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四旋翼无人机吊挂飞行控制研究

四旋翼无人机吊挂飞行控制研究

作者：陶浩北京化工大学

学位级别：硕士

四旋翼无人机由于其良好的垂直起降能力和较强的机动性使得它在军事、民用领域被广泛应用。利用四旋翼无人机进行空中吊运可以轻松应对复杂地面环境,能代替传统机械工具进行搬运、投放物资等任务。四旋翼无人机本身是一个欠驱动控制系统... 详细信息

四旋翼无人机由于其良好的垂直起降能力和较强的机动性使得它在军事、民用领域被广泛应用。利用四旋翼无人机进行空中吊运可以轻松应对复杂地面环境,能代替传统机械工具进行搬运、投放物资等任务。四旋翼无人机本身是一个欠驱动控制系统,加上负载物的悬挂,其系统变量耦合性更强、运动特性更复杂、控制难度更大等问题也非常突出。本文主要针对四旋翼吊挂无人机定速飞行和行进间负载升降问题进行研究,探讨无人机速度控制和负载变绳长控制的具体技术问题。本文在全面描述和分析了变量之间的关系的基础上,充分考虑了系统的自身通道阻力、外界环境干扰等不确定因素,采用拉格朗日法建立了固定绳长四旋翼无人机吊运系统的动力学模型。在此基础上,结合吊运无人机的实际应用场景,增加了吊绳长度为新的自由度,建立变绳长四旋翼无人机吊运系统动力学模型,两类模型的建立为控制设计提供了依据。在系统模型的基础上,研究了四旋翼吊挂无人机定速飞行的控制问题。由于无人机系统本身是一个欠驱动系统,而负载的运动也只能通过无人机被动改变,使得无人机吊挂飞行系统的内动态愈加复杂,系统整体控制难度增大。本文提出双闭环的控制方案,以负载作为切入点,对摆角方程进行解耦,获得了满足负载速度目标的无人机位移加速度,在此基础上设计了包含负载速度控制和姿态角控制的外环虚拟控制器,由外环输出得到内环无人机位移控制目标,最终在双闭环的控制结构下实现负载速度跟踪。传统的无人机货物运送包含吊挂飞行和负载升降两个独立环节,为了提高运送效率,本文提出无人机行进间负载升降的操作方案,并给出无人机轨迹跟踪、绳摆升降控制和负载摆角抑制的同步控制策略。首先定义了包含绳长、无人机位置、摆角变量的耦合误差,然后,基于系统能量转化关系设计了能量函数,从系统整体稳定性出发设计非线性反馈控制器,最后,基于李雅普诺夫理论证明了控制的稳定性,并进行了数值仿真和实物实验,验证了所提出控制的可行性和有效性。本文所实现的吊挂无人机定速飞行和负载升降的自主控制策略,可分别应用于吊挂无人机跟踪固定时速车辆或船只以实施吊运以及在行进中同步抓取和投放等场景,为四旋翼无人机吊挂飞行控制技术的发展和应用场景拓展都做出了一定贡献。

关键词：无人机吊运动力学建模解耦变绳长非线性控制

肝再生磷酸酶2的促癌机制及其抑制剂的研究进展

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生命科学 2024年第6期 771-776页

作者：李茹薇陶浩强肖奕菲王佳银于洁杭州医学院存济口腔医学院杭州医学院检验医学院生物工程学院浙江省神经精神疾病药物研究重点实验室

肝再生磷酸酶2(phosphatase of regenerating liver 2, PRL2)属于肝再生磷酸酶家族，在人体各个组织器官中广泛表达。PRL2异常高表达与肿瘤的发生发展和临床预后密切相关，是多种癌症的潜在治疗靶点。研究表明PRL2通过两种机制发挥促癌... 详细信息

