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Analytical algorithm for longitudinal deformation profile of a deep tunnel

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Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering 2021年第4期13卷 845-854页

作者： qian Fang Gan Wang fucai Yu Jianming Du Key Laboratory of Urban Underground Engineering of Ministry of Education Beijing Jiaotong UniversityBeijing100044China Beijing Academy of Safety Science and Technology Beijing101101China

To investigate the longitudinal deformation profile(LDP)of a deep tunnel in non-hydrostatic condition,an analytical model is proposed in our *** this model,the problem is considered as a superposition of two partial models,and the displacement field of the second partial model is the same as that of the concerned ***,the problem can be solved by a model with simple boundary *** obtain the solutions for the stress and displacement fields of an infinite body caused by arbitrary surface tractions on the boundary of the coming tunnel(zone inside the tunnel before excavation)by integrating the extended Kelvin solution over the *** obtained stress solution is used to solve the specific surface tractions,which can satisfy the boundary conditions of the second partial model,on the boundary of the coming tunnel in an infinite ***,the specific surface tractions are substituted into the obtained displacement solution to solve the displacement on the wall and face of the ***,the LDP can also be *** proposed solution is verified by both numerical simulation and the LDP functions recommended by other *** major advantage of our analytical model is that it can consider the effects of the axial and horizontal lateral pressure *** is revealed that the horizontal lateral pressure coefficient majorly affects the LDP behind the tunnel face,while the axial lateral pressure coefficient dominates the LDP ahead of the tunnel ***,the deformation characteristics of the LDPs ahead of the face and the unexcavated core are *** axial displacements of the excavation face can be used to predict the crown displacements ahead of the face.

关键词： Deep tunnel Elastic solution Longitudinal deformation profile(LDP) Tunnel face Displacement

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基于现场监测数据的隧道围岩变形特性研究

岩石力学与工程学报 2016年第9期35卷 1884-1897页

作者：房倩粟威张顶立于富才北京交通大学隧道及地下工程教育部工程研究中心北京100044 中铁二院工程集团有限责任公司四川成都610031

隧道变形是衡量隧道结构体系稳定性的重要指标,该指标可以科学、及时、可靠、便捷地反映隧道工程的安全性。在收集、整理我国103座山岭隧道836个拱顶沉降数据、806个水平收敛数据的基础上,系统分析围岩变形量、围岩变形稳定时间与围岩... 详细信息

隧道变形是衡量隧道结构体系稳定性的重要指标,该指标可以科学、及时、可靠、便捷地反映隧道工程的安全性。在收集、整理我国103座山岭隧道836个拱顶沉降数据、806个水平收敛数据的基础上,系统分析围岩变形量、围岩变形稳定时间与围岩级别、隧道开挖面积等因素之间的关系。研究表明:隧道围岩变形数据主要集中在低值区间,中高值区间数据较少但分布范围较广,随着围岩级别增大,围岩变形值增大,数据集中区间增大,变形分布区间增大;隧道断面面积对隧道围岩变形影响较大,随着隧道断面面积的增大,变形值增大;实测数据表明,隧道围岩变形与隧道埋深并没有明显的联系;隧道围岩变形稳定时间主要集中在中低值区间,高值区间的数据相对较少,随着围岩级别增大,围岩变形稳定时间增大,分布区间增大。根据统计结果,提出不同围岩级别下,隧道变形的建议控制值以及变形稳定时间参考值。

关键词：隧道工程拱顶沉降水平收敛现场监测统计分析

Object tracking method based on joint global and local feature descriptor of 3D LIDAR point cloud

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Chinese Optics Letters 2020年第6期18卷 24-29页

作者： Qishu qian Yihua Hu Nanxiang Zhao Minle Li fucai Shao Xinyuan Zhang State Key Laboratory of Pulsed Power Laser Technology National University of Defense TechnologyHefei 230037China Anhui Provincial Key Laboratory of Electronic Restriction National University of Defense TechnologyHefei 230037China The Military Representative Bureau of the Ministry of Equipment Development Central Military Commission in BeijingBeijing 100191China

To fully describe the structure information of the point cloud when the LIDAR-object distance is long,a joint global and local feature(JGLF)descriptor is *** with five typical descriptors,the object recognition rate of JGLF is higher when the LIDAR-object distances *** the situation that airborne LIDAR is getting close to the object,the particle filtering(PF)algorithm is used as the tracking *** weight is updated by comparing the difference between JGLFs to track the *** is verified that the proposed algorithm performs 13.95%more accurately and stably than the basic PF algorithm.

