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基于滑模变结构的火星探测器姿态控制研究

基于滑模变结构的火星探测器姿态控制研究

作者：王喆鑫哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

火星探测是人类宇宙探索活动的重要组成部分,具有重要的科学价值。对火星进行探测的一个重要手段是利用火星探测器实现对火星的近距离观测。在火星探测器控制系统中,姿态控制子系统具有重要作用。本文以火星探测器为研究对象,针对其姿... 详细信息

火星探测是人类宇宙探索活动的重要组成部分,具有重要的科学价值。对火星进行探测的一个重要手段是利用火星探测器实现对火星的近距离观测。在火星探测器控制系统中,姿态控制子系统具有重要作用。本文以火星探测器为研究对象,针对其姿态控制问题进行研究。火星探测器在稳态飞行过程中要进行对日、对地和对火定向,需要完成姿态机动和姿态跟踪任务。论文首先叙述了欧拉角、四元数和修正罗德里格参数等姿态描述方法,建立了火星探测器的姿态动力学和姿态运动学方程。给出了航天器系统中常用的时间系统和简单二体轨道模型。针对传统线性PD姿态控制律的不足进行了改进,设计了一种非线性的PD控制律。非线性PD控制器中的比例参数可变,达到缩短调节时间,减小超调量的目的。当火星探测器姿态偏差较大时控制器比例参数较大,当姿态偏差较小时比例参数较小。针对存在转动惯量不确定性的火星探测器姿态机动和姿态跟踪问题,设计了滑模变结构的控制器。为了充分利用滑模运动的鲁棒性,选用了一种时变滑模面。通过调整滑模面参数,使初始时刻的系统状态即处于滑模面上面。根据系统状态初始值选择对滑模面进行旋转或平移变换,并且保证滑模面逐渐趋近于设定好的线性滑模面,以保证系统的收敛速度。同时针对转动惯量参数设计了自适应律,对转动惯量参数进行调节,提高系统的鲁棒性,保证闭环系统在转动惯量参数处于一定范围内变动的情况下是稳定的。论文最后研究了存在转动惯量不确定性的火星探测器输出反馈姿态控制问题,设计了无需角速度反馈的姿态机动和姿态跟踪控制器。利用构建的姿态滤波器,从姿态反馈中获得伪角速度,进而利用姿态信息和伪角速度信息建立滑模面,应用滑模变结构方法针对探测器姿态机动和姿态跟踪问题设计了控制律,在姿态跟踪问题中设计了转动惯量参数的自适应律。最后对控制算法进行了数学仿真分析,结果表明设计的控制器可以满足探测器闭环系统姿态控制任务要求。

关键词：火星探测器姿态控制滑模变结构控制输出反馈

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TB17钛合金室温变形及时效析出行为

中国有色金属学报 2019年第10期29卷 2306-2311页

作者：刘洪骁董洪波王喆鑫蔡增朱知寿南昌航空大学航空制造工程学院南昌330063 北京航空材料研究院先进钛合金航空科技重点研究院北京100095

针对TB17钛合金,研究不同工艺参数下的室温变形及变形后的时效析出行为。通过组织观察及XRD分析,在应变量为0.22以下的室温变形状态以及经室温变形后在(350℃,0.5 h)的低温时效过程中均发生马氏体相变;变形过程中产生的形变诱导马氏体... 详细信息

针对TB17钛合金,研究不同工艺参数下的室温变形及变形后的时效析出行为。通过组织观察及XRD分析,在应变量为0.22以下的室温变形状态以及经室温变形后在(350℃,0.5 h)的低温时效过程中均发生马氏体相变;变形过程中产生的形变诱导马氏体及低温时效过程中产生的等温马氏体都属于板条型马氏体,且均在晶界附近析出;不同点在于等温马氏体呈平行规则分布,而形变诱导马氏体呈现不规则分布;在500℃长时间时效的条件下马氏体相全部分解,细小的α相沿着变形带结构析出,形成大量交错分布的条状α相。在分步变形实验中,等温马氏体在二次变形中起到了降低变形抗力与减小弹性模量的作用。