肝再生磷酸酶2(phosphatase of regenerating liver 2, PRL2)属于肝再生磷酸酶家族，在人体各个组织器官中广泛表达。PRL2异常高表达与肿瘤的发生发展和临床预后密切相关，是多种癌症的潜在治疗靶点。研究表明PRL2通过两种机制发挥促癌作用：一是依赖假磷酸酶活性，主要与镁离子转运体CNNM3结合；二是凭借磷酸酶活性，使底物分子PTEN等去磷酸化。因此，阻断PRL2与CNNM3结合或抑制PRL2磷酸酶活性有望成为新的抗癌策略。现综述了PRL2与不同癌症的联系、其促癌分子机制和抑制剂的最新研究进展。

关键词：肝再生磷酸酶2 癌症细胞周期蛋白M3 磷酸酶及张力蛋白同源物抑制剂

基于功能性状及系统发育的闽江福州段湿地植物群落构建

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生态学报 2024年

作者：彭书婷王秋雪王洁徐琪陶浩然武艳芳黄柳菁福建农林大学风景园林与艺术学院棕榈生态城镇发展股份有限公司

群落构建是生态学研究中的论题之一，对湿地植物进行群落构建研究将会对湿地植物的修复与重建工作具有重要意义。为探究城市沿江湿地植物群落构建主要驱动力，以闽江福州段湿地为例，选取四个典型城市沿江湿地公园，基于系统发育结合功... 详细信息

群落构建是生态学研究中的论题之一，对湿地植物进行群落构建研究将会对湿地植物的修复与重建工作具有重要意义。为探究城市沿江湿地植物群落构建主要驱动力，以闽江福州段湿地为例，选取四个典型城市沿江湿地公园，基于系统发育结合功能性状的方法，测定其样地植物地上、地下功能性状与土壤因子，并且构建系统发育树、检测系统发育信号、并计算系统发育指数。结果表明：（1）土壤因子与植物功能性状在四个湿地间都具有显著差异，土壤电导率与比根长的变异性最大。土壤含水量与是影响植物性状变异的主要因素。（2）除叶全氮含量外，其余7个功能性状未检测出明显的系统发育信号，植物功能性状表现为趋同。（3）甘蔗湿地与乌龙江湿地的系统发育结构趋于发散，群落构建的主要驱动力为环境过滤。塔礁洲湿地与闽江河口湿地的系统发育结构表现为聚集，限制相似性为主要驱动因素。总体而言闽江福州段湿地植物群落构建过程由生态位理论主导，环境过滤和相似性限制为主要驱动因素，土壤含水量作为主要的环境筛选影响着闽江福州段湿地植物群落构建过程。不同生境下生态位分化的驱动因素不同，植物功能性状的种间种内变异反映了植物对环境异质性的响应机制。

关键词：群落构建系统发育功能性状环境因子湿地植物

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DataX在工程数据管理平台中的应用

中国新通信 2024年第1期26卷 85-87,175页

作者：陶浩然华东工程数字技术有限公司

工程信息技术的快速发展,使得工程行业的数据交换逐步从项目内部扩展到不同项目之间,甚至整个企业之间。同时,随着数据量的增加和数据变化速度的加快,不同数据之间的耦合程度也变得越来越紧密。因此,数据结构的改变甚至只是物理数据的变... 详细信息

工程信息技术的快速发展,使得工程行业的数据交换逐步从项目内部扩展到不同项目之间,甚至整个企业之间。同时,随着数据量的增加和数据变化速度的加快,不同数据之间的耦合程度也变得越来越紧密。因此,数据结构的改变甚至只是物理数据的变化,都可能导致整个系统需要重新设计。面向工程领域的数据集成面临着诸多挑战,如正确理解并适配项目的数据集成需求、开发可视化界面以方便项目人员使用等。在这方面,DataX给出了一套数据集成的解决方案,并在工程数据管理平台上实现了网页版的部署,为用户提供了便捷的数据处理方法。这些工具将帮助工程人员更好地应对数据处理的挑战。

关键词：数据交换不同数据源工程数据 DataX

GH907高温合金表面电弧离子镀NiCoCrAlY/AlSiY复合涂层的高温抗氧化性能研究

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真空科学与技术学报 2024年第2期44卷 167-175页

