影响质量估计的相关因素,利用BP神经网络得到质量估计置信度因子,并设定门限值。当置信度因子大于门限值时,利用递推最小二乘法估计质量,否则,使用上一时刻的质量估计值作为当前时刻的估计值。其次,根据车辆动力学模型设计基于扩展卡尔曼滤波的坡度估计算法。最后,通过采集的实车数据,对车辆质量与坡度联合估计算法的有效性进行了验证。(3)考虑路面类别的附着系数估计综合所研究问题特点和模型复杂度,选取XGBoost算法构建路面分类器,实现了对干燥沥青路面、湿润沥青路面和冰雪路面的识别。然后,根据车辆动力学模型计算相关车辆状态参数,利用卡尔曼滤波算法进行轮胎力观测,基于刷子轮胎模型和递推最小二乘法设计附着系数估计算法。最后,考虑到路面类别映射和动力学响应的附着系数估计特点,提出了基于滑动率门限值的加权融合方法,有效利用了路面类别信息和车辆动力学响应,并对附着系数融合估计算法的效果进行了验证。(4)基于神经网络的质心侧偏角混合估计考虑到车辆质心侧偏角的时序特性,基于长短期记忆网络构建估计模型,通过卷积神经网络提取更加高级的特征信息。然后,根据车辆运动学模型得到质心侧偏角的几何表达式,将侧偏角几何表达式添加到网络模型中,提出了考虑运动学模型的CNNLSTM混合估计算法。最后,通过仿真试验对混合估计模型进行测试,结果表明混合估计算法能够在多种工况下实现对质心侧偏角的稳定估计。

关键词：数据机理混合驱动车-路关键参数质量与坡度估计附着系数估计质心侧偏角估计

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应用桥联模型预测复合材料吸湿老化剩余强度

复合材料学报 2010年第6期27卷 208-212页

作者：常新龙李正亮胡宽孙涛第二炮兵工程学院西安710025

采用试验与理论相结合的方法,研究了玻璃纤维/环氧树脂复合材料的吸湿老化剩余强度,测试了基体的吸湿性能,对老化前后基体、纤维及其复合材料的拉伸性能进行了试验研究。根据纤维和基体性能测试数据,应用桥联模型计算了复合材料的吸湿... 详细信息

采用试验与理论相结合的方法,研究了玻璃纤维/环氧树脂复合材料的吸湿老化剩余强度,测试了基体的吸湿性能,对老化前后基体、纤维及其复合材料的拉伸性能进行了试验研究。根据纤维和基体性能测试数据,应用桥联模型计算了复合材料的吸湿老化剩余强度,计算结果与试验结果一致。结果显示:在小吸湿率条件下,利用桥联模型能够准确预测复合材料的破坏演化规律及其最大剩余强度。当主承力层破坏由纤维控制时,由湿老化引起的纤维强度的下降直接导致复合材料最大拉伸强度的下降;当破坏由基体控制时,影响复合材料吸湿剩余强度的主要因素是基体硬化及强度的下降。较小吸湿率对纤维与基体的界面粘结强度影响有限,界面破坏不是层合板破坏的主要因素。

关键词：复合材料吸湿桥联模型剩余强度

一种新型三自由度并联机构运动学和静刚度建模与分析

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一种新型三自由度并联机构运动学和静刚度建模与分析

作者：李正亮南京理工大学

学位级别：硕士

本文密切结合大型结构件对高端加工装备的重大需求,以一种新型五自由度Trifree混联机器人中的主机构R(RPS&RP)-2UPS三自由度并联机构为对象,深入研究该机构的运动学和静刚度参数化建模方法,以及性能评价指标的构造方法,并揭示该机构运... 详细信息

