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基于事件驱动的航天器星下点轨迹维持控制

航空学报 2024年第10期45卷 286-298页

作者：宁铠吴宝林哈尔滨工业大学航天学院哈尔滨150000

针对超低轨航天器高精度自主轨道维持问题,考虑通信受限和大气阻力摄动的影响,提出基于事件驱动机制的模糊自适应控制方法。首先,建立基于相对平均轨道根数的航天器轨道动力学模型,采用模糊自适应控制方法估计大气阻力带来的扰动项。然... 详细信息

针对超低轨航天器高精度自主轨道维持问题,考虑通信受限和大气阻力摄动的影响,提出基于事件驱动机制的模糊自适应控制方法。首先,建立基于相对平均轨道根数的航天器轨道动力学模型,采用模糊自适应控制方法估计大气阻力带来的扰动项。然后,在控制器细胞卫星一侧采用事件驱动机制,减少控制器细胞卫星和电推力器细胞卫星之间的通信负担和计算量,并且保证在一定时间内控制推力保持不变,以延长电推力器细胞卫星寿命。随后,提出基于事件驱动的模糊自适应轨道控制算法来维持星下点轨迹。最后,通过仿真验证了所提出算法的有效性。

关键词：超低轨航天器大气阻力自主轨道维持事件驱动机制模糊自适应控制

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航天器姿态控制群体博弈分布式分配方法

宇航学报 2024年第3期45卷 452-461页

作者：刘浩然叶东肖楠孙兆伟哈尔滨工业大学航天学院哈尔滨150001

针对由多个细胞星构成的组合卫星的姿态控制问题,提出了一种包含控制力矩计算层与冗余力矩分配层的双层姿态控制方法。将细胞星间的冗余力矩分配问题转化为群体博弈的策略选择问题,综合考虑能量消耗、飞轮输出力矩裕度和飞轮角动量裕度... 详细信息

针对由多个细胞星构成的组合卫星的姿态控制问题,提出了一种包含控制力矩计算层与冗余力矩分配层的双层姿态控制方法。将细胞星间的冗余力矩分配问题转化为群体博弈的策略选择问题,综合考虑能量消耗、飞轮输出力矩裕度和飞轮角动量裕度设计收益函数,以力矩分配系数作为群体质量,以细胞星作为策略建立群体博弈模型。考虑群体演化中模仿和比较形成的不同演化策略,分别采用Smith动力学以及复制器动力学修订协议求解博弈的Nash均衡解,并利用有限制策略的群体博弈理论形成分布式冗余力矩分配方式,得到各个细胞星的控制策略。最后通过仿真实验验证了此分配方式的有效性。

关键词：细胞星力矩分配群体博弈 Nash均衡分布式姿态控制

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实值无标签图文跨模态检索研究综述

哈尔滨工业大学学报 2024年第9期56卷 1-16页

作者：张力陈康孙光辉哈尔滨工业大学计算学部哈尔滨150001 哈尔滨工业大学航天学院哈尔滨150001

为研究面向无标签数据集基于实值特征的图像文本跨模态检索(以下简称跨模态检索)方法的发展现状和亟待解决的关键问题,对目前该领域的文献进行了分析与总结。跨模态检索是根据给定的一种模态查询,从另一种模态中检索出与查询相关的样本... 详细信息

为研究面向无标签数据集基于实值特征的图像文本跨模态检索(以下简称跨模态检索)方法的发展现状和亟待解决的关键问题,对目前该领域的文献进行了分析与总结。跨模态检索是根据给定的一种模态查询,从另一种模态中检索出与查询相关的样本。首先,引入基于时间复杂度分类法,将现有跨模态检索方法分为基于特征方法和基于分数方法;其次,分别对以上两类方法的研究现状进行叙述,并针对两类方法现阶段存在的主要问题进行分析和讨论;然后,引入跨模态检索的两个主流数据集和常用评价指标,分别对两类方法在公开数据集上的性能进行比较与分析;最后,总结了跨模态检索领域亟待解决的关键问题。研究表明,现有跨模态检索方法尽管已经取得了显著进展,但仍有一些关键问题亟待解决,这些关键问题是未来跨模态检索领域的重要发展方向。

关键词：图像文本跨模态检索多模态学习实值特征基于特征方法基于分数方法

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增材制造TiAl合金的研究进展

金属学报 2024年第1期60卷 1-15页

作者：陈玉勇时国浩杜之明张宇常帅哈尔滨工业大学先进焊接与连接国家重点实验室哈尔滨150001 哈尔滨工业大学金属精密热加工国家级重点实验室哈尔滨150001

轻质耐热的TiAl合金是航空航天和民用工业等领域最具潜力的高温结构材料之一。然而,由于其低的延展性和断裂韧性,制造TiAl零部件具有挑战性。目前,增材制造工艺被认为是制造TiAl零件具有前途的技术之一。本文在介绍增材制造技术原理和... 详细信息