作者：朱荣涛丁晓理陶浩天关紫匀燕峰解志文辽宁科技大学机械工程与自动化学院鞍山114051

为提高GH907高温合金在750℃下高温抗氧化性能。在GH907合金表面采用电弧离子镀技术(AIP)制备NiCoCrAlY/AlSiY复合涂层。系统开展复合涂层的高温抗氧化行为和机理研究,利用XRD、SEM和EDS等微尺度分析表征方法,全面解析氧化过程中物相的... 详细信息

为提高GH907高温合金在750℃下高温抗氧化性能。在GH907合金表面采用电弧离子镀技术(AIP)制备NiCoCrAlY/AlSiY复合涂层。系统开展复合涂层的高温抗氧化行为和机理研究,利用XRD、SEM和EDS等微尺度分析表征方法,全面解析氧化过程中物相的结构特征、氧化产物成分及表/截面形貌特征。结果试验表明,750℃氧化500 h后,GH907高温合金氧化层(FeO,Fe_(2)O_(3))萌生大量裂纹,氧化层发生大面积剥落。基体呈迅速氧化增重趋势,500 h质量增重值为22.38 mg/cm^(2)。相比之下,NiCoCrAlY/AlSiY复合涂层在氧化实验中,由于形成连续且致密的Al2O3屏障层,有效抑制氧气内扩散,延缓GH907高温合金发生氧化反应的影响。氧化80 h质量增重为6.37 mg/cm^(2),随后质量增重率趋于稳定,500 h复合涂层质量增重值仅有7.68 mg/cm^(2)。结论由此表明,NiCoCrAlY/AlSiY复合涂层可以显著提高GH907高温合金高温抗氧化性能。

关键词： GH907高温合金 NiCoCrAlY/AlSiY复合涂层高温抗氧化机理

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面向三维复杂焊缝的焊接机器人焊缝跟踪方法

工程科学学报 2023年第2期45卷 310-317页

作者：曹学鹏张弓杨根吴月玉陶浩王传玺长安大学西安710064 广州先进技术研究所广州511458 中国科学院大学北京100049

机器人焊接技术具有质量稳定、效率高等特点,为实现空间内的三维复杂焊缝跟踪,提出基于分段扫描、滤波、特征点采集、路径规划的焊缝四步跟踪方法.通过安装于焊接机器人末端的激光传感器,以分段扫描方式连续多段采集焊缝数据;为提高跟... 详细信息

机器人焊接技术具有质量稳定、效率高等特点,为实现空间内的三维复杂焊缝跟踪,提出基于分段扫描、滤波、特征点采集、路径规划的焊缝四步跟踪方法.通过安装于焊接机器人末端的激光传感器,以分段扫描方式连续多段采集焊缝数据;为提高跟踪精度,采用组合滤波的方式修正数据,有效降低焊件表面毛刺、数据失真和噪声等影响;通过特征点采集与坐标系标定确定焊接点;最后结合焊接机器人路径规划获得空间焊接路径.对二维S型焊缝与三维复杂焊缝进行了实验研究,结果表明提出的四步焊缝跟踪方法可形成完整的焊接路径,两种焊件平均跟踪误差约为0.296 mm和0.292 mm,满足机器人焊接跟踪误差低于0.5 mm的精度要求.表明所提出焊接跟踪方法的有效性,可为复杂焊缝的高精度跟踪和自动焊接研究提供有益参考.

