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三单元同构/异构MSC串联折纸结构的实验分析

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华中科技大学学报（自然科学版） 2023年第1期51卷 26-33页

作者：万世雯张琦炜方虹斌徐鉴同济大学航空航天与力学学院上海200092 复旦大学智能机器人研究院上海200433

为了探究多单元同构/异构折纸超材料非常规的几何与力学特性,设计并制作了三单元同构/异构(MSC)串联折纸结构并进行拉伸实验,得到结构力-位移曲线.通过离散积分获得结构势能-位移曲线,通过中心差分获得刚度-位移曲线.对三种曲线进行多... 详细信息

为了探究多单元同构/异构折纸超材料非常规的几何与力学特性,设计并制作了三单元同构/异构(MSC)串联折纸结构并进行拉伸实验,得到结构力-位移曲线.通过离散积分获得结构势能-位移曲线,通过中心差分获得刚度-位移曲线.对三种曲线进行多项式拟合,给出本构模型的近似解析表达式.结果表明:三单元异构MSC串联折纸超材料的单元遵循刚度小先变形原则,并且展开过程中存在四个稳定构型;三单元异构结构的构型切换拥有可编程性;当结构中存在同构单元时同构单元变形顺序存在一定随机性;折纸超材料本构近似解显示出强非线性,拥有刚度可变的特点.研究结果不仅可以为该结构在工业方面的应用提供设计依据,而且还可以将结果推广到拥有任意同构/异构单元数量的串联折纸超材料,推动多单元折纸超材料研究领域的发展.

关键词：柔性折纸结构折纸超材料三单元同构/异构(MSC)串联折纸结构多稳态力学性能

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线性求解器在中长期水量调度中的应用研究

人民黄河 2023年第1期45卷 82-86,92页

作者：赵亚威方洪斌黄河勘测规划设计研究院有限公司河南郑州450003 水利部黄河流域水治理与水安全重点实验室(筹) 河南郑州450003

针对中长期水量调度模型多变量、多约束、求解困难的问题,采用基于线性规划方法的线性求解器对中长期水量调度模型进行求解,以提高模型求解精度和效率。以北方某城市水资源系统中长期水量调度为例,采用Cplex、Lpsolver线性求解器对模型... 详细信息

针对中长期水量调度模型多变量、多约束、求解困难的问题,采用基于线性规划方法的线性求解器对中长期水量调度模型进行求解,以提高模型求解精度和效率。以北方某城市水资源系统中长期水量调度为例,采用Cplex、Lpsolver线性求解器对模型进行求解,并与遗传算法进行对比,结果表明:Cplex、Lpsolver表现出较高的求解精度和效率;当模型规模增大时,遗传算法计算时间明显增加,而Cplex、Lpsolver计算时间变化不大;该市水库从A河引水量的调节能力偏低,改变从A河的引水时机能够充分发挥已有水库的调蓄能力,减小系统总缺水量。

关键词：水资源系统水量调度优化调度线性规划线性求解器网络拓扑

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具有非完整约束移动机器人的超宽带-惯导-里程计融合定位与能观测性分析

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动力学与控制学报 2022年第6期20卷 64-75页

作者：周柏李方虹斌徐鉴复旦大学智能机器人研究院上海200433 复旦大学智能机器人教育部工程研究中心上海200433 复旦大学上海智能机器人工程技术研究中心上海200433

为解决现有超宽带-惯导组合定位系统在轮式移动机器人的定位精度低、依赖高精度IMU等问题,提出了一种采用误差状态卡尔曼滤波融合超宽带-惯导-里程计的定位算法,利用里程计的线速度测量和由非完整约束隐含的伪测量,提高了移动机器人的... 详细信息

为解决现有超宽带-惯导组合定位系统在轮式移动机器人的定位精度低、依赖高精度IMU等问题,提出了一种采用误差状态卡尔曼滤波融合超宽带-惯导-里程计的定位算法,利用里程计的线速度测量和由非完整约束隐含的伪测量,提高了移动机器人的位置和姿态估计精度.同时,对于由多传感器测量模型组成的非线性系统,通过基于李导数的能观性秩条件分析方法对该系统的能观测性进行了详细的理论分析与数学证明,得到了系统局部弱可观的条件,从而确定了系统状态可以被无偏估计所需要的测量输出以及控制输入.仿真结果表明,在满足能观测性条件时,本文提出的方法能够有效地获得移动机器人较准确的六自由度位姿,且相比传统方法显著提升了定位精度.