关键词：形变诱导马氏体等温马氏体低温时效弹性模量

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传输网网络优化的重要性探讨

信息通信 2015年第9期28卷 295-296页

作者：王喆鑫西安汇诚电信有限责任公司陕西西安710304

传输网是电信网的基础,是为各类网站提供相关业务信息的一种传送手段。传输网可承载和传输几乎所有的通信信号,是通信网的重要元素。传输网的规划和建设在通信网络发展中起着举足轻重的作用,它将影响和制约着通信网的发展。通信网的重... 详细信息

传输网是电信网的基础,是为各类网站提供相关业务信息的一种传送手段。传输网可承载和传输几乎所有的通信信号,是通信网的重要元素。传输网的规划和建设在通信网络发展中起着举足轻重的作用,它将影响和制约着通信网的发展。通信网的重要组成部分就是传输网,在整个网络的规划以及建设中占有着很重要的位置,通信网的发展以及制约会直接受到传输网优劣的影响。文章通过分析传输网网络的发展现状及问题,深入探讨其网络优化的重要性。

关键词：网络优化传输网络重要性

基于Monte Carlo模拟的全身骨扫描SPECT专用准直器设计

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清华大学学报（自然科学版） 2023年第5期63卷 811-817页

作者：王喆鑫刘辉程李高丽蕾吕振雷江年铭何作祥刘亚强清华大学工程物理系北京100084 北京永新医疗设备有限公司北京102206 清华大学附属北京清华长庚医院北京100084

单光子发射断层成像(single photon emission computed tomography,SPECT)是放射性核素骨显像的重要成像手段之一。为进一步优化临床上应用于骨显像的SPECT系统的探测灵敏度,降低骨扫描时间,提高骨扫描效率,该文在临床双探头SPECT系统... 详细信息

单光子发射断层成像(single photon emission computed tomography,SPECT)是放射性核素骨显像的重要成像手段之一。为进一步优化临床上应用于骨显像的SPECT系统的探测灵敏度,降低骨扫描时间,提高骨扫描效率,该文在临床双探头SPECT系统的基础上,设计了高探测灵敏度的骨显像专用准直器。通过设计一系列不同的准直器参数,进行Monte Carlo仿真模拟,对不同准直器的探测灵敏度和图像分辨率进行评估,以验证准直器的几何参数与性能的关系,选出一套准直器的设计方案,并用热圆柱模型实验验证了该准直器的成像效果。结果表明:该准直器在保证图像质量的同时,能显著降低骨扫描的采集时间。

关键词：全身骨扫描单光子发射断层成像高灵敏度准直器设计 Monte Carlo模拟

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基于Elman神经网络阳极效应故障预报方法

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沈阳建筑大学学报（自然科学版） 2010年第5期26卷 1012-1016页

作者：李界家孙璐璐王奔王喆鑫沈阳建筑大学信息与控制工程学院辽宁沈阳110168 哈尔滨工业大学航天学院黑龙江哈尔滨150090

目的用神经网络预测控制对铝电解阳极效应故障进行建模,采用相对应的故障检测策略对铝电解槽是否发生阳极效应进行预报.方法在分析铝电解生产过程的基础上,提出El-man神经网络的阳极效应故障预报方法,采用Elman神经网络建立故障预报模型... 详细信息

目的用神经网络预测控制对铝电解阳极效应故障进行建模,采用相对应的故障检测策略对铝电解槽是否发生阳极效应进行预报.方法在分析铝电解生产过程的基础上,提出El-man神经网络的阳极效应故障预报方法,采用Elman神经网络建立故障预报模型,通过预测槽电阻值来预报阳极效应.结果 Elman神经网络结构简单、误差小、准确率高,在未知生产过程模型的情况下,建立的故障预报系统能够快速准确地实现对铝电解阳极效应故障的预报.结论该方法能够对铝电解中的故障做出正确的诊断,具有较强的自适应性和鲁棒性,有较强的函数逼近能力和收敛速度.因此,该模型大大提高了故障预报精度和实时性,避免了故障的发生,提高了铝电解的生产效率,实现了安全生产,降低了能源消耗,故障诊断准确率在90%以上.

