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动态约束下船舶固定时间非奇异滑模包容控制

电机与控制学报 2024年第4期28卷 167-176页

作者：马俊达孙鹤方谭冲辛华健刘可哈尔滨理工大学自动化学院黑龙江哈尔滨150080 黑龙江省复杂智能系统与集成重点实验室黑龙江哈尔滨150000 广西工业职业技术学院智能制造学院广西南宁530200 哈尔滨理工大学测控技术与通信工程学院黑龙江哈尔滨150080

为了解决动态约束下的无人船鲁棒包容控制问题,以固定时间稳定性理论为基础,结合预设性能函数和滑模控制技术,提出一种固定时间非奇异滑模鲁棒包容控制律。首先,设计固定时间扩张观测器,对速度不可测以及集总不变项进行估计。然后,通过... 详细信息

为了解决动态约束下的无人船鲁棒包容控制问题,以固定时间稳定性理论为基础,结合预设性能函数和滑模控制技术,提出一种固定时间非奇异滑模鲁棒包容控制律。首先,设计固定时间扩张观测器,对速度不可测以及集总不变项进行估计。然后,通过设计性能函数实现对包容跟踪偏差的约束,结合转换函数转换成无约束问题对包容控制偏差进行约束控制。进一步,构造非奇异滑模面并设计固定时间趋近律,实现跟随船在固定时间内收敛至虚拟领导船张成的凸包内。最后,利用固定时间稳定性理论证明系统误差在固定时间内收敛于平衡点。仿真结果说明,所提控制律可以使多无人船在固定时间内形成高精度且稳定的编队形式并且在设置的预设性能下实现包容控制偏差的收敛。

关键词：多船编队包容控制固定时间控制扩张观测器非奇异滑模动态约束

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基本概率赋值不确定性的广义度量及在证据组合中的应用

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控制理论与应用 2024年第3期41卷 567-576页

作者：于爽王欣黑龙江大学自动化系黑龙江哈尔滨150080 黑龙江省信息融合估计与检测重点实验室黑龙江哈尔滨150080

D–S证据理论中一个关键问题是度量传感器给出的基本概率赋值(BPA)的不确定性大小,它的准确度量对于评估信任结构传递的信息量至关重要.本文首先提出了改进的归一化投影方法(iNP),然后基于iNP提出了一种新的投影不确定性(PU)广义度量方... 详细信息

D–S证据理论中一个关键问题是度量传感器给出的基本概率赋值(BPA)的不确定性大小,它的准确度量对于评估信任结构传递的信息量至关重要.本文首先提出了改进的归一化投影方法(iNP),然后基于iNP提出了一种新的投影不确定性(PU)广义度量方法,理论证明和实验仿真说明了PU满足非负性、有界性、不变性、单调性、不反直观性、较高的敏感性和较低的计算负担等性质,这些性质保证了PU可以有效对BPA的不确定性广义度量.与现有的不确定性度量方法相比,所提出的方法对证据的变化更为敏感.最后,基于PU方法给出了一种新的证据组合方法,通过数值实例和实际应用,说明了本文所提方法的有效性和合理性.

关键词： D–S证据理论改进的归一化投影不确定性广义度量证据组合

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聚脲涂覆大型钢制储罐抗冲击性能数值仿真

哈尔滨工业大学学报 2024年第6期56卷 44-51页

作者：张博一蒋月新翟德保王伟结构工程灾变与控制教育部重点实验室(哈尔滨工业大学) 哈尔滨150090 苏州科技大学土木工程学院江苏苏州215009 渤海造船厂集团有限公司辽宁葫芦岛125000

为提高大型钢制储罐抗冲击性能,开展聚脲涂覆大型钢制储罐冲击响应的数值模拟和理论分析研究。基于前期工作已验证的数值模型,建立聚脲涂覆钢罐的有限元模型。数值模拟结果表明:将聚脲涂覆于罐体外表面能有效降低冲击载荷作用下局部塑... 详细信息

