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基于PI建模和反步滑模控制的主动波浪补偿策略

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工程科学与技术 2024年第1期56卷 11-21页

作者：张琴张蒸忠洪逸帆顾邦平胡雄上海海事大学物流工程学院上海201306

海上起重船受风、浪、涌影响会产生剧烈的船舶姿态变化,造成起重机和货物的位姿变化,对货物和人员存在安全隐患,波浪补偿平台的稳定性控制能有效减少复杂海况下船舶运动对海上作业安全性、稳定性和精准性的影响,对浮式起重船海上设备精... 详细信息

海上起重船受风、浪、涌影响会产生剧烈的船舶姿态变化,造成起重机和货物的位姿变化,对货物和人员存在安全隐患,波浪补偿平台的稳定性控制能有效减少复杂海况下船舶运动对海上作业安全性、稳定性和精准性的影响,对浮式起重船海上设备精准装载作业极其重要。针对补偿平台的迟滞非线性导致的建模困难和控制不精确问题,本文提出基于PI(Prandtle–Ishlinskii)建模和反步滑模控制的主动波浪补偿策略。首先,通过实验得到补偿系统的迟滞效应曲线,分析系统迟滞环建立PI迟滞模型,并采用递推最小二乘法辨识模型的各个参数,从而求得系统模型。然后,基于李雅普诺夫(Lyapunov)稳定性设计反步控制补偿方法,并结合滑模控制规律加快初始控制速度。最后,将反步滑模法应用于补偿系统,采用MATLAB软件仿真在规则波和不规则波下的响应来验证算法和模型的正确性,并在工控机中用C#编写控制程序,驱动运动控制卡控制伺服电机带动电缸进行补偿运动,同时通过传感器采集系统运动的实时数据,并反馈给工控机形成闭环,以期验证补偿平台在补偿规则波和不规则波下的补偿效果。实验结果表明,所建立的斯图尔特(Stewart)浮式平台中,PI迟滞模型具有良好的精度,反步终端滑模控制算法在Stewart平台的实际控制中能够很好地补偿波浪运动,相比比例–积分–微分控制(PID)、反步法、强化学习等控制方法,反步终端滑模方法能快速较好跟踪期望位移,补偿精度达到0.9729。

关键词：主动波浪补偿 PI迟滞模型反步终端滑模控制斯图尔特浮式平台

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危险作业罪犯罪构成研究

危险作业罪犯罪构成研究

作者：胡雄飞河北大学

学位级别：硕士

本文采取犯罪构成四要件说对危险作业罪进行分析。危险作业罪的客体要件为有关安全生产的管理制度和公共安全中的生产、作业安全。客观要件中,“有关安全管理的规定”应当包括所有类型的有关生产安全的规定,但不包括行业操作习惯和惯例... 详细信息

本文采取犯罪构成四要件说对危险作业罪进行分析。危险作业罪的客体要件为有关安全生产的管理制度和公共安全中的生产、作业安全。客观要件中,“有关安全管理的规定”应当包括所有类型的有关生产安全的规定,但不包括行业操作习惯和惯例;对于“涉及安全生产的事项”,除了法条明文规定的几项事项之外,凡是与上述几项具有相当危险性的生产活动的事项都可以作为本罪构成要件要素进行认定;对于“未经依法批准或者许可”,只要是从实质上违反了法律法规的规定,就应当认定为“未经依法批准或者许可”;危险物品包含易燃易爆物品、危险化学品、放射性物品和其他危险物品。危险作业罪属于具体危险犯,应以具体的危害结果或危害状态作为主要判断标准,辅以行为的危险性判断。“现实危险”是一种客观状态,认定要素应该包括:行为本身、客观环境、行为所引起的外界变动,而不应考虑行为人的主观心态。准确理解“现实危险”,需要把握好客观现实性、具体性、严重性和紧迫性几个认定标准,并需要坚持个案具体分析。本罪的犯罪主体应为特殊主体。若要构成本罪,需要犯罪主体具有能够直接从事生产、作业或者对生产、作业负有组织、指挥或管理职责的条件;《关于办理危害生产安全刑事案件适用法律若干问题的解释(二)》事实上对本罪的犯罪主体做了限缩解释;从体系解释来看,本罪的实害犯为重大责任事故罪,重大责任事故罪的犯罪主体通说认为是特殊主体,本罪的主体也应为特殊主体;将主体限定为特殊主体,有利于避免本罪的不当扩张,侵犯公民合法权益。依照刑法规定,危险作业罪的犯罪主体只能是自然人,而不包括单位。对于本罪的主观要件,笔者赞同复合说,因为行为人对“违反安全管理的心态”和对“违规生产行为引发的危害后果”所持的心态往往并不一致,体现出的主观恶性大小也不一样,对两个行为的主观态度进行分别分析后综合判断更能做到罪责刑相适应。将“违反相关安全管理规定”的心态限定为“故意”、对“违规生产行为引发的危害后果”的心态限定为“过失”作为危险作业罪主观要件比较合适。

关键词：危险作业罪犯罪构成现实危险过失危险

基于改进强化学习的复杂海况下船舶升沉补偿控制研究

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工程科学与技术 2024年

作者：张琴周静宜王星月胡雄上海海事大学物流工程学院

受多变海况下风浪涌的影响，剧烈的船舶随机运动威胁着海上风机吊载安装的安全性，并对海上作业和人员换乘等造成不好的影响。为了提高海上作业的可靠性，安全性和稳定性，本文研究船舶升沉运动补偿可提高海上作业的可靠性，但是面临着... 详细信息