关键词：铝电解阳极效应 Elman神经网络故障预报

N12160高温合金热压缩变形行为和加工图

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科技资讯 2020年第2期18卷 56-60页

作者：蔡增董洪波王喆鑫南昌航空大学江西南昌330063

该文所研究的N12160合金等温热压实验是在Gleeble-3500热模拟试验机上进行的。获得了N12160合金在应变速率为0.01~5s^-1、变形温度为950℃~1200℃条件下的真应力-真应变曲线。该文采用Arrhenius方程描述了该合金的流变应力行为,同时基... 详细信息

该文所研究的N12160合金等温热压实验是在Gleeble-3500热模拟试验机上进行的。获得了N12160合金在应变速率为0.01~5s^-1、变形温度为950℃~1200℃条件下的真应力-真应变曲线。该文采用Arrhenius方程描述了该合金的流变应力行为,同时基于动态材料模型(DMM)建立了N12160合金在不同应变量下的热加工图研究。结果表明:在热压缩变形过程中,流变应力随应变速率的增加而增加,随变形温度的增加而减小。根据热加工图以及微观组织观察得出N12160合金适宜热加工区域的变形参数为:ε=0.02~0.6s^-1,T=1000℃~1080℃和ε=0.2~2s^-1,T=1080℃~1200℃。

关键词： N12160合金流变应力本构方程加工图

面向私有问答系统的检索增强式大模型稳定输出方法

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计算机科学与探索 2025年第01期 132-140页

作者：李铂鑫小米人工智能实验室中国科学院软件研究所中文信息处理实验室

基于大模型的问答系统受大模型语义不一致性问题的影响，会出现“输出结果不稳定”的现象，从而制约着问答系统的安全性、鲁棒性和可信度，严重影响了用户体验。针对上述问题，提出一种面向私有问答系统的检索增强式大模型稳定输出方法... 详细信息

基于大模型的问答系统受大模型语义不一致性问题的影响，会出现“输出结果不稳定”的现象，从而制约着问答系统的安全性、鲁棒性和可信度，严重影响了用户体验。针对上述问题，提出一种面向私有问答系统的检索增强式大模型稳定输出方法。该方法通过优化提示词，让大模型首先输出num＿k个用户查询的同义查询，然后输出答案；目的是在大模型输出答案时，可以参考已经输出的num＿k个同义查询，从而使大模型的输出结果更加稳定。针对开源大模型因指令理解能力弱而出现的“同义查询生成数目不稳定、输出格式无法解析”等问题，提出通过数据蒸馏的方式，利用闭源大模型自动构建了一个开放域上的检索增强式指令数据集，在该指令集上对开源大模型进行微调。构建了一个私有问答场景下的评估集以验证该方法的有效性。在上述评估集上的实验结果表明，该方法在一致性指标和效果指标上，均显著优于基线方法。与基线方法相比，该方法的一致性指标ROUGE-1、ROUGE-2、ROUGE-L和BLEU分别提升了18.9、30.1、24.5和30.6个百分点，效果指标正确率提升了17.4个百分点。

关键词：大模型检索增强生成大模型稳定性问答系统

不同干细胞来源外泌体及其携非编码RNA诊疗骨性关节炎

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中国组织工程研究 2025年第19期29卷 4122-4131页

