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船舶溢油污染海冰可见光-近红外反射光谱特征及其角度效应

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光谱学与光谱分析 2024年第7期44卷 2075-2082页

作者：许建康刘丙新杜雨隆李颖刘鹏陈澎大连海事大学航海学院辽宁大连116026 大连海事大学环境信息研究所辽宁大连116026

随着北极航线的开通,往来极地冰区的船只数量逐年增加,这使得发生冰区溢油的风险随之增加。冰区溢油具有清理难度大、污染持续时间长等特点,快速准确的监测手段成为提高清理效率、降低污染危害的重要途径之一。遥感技术在开阔水域溢油... 详细信息

随着北极航线的开通,往来极地冰区的船只数量逐年增加,这使得发生冰区溢油的风险随之增加。冰区溢油具有清理难度大、污染持续时间长等特点,快速准确的监测手段成为提高清理效率、降低污染危害的重要途径之一。遥感技术在开阔水域溢油的监测中得到了广泛应用,但在有冰海区溢油的监测研究较少。尤其对于受溢油污染的海冰的反射光谱特征及其随角度变化规律的研究鲜有报道。通过开展海冰溢油模拟实验,测量不同观测天顶角和相对方位角下油污染海冰的可见光-近红外反射光谱,天顶角每间隔10°采集一次,范围为:-50°~50°,相对方位角包括了:0°、90°、180°、270°。利用光谱标准偏差分析海冰受污染前后的光谱差异,选取差异值最大的波段560 nm作为油污染海冰识别的特征波段。为探寻特征波段反射差异随观测几何变化的规律,构建了一种考虑海冰前向散射特征的核驱动模型Ross Thick-Roujean-r-RPV,并利用实测数据进行检验,在主平面和垂直主平面的拟合误差分别为0.00462、0.00416,拟合效果优于Ross Thick-Li sparse、Ross Thick-Li sparse R、Ross Thick(QU)-Roujean及Ross Thick(QU)-Li sparse R-r-RPV等常用核驱动模型。利用该模型,进一步模拟了不同观测几何条件下油污染前后海冰特征波段反射差异的角度效应。结果表明,海冰在相同观测几何条件下,受污染前后反射光谱存在差异,污染海冰反射率要低于清洁海冰,且清洁海冰在波段1013~1196 nm范围内存在一个波峰,而在受污染后此波峰消失;当观测方位角不同时,海冰反射率也存在差异,具体表现为,在前向方向随着观测角度的增大而增加,而在后向方向则表现为随观测角度的增加而降低;在主平面方向,反射率随观测角度增加则是先增加后降低。在天顶角为50°,相对方位角范围在250°~290°时,光谱差异最大,即最有利于海冰溢油的提取。研究结果能够为冰区船舶溢油监测传感器的波段和观测几何优选提供参考。

关键词：海冰溢油监测光谱识别 BRDF 核驱动模型

基于事件触发机制的多自主水下航行器协同路径跟踪控制

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计入粗糙峰的微纳结构表面水润滑流体动力学仿真

自动化学报 2024年第5期50卷 1024-1034页

作者：王浩亮柴亚星王丹刘陆王安青彭周华大连海事大学轮机工程学院大连 116026 大连海事大学船舶电气工程学院大连 116026

针对考虑外部海洋环境扰动和内部模型不确定性的多自主水下航行器(Autonomous underwater vehicle,AUV),研究其在通信资源受限和机载能量受限下的协同路径跟踪控制问题.首先,针对水声通信信道窄造成的通信资源受限问题,设计一种基于事... 详细信息

针对考虑外部海洋环境扰动和内部模型不确定性的多自主水下航行器(Autonomous underwater vehicle,AUV),研究其在通信资源受限和机载能量受限下的协同路径跟踪控制问题.首先,针对水声通信信道窄造成的通信资源受限问题,设计一种基于事件触发机制(Event-triggered mechanism,ETM)的协同通信策略;然后,针对模型不确定性和海洋环境扰动问题,设计一种基于事件触发机制的线性扩张状态观测器(Extended state observer,ESO)来逼近水下航行器的未知动力学,并降低了系统采样次数;最后,针对机载能量受限问题,设计一种基于事件触发机制的动力学控制律,在保证控制精度的前提下,降低了执行机构的动作频次,从而节省了能量消耗.应用级联系统稳定性分析方法,分别验证了闭环系统是输入状态稳定的且系统不存在Zeno行为.仿真结果验证了所提基于事件触发机制的多自主水下航行器协同路径跟踪控制方法的有效性.