轻质耐热的TiAl合金是航空航天和民用工业等领域最具潜力的高温结构材料之一。然而,由于其低的延展性和断裂韧性,制造TiAl零部件具有挑战性。目前,增材制造工艺被认为是制造TiAl零件具有前途的技术之一。本文在介绍增材制造技术原理和特点的基础上,综述了激光金属沉积(LMD)、选区激光熔化(SLM)和电子束熔化(EBM)制备TiAl合金的工艺-组织-性能关系,并对该技术未来的发展趋势进行了展望。

关键词： TiAl合金激光金属沉积选区激光熔化电子束熔化

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过渡金属电解水催化剂的非金属掺杂研究进展

无机化学学报 2024年第2期40卷 289-306页

作者：张永政郭旭宋欣月李欣哈尔滨工业大学化工与化学学院哈尔滨150001 哈尔滨工业大学环境学院哈尔滨150001

过渡金属基材料成本相对较低,催化性能较为优异,是在全水分解领域最有希望替代贵金属基电催化剂的候选材料之一,但有限的活性位点、相对较差的电导率等因素限制了其广泛应用。非金属元素掺杂能够调节主体材料电子结构,优化吸附能,从而... 详细信息

过渡金属基材料成本相对较低,催化性能较为优异,是在全水分解领域最有希望替代贵金属基电催化剂的候选材料之一,但有限的活性位点、相对较差的电导率等因素限制了其广泛应用。非金属元素掺杂能够调节主体材料电子结构,优化吸附能,从而对过渡金属基电催化剂的活性与稳定性产生积极影响,缩减其与贵金属材料性能差距。本文总结了近年来非金属元素改性在过渡金属基电催化材料中的相关研究,系统综述了非金属元素掺杂的方法和不同非金属元素的掺杂效果,从物理化学性质的改变和电子结构的变化多角度分析了非金属元素改性对过渡金属基材料的影响,最后对非金属元素掺杂过渡金属基电催化剂的未来发展方向作出了展望。

关键词：过渡金属电催化剂非金属元素掺杂电解水

基于文献统计和模型拟合的污水处理厂N2O排放因子

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环境科学 2024年第7期45卷 4063-4073页

作者：阿里亚·阿不力米提王鹏宇王秀蘅哈尔滨工业大学环境学院哈尔滨150090 哈尔滨工业大学城市水资源与水环境国家重点实验室哈尔滨150090

污水处理过程中氧化亚氮(N_(2)O)的排放不容忽略.基于126个实证的文献统计数据分析发现,污水处理厂(WWTPs)的地域因素对N_(2)O排放因子有显著影响.然而,全球各地区WWTPs的N_(2)O排放因子普遍低于联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)... 详细信息

污水处理过程中氧化亚氮(N_(2)O)的排放不容忽略.基于126个实证的文献统计数据分析发现,污水处理厂(WWTPs)的地域因素对N_(2)O排放因子有显著影响.然而,全球各地区WWTPs的N_(2)O排放因子普遍低于联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)推荐值.在中国,WWTPs的N_(2)O排放因子(以N_(2)O-N/N_(influent)计)约为0.000 35~0.065 20 kg·kg^(-1).同时,不同污水处理工艺的N_(2)O排放因子也存在显著差异,尤其序批式活性污泥(SBR)工艺具有较高排放.采用统一的缺省排放因子进行核算容易高估N_(2)O排放量,建议各国进行实际监测或模型研究,以制定适合本土情况的分类排放因子.此外,在126个实证数据中,基于总氮(TN)去除量的N_(2)O排放因子与TN去除率呈弱负相关,更符合生物处理化学计量学,可以提供准确的N_(2)O核算方法.为此,建立数字孪生模型对案例厌氧-缺氧-好氧(AAO)WWTP进行动态模拟,全面量化N_(2)O的动态排放行为,证明N_(2)O排放具有明显的季节性和日变化性,且仅相当于IPCC推荐排放因子计算值的11%.比较散点线性拟合和分类平均值指数拟合方法,发现后者能更准确地反映N_(2)O排放因子与TN去除率之间的负相关,进一步建立了基于TN去除量的N_(2)O平均排放因子与TN去除率的指数回归方程以预测N_(2)O的排放.本研究提供的动态模拟和分类指数拟合方法对同类WWTPs精确核算N_(2)O具有重要参考价值,可为理解和应对N_(2)O排放问题提供帮助.