本文密切结合大型结构件对高端加工装备的重大需求,以一种新型五自由度Trifree混联机器人中的主机构R(RPS&RP)-2UPS三自由度并联机构为对象,深入研究该机构的运动学和静刚度参数化建模方法,以及性能评价指标的构造方法,并揭示该机构运动学和刚度性能随设计参数的变化规律。全文取得了以下成果:在运动学建模与分析方面,基于新型三自由度并联机构的结构特点,以矢量法推导出了位置逆解的解析表达式,并提出一种可避免求解非线性方程组即可由机构关节变量得到末端位置的正向求解方法,进而用于搜索出机构末端点的可达空间边界,并据此定义了任务空间以及任务空间/机构体积比,建立了任务空间参数与机构尺度参数间的关联关系;建立了驱动支链关节速度与末端点速度的映射关系,并根据奇异值理论,提出了一套可用于评价位姿耦合机构的速度传递性能的指标。在此基础上,揭示了关键尺度参数对任务空间/机构体积、速度传递性能的影响规律,并以速度传递性能、空间利用率以及避免几何干涉等为约束条件,求出了并联机构的尺度参数可行域,为机构的优化提供了运动学层面上的理论依据。在静刚度建模方面,提出一种基于子结构变形叠加原理的并联机构静刚度建模方法,该方法可将并联机构整机刚度建模简化为各个子结构柔度矩阵的建模,有效解决了无法直接得出末端总变形且结构复杂的并联机构静刚度建模问题,在此过程中,提出了狭义柔度矩阵的概念,以解决支链刚度矩阵不满秩的问题。在各零部件刚度建模时,分别提出考虑转动自由度的边界条件的U副静刚度建模方法,以及基于3节点2单元的变截面杆件的刚度建模方法,提高了零部件刚度建模的精度。所建刚度模型显式表达了各零部件尺度和结构参数与整机静刚度之间的映射关系,可为后续的机械结构详细设计与优化提供有力的理论依据。在静刚度分析与优化方面,首先,利用结构力学知识得出了各零部件的结构参数与其刚度特性之间的关系,进而建立了参数化的整机刚度模型,并在典型位姿下通过有限元法验证了其正确性。其次,提出了可评价整机线刚度特性与角刚度特性的性能指标,进而揭示了尺度参数与零件的截面参数对整机刚度性能的影响规律;基于整机刚度对各零部件刚性的灵敏度分析,完成各零件的优化设计,并以丝杠与伸缩杆的截面参数为例,详细给出了基于静刚度性能最优为目标的结构参数的优化设计方法。结果显示,本文所提出的设计方法有效地提高了整机的刚度性能。

关键词：并联机构运动学建模静刚度建模性能评价指标性能分析及优化

铜合金缓冲层材料特性及其在显示器件中的应用研究

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铜合金缓冲层材料特性及其在显示器件中的应用研究

作者：李正亮中国科学院大学(工程管理与信息技术学院)

学位级别：硕士

铜合金具有材料成本低、易刻蚀等优点,被越来越多的科研机构研究开发,本课题着眼于铜合金缓冲层材料特性及其在显示器件中的应用研究,对于企业来讲具有成本降低、提升产品竞争力的作用。本文选择磁控溅射装置沉积了铜合金薄膜,并对单层... 详细信息

铜合金具有材料成本低、易刻蚀等优点,被越来越多的科研机构研究开发,本课题着眼于铜合金缓冲层材料特性及其在显示器件中的应用研究,对于企业来讲具有成本降低、提升产品竞争力的作用。本文选择磁控溅射装置沉积了铜合金薄膜,并对单层铜合金薄膜特性、铜合金／铜叠层薄膜特性、铜合金／铜叠层薄膜刻蚀特性等方面进行了系统性的研究,此外还进行了将铜合金材料运用到显示器件的应用研究。论文主要研究工作如下：1、对CuMn合金薄膜的沉积速率和刻蚀速率进行了研究。CuMn合金薄膜的沉积速率与沉积功率正相关,其沉积速率比钼合金提升70%以上;CuMn合金/Cu叠层薄膜的刻蚀速率比钼合金提升44%以上。2、对CuMn合金薄膜的电阻、粘附力、防扩散性能进行了研究。CuMn合金薄膜的电阻显著低于钼合金,约为钼合金薄膜的1/5;在250-350-C的退火温度范围内,CuMn合金薄膜的电阻与退火的温度和时间正相关,退火温度越高、时间越长,电阻越低;铜合金／铜叠层薄膜的粘附力与钼合金／铜叠层薄膜相当,都为4B以上;铜合金对铜的扩散阻挡性与钼合金相当,都可阻挡铜对有源层的扩散。3、对CuMn/Cu叠层薄膜的刻蚀性能进行了研究。在过刻蚀量30%到100%的范围内,CuMn/Cu叠层薄膜的刻蚀形貌正常,无刻蚀残留、Tip、Undercut;CD bias≤2.0um;Tape angle≤60°。CuMn/Cu叠层薄膜的刻蚀特性符合平板显示器件的需求。4、以铜合金／铜为显示器件中的Gate和S/D电极,完成了a-si薄膜晶体管器件,使用高精度TFT特性测试仪器安捷伦4070对器件各项性能进行测试。实验结果表明器件开态电流为8.11uA、关态电流为6.95pA、开关比为1.17×106、迁移率为0.71 cm2/V·s,其特性与钼合金相当,符合显示器件的要求,铜合金材料可应用于显示器件当中。