关键词：自主水下航行器事件触发机制协同路径跟踪扩张状态观测器

来源：博看期刊评论

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物理学报 2024年第11期73卷 189-200页

作者：谷靖萱郑庭郭明帅夏冬生张会臣大连海事大学机械工程系大连116026

随着表面精密加工技术与润滑减摩研究的发展,利用表面织构化技术提升其表面减摩效果的研究已引起广泛关注,但少有研究考虑摩擦副表面粗糙形貌对润滑特性带来影响.本研究采用计算流体动力学(CFD)模拟方法,建立了矩形织构模型,并在其表面... 详细信息

随着表面精密加工技术与润滑减摩研究的发展,利用表面织构化技术提升其表面减摩效果的研究已引起广泛关注,但少有研究考虑摩擦副表面粗糙形貌对润滑特性带来影响.本研究采用计算流体动力学(CFD)模拟方法,建立了矩形织构模型,并在其表面计入粗糙峰结构,讨论水润滑条件下不同粗糙峰结构模型润滑特性变化规律.结果表明:调节微纳复合表面结构参数,将改变润滑水膜承载力,进而影响微纳复合结构表面的动压润滑效果.此外,织构内涡流生成导致涡量变化,引起能量耗散并影响摩擦力.对矩形织构模型,适当的深度比(H=0.6)可使其表面动压润滑效应达到最优;而增大织构宽度比(W),动压润滑效应增强.在微织构表面引入高斯随机粗糙峰后,当随机粗糙峰高度变化标准差δ为0.5时,承载力可提升44%,摩擦系数降低30.9%.若引入半正弦粗糙峰,承载力和摩擦系数的变化范围均小于10%,对润滑效果的影响不明显.若同时引入高斯随机粗糙峰和半正弦粗糙峰,承载力可提升42%,摩擦系数下降31.1%,即表面动压润滑效果提升也较为显著.

关键词：微织构粗糙度动压润滑流体动力学

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考虑时间窗及恶化效应的批处理生产调度优化

系统工程理论与实践 2024年第6期44卷 2033-2045页

作者：刘清奇杨华龙张燕大连海事大学交通运输工程学院大连116026

针对工序间有时间窗约束及加工时间呈阶段恶化的批处理生产调度问题,结合批处理生产瓶颈工序随加工批量变动而转移的特点,提出一种基于加工批量计算工序批周期时间的方法.通过加工时间阶段恶化效应对同一批量不同批次工序批周期时间的... 详细信息

针对工序间有时间窗约束及加工时间呈阶段恶化的批处理生产调度问题,结合批处理生产瓶颈工序随加工批量变动而转移的特点,提出一种基于加工批量计算工序批周期时间的方法.通过加工时间阶段恶化效应对同一批量不同批次工序批周期时间的干扰分析,确定“拉”式策略下各工序各批次开始/结束时间的约束关系,以最小化批处理生产完工时间为目标,构建了考虑时间窗约束及阶段恶化效应的非线性规划模型,设计了一种逐步递进算法,并利用Matlab编程求解.案例分析结果显示,加工批量的轻微变动可导致瓶颈工序的转移以及完工时间的大幅跳变;加工时间阶段恶化效应会影响加工批量决策及生产线平衡率,不同阶段恶化率下的最优加工批量及最小完工时间可能存在显著差异,忽略恶化效应所得决策结果在实际执行过程中难以达到预期的效果.研究结论可为批处理加工企业生产优化决策提供有益参考.

关键词：批处理生产调度完工时间时间窗约束阶段恶化效应非线性规划模型 “拉”式策略

供应中断风险下具有质量差异的产品组合定价与采购策略

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系统工程理论与实践 2024年第3期44卷 1068-1082页

作者：王军进张白羽刘家国大连海事大学航运经济与管理学院大连116026

针对高质量的制造商品牌相比低质量的零售商自有品牌更易遭受供应中断的现象,构建一个零售商“订购+销售”的两阶段博弈模型,考虑产品质量、采购成本及供应稳定的三维异质性,探究制造商品牌+自有品牌产品组合的定价与采购策略.研究结果... 详细信息

针对高质量的制造商品牌相比低质量的零售商自有品牌更易遭受供应中断的现象,构建一个零售商“订购+销售”的两阶段博弈模型,考虑产品质量、采购成本及供应稳定的三维异质性,探究制造商品牌+自有品牌产品组合的定价与采购策略.研究结果表明,当制造商品牌无法交付时,若产品质量差异较大,与两种产品均交付的情况相比,零售商通常会降低自有品牌的销售价格,采购更多的自有品牌与更少的制造商品牌从而减轻供应中断风险的负面影响.随着供应不确定性的升高,零售商对自有品牌的订购量进一步增大,可能会出现自有品牌的库存现象;有趣的是,当产品质量差异较小时,零售商会围绕制造商品牌制定销售策略,面对更高的供应中断风险反而会增加制造商品牌的订购,通过提高自有品牌的销售价格,诱导消费者购买更多的制造商品牌.