为提高大型钢制储罐抗冲击性能,开展聚脲涂覆大型钢制储罐冲击响应的数值模拟和理论分析研究。基于前期工作已验证的数值模型,建立聚脲涂覆钢罐的有限元模型。数值模拟结果表明:将聚脲涂覆于罐体外表面能有效降低冲击载荷作用下局部塑性变形,在冲击体撞击角度为45°时能避免罐体穿孔破坏;聚脲涂层的主要防护机制为降速和垫层作用;提高喷聚脲涂厚度能增加罐体最大吸能值和面密度吸能值;当涂层厚度为15 mm时罐体不产生穿透破坏,满足英国储罐设计规范要求。根据罐体冲击响应特征和聚脲涂层作用机制,建立预测罐体断裂临界冲击速度的理论公式,能较精确预测涂覆罐的最大吸能值,可为聚脲涂覆钢制储罐抗冲击防护设计提供科学参考依据。

关键词：钢制储罐冲击聚脲数值模拟预测公式

基于等几何刚度与质量扩散法的桁架结构动力学拓扑优化方法

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振动与冲击 2024年第20期43卷 85-93,161页

作者：江旭东牛乾成滕晓艳武子旺吴昊连善立哈尔滨理工大学先进制造智能化技术教育部重点实验室哈尔滨150080 哈尔滨工程大学机电工程学院哈尔滨150001 北京华航无线电测量研究所北京100039

针对瞬态激励下桁架式结构的高承载轻量化设计问题,提出了基于等几何刚度与质量扩散法的桁架结构动力学拓扑优化方法。通过能量等效原理,将杆件单元的刚度与质量矩阵投影到弱材料等几何背景网格,构建桁架结构的等几何有限元动力学分析模... 详细信息

针对瞬态激励下桁架式结构的高承载轻量化设计问题,提出了基于等几何刚度与质量扩散法的桁架结构动力学拓扑优化方法。通过能量等效原理,将杆件单元的刚度与质量矩阵投影到弱材料等几何背景网格,构建桁架结构的等几何有限元动力学分析模型,利用无条件稳定的隐式Newmark时间积分方案求解结构的动态响应。以动柔度最小化为目标,以材料体积用量为约束,建立了桁架结构动力学布局优化模型。基于先离散-后微分敏度分析策略,推导了瞬态优化问题的伴随方程,在时-空离散的动力学系统上实施了一致性灵敏度分析。最后,通过2D和3D数值算例验证了所提方法的有效性。数值结果表明,所提方法可实现桁架式承力结构的动刚度性能优化设计,在实际工程中具有广阔的应用前景。

关键词：拓扑优化柔度最小化弹性动力学等几何分析刚度与质量扩散法桁架

一种新的GBPA生成方法及其在模式识别中的应用

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控制与决策 2024年第3期39卷 994-1002页

作者：付威王欣黑龙江大学自动化系哈尔滨150080 黑龙江省信息融合估计与检测重点实验室哈尔滨150080

广义证据理论是一种在不完备识别框架中处理多传感器信息融合问题的实用方法.由于时代环境的影响,人们的认知存在局限性,难免会将不完备的识别框架认为是完备的,经典证据理论在这种情况下并不完全适用.因此,根据广义证据理论提出一种新... 详细信息

广义证据理论是一种在不完备识别框架中处理多传感器信息融合问题的实用方法.由于时代环境的影响,人们的认知存在局限性,难免会将不完备的识别框架认为是完备的,经典证据理论在这种情况下并不完全适用.因此,根据广义证据理论提出一种新的广义基本概率赋值(generalized basic probability assignment, GBPA)生成方法.该方法首先根据训练数据分别构造样本类别和测试样本的广义三角模糊数模型;然后通过计算样本和类别间的广义三角模糊距离生成GBPA;最后使用广义组合规则融合所有证据并得出最终的结论. Iris数据集的实验结果表明所提方法合理有效,即使在样本不足的情况下仍有较高的分类精度.

