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海洋自主水面船舶跨水域自适应神经控制

中国舰船研究 2024年

作者：叶翔陈超贾建雄陈航中国船级社浙江分社浙江海洋大学船舶与海运学院

[目的]针对跨水域场景下海洋自主水面船舶（MASS）受模型参数不确定和外界环境干扰未知的跟踪控制问题，提出一种具有指定性能的自适应神经控制（ANC）方案。[方法]在反步法设计框架下，利用神经网络逼近模型参数不确定和未知的外界环... 详细信息

[目的]针对跨水域场景下海洋自主水面船舶（MASS）受模型参数不确定和外界环境干扰未知的跟踪控制问题，提出一种具有指定性能的自适应神经控制（ANC）方案。[方法]在反步法设计框架下，利用神经网络逼近模型参数不确定和未知的外界环境扰动，构造一种新的指定性能函数，并结合障碍李雅普诺夫函数来实现跨水域设计的转换，同时使用动态面控制技术降低系统计算复杂度，借助李雅普诺夫理论进行稳定性分析，证明控制系统内所有信号都是有界的。[结果]仿真结果表明，所提控制方案能够解决海洋自主水面船舶跨水域跟踪控制，且跟踪误差能够满足在离线预定义时间内收敛至给定的约束范围。[结论]所做研究能够解决船舶的跨水域跟踪控制问题，为受限水域船舶的跟踪控制提供参考价值，且具有实际的工程意义。

关键词：海洋自主水面船舶跨水域场景指定性能障碍李雅普诺夫函数自适应神经控制

Cu-Mn-Si催化剂的制备及其在仲丁醇脱氢反应中的应用

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石油炼制与化工 2024年第3期55卷 21-26页

作者：陈超群张莹张丽沈阳化工大学化学工程学院沈阳110142

分别采用共沉淀法和溶胶凝胶法制备Cu-Mn-Si催化剂,考察其在仲丁醇脱氢制甲乙酮反应中的催化性能。通过X射线衍射、程序升温还原、N_(2)吸附-脱附和程序升温氧化对两种方法制备的催化剂进行表征。结果表明,不同方法制备的催化剂,其中的... 详细信息

分别采用共沉淀法和溶胶凝胶法制备Cu-Mn-Si催化剂,考察其在仲丁醇脱氢制甲乙酮反应中的催化性能。通过X射线衍射、程序升温还原、N_(2)吸附-脱附和程序升温氧化对两种方法制备的催化剂进行表征。结果表明,不同方法制备的催化剂,其中的铜锰络合物(CuMn_(2)O_(4))晶相结构不同。共沉淀法、溶胶凝胶法制备的催化剂中CuMn_(2)O_(4)晶相分别归属于JCPDS 71-1142和JCPDS 34-1400。溶胶凝胶法制备的催化剂晶粒小、分散性好、比表面积大,因而活性较高,Mn的加入没有提高催化剂的性能。Mn的加入可以降低共沉淀法制备的催化剂的还原温度,提高催化剂中Cu组分的分散程度,因而提高了催化剂的性能。溶胶凝胶法所制备的催化剂中,Cu SiO_(2)催化剂具有最高的仲丁醇转化率、甲乙酮选择性和甲乙酮收率,分别达99.26%,99.19%,98.45%;共沉淀法制备的催化剂,当n(Cu)∶n(Mn)∶n(Si)=0.8∶0.2∶1.0时,具有最高的仲丁醇转化率,可达94.92%,其甲乙酮选择性略低于Cu SiO_(2)催化剂,为98.53%,甲乙酮收率为93.52%。

关键词：共沉淀法溶胶凝胶法 Cu-Mn-Si催化剂仲丁醇甲乙酮脱氢

复杂战场环境下改进YOLOv5军事目标识别算法研究

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兵工学报 2024年第3期45卷 934-947页

作者：宋晓茹刘康高嵩陈超波阎坤西安工业大学电子信息工程学院陕西西安710021 机电动态控制重点实验室陕西西安710065

复杂战场环境下军事目标识别技术是提升战场情报获取能力的基础和关键。针对当前军事目标识别技术在复杂战场环境下漏检误检率高、实时性差等问题,提出一种基于改进YOLOv5模型的PB-YOLO军事目标识别算法。将改进的目标识别算法对于陆战... 详细信息

复杂战场环境下军事目标识别技术是提升战场情报获取能力的基础和关键。针对当前军事目标识别技术在复杂战场环境下漏检误检率高、实时性差等问题,提出一种基于改进YOLOv5模型的PB-YOLO军事目标识别算法。将改进的目标识别算法对于陆战场军事单元的识别锚框进行重新聚类,以提升模型对于目标大小适应度,加速模型收敛;采用通道-空间并行注意力机制,增加模型对复杂战场环境下目标特征信息与位置信息关注度;在特征融合网络部分使用BiFPN以提升模型对于特征的融合能力与速度;采用Alpha_IoU损失函数加速模型收敛,解决当真实框与预测框重合时IoU计算退化问题。实验结果表明,在自建军事目标数据集下,改进算法与主流目标识别算法相比,在保证模型空间复杂度的同时,mAP值达到了90.17%。消融实验对比结果表明,改进后网络较原模型精度提升11.57%,具有较好的识别性能,能够为战场情报获取提供有效的技术支撑。