关键词：多传感器融合非完整约束能观测性误差状态卡尔曼滤波

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模块化可重构机器人动力学研究进展

动力学与控制学报 2023年第1期21卷 1-17页

模块化可重构机器人由于其构型多变,运动形式丰富等特点,可以在非结构化环境或未知环境中执行任务,在最近几年迅速成为机器人研究领域的前沿和热点.模块化可重构机器人在军事、医疗、教育等众多工程领域具有广泛的应用前景,其典型代表... 详细信息

模块化可重构机器人由于其构型多变,运动形式丰富等特点,可以在非结构化环境或未知环境中执行任务,在最近几年迅速成为机器人研究领域的前沿和热点.模块化可重构机器人在军事、医疗、教育等众多工程领域具有广泛的应用前景,其典型代表包括仿生多足模块化机器人、模块化可重构机械臂、晶格式模块化机器人等.模块化可重构机器人丰富的构型设计、多样的连接特征、不断拓展的应用范围,给动力学建模与控制带来了很多挑战和机遇.本文首先阐述了模块化可重构机器人的研究背景和意义,并概述了其构型分类与设计、构型描述与运动学建模方法.随后,本文系统回顾了模块化可重构机器人动力学研究中相关问题的最新进展,包括:(1)系统整体动力学建模;(2)结合面以及对接机构动力学建模;(3)基于动力学模型的控制方法.本文最后提出了模块化可重构机器人动力学研究中若干值得关注的问题.

关键词：模块化可重构机器人构型分类动力学建模结合面建模动力学控制

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折纸结构和折纸超材料动力学研究进展

力学学报 2022年第1期54卷 1-38页

作者：方虹斌吴海平刘作林张琦炜徐鉴复旦大学智能机器人研究院上海200433 同济大学航空航天与力学学院上海200092

折纸结构和折纸超材料由于其无穷的设计空间,突出的变形状、变大小、变拓扑特性,以及由折叠诱发的超常规力学特性,在最近几年迅速成为数学、物理和工程学科的研究前沿和热点.折纸结构和折纸超材料在航天、医疗、材料、机器人等众多工程... 详细信息

折纸结构和折纸超材料由于其无穷的设计空间,突出的变形状、变大小、变拓扑特性,以及由折叠诱发的超常规力学特性,在最近几年迅速成为数学、物理和工程学科的研究前沿和热点.折纸结构和折纸超材料在航天、医疗、材料、机器人等众多工程领域具有广泛的应用前景,其典型的代表包括大型空间可展开结构、自折叠可重构机器人、微型可折叠器械等.随着应用范围的不断扩大,折纸结构和折纸超材料的动力学问题日益突出,不仅涉及其动力学建模和参数辨识,还包括动力学机制分析与实验测试.折纸结构复杂的空间几何关系、丰富的变形模式、折叠诱发的全局强非线性本构关系等给动力学研究带来了很多新挑战和新机遇.本文首先阐述了折纸结构和折纸超材料的研究背景和意义,并简要概述了折纸的基本定义、假设和分类,以及折纸结构和折纸超材料的几何设计、静力学和运动学特性.随后,本文系统回顾了折纸结构和折纸超材料动力学研究中相关问题的最新进展,包括:(1)动力学建模及参数辨识方法;(2)动力学理论、有限元和实验分析手段;(3)折叠诱发的动力学行为,包括双稳态和多稳态动力学行为、瞬态动力学行为和波传播动力学行为等;(4)典型动力学应用.本文最后提出了折纸结构和折纸超材料动力学研究中若干值得关注的问题.