关键词： object tracking LIDAR global and local feature descriptor point cloud

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高强钢筋格栅混凝土复合支护特性的试验研究

土木工程学报 2015年第9期48卷 104-111页

作者：于富才张顶立房倩台启民孙毅北京交通大学城市地下工程教育部重点实验室北京100044

高强钢筋具有强度高、延性好、强屈比高、应变时效敏感性低、焊接性能及冷弯性能良好等诸多优点,工程应用前景良好。按照高速铁路隧道Ⅳa围岩标准断面,分别采用普通钢筋和高强钢筋浇筑3组格栅混凝土复合支护构件,通过室内加载试验对3组... 详细信息

高强钢筋具有强度高、延性好、强屈比高、应变时效敏感性低、焊接性能及冷弯性能良好等诸多优点,工程应用前景良好。按照高速铁路隧道Ⅳa围岩标准断面,分别采用普通钢筋和高强钢筋浇筑3组格栅混凝土复合支护构件,通过室内加载试验对3组构件的力学特性、隧道工程适用性和复合支护特性进行研究,得到以下结论:1高强构件极限荷载及相应的跨中挠度、二次加载极限荷载和最大回弹位移均大于普通构件,表明高强钢筋的应用能够显著改善复合支护结构的力学性能;2在地质条件较好的隧道工程中,高强支护结构的应用有利于降低工程造价、提高工程质量和支护结构安全性;相反,在普通支护结构难以进行有效支护的软弱围岩隧道工程中,具有高强度和大变形特性的高强支护结构有利于解决隧道大变形的问题;3高强支护结构和普通支护结构的荷载-挠度曲线变化趋势一致,因此,提出一种以荷载-挠度关系表征的格栅混凝土复合支护特性曲线,并通过对比分析Oreste假设的复合支护特性曲线的诸多不足之处。

关键词：高强钢筋力学特性适用性复合支护特性室内试验

柔性关节空间机械臂奇异摄动自抗扰控制仿真研究

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高技术通讯 2016年第6期26卷 567-576页

作者：刘福才李倩刘林燕山大学工业计算机控制工程河北省重点实验室秦皇岛066004

针对不同重力环境条件下考虑摩擦、关节刚度非线性与外扰影响的柔性关节空间机械臂的控制问题,提出了一种基于奇异摄动理论的自抗扰控制方法。首先建立了柔性关节空间机械臂在地面重力和空间微重力环境下的动力学模型;然后采用奇异摄动... 详细信息

针对不同重力环境条件下考虑摩擦、关节刚度非线性与外扰影响的柔性关节空间机械臂的控制问题,提出了一种基于奇异摄动理论的自抗扰控制方法。首先建立了柔性关节空间机械臂在地面重力和空间微重力环境下的动力学模型;然后采用奇异摄动法将系统模型分为快变子系统和慢变子系统,针对快变子系统设计速度反馈控制律来抑制柔性关节的振动,针对慢变子系统设计加入前馈补偿的自抗扰控制器(ADRC)来抵抗系统的内外扰动,并对系统进行了稳定性分析;最后对设计的控制器进行了仿真验证与对比研究。仿真结果表明,采用该方法,在不同重力环境下柔性关节空间机械臂均能实现很好的轨迹跟踪和抖振抑制,且能有效抵抗内外扰动,系统具有鲁棒性。

关键词：空间机械臂柔性关节重力奇异摄动自抗扰控制

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基于机器学习的无线传感器网络入侵检测算法

哈尔滨工程大学学报 2020年第3期41卷 433-440页

作者：罗富财吴飞陈倩何金栋寇亮国网福建省电力有限公司信息中心福建福州350003 哈尔滨工程大学计算机科学与技术学院黑龙江哈尔滨150001

针对资源受限的无线传感器网络入侵检测效果不佳的问题,本文提出了一种基于机器学习的无线传感器网络入侵检测算法。该算法将数据局部密度和数据特征距离引入模糊聚类,提高了聚类有效性的同时降低了聚类收敛的时间;该算法将聚类得到的... 详细信息

针对资源受限的无线传感器网络入侵检测效果不佳的问题,本文提出了一种基于机器学习的无线传感器网络入侵检测算法。该算法将数据局部密度和数据特征距离引入模糊聚类,提高了聚类有效性的同时降低了聚类收敛的时间;该算法将聚类得到的模糊隶属度作为模糊因子应用于模糊支持向量机,降低了人为选取模糊因子造成的主观性,将噪声点和孤立点对分类造成的影响降至最低。以WSN-DS数据集为实验数据,理论分析及实验结果表明:本文提出的入侵检测算法具有检测率高、计算复杂度低等特性,能够适用WSNs这一应用场景。