关键词：氧化亚氮(N_(2)O) 排放因子动态模拟污水处理厂(WWTPs) 总氮去除

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基于几何力学的类平板式卫星全耦合动力学

航空学报 2024年第16期45卷 140-152页

作者：曹芊李化义哈尔滨工业大学航天学院哈尔滨150001

针对类平板式卫星的结构特点,利用李群上的Lagrange力学和Hamilton力学,分别建立了Euler-Lagrange形式和Hamilton形式的姿态-轨道-结构耦合动力学方程。该方法同时考虑了卫星在轨运行时姿态、轨道与板式结构附件振动间的相互耦合作用,... 详细信息

针对类平板式卫星的结构特点,利用李群上的Lagrange力学和Hamilton力学,分别建立了Euler-Lagrange形式和Hamilton形式的姿态-轨道-结构耦合动力学方程。该方法同时考虑了卫星在轨运行时姿态、轨道与板式结构附件振动间的相互耦合作用,其中板式结构附件的振动通过单自由度扭簧模型进行一阶近似,该描述方式一方面易于通过李群工具对振动现象进行描述,另一方面从Lagrange几何和Hamilton几何的角度推导的动力学方程是全局和无坐标的。此外系统动力学模型的建立考虑了整星质心的时变特性,更为精确。数值算例验证了该建模方法的有效性,通过与刚性模型的仿真对比,分析了类平板式卫星在激励作用下的姿态-轨道-结构耦合效应。结果表明,该模型具有良好的稳定性,能够准确预测激励作用下类平板式卫星在轨运行的动态响应。

关键词：平板式卫星 Lagrange力学 Hamilton相空间变分原理姿态-轨道-结构耦合李群

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考虑基座振动抑制的双空间机械臂协同阻抗控制

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宇航学报 2024年第7期45卷 1111-1122页

作者：张家维白成超郭继峰哈尔滨工业大学航天学院哈尔滨150001

针对柔性基座双空间机械臂紧耦合协同过程中面临的对物体内/外力的柔顺响应、基座的振动抑制以及双臂避碰等问题,提出了一种反作用最优协同阻抗控制方法。首先建立了柔性基座双空间机械臂的紧耦合系统模型。然后,利用物体级阻抗控制器... 详细信息

针对柔性基座双空间机械臂紧耦合协同过程中面临的对物体内/外力的柔顺响应、基座的振动抑制以及双臂避碰等问题,提出了一种反作用最优协同阻抗控制方法。首先建立了柔性基座双空间机械臂的紧耦合系统模型。然后,利用物体级阻抗控制器和末端执行器级阻抗控制器分别实现了双空间机械臂对物体所受外力和内力的柔顺响应。然后,利用基座能量衰减最优控制和人工势场法得到了双空间机械臂的最优零空间自运动向量,通过双冗余空间机械臂的零空间自运动同时实现了基座振动抑制和双臂间的避碰。最后,在动力学仿真软件中验证了协同阻抗控制方法在解决物体内/外力柔顺响应、基座振动抑制、双臂避碰问题上的有效性。

关键词：双空间机械臂柔性基座阻抗控制振动抑制人工势场

模拟海水-海砂混凝土环境下连续玻璃纤维增强聚丙烯复合材料杆层间剪切性能的演化

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复合材料学报 2024年第1期41卷 323-332页

作者：周平白艳博李承高董少策咸贵军哈尔滨工业大学结构工程灾变与控制教育部重点实验室哈尔滨150090 哈尔滨工业大学土木工程学院哈尔滨150090

连续玻璃纤维增强聚丙烯(GFRPP)复合材料杆集成了热塑性树脂可多次成型、环境友好、可回收利用和玻璃纤维高应变、低成本等优点,在混凝土结构领域,GFRPP复合材料有望替代钢筋和热固性纤维增强聚合物(FRP)筋成为新型热塑性复合材料。本... 详细信息

连续玻璃纤维增强聚丙烯(GFRPP)复合材料杆集成了热塑性树脂可多次成型、环境友好、可回收利用和玻璃纤维高应变、低成本等优点,在混凝土结构领域,GFRPP复合材料有望替代钢筋和热固性纤维增强聚合物(FRP)筋成为新型热塑性复合材料。本文采用加速实验研究了模拟海水-海砂混凝土环境下GFRPP杆的水吸收及层间剪切性能长期演化规律与退化机制。研究结果表明:GFRPP杆吸水行为符合Fick定律,21℃、40℃和60℃浸泡温度下GFRPP杆的饱和吸水率分别为0.63%、0.78%和0.81%;经120天21℃、40℃和60℃模拟海水-海砂混凝土孔溶液浸泡后,GFRPP杆层间剪切强度保留率分别为80.5%、72.8%和66.5%。最后,结合SEM和FTIR表征技术,揭示模拟海水-海砂混凝土孔溶液浸泡下GFRPP杆性能退化机制。

关键词： GFRPP杆层间剪切强度海水-海砂混凝土湿热老化机制吸水率