关键词：焊缝跟踪三维复杂焊缝分段扫描特征点提取路径规划

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IQon光谱CT对于肺部结节的诊断意义

中文科技期刊数据库（全文版）医药卫生 2024年第2期 123-126页

作者：陶浩然孙志磊苏州大学附属第一医院放射科江苏苏州215000

探究分析IQon光谱CT在肺结节病症的临床诊断中的应用价值。方法选择70例临床确诊患有肺结节的病人,确认存在72个实性肺结节,以常规的增强CT为对照组,IQon光谱CT为观察组;并将两种检查方法与相关诊断结果的一致性和 IQon光谱 CT的检测... 详细信息

探究分析IQon光谱CT在肺结节病症的临床诊断中的应用价值。方法选择70例临床确诊患有肺结节的病人,确认存在72个实性肺结节,以常规的增强CT为对照组,IQon光谱CT为观察组;并将两种检查方法与相关诊断结果的一致性和 IQon光谱 CT的检测参数最优水平进行对比。结果与常规的增强CT相比, IQon光谱CT的准确率为94.4%(P0.05)。在 IQon光谱CT对肺结节的诊断指标进行了较好的评价,为肺结节的临床诊断提供了良好的依据。结论 IQon光谱CT检查肺结节具有良好的临床应用前景,尤其是对肺部管径的癌变结节,其正确诊断的准确性更高,其中以血管期碘素水平和血管期碘素水平为最佳。

关键词： IQon光谱CT 肺部结节诊断

镀铝对CoCrNiAlY-YSZ-LaMgAl_(11)O_(19)双陶瓷热障涂层高温抗氧化行为的影响

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航空制造技术 2024年第4期67卷 58-63页

作者：解志文陶浩天刘天新陈永君胡素影马北一辽宁科技大学鞍山114051

采用电弧离子镀(AIP)技术在CoCrNiAlY-YSZ-LaMA双陶瓷涂层表面沉积一层Al镀层,利用XRD、SEM和EDS等微尺度分析表征方法,全面解析涂层在大气暴露过程中的高温氧化行为。研究结果表明,未镀铝LaMA层在氧化过程中发生严重体积收缩,导致纵向... 详细信息

采用电弧离子镀(AIP)技术在CoCrNiAlY-YSZ-LaMA双陶瓷涂层表面沉积一层Al镀层,利用XRD、SEM和EDS等微尺度分析表征方法,全面解析涂层在大气暴露过程中的高温氧化行为。研究结果表明,未镀铝LaMA层在氧化过程中发生严重体积收缩,导致纵向微裂纹萌生和扩展。这些微裂纹成为氧气向内部扩散的通道,导致涂层呈现持续氧化增重趋势、TGO快速生长和严重的元素扩散,并最终加剧涂层断裂失效。但镀铝涂层样品表现出更好的高温抗氧化性能与结构稳定性,高温氧化过程中,表面Al镀层与氧气发生原位反应生成致密Al2O3屏障层,有效阻止或延迟氧气内部渗透,使TGO缓慢生长,其氧化增重从20h时的8.59mg/cm^(2)略微上升到80h时的9.46mg/cm^(2)。本研究结果为双陶瓷热障涂层的延寿设计与界面热生长应力调控开辟出全新技术途径和理论视野。

关键词：双陶瓷热障涂层 Al镀层高温抗氧化性能热生长氧化物(TGO) 结构稳定性

非精确情报信息环境下跨域无人集群动态目标分配算法研究

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空军工程大学学报 2023年第5期24卷 23-32页

作者：郑傲宇梁晓龙黄骁陶浩空军工程大学空管领航学院西安710051 中国舰船研究设计中心武汉430064

针对非精确情报信息环境下跨域无人集群动态目标分配问题的算法进行了研究。首先,描述了一个实际的跨域无人机群作战场景,并对由于探测信息不精确性带来的目标位置和火力单元落点的不确定性进行了分析,在此基础上建立了目标预分配的概... 详细信息

针对非精确情报信息环境下跨域无人集群动态目标分配问题的算法进行了研究。首先,描述了一个实际的跨域无人机群作战场景,并对由于探测信息不精确性带来的目标位置和火力单元落点的不确定性进行了分析,在此基础上建立了目标预分配的概率模型,并设计改进的离散多目标粒子群算法求解;其次,针对作战环境中实时出现的新目标,提出了基于市场机制的合同网目标重分配算法,实时更新目标分配方案;最后,通过实验仿真验证了所提算法的有效性。

关键词：跨域无人集群非精确情报信息动态目标分配