关键词：军事目标识别通道-空间并行注意力机制特征融合损失函数

与硅基技术兼容的二维过渡金属硫族化合物电子器件

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科学通报 2024年第14期69卷 1906-1922页

作者：耿宇陈超陈匡磊张先坤张铮张跃北京科技大学前沿交叉科学技术研究院北京100083 后摩尔时代芯片关键新材料与器件教育部重点实验室北京100083 新能源材料与技术北京市重点实验室北京100083 北京材料基因工程高精尖创新中心北京100083 新金属材料国家重点实验室北京100083 北京科技大学材料科学与工程学院北京100083

作为现代信息社会的物理基石,以硅基材料为核心的集成电路极大推动了人类现代文明的进程.但是,随着晶体管特征尺寸微缩逐渐接近物理极限,传统硅基材料出现了电学性能衰退、异质界面失稳等挑战,导致集成电路数据处理能力提升难、功耗急... 详细信息

作为现代信息社会的物理基石,以硅基材料为核心的集成电路极大推动了人类现代文明的进程.但是,随着晶体管特征尺寸微缩逐渐接近物理极限,传统硅基材料出现了电学性能衰退、异质界面失稳等挑战,导致集成电路数据处理能力提升难、功耗急剧增加等问题产生.超薄二维过渡金属硫族化合物(transition metal dichalcogenides,TMDCs)具有表面平整无悬挂键、电输运性能优异、静电控制力强、化学性质稳定等优势,可有效解决上述问题,被认为是后摩尔时代集成电路的最具潜力候选材料之一.目前,二维TMDCs集成电路研究在多个关键领域均取得了突破性成果,但距离产业化应用仍需要克服一些挑战.本文着重介绍了二维TMDCs材料与电子器件在集成电路应用的各方面优势,系统阐明了二维TMDCs集成电路在材料控制生长、范德华界面优化以及器件设计构筑等方面的关键科学问题,提出了相应解决办法和应对措施,分析了二维TMDCs集成电路产业化进程中的综合性挑战,明确了“与硅基技术兼容”二维TMDCs集成电路发展路线的优势、可行性与突破方向.

关键词：集成电路二维过渡金属硫族化合物电子器件与硅基技术兼容

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声衬声振响应及其对阻抗影响的实验研究

实验流体力学 2024年第1期38卷 57-66页

作者：邱世昊陈超李晓东北京航空航天大学能源与动力工程学院北京100191 北京航空航天大学航空发动机研究院北京100191

声衬在高声压级声波激发下产生声振响应,刚性假设不再成立,其结构振动会对吸声产生一定影响。本文针对振动对声衬吸声的影响和声振响应开展实验研究,通过参数化研究,获得了不同工况和不同穿孔板几何参数下声振响应对声阻抗的影响规律。... 详细信息

声衬在高声压级声波激发下产生声振响应,刚性假设不再成立,其结构振动会对吸声产生一定影响。本文针对振动对声衬吸声的影响和声振响应开展实验研究,通过参数化研究,获得了不同工况和不同穿孔板几何参数下声振响应对声阻抗的影响规律。实验结果表明:穿孔板振动会导致声阻在结构共振频率处出现波峰或波谷,吸声系数出现“额外”的吸声波峰或吸声波谷;穿孔率和声压级的增大会减弱振动的影响,且存在一个临界穿孔率;穿孔板参数会影响高声压级下结构振动导致声阻变化的特征;在结构共振频率附近,小孔–面板速度相位差会发生突变,导致相对速度增大,吸声效果改变。

关键词：声衬声阻抗声振响应

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剥肋滚压复合工艺及其设备研究

机械工程学报 2024年第8期60卷 132-142页

作者：蒋飞赵升吨范淑琴王可心陈超西安交通大学机械工程学院西安710049 西安交通大学西安市智能装备与控制重点实验室西安710049 中南大学轻合金研究院长沙410083

面对我国对建筑钢筋的庞大需求以及钢筋两端高效精密制造出螺纹的要求,迫切需要新的加工工艺和设备来满足。分析各类螺纹滚压工艺原理、特点和工艺参数之间的关系,提出一种钢筋剥肋滚压复合新工艺。基于该工艺设计并研制了对称式剥肋滚... 详细信息

