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基于时间网格重构的多重打靶最优控制策略研究

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基于时间网格重构的多重打靶最优控制策略研究

作者：黎向宇浙江大学

学位级别：硕士

最优控制,或称为动态优化,作为现代控制理论的核心,目前已经被广泛应用于石油化工、生物医学、通信网络等社会生活和工业领域中。通过最优控制算法求解得到受控系统的最优操作策略,可以实现系统的节能降耗和挖潜增效等目标。直接法是最... 详细信息

最优控制,或称为动态优化,作为现代控制理论的核心,目前已经被广泛应用于石油化工、生物医学、通信网络等社会生活和工业领域中。通过最优控制算法求解得到受控系统的最优操作策略,可以实现系统的节能降耗和挖潜增效等目标。直接法是最优控制问题的一类常用解法,即将无限维的原问题近似转换为有限维的静态优化问题。多重打靶法作为直接法中的一种代表性方法,能求解含高度非线性动态方程组的最优控制问题,具有求解精度高且容易实现等优点。本文主要针对多重打靶法数值计算中求解精度与计算成本之间的矛盾,提出了相应的解决方案,实现了对时间网格进行重构的改进多重打靶算法,并使用改进算法对经典的最优控制问题进行求解,获得了良好的结果。本文的主要工作及贡献有:(1)针对优化迭代过程中非常耗时的微分方程组求解,引入Runge-Kutta公式在参数化时间网格上进行数值积分,实现了对微分方程组的快速求解,保证精度的同时节省时间成本;(2)针对不等式路径约束处理的困难,使用光滑化惩罚函数法,将约束条件使用光滑化函数近似,并作为惩罚项增广进问题的目标函数,测试实例验证了方法的有效性;(3)针对时间网格分辨率与计算成本之间的矛盾,提出一种基于控制参数曲线斜率分析的时间网格重构方法,通过不断插入或删除时间节点,根据控制轨迹实现对网格的自适应调整;(4)针对固定时间网格的缺陷,提出一种可变时间节点的改进多重打靶方法,在求解最优控制参数的迭代过程中同时获取最优的网格划分,并与国际上著名的Time-Scaling方法进行对比研究,实例求解结果证明本文提出的方法是可行的。

关键词：最优控制多重打靶法光滑化惩罚函数法时间网格重构时间节点优化 Time-Scaling

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钢结构住宅的技术与经济分析

钢结构住宅的技术与经济分析

作者：黎向宇西南交通大学

学位级别：硕士

钢结构住宅是一种新型的居住建筑体系,它具有轻质高强、抗震性好、施工周期短、布局灵活、净使用面积大、节能环保等优点,在我国得到越来越广泛的重视。目前,我国钢结构住宅的发展己全面启动,各地的试点工程也纷纷获得了成功,一方面积... 详细信息

钢结构住宅是一种新型的居住建筑体系,它具有轻质高强、抗震性好、施工周期短、布局灵活、净使用面积大、节能环保等优点,在我国得到越来越广泛的重视。目前,我国钢结构住宅的发展己全面启动,各地的试点工程也纷纷获得了成功,一方面积累了丰富的实践经验,另一方面,在建设实践中也发现了大量亟待解决的技术性问题。本文系统地说明了国内外钢结构住宅的发展现状,论述了钢结构住宅的优点以及制约我国钢结构住宅发展的主要因素。并深入研究我国钢结构住宅几种常用的结构体系,总结出各个结构体系的优缺点,进行分析比较后得出各结构体系的适用性评价。并对钢结构住宅进行了较为全面的技术性分析,介绍了钢结构住宅的材料选用、墙体、构件、节点及防火防腐等技术问题,着重阐述了楼板的常见形式及其性能,并对其经济进行比较。针对“钢结构住宅非常昂贵”的观念误区,文中引用了实际工程的钢结构住宅经济参数,对其成本构成进行详细分析,并将其与混凝土结构和砖混结构住宅作比较,得出结论：多层H型钢钢结构住宅的直接造价明显高于钢筋混凝土框架结构和砖混结构住宅,但若综合考虑建安工程费中的有利部分(如人工费)、利息节约和租金收益、因体系改变而带来的面积利用率高、耗能低等经济优势,和抗震性能好、回收率高、环保节能等非经济优势,钢结构住宅的综合效益仍较为显著。价值工程是一种先进的管理技术和分析方法,可对研究对象的功能和成本之间的关系进行科学的分析。本文运用价值工程的理论,对实际工程中三种不同结构体系住宅——钢结构、钢筋混凝土结构、砖混结构的性能和成本进行深入的比较分析,得出各结构体系的功能价值系数,从而分析各结构体系住宅的价值,最终得出结论：钢结构住宅的功能与成本之间的关系最为匹配,其价值均大于钢筋混凝土结构和砖混结构,是一种优越的建筑结构体系。钢结构住宅是我国生产力发展到一定阶段的必然产物,必然会给住宅产业和建筑行业带来一场深层次的革命。随着我国生产力的发展和建筑技术的进步,钢结构住宅将迎来快速发展的新局面,成为我国住宅一个新的发展方向。