关键词：广义证据理论广义基本概率赋值广义三角模糊数广义三角模糊距离

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寒地桑叶多糖化学组成及其生物活性分析

食品科学 2024年第15期45卷 59-66页

作者：韩晓云郑丹张雪瑶杜宝昌孙庆申黑龙江大学生命科学学院农业微生物技术教育部工程研究中心黑龙江省寒区植物基因与生物发酵重点实验室黑龙江省普通高校分子生物学重点实验室黑龙江省普通高校微生物重点实验室黑龙江哈尔滨150080 甘南林场黑龙江齐齐哈尔162100

为探究龙桑一号(Morus abla *** 1)桑叶多糖(mulberry leaf polysaccharide,MLP)的结构及功能性质,采用水提法提取其MLP,并对该多糖的结构性质以及体外降糖、抗氧化和免疫活性进行分析。结果表明:提取MLP得率为(16.16±0.30)mg/g,其中... 详细信息

为探究龙桑一号(Morus abla *** 1)桑叶多糖(mulberry leaf polysaccharide,MLP)的结构及功能性质,采用水提法提取其MLP,并对该多糖的结构性质以及体外降糖、抗氧化和免疫活性进行分析。结果表明:提取MLP得率为(16.16±0.30)mg/g,其中总糖质量分数为(57.16±4.00)%,糖醛酸质量分数为(30.97±2.06)%。凝胶渗透色谱测得MLP分子质量主要分布在21.74 kDa,其单糖组成主要包括葡萄糖、鼠李糖、半乳糖、木糖、糖醛酸(包括葡萄糖醛酸、半乳糖醛酸和甘露糖醛酸)、甘露糖,物质的量比为59.17∶22.31∶10.44∶2.65∶2.28∶1.07。通过傅里叶变换红外光谱和原子力显微镜分析发现MLP是一种吡喃糖,具有分支和相互交织、螺旋聚集的特点。MLP对α-葡萄糖苷酶和α-淀粉酶抑制作用的半数有效浓度(concentration for 50%of maximal effect,EC_(50))分别为1.81 mg/mL和2.91 mg/mL,其活性相当于阿卡波糖的49.17%和37.80%;MLP清除1,1-二苯基-2-三硝基苯肼自由基、2,2’-联氮双(3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸)阳离子自由基和羟自由基的EC_(50)分别为0.54、0.60 mg/mL和1.77 mg/mL,清除自由基的效果分别相当于抗坏血酸的4.77%、38.03%和19.94%;MLP可以作用于小鼠巨噬细胞RAW264.7,使其促炎因子NO、肿瘤坏死因子-α、白细胞介素-6和白细胞介素-1β的分泌量增加,增强巨噬细胞增殖作用和提高吞噬能力,从而增强免疫调节作用。本研究结果可为寒地桑叶的应用和功能评价提供实验数据。

关键词：寒地桑叶多糖结构特性免疫活性

基于片段充电数据和DEKF-WNN-WLSTM的锂电池健康状态实时估计

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电工技术学报 2024年第5期39卷 1565-1576页

作者：宋显华姚全正哈尔滨理工大学理学院哈尔滨150080

实时准确地评估电动汽车锂电池健康状态(SOH)对电动汽车的稳定行驶至关重要。因此,该文提出一种基于锂电池日常片段充电数据和双扩展卡尔曼滤波-小波神经网络-小波长短时记忆神经网络(DEKF-WNN-WLSTM)的电池全充时间估计模型,进而提高... 详细信息

实时准确地评估电动汽车锂电池健康状态(SOH)对电动汽车的稳定行驶至关重要。因此,该文提出一种基于锂电池日常片段充电数据和双扩展卡尔曼滤波-小波神经网络-小波长短时记忆神经网络(DEKF-WNN-WLSTM)的电池全充时间估计模型,进而提高了片段充电数据评估电池健康状态的准确度。首先,设计双扩展卡尔曼滤波预测-校正算法,分别用来估计片段充电数据对应的全充时间和校正扩展卡尔曼滤波的状态初值,以提高估计的准确性。然后,设计了小波神经网络-小波长短时神经网络来学习扩展卡尔曼滤波递推过程的观测值。最后,通过实验仿真,验证了所提算法在锂电池健康状态实时估算中的准确性和有效性。