面对我国对建筑钢筋的庞大需求以及钢筋两端高效精密制造出螺纹的要求,迫切需要新的加工工艺和设备来满足。分析各类螺纹滚压工艺原理、特点和工艺参数之间的关系,提出一种钢筋剥肋滚压复合新工艺。基于该工艺设计并研制了对称式剥肋滚压设备,滚压模具相位保持机构和对称机构显著提高了钢筋端头螺纹成形的可靠性和效率。通过静力学分析了主轴变形以及箱体模态。利用有限元分析了滚压过程的塑性变形情况和材料流动规律,发现滚压过程中螺纹成形的等效应变随着模具的进给而增加,在切入段集中在齿廓周围,校正段和成形段均分布在整个螺纹,且坯料芯部没有应力和应变发生。牙侧材料从底部流向顶部导致齿高逐渐变高,且牙底的轴向位移最大。在所研制的设备上开展了剥肋滚压试验,验证了剥肋滚压工艺及其设备的可行性与可靠性,结果表明适当增加钢筋的剥肋直径可消除齿顶拉尖现象,同时精确的模具中心距是保证成形螺纹尺寸精度的重要因素。

关键词：钢筋螺纹滚压滚压设备有限元塑性变形

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弹性驱动系统的振动抑制及陷波器设计分析

机械科学与技术 2024年

作者：章国光陈超凡詹云峰湖北工业大学电气与电子工程学院

针对二惯性弹性驱动系统，传统的极点配置法只能通过相同实部、半径、阻尼系数等代表性的极配置来进行系统设计，为了提高系统设计的自由度，导入参数平面法解决参数设计及调节问题。基于参数平面法进行PI控制系统设计，分析系统的阻尼... 详细信息

针对二惯性弹性驱动系统，传统的极点配置法只能通过相同实部、半径、阻尼系数等代表性的极配置来进行系统设计，为了提高系统设计的自由度，导入参数平面法解决参数设计及调节问题。基于参数平面法进行PI控制系统设计，分析系统的阻尼特征，针对系统欠阻尼的特性，在系统中导入传统陷波器，研究使用陷波器对机械谐振的抑制效果。最后通过设计分析与仿真表明，系统的阻尼特性与惯性比密切相关，且陷波器可使系统阻尼特性提高，表明参数平面法对二惯性系统参数调节的简单有效。

关键词：二惯性弹性系统机械谐振参数平面法陷波器 PI控制器

具有噪声信息与状态模型不确定系统的IMM自适应滤波

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控制与决策 2024年第5期39卷 1604-1611页

作者：马天力张扬高嵩刘盼陈超波西安工业大学电子信息工程学院西安710021

卡尔曼滤波器广泛用于解决线性高斯系统的状态估计问题.然而,在实际应用中过程噪声和系统模型参数先验信息未知,且量测受到异常值干扰,给准确估计系统状态带来极大困难.针对具有噪声信息和状态模型不确定的动态系统,提出一种广义交互式... 详细信息

卡尔曼滤波器广泛用于解决线性高斯系统的状态估计问题.然而,在实际应用中过程噪声和系统模型参数先验信息未知,且量测受到异常值干扰,给准确估计系统状态带来极大困难.针对具有噪声信息和状态模型不确定的动态系统,提出一种广义交互式多模型自适应滤波算法.该算法设计多个模型并行的方式对系统不确定进行处理,对于每个模型,建立Skew-T分布非对称重尾噪声表示模型,为了解决过程噪声与系统协方差相互耦合难以求解的问题,利用逆威沙特分布对系统预测协方差矩阵进行描述,并通过变分贝叶斯推理递归计算系统状态的后验分布.仿真结果和实验验证表明,在噪声信息和状态模型不确定条件下,所提出算法具有较高的估计精度.

关键词：交互式多模型过程噪声 Skew-T分布变分贝叶斯自适应滤波时变噪声

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大型绞吸挖泥船阻力预报的设置方法

中国造船 2024年第3期65卷 265-275页

作者：陈超余欣王有江陈新权何炎平上海交通大学海洋智能装备与系统教育部重点实验室上海200240 上海交通大学船舶与海洋工程设计研究所上海200240

绞吸挖泥船具有船体肥大、艏艉设有大型开槽等特征,与常规船型有显著区别。这增加了阻力预报的难度。为探究更为精确的阻力预报设置,论文以一艘性能经过船模试验验证的大型绞吸挖泥船为研究对象,基于STAR-CCM+软件,采用SST k-ω和Realiz... 详细信息

绞吸挖泥船具有船体肥大、艏艉设有大型开槽等特征,与常规船型有显著区别。这增加了阻力预报的难度。为探究更为精确的阻力预报设置,论文以一艘性能经过船模试验验证的大型绞吸挖泥船为研究对象,基于STAR-CCM+软件,采用SST k-ω和Realizable k-ε两种湍流模型,在y^(+)=1和y^(+)=50两种条件下进行了静水阻力预报计算。结果表明:在y^(+)=1的条件下计算得到的阻力预报结果相较于y^(+)=50条件下的精度提高了约6%,采用SST k-ω模型计算得到的结果相较于Realizable k-ε模型提高约4%。本研究成果将为自航式绞吸挖泥船的阻力预报提供可靠的参考依据。

关键词：绞吸挖泥船阻力预报计算流体力学