关键词：无线传感器网络信息安全入侵检测机器学习模糊聚类密度感知模糊支持向量机模糊因子

不同重力环境下的柔性关节空间机械臂自适应鲁棒控制

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高技术通讯 2015年第1期25卷 61-69页

作者：刘福才高静方李倩燕山大学工业计算机控制工程河北省重点实验室秦皇岛066004

研究了柔性关节空间机器人在不同重力环境下的轨迹跟踪控制。首先建立了地面重力环境下和空间微重力环境下的柔性关节机器人模型,这两个模型均考虑了摩擦带来的影响,然后提出一种基于奇异摄动理论的自适应鲁棒控制柔性关节空间机械臂的... 详细信息

研究了柔性关节空间机器人在不同重力环境下的轨迹跟踪控制。首先建立了地面重力环境下和空间微重力环境下的柔性关节机器人模型,这两个模型均考虑了摩擦带来的影响,然后提出一种基于奇异摄动理论的自适应鲁棒控制柔性关节空间机械臂的方法。该方法为被控对象中的重力项设计了自适应律来实时估计补偿,并加入鲁棒项对逼近误差和其它干扰项进行补偿。用该方法设计了控制器系统,并对其进行了稳定性分析和仿真研究。仿真结果表明,该控制器可以有效消除重力环境变化带来的影响,也可以有效抑制柔性关节引起的系统高频谐振等问题,具有很好的跟踪效果,对柔性关节空间机器人的轨迹跟踪控制具有重要的工程应用价值。

关键词：空间机械臂柔性关节重力奇异摄动鲁棒自适应

不同重力环境下空间机械臂轨迹跟踪的自适应反演滑模控制

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高技术通讯 2015年第4期25卷 384-392页

作者：刘福才李倩梁利环侯甜甜燕山大学工业计算机控制工程河北省重点实验室秦皇岛066004

针对空间机械臂由地面装调到空间应用过程中重力的变化会对机械臂运动所需的驱动力矩及轨迹跟踪精度产生影响的问题,提出了用自适应反演滑模控制器对空间机械臂的末端进行跟踪控制的方法。该控制器根据反演原理设计,通过将重力项视为扰... 详细信息

针对空间机械臂由地面装调到空间应用过程中重力的变化会对机械臂运动所需的驱动力矩及轨迹跟踪精度产生影响的问题,提出了用自适应反演滑模控制器对空间机械臂的末端进行跟踪控制的方法。该控制器根据反演原理设计,通过将重力项视为扰动并采用自适应律对扰动进行在线估计,从而使空间机械臂在地面重力及空间微重力两种环境下均能取得很好的轨迹跟踪效果。基于李雅普诺夫理论证明了这种控制的稳定性,仿真结果验证了这一控制方法的有效性。将轨迹跟踪的仿真结果与PD控制进行了比较,比较结果显示了该控制方法的优越性。

关键词：空间机械臂微重力反演滑模控制自适应轨迹跟踪

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电液比例伺服力加载自抗扰控制

机械工程学报 2020年第18期56卷 216-225页

作者：王立新赵丁选刘福才孟凡亮刘谦燕山大学机械工程学院秦皇岛066004 燕山大学工业计算机控制工程河北省重点实验室秦皇岛066004

针对电液比例加载系统中力控制精度较低这一问题,提出一种由死区逆补偿与线性自抗扰器构成的串联控制器。所设计的串联控制器充分考虑了比例阀死区非线性、液压参数摄动、外部未知扰动等因素。首先,在分析电液比例力加载系统模型机理基... 详细信息

针对电液比例加载系统中力控制精度较低这一问题,提出一种由死区逆补偿与线性自抗扰器构成的串联控制器。所设计的串联控制器充分考虑了比例阀死区非线性、液压参数摄动、外部未知扰动等因素。首先,在分析电液比例力加载系统模型机理基础上,根据系统相对阶次,设计二阶线性自抗扰控制器,通过扩张状态观测器对系统"总扰动"进行实时估计,并采用线性误差反馈控制律给予主动补偿。此外,为解决比例阀死区引起的系统响应滞后与稳态误差过大等问题,建立光滑死区逆模型,以消除死区带来的不利影响。大量对比试验表明,提出的串联控制器有效地改善了系统动静特性,可达到更高的力控制精度,具有较强的鲁棒性和抗干扰性,为工程应用提供了参考。

关键词：电液比例加载系统力控制自抗扰控制死区逆补偿