关键词：折纸结构折纸超材料动力学建模折叠动力学多稳态动力学瞬态动力学波动力学

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水库群调度规则相关研究进展

水文 2017年第1期37卷 14-18页

作者：方洪斌王梁李新杰黄河勘测规划设计有限公司河南郑州450003 黄河水利科学研究院.河南郑州450003

从表现形式和研究方法两个层面对水库群调度规则的相关研究进展进行了文献回顾和总结分类;归纳了"总—分"模式的调度规则表现形式,划分了"优化-拟合-修正"和"预定义规则+(模拟)优化模型"的两大类调度规则研究方法;在此基础上分析相关层... 详细信息

从表现形式和研究方法两个层面对水库群调度规则的相关研究进展进行了文献回顾和总结分类;归纳了"总—分"模式的调度规则表现形式,划分了"优化-拟合-修正"和"预定义规则+(模拟)优化模型"的两大类调度规则研究方法;在此基础上分析相关层面研究所存在的一些问题,并指出未来需要进一步加强研究的方向。

关键词：水库群调度规则研究进展表现形式研究方法

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深变质岩区遥感地质填图方法研究

国土资源遥感 2000年第2期12卷 35-38,42页

作者：方洪宾国土资源部航空物探遥感中心北京100083

通过深变质岩区遥感影像特征的分析研究 ,以影像群、影像组为基础 ,建立了变质岩影像岩石填图单位 ,进行了研究区变质表壳岩和变质深成岩的遥感地质解译 ,总结了变质岩区遥感地质填图的方法技术。该方法对 1∶2

关键词：深变质岩影像分析填图单元地质填图遥感

基于风险偏好的梯级水电站合约电量月度分解模型研究

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水力发电学报 2014年第3期33卷 61-67页

作者：原文林曲晓宁方洪斌黄河郑州大学水利与环境学院郑州450002

本文在梯级水电站历史发电特征分析的基础上,以梯级水电站收益最大为目标函数,以风险偏好因子体现调度决策者的风险偏好,建立了基于风险偏好的梯级水电站合约电量月度分解模型。通过乌江梯级水电站实例分析,验证了该模型的合理性和可行... 详细信息

本文在梯级水电站历史发电特征分析的基础上,以梯级水电站收益最大为目标函数,以风险偏好因子体现调度决策者的风险偏好,建立了基于风险偏好的梯级水电站合约电量月度分解模型。通过乌江梯级水电站实例分析,验证了该模型的合理性和可行性,为水电在电力市场中竞争提供了理论依据。

关键词：电力市场梯级水电站风险偏好合约电量分解模型

缺水流域用水竞争与协作关系——以黄河流域为例

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水科学进展 2020年第6期31卷 897-907页

作者：尚文绣彭少明王煜方洪斌武见许明一黄河勘测规划设计研究院有限公司河南郑州450003 黄河勘测规划设计研究院有限公司博士后科研工作站河南郑州450003

缓解水资源供需矛盾是缺水流域水资源管理的重点与难点,量化不同用水部门间的竞争与协作关系,可为缺水流域水资源供需关系提供评估方法和优化思路。分析了水资源的排他性和非排他性特征,定义了不同用水部门之间的竞争与协作关系,建立了... 详细信息

缓解水资源供需矛盾是缺水流域水资源管理的重点与难点,量化不同用水部门间的竞争与协作关系,可为缺水流域水资源供需关系提供评估方法和优化思路。分析了水资源的排他性和非排他性特征,定义了不同用水部门之间的竞争与协作关系,建立了用水竞争度和协作度量化方法,并提出减小竞争度、增大协作度的需水过程优化目标。以黄河流域为例评估用水竞争与协作关系,结果显示:2017年兰州以下各河段存在较强的用水竞争关系,汛期河道内缺水导致协作度较小;预测2030年兰州—河口镇和花园口以下用水竞争度较大,跨流域调水工程可有效降低各河段用水竞争度;流域水资源管理需进一步考虑汛期高流量的生态作用和非汛期输沙需水过程,进一步挖掘用水协作潜力;将部分汛期输沙水量调整至非汛期可以减小竞争度、增大协作度。

关键词：水资源供需关系需水过程优化排他性竞争协作黄河流域