关键词：铜合金扩散阻挡层低电阻低成本显示器件

焦炭塔周期性倾斜对塔体和管线的安全影响评估及其治理

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焦炭塔周期性倾斜对塔体和管线的安全影响评估及其治理

作者：李正亮华东理工大学

学位级别：硕士

焦炭塔是延迟焦化核心设备,其安全长久运行对石油炼制产业发展至关重要。焦炭塔在运行过程中会出现倾斜鼓凸变形现象,危害生产安全。本文针对某化工有限公司焦炭塔水冷阶段倾斜现象,建立带分枝孔道焦层模型,模拟焦炭塔在水冷阶段的倾斜... 详细信息

焦炭塔是延迟焦化核心设备,其安全长久运行对石油炼制产业发展至关重要。焦炭塔在运行过程中会出现倾斜鼓凸变形现象,危害生产安全。本文针对某化工有限公司焦炭塔水冷阶段倾斜现象,建立带分枝孔道焦层模型,模拟焦炭塔在水冷阶段的倾斜过程。对该焦炭塔进行三维瞬态温度场模拟、热弹塑性应力分析、剩余疲劳寿命估算以及塔顶管线安全评价,并提出了可行的治理措施。对倾斜焦炭塔塔体以及塔顶管线的安全设计与运行维护均有实际指导意义。针对焦炭塔水冷阶段倾斜现象,利用ANSYS软件进行瞬态温度场和热弹塑性应力分析。结果表明:水冷阶段冷却水通过焦层内分枝孔道急速冷却局部塔壁,形成冷点。冷点区域塔壁沿轴向和周向路径温度剧烈变化,巨大的温差应力造成该区域塔壁发生弯曲变形并进入塑性阶段。局部塔壁的弯曲变形诱发整个塔壁的倾斜,运行过程中塑性变形的累加会引起筒体的鼓凸变形,其次,热弹塑性应力分析发现,裙座局部区域也进入了塑性阶段,存在安全隐患。采用应变范围法预估焦炭塔剩余疲劳寿命。进一步,利用CAESAⅡ软件,依据压力管道规范B31.3,对塔顶油气管线中危险节点进行应力评定,结果表明在现有的倾斜工况下,管线仍能继续使用。最后针对塔体倾斜带来的危害,提出了可行的补强措施。本文为焦炭塔倾斜对塔体和管线的安全影响评估及其运行维护提供了有价值的参考依据。

关键词：焦炭塔倾斜疲劳寿命管线

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一类1T2R并联机构拓扑结构综合及优选

中国机械工程 2022年第20期33卷 2395-2402页

作者：汪满新李兰彬李正亮刘海涛黄田南京理工大学机械工程学院南京210094 天津大学机构理论与装备设计教育部重点实验室天津300072

研究了一类1T2R并联机构拓扑结构综合和优选。应用平面机构的组成原理和约束特性,将1T2R并联机构拓扑结构视为由一条串接一转动副的1T1R平面并联运动链和两条空间无约束主动支链组成。统筹考虑机构位姿能力恰当性、支链结构力学合理性... 详细信息

研究了一类1T2R并联机构拓扑结构综合和优选。应用平面机构的组成原理和约束特性,将1T2R并联机构拓扑结构视为由一条串接一转动副的1T1R平面并联运动链和两条空间无约束主动支链组成。统筹考虑机构位姿能力恰当性、支链结构力学合理性、机器人模块可重构性、位置逆解简易性和动平台结构紧凑性等准则,完成1T2R并联机构拓扑结构优选及性能验证。在此基础上,提出一种可继承Tricept机器人优点的新型五自由度混联机器人模块,该模块具有与Tricept机器人完全相同的运动学性能,且绝大部分部件可与Tricept机器人互换。