关键词：钢结构住宅技术分析经济分析价值工程

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牙合力计的研制

北京生物医学工程 1994年第2期13卷 103-106页

作者：黎向宇刘新民第四军医大学空医系西安交通大学信控系

作者介绍了一种小型牙　力计，结构简单，精度较高，有恒温装置，使用方便。

关键词： he力计恒温研制

考虑阻力约束的列车能量最优驾驶问题建模及分离迭代求解策略

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铁道学报 2020年第11期42卷 36-44页

作者：刘良杰冯江华王斌胡云卿黎向宇中车株洲电力机车研究所有限公司湖南株洲412001

根据列车的动力学模型,牵引、制动特性,阻力,限速等条件,建立列车能量最优驾驶问题的数学模型。由于坡道阻力和运行阻力的引入,约束条件中的微分方程组(ODEs)增广成为复杂的微分代数方程组(DAEs),使得问题难以求解。首先在时间域内将状... 详细信息

根据列车的动力学模型,牵引、制动特性,阻力,限速等条件,建立列车能量最优驾驶问题的数学模型。由于坡道阻力和运行阻力的引入,约束条件中的微分方程组(ODEs)增广成为复杂的微分代数方程组(DAEs),使得问题难以求解。首先在时间域内将状态变量和控制变量离散化,将问题转化为一般非线性规划问题;针对该非线性规划问题,提出一种分离迭代策略将其转化为一系列凸二次规划问题,最后采用原-对偶预测校正内点算法求解。算例结果表明,所提出的分离迭代策略在满足列车约束条件下可以实现能量消耗最小。

关键词：能量最优一般非线性规划问题凸二次规划问题分离迭代策略原-对偶预测校正内点算法

基于两阶段自适应Gauss配点重构伪谱法的电力机车优化操纵

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自动化学报 2019年第12期45卷 2344-2354页

作者：刘平胡云卿廖俊樊力黎向宇刘兴高重庆邮电大学自动化学院工业物联网与网络化控制教育部重点实验室、智能空地协同控制重庆市高校重点实验室重庆400065 中车株洲电力机车研究所有限公司株洲412000 浙江大学控制科学与工程学院工业控制技术国家重点实验室杭州310027

针对中车株洲电力机车有限公司设计的HXD1-C64电力机车,提出一种基于两阶段自适应Gauss配点重构的伪谱法,用于列车优化操纵问题高效快速求解.首先,建立了HXD1-C64电力机车优化操纵数学模型;然后,在推导Legendre-Gauss配点公式的基础上,... 详细信息

针对中车株洲电力机车有限公司设计的HXD1-C64电力机车,提出一种基于两阶段自适应Gauss配点重构的伪谱法,用于列车优化操纵问题高效快速求解.首先,建立了HXD1-C64电力机车优化操纵数学模型;然后,在推导Legendre-Gauss配点公式的基础上,给出控制变量两阶段自适应Gauss配点策略,第1阶段采用对分配点,第2阶段引入斜率变化分析对控制变量配点进行自适应细分和合并;最后,在运行时间最短目标下对HXD1-C64电力机车优化操纵进行仿真实验.结果显示,相较于控制变量参数化方法和传统高斯伪谱方法(Gauss pseudospectral method,GPM),改进方法获得了更优性能指标和牵引力控制品质,计算时间分别减少91.93%和33.88%,表明了所提方法的有效性.

关键词： HXD1-C64电力机车优化操纵两阶段Gauss配点重构, Gauss伪谱法

螺旋箍筋-PVC管组合柱轴压的极限承载力研究

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科学技术创新 2018年第31期 93-94页

作者：黎向宇华蓝设计(集团)有限公司广西南宁530011

为研究PVC管及螺旋箍筋-PVC管组合核芯约束钢筋混凝土方形短柱的轴心受压承载性能,设计了7个PVC管、12个螺旋箍筋-PVC管组合核芯约束钢筋混凝土方形短柱以及1个普通钢筋混凝土方形短柱进行轴心受压试验。试验过程观察了试件的受力过程... 详细信息