作者：王喆齐岩松徐永胜内蒙古自治区人民医院骨科中心(运动医学中心) 内蒙古自治区呼和浩特市010017

背景:外泌体可在骨性关节炎患者滑液和血浆中检测出来,其水平随着骨性关节炎的进展而不断变化,并且可以对骨性关节炎的局部炎症、软骨钙化和关节退化起缓解作用。目的:旨在全面了解不同干细胞来源外泌体在骨性关节炎诊疗中的作用和机制... 详细信息

背景:外泌体可在骨性关节炎患者滑液和血浆中检测出来,其水平随着骨性关节炎的进展而不断变化,并且可以对骨性关节炎的局部炎症、软骨钙化和关节退化起缓解作用。目的:旨在全面了解不同干细胞来源外泌体在骨性关节炎诊疗中的作用和机制,并提出了外泌体治疗骨性关节炎的前景和挑战。方法:检索PubMed及中国知网数据库,英文检索词为“exosomes,osteoarthritis,mesenchymal stem cells,stem cells”,中文检索词为“外泌体,骨性关节炎,间充质干细胞,干细胞”,对2003年10月至2023年10月发表的文献进行检索,最终纳入99篇文献进行综述。结果与结论:外泌体的出现给骨性关节炎的诊断和治疗带来了希望。外泌体内含RNA、蛋白质及脂类的差异能够作为骨性关节炎的生物标志物用于诊断。同时,来自不同干细胞的外泌体均能够有效保护软骨细胞、缓解炎症、维持软骨基质代谢以及调节血管生成和软骨下骨重塑,表现出治疗骨性关节炎的优秀潜力。工程化外泌体则突破传统局限,通过调节特定非编码RNA表达增强治疗特异性与效率,为骨性关节炎的治疗提供新策略。

关键词：外泌体骨性关节炎间充质干细胞干细胞软骨修复软骨再生软骨细胞 RNA 工程化外泌体

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大邻域多约束无人机数据收集路径规划

计算机科学与探索 2025年第01期 158-168页

作者：潘淼鑫陈崇成福建师范大学计算机与网络空间安全学院数字福建大数据安全技术研究所福建省高校大数据分析与应用工程技术研究中心福州大学地理空间信息技术国家地方联合工程研究中心

在公网受限的应急环境中，利用无人机辅助物联网能促进传感数据的及时传递。当考虑无线通信距离时，无人机作为移动收集器在有限续航时间内收集尽可能多的传感数据的路径规划可建模为足够近定向问题（CEOP）。现有求解CEOP的算法是逐个... 详细信息

在公网受限的应急环境中，利用无人机辅助物联网能促进传感数据的及时传递。当考虑无线通信距离时，无人机作为移动收集器在有限续航时间内收集尽可能多的传感数据的路径规划可建模为足够近定向问题（CEOP）。现有求解CEOP的算法是逐个计算目标节点的访问顺序及其邻域内的采集点，这在节点邻域较大并覆盖周围多个节点时效率低下，这些方法也没有考虑数据传输时间和无人机遥控距离等约束。为此，建立了大邻域多约束无人机数据收集路径规划的数学模型，提出了基于贪婪随机自适应搜索过程（GRASP）的GRASP-LN算法进行求解。该算法不重复计算重合的采集点，而是维护路径每个航点采集的节点集合，无人机在每个航点悬停一段时间以收集集合内节点的数据。公开的CEOP数据集的实验结果表明，GRASP-LN比GSOA、VNS和GRASPopt具有更好的求解质量和更短的计算时间。与基线算法GRASPopt相比，GRASP-LN的路径奖励平均提高了5.86%，最大提高了14.91%，执行时间平均减少了69%，特别在节点邻域平均覆盖4.67个以上节点时，GRASP-LN的路径奖励和稳定性均优于GRASPopt。考虑数据传输时间和无人机遥控距离约束的实验验证了GRASP-LN算法对考虑这些约束的无人机数据收集路径规划问题的有效性。

关键词：无人机贪婪随机自适应搜索过程数据收集足够近定向问题路径规划物联网