关键词：并联机构拓扑综合和优选混联机器人概念设计

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怀槐的化学成分研究Ⅰ

中国药科大学学报 2000年第1期31卷 8-10页

作者：黄文哲段金廒李正亮中国药科大学中药资源化学教研室南京210038 康恩贝制药有限公司浙江321100

怀槐心材有明显的保肝等作用 ,从其乙醇提取物的乙醚萃取部分分得 6个异黄酮类成分 ,经理化性质和光谱分析鉴定为染料木素 (genistein ,Ⅰ )、芒柄花黄素 (formononetin ,Ⅱ )、alfalone(Ⅲ )、雷杜辛 (re tusin ,Ⅳ )、大豆甙元 (daidz... 详细信息

怀槐心材有明显的保肝等作用 ,从其乙醇提取物的乙醚萃取部分分得 6个异黄酮类成分 ,经理化性质和光谱分析鉴定为染料木素 (genistein ,Ⅰ )、芒柄花黄素 (formononetin ,Ⅱ )、alfalone(Ⅲ )、雷杜辛 (re tusin ,Ⅳ )、大豆甙元 (daidzein ,Ⅴ )、阿夫罗摩辛 (afrornosin ,Ⅵ ) ,其中化合物Ⅲ和Ⅵ为首次从该植物中分得。

关键词：怀槐异黄酮激酶化学成分

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碳纤维/环氧树脂层合板的激光烧蚀特性分析

红外与激光工程 2011年第9期40卷 1691-1695页

作者：常新龙李正亮胡波胡宽西安高技术研究所陕西西安710025 第二炮兵工程设计研究院北京100011

为了研究碳纤维/环氧树脂复合材料层合板的激光烧蚀温度场、退移速率,应用有限元软件ABAQUS的python语言进行二次开发,建立了辐照面动态变化的有限元烧蚀模型,并选用功率密度分别为1.528 kW/cm2及3.82 kW/cm2的高强度激光器对该复合材... 详细信息

为了研究碳纤维/环氧树脂复合材料层合板的激光烧蚀温度场、退移速率,应用有限元软件ABAQUS的python语言进行二次开发,建立了辐照面动态变化的有限元烧蚀模型,并选用功率密度分别为1.528 kW/cm2及3.82 kW/cm2的高强度激光器对该复合材料进行了激光辐照试验。定量分析了不同功率激光辐照下,碳纤维/环氧树脂层合板的温度场分布以及辐照界面的退移速率。研究结果表明:有限元烧蚀模型能够有效地模拟层合板的烧蚀,随着激光功率密度变大,辐照面附近温度梯度及烧蚀界面退移速率变大,基体热解区域尺度变小,背壁温度梯度变化相对较小,随着辐照时间的增加,烧蚀界面退移速率趋于恒定。

关键词：复合材料烧蚀激光辐照 ABAQUS

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怀槐化学成分的研究(Ⅱ)

中国中药杂志 2001年第6期26卷 403-404页

作者：黄文哲段金廒李正亮中国药科大学江苏南京210038

目的 :对怀槐心材乙醇提取物的乙酸乙酯萃取部分进行化学成分的研究。方法 :硅胶柱色谱和SephadexLH 2 0凝胶色谱分离纯化 ;UV ,IR ,MS ,1HNMR ,13 CNMR(DEPT)和 2DNMR鉴定化合物的结构。结果 :分离并鉴定了 4′ ,8 二羟基 7 甲氧基异... 详细信息

目的 :对怀槐心材乙醇提取物的乙酸乙酯萃取部分进行化学成分的研究。方法 :硅胶柱色谱和SephadexLH 2 0凝胶色谱分离纯化 ;UV ,IR ,MS ,1HNMR ,13 CNMR(DEPT)和 2DNMR鉴定化合物的结构。结果 :分离并鉴定了 4′ ,8 二羟基 7 甲氧基异黄酮 (Ⅰ )、鸢尾种苷元 (Ⅱ )、黄豆黄素 (Ⅲ )和白藜芦醇 (Ⅳ )。结论 :Ⅰ为新的异黄酮类化合物。

关键词：怀槐异黄酮化学成分甲氧基异黄酮鸢尾种苷元