为研究PVC管及螺旋箍筋-PVC管组合核芯约束钢筋混凝土方形短柱的轴心受压承载性能,设计了7个PVC管、12个螺旋箍筋-PVC管组合核芯约束钢筋混凝土方形短柱以及1个普通钢筋混凝土方形短柱进行轴心受压试验。试验过程观察了试件的受力过程及破坏形态,获取其极限承载力的力学指标,分析了核芯区面积、箍筋直径和箍筋间距对试件轴压性能的影响规律。研究表明:RC-PVC柱核芯区面积的增加,使试件极限承载力呈上升趋势,随着箍筋间距的减小,极限承载力逐渐提高,但核芯区面积过小或方箍间距过大都会使试件极限承载力低于普通钢筋混凝土方形短柱。RC-SS-PVC柱核芯区面积的增加,有效提高了试件的极限承载力,但在螺距较大的情况下,提高幅度有限;当螺旋箍筋间距小于80mm时,试件极限承载力随螺旋箍筋直径的增加而减小,当螺旋箍筋间距大于80mm时,试件极限承载力随螺旋箍筋直径的增加而增大。

关键词：约束混凝土短柱 PVC管螺旋箍筋轴心受压极限承载力

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脉搏波分析系统的硬件电路与显示菜单设计

北京生物医学工程 1996年第2期15卷 79-82,87页

作者：黎向宇钱明巩欣州万明习西京医院放疗中心西安交通大学医电系

作者介绍了一种无损伤性检测脉搏波硬件系统与显示菜单。该硬件系统由传感器、检测电路、接口板、Ａ／Ｄ板、计算机、打印机等几部分组成；具有结构合理、抗干扰性强、灵敏度高、安全、可靠等优点。显示菜单是一个中文集成环境，由主菜... 详细信息

作者介绍了一种无损伤性检测脉搏波硬件系统与显示菜单。该硬件系统由传感器、检测电路、接口板、Ａ／Ｄ板、计算机、打印机等几部分组成；具有结构合理、抗干扰性强、灵敏度高、安全、可靠等优点。显示菜单是一个中文集成环境，由主菜单和下拉子菜单构成；具有操作简便、学习掌握快等优点。

关键词：脉搏波分析系统电路显示菜单

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宽齿圆柱齿轮润滑喷射参数寻优仿真研究

机械传动 2022年第6期46卷 23-30页

作者：黎向宇杨爱华胡玉梅何述华中国航发湖南动力机械研究所湖南株洲412002 重庆大学机械传动国家重点实验室重庆400044

针对高速宽齿轮喷射润滑的数值模拟与润滑效果的改善进行了研究。基于经实验验证的仿真方法,对高速宽齿圆柱齿轮传动的油气两相流模型进行了喷油润滑仿真分析。结果显示,高速齿轮周围产生的气体压力场会严重阻碍喷油射流,喷孔端面角度... 详细信息

针对高速宽齿轮喷射润滑的数值模拟与润滑效果的改善进行了研究。基于经实验验证的仿真方法,对高速宽齿圆柱齿轮传动的油气两相流模型进行了喷油润滑仿真分析。结果显示,高速齿轮周围产生的气体压力场会严重阻碍喷油射流,喷孔端面角度过大、喷射方向不合理,导致难以润滑宽齿轮的整个齿面;基于单相气场仿真对喷嘴的喷油参数进行了寻优,两相流场仿真结果验证了该优化的有效性,即端面角度为0时,啮入侧喷孔沿齿宽对称布置、啮出侧喷孔对两个齿轮的啮合发热齿面差别喷油,更有利于提高啮合齿面的油气比例与对流换热系数,从而可实现啮合齿面的高效润滑与冷却。

关键词：啮入侧喷油啮出侧喷油气场仿真两相流仿真喷油参数寻优

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高PV值耐压旋转动密封设计及性能试验

航空动力 2021年第4期 49-52页

作者：杨爱华黎向宇尹美中国航发动研所

随着直升机作战任务、航程、续航时间等要求的不断提高,高速共轴对转直升机因续航能力强而备受青睐。耐压动密封可以解决该型直升机传动系统动静部件间压力油传输及密封问题,具有耐压性强、密封性好、可靠性高等特点。压力与速度的乘积,... 详细信息

随着直升机作战任务、航程、续航时间等要求的不断提高,高速共轴对转直升机因续航能力强而备受青睐。耐压动密封可以解决该型直升机传动系统动静部件间压力油传输及密封问题,具有耐压性强、密封性好、可靠性高等特点。压力与速度的乘积,即PV值,是衡量密封性能的重要指标。高速共轴对转直升机传动系统因嵌套双旋翼结构需要解决动静部件之间压力滑油传输及密封问题,而常规定速单旋翼直升机无此问题。

关键词：单旋翼直升机续航时间续航能力旋转动密封密封性能直升机作战压力油耐压性