受多变海况下风浪涌的影响，剧烈的船舶随机运动威胁着海上风机吊载安装的安全性，并对海上作业和人员换乘等造成不好的影响。为了提高海上作业的可靠性，安全性和稳定性，本文研究船舶升沉运动补偿可提高海上作业的可靠性，但是面临着环境多变和建模不准确的问题，故本文提出基于改进强化学习的复杂海况下船舶升沉补偿控制方法。首先，对由伺服驱动器、伺服电机及编码器和电动缸构成的补偿系统进行机理法建模，作为强化学习训练的环境。其次，通过马尔可夫决策过程描述智能体的策略和奖励，同时采用TD3(Twin Delayed Deep Deterministic policy gradient algorithm)强化学习算法作为控制策略，将Actor网络中的输出层TanH层的幅值扩大两倍，使TD3算法能够更好地应对复杂海况，并通过主网络和目标网络的Actor和Critic六个网络的迭代更新，得到自学习的最优控制动作输出。最后，添加OU动作噪声到目标策略中，能够更好的探索状态空间，并通过组合奖励函数改善智能体的学习和决策能力，使智能体可以适应复杂海况下的强化学习任务，在不同海况等级下利用已知的信息来找到最优解，从而避免陷入局部最优，来提高船舶升沉运动的补偿精度。仿真结果表明，在恶劣的复杂海况下改进TD3算法有较好的补偿控制效果，将训练好的模型用于三级—六级以及历时更长的变海况环境下的船舶升沉运动补偿，其补偿效率最高可达到99.95%，优于PSO优化的反步法控制和传统TD3强化学习方法，体现了良好的泛化性。

关键词：复杂海况环境船舶升沉运动补偿控制系统 TD3强化学习

基于LSTM-CAPF框架的岸桥起升减速箱轴承寿命预测方法

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上海交通大学学报 2024年第3期58卷 352-360页

作者：孙志伟胡雄董凯孙德建刘洋上海海事大学物流工程学院上海201306 中国船舶集团有限公司第七一一研究所上海201108

岸桥起升减速箱轴承的健康状况对港口生产安全具有重要意义.针对岸桥变工况的工作条件,提出一种起升减速箱轴承的剩余使用寿命(RUL)预测框架.首先,对工作载荷进行离散化,并确定工况边界.然后,利用长短时记忆(LSTM)网络模型预测载荷和相... 详细信息

岸桥起升减速箱轴承的健康状况对港口生产安全具有重要意义.针对岸桥变工况的工作条件,提出一种起升减速箱轴承的剩余使用寿命(RUL)预测框架.首先,对工作载荷进行离散化,并确定工况边界.然后,利用长短时记忆(LSTM)网络模型预测载荷和相应的运行工况.其次,以维纳过程为基础,建立了考虑不同工况下退化率和跳变系数的状态退化函数.最后,利用工况激活粒子滤波(CAPF)方法预测轴承退化状态和RUL.采用NetCMAS系统采集的上海某港口起升减速箱轴承全寿命数据验证了所提出的预测框架.与其他3种预测模式比较表明,所提出的框架能够在变工况条件下获得更准确的退化状态和RUL预测.

关键词：岸桥轴承剩余寿命预测长短时记忆网络工况激活粒子滤波时变工况

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干式铁芯电抗器振动特性数值模拟及试验研究

高电压技术 2024年第3期50卷 962-973,I0002页

作者：廖才波黎凯邱志斌胡雄李童宏飞陈则宇南昌大学信息工程学院南昌330031 国网四川省电力公司内江供电公司内江641100

振动是影响干式铁芯电抗器运行状态的关键因素之一。在考虑铁芯夹件、垫块等结构件的影响下,采用有限元法实现了10 kV干式铁芯电抗器的3维瞬态电磁-结构多物理场仿真分析,研究了电抗器在磁致伸缩力、麦克斯韦力与洛伦兹力3者共同作用下... 详细信息

振动是影响干式铁芯电抗器运行状态的关键因素之一。在考虑铁芯夹件、垫块等结构件的影响下,采用有限元法实现了10 kV干式铁芯电抗器的3维瞬态电磁-结构多物理场仿真分析,研究了电抗器在磁致伸缩力、麦克斯韦力与洛伦兹力3者共同作用下的振动位移及速度分布特性。仿真结果表明,正常运行状态下,干式铁芯电抗器铁芯夹件的振动位移及速度显著大于其他部位,尤其是用于固定绕组的穿心螺杆。其次,结合干式铁芯电抗器模态仿真分析,获得了其模态特性及固有频率,并进一步分析了其振动机理。最后,采用多普勒激光测振仪测量了某10 kV干式铁芯电抗器的振动特性。试验结果表明,干式铁芯电抗器的振动频率以100 Hz及其倍频为主,其中300 Hz的振动响应最显著,其与其固有频率较接近,存在一定的共振风险。同时,试验结果与仿真结果一致性较好,验证了该文所述仿真分析方法的正确性和有效性。

关键词：干式铁芯电抗器多物理场仿真磁致伸缩效应振动速度固有频率振动测量