关键词：锂离子电池模型参数辨识最小二乘法自适应遗忘因子

基于FLUS-InVEST模型的大庆市土地覆盖模拟与碳储量评估

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环境科学 2024年第10期45卷 5983-5993页

作者：李雪李文高宇东北林业大学园林学院哈尔滨150040 黑龙江省森林保护研究所哈尔滨150040

以大庆市域为研究区,探讨未来土地覆盖变化对碳储量的影响并识别固碳能力热点区域.运用未来土地利用模拟(FLUS)模型模拟2030年自然演替情景、生态保护情景、城市发展情景和综合发展情景土地覆盖格局,结合生态系统服务和权衡的综合评估(I... 详细信息

以大庆市域为研究区,探讨未来土地覆盖变化对碳储量的影响并识别固碳能力热点区域.运用未来土地利用模拟(FLUS)模型模拟2030年自然演替情景、生态保护情景、城市发展情景和综合发展情景土地覆盖格局,结合生态系统服务和权衡的综合评估(InVEST)模型估算2010、2020和2030年4种情景碳储量,最后通过热点分析工具识别固碳能力冷热点区域.结果表明:①2010~2020年,耕地、水体和人造地表面积增加,其余土地覆盖类型面积均减少,总碳储量减少了8.6×10^(5) t.②2030年自然演替情景和城市发展情景土地覆盖变化与2010~2020年间相似,碳储量分别减少了1.16×10^(6) t和1.20×10^(6) t,综合发展情景碳储量相比于2020年减少了1.00×10^(6) t,生态保护情景碳储量为5.6777×10^(8) t,相比2020年增加了2.53×10^(6) t.③草地和湿地向耕地面积转化,是导致碳储量损失的主要原因,生态保护情景碳储量主要贡献者是湿地.④固碳能力热点区域主要位于湿地分布地区,冷点区域主要分布在大庆市主城区中心部分,耕地的固碳能力不显著.根据研究结果,实现大庆市城市转型应坚持退耕还林还草,加大还湿力度,提升城市用地的利用率,在主城区增加绿色基础设施.

关键词：情景模拟碳储量 FLUS模型大庆市热点分析

基于多分辨率-多边形单元建模策略的多材料结构动刚度拓扑优化方法

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工程力学 2024年第2期41卷 222-235页

作者：江旭东马佳琪熊志滕晓艳王亚萍哈尔滨理工大学机械动力工程学院哈尔滨150080 哈尔滨工程大学机电工程学院哈尔滨150001

利用多边形有限单元的高精度求解优势,融合多分辨率拓扑优化方法,实现粗糙位移网格条件下的高分辨率构型设计,由此提出多材料结构动刚度问题的拓扑优化方法。将多边形单元(位移场求解单元)劈分为精细的小单元,构造设计变量与密度变量的... 详细信息

利用多边形有限单元的高精度求解优势,融合多分辨率拓扑优化方法,实现粗糙位移网格条件下的高分辨率构型设计,由此提出多材料结构动刚度问题的拓扑优化方法。将多边形单元(位移场求解单元)劈分为精细的小单元,构造设计变量与密度变量的重叠网格,形成多分辨率-多边形单元的优化建模策略;以平均动柔度最小化为目标和多材料的体积占比为约束,建立多材料结构的动力学拓扑优化模型,通过HHT-α方法求解结构动响应,采用伴随变量法推导目标函数和约束的灵敏度表达式,利用基于敏度分离技术的ZPR设计变量更新方案构建多区域体积约束问题的优化迭代格式;通过典型数值算例分析优化方法的可行性和动态载荷作用时间对优化结果的影响机制。

关键词：拓扑优化多材料多分辨率多边形单元动刚度优化