关键词：质量差异供应中断制造商品牌自有品牌定价与采购

绿色政策规制下的航运企业减排策略转换时机决策研究

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系统工程理论与实践 2024年第4期44卷 1304-1320页

作者：刘家国武杰大连海事大学航运经济与管理学院大连116026

考虑国际海事组织的绿色政策要求,结合航运业绿色发展的现实需求,以减排策略转换引起的船舶航速变化为切入点,运用实物期权理论,构建了两种场景下的竞争博弈模型,探究了航运企业减排策略转换时机决策.研究发现:1)严厉的绿色政策、市场... 详细信息

考虑国际海事组织的绿色政策要求,结合航运业绿色发展的现实需求,以减排策略转换引起的船舶航速变化为切入点,运用实物期权理论,构建了两种场景下的竞争博弈模型,探究了航运企业减排策略转换时机决策.研究发现:1)严厉的绿色政策、市场竞争和托运人对航速偏好并不总是能够激励航运企业提前进行减排策略转换.2)设备补贴总是能激励航运企业提前转换减排策略,而运营补贴仅在一定条件下才能生效,且在一定阈值范围内,设备补贴的效果总是优于运营补贴;缩短政策过渡期会使得航运企业的减排策略转换时机提前,但在特定范围内,过渡期的长短将不会对航运企业减排策略转换时机产生影响.3)当货运总规模大且增长率缓慢时,航运企业会提前进行减排策略转换;不同的设备升级环境会对航运企业的减排策略转换时机产生差异性影响.

关键词：航运企业时机决策减排策略绿色政策

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市政污水中吗啡来源辨析

环境科学 2024年第5期45卷 2748-2756页

作者：邵雪婷赵悦彤蒋冰裴伟李彦莹谭冬芹王德高大连海事大学环境科学与工程学院大连116026

采用分析市政污水方法可以辨别吗啡合法或非法使用情况.由于污水中吗啡来源复杂,区分不同来源的贡献是吗啡使用调查的关键问题.选择典型城市,在2022年10月至2023年3月期间采集61个代表性污水处理厂的262份进水样品,分析了包括吗啡、可... 详细信息

采用分析市政污水方法可以辨别吗啡合法或非法使用情况.由于污水中吗啡来源复杂,区分不同来源的贡献是吗啡使用调查的关键问题.选择典型城市,在2022年10月至2023年3月期间采集61个代表性污水处理厂的262份进水样品,分析了包括吗啡、可待因、蒂巴因、罂粟碱、那可丁和单乙酰吗啡在内的6种生物碱的浓度,同时结合罂粟壳中生物碱的含量,应用比值法和正定矩阵因子分解(PMF)模型对污水中的生物碱进行源解析.污水中共检出5种生物碱,但海洛因的代谢产物单乙酰吗啡未检出.其中,吗啡和可待因的浓度明显高于那可丁、罂粟碱和蒂巴因.通过构建两种比值,即可待因/(吗啡+可待因)和那可丁/(那可丁+可待因),能够很好地定性区别罂粟壳使用来源.PMF的结果表明,污水中吗啡主要来源于医用吗啡(44.9%)、罂粟壳药物(43.7%)和可待因(9.4%).污水中吗啡来源具有显著月份变化趋势.在新冠疫情和甲流暴发期间,含有罂粟壳和可待因药物使用为主要来源,而吗啡镇痛药物使用来源相对稳定.清单分析与PMF源解析的结果具有一致性,表明模型的可靠性,同时也表明该城市吗啡主要是合法来源,不存在滥用情况.

关键词：污水吗啡比值法正定矩阵因子分解(PMF)模型罂粟壳

基于改进型转矩分配函数的开关磁阻电机转矩与峰值电流优化研究

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电机与控制学报 2024年第5期28卷 119-129页

作者：许爱德孙景浩冷冰杨洋大连海事大学信息科学技术学院辽宁大连116026 大连海事大学船舶电气工程学院辽宁大连116026

开关磁阻电机(SRM)使用传统的转矩分配函数控制时由于转矩分配函数的开关角度恒定,使其在换相阶段出现较为明显的转矩脉动和较高的峰值电流现象。针对这一现象,提出实时调节开关角度的指数型转矩分配函数的控制方法来降低转矩脉动与相... 详细信息

开关磁阻电机(SRM)使用传统的转矩分配函数控制时由于转矩分配函数的开关角度恒定,使其在换相阶段出现较为明显的转矩脉动和较高的峰值电流现象。针对这一现象,提出实时调节开关角度的指数型转矩分配函数的控制方法来降低转矩脉动与相峰值电流。与传统的转矩分配控制进行比较分析,所提算法能够在不同电机转速下抑制转矩脉动和降低SRM定子绕组换相峰值电流,在中低速情况下,实时优化转矩分配函数开关角与重叠角,提高了SRM的运行效率。以一台2.2 kW的12/8开关磁阻电机作为控制对象,建立控制系统仿真模型,通过仿真和实验验证了所提算法的有效性。

关键词：开关磁阻电机转矩分配函数开关角度转矩脉动峰值电流

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动力定位船舶鲁棒自适应异步自触发控制