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基于细-宏观数据交互的桥梁水毁数值仿真

中国公路学报 2022年第9期35卷 257-268页

作者：熊文张嵘钊石惠铎东南大学桥梁工程系江苏南京211189

为精细化探究桥梁水毁倒塌机理,基于计算流体力学与泥沙动力学数值仿真,得到桥梁冲刷形态演变与波流力时程数据,构建桥梁水毁全过程的连续倒塌数值模型;通过开发细-宏观数据交互接口,将冲刷所致边界条件改变与波流力对桥梁结构作用效应... 详细信息

为精细化探究桥梁水毁倒塌机理,基于计算流体力学与泥沙动力学数值仿真,得到桥梁冲刷形态演变与波流力时程数据,构建桥梁水毁全过程的连续倒塌数值模型;通过开发细-宏观数据交互接口,将冲刷所致边界条件改变与波流力对桥梁结构作用效应实时传递至结构域桥梁连续倒塌数值模型,高精度连续仿真冲刷发展与波流力作用下桥梁水毁全程力学响应与结构形态演化;最后,通过河源东江大桥倒塌案例分析,验证该仿真方法与数据交互接口的正确性和有效性。结果表明:河源东江大桥连续倒塌可能由冲刷掏空基础后倾斜、拱脚薄弱节点失效以及非制动墩承受不平衡水平推力所致;所提出的仿真方法可实现冲刷仿真、波流力计算与结构倒塌分析的同步交互实施,可为从水文源头探究桥梁水毁失效机理与倒塌模式提供精准高效的分析工具,为桥梁抗水设计、评估以及未来规范修订提供理论基础与技术手段。

关键词：桥梁工程桥梁水毁数值仿真连续倒塌数据交互失效模式

基于实时滚动亚目标的遥控移动机器人局部路径规划方法

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东南大学学报（自然科学版） 2006年第1期36卷 58-62页

作者：章小兵宋爱国唐鸿儒东南大学仪器科学与工程系

在机器人前部一定范围内虚拟出8个亚目标,采集前部8个超声波传感器数据,根据工作场所障碍物分布情况,分析指定范围内有无障碍物,结合机器人航向偏离目标的角度,选择最佳亚目标.若机器人航向在一个规定的小角度范围内对准目标且机器人正... 详细信息

在机器人前部一定范围内虚拟出8个亚目标,采集前部8个超声波传感器数据,根据工作场所障碍物分布情况,分析指定范围内有无障碍物,结合机器人航向偏离目标的角度,选择最佳亚目标.若机器人航向在一个规定的小角度范围内对准目标且机器人正前方无障碍物,机器人作直线运动;其他情况下,机器人以圆弧接近最佳亚目标.在运动过程中,最佳亚目标滚动更新,运动轨迹随之变化.该方法克服了机器人避障时速度慢的缺点,避障流畅,路径平滑且能以较短路径接近目标,实用快捷.

关键词：遥控移动机器人局部路径规划实时滚动亚目标

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一种新型硅微陀螺仪闭环驱动方案的研究

固体电子学研究与进展 2006年第1期26卷 100-104页

作者：杨波周百令苏岩东南大学仪器科学与工程系东南大学仪器科学与工程系南京210096

研究了一种新的硅微陀螺仪闭环驱动方案,对推挽驱动方式的性能进行了分析,结果表明驱动力矩的频段与噪声信号频段是分离的,因此噪声信号不会影响到驱动效果。在此基础上,利用锁相技术满足正弦自激振荡的相角和增益条件,建立环路的自激振... 详细信息

研究了一种新的硅微陀螺仪闭环驱动方案,对推挽驱动方式的性能进行了分析,结果表明驱动力矩的频段与噪声信号频段是分离的,因此噪声信号不会影响到驱动效果。在此基础上,利用锁相技术满足正弦自激振荡的相角和增益条件,建立环路的自激振荡,实现了闭环控制。同时在闭环回路中利用正弦自激振荡的相角条件和锁相环的鉴相特性,消除了驱动信号对敏感信号的同频干扰,并抑制了环路中的噪声干扰,明显提高闭环性能。试验结果显示在1小时内交流信号频率和幅度的标准方差分别为0.132 H z和0.258 mV,实现了驱动稳幅稳频的目的,从而使陀螺仪精度和可靠性得到了显著提高。

关键词：锁相环闭环硅微陀螺仪自激振荡

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MEMS陀螺仪随机漂移误差研究

宇航学报 2006年第4期27卷 640-642页

作者：吉训生王寿荣东南大学仪器科学与工程系

降低MEMS陀螺仪的随机漂移误差是提高陀螺仪性能的主要方法之一。基于随机序列时序分析法的基本原理,在对MEMS陀螺仪的初始测量数据采用均值估计法进行预处理后,对去除渐进项后的残差信号进行AR(1)建模,并依据该模型对残差信号进行了Kal... 详细信息

降低MEMS陀螺仪的随机漂移误差是提高陀螺仪性能的主要方法之一。基于随机序列时序分析法的基本原理,在对MEMS陀螺仪的初始测量数据采用均值估计法进行预处理后,对去除渐进项后的残差信号进行AR(1)建模,并依据该模型对残差信号进行了Kalman滤波,有效提高测量精度。通过对残差信号进行Allan方差的分析,分离出了陀螺仪随机漂移中的主要随机误差源。通过对具体测量数据的处理结果表明,经过这样的处理,陀螺仪噪声的零偏稳定性和速率随机游走分别提高了4倍和7倍。

关键词：陀螺仪漂移均值估计 Allan方差时间序列

基于传感器信息融合的移动机器人自主爬楼梯技术研究

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传感技术学报 2005年第4期18卷 828-833页

作者：唐鸿儒宋爱国章小兵东南大学仪器科学与工程系

机器人自主爬楼梯是移动机器人完成危险环境探查、侦察、救灾等任务需要具备的基本智能行为之一。分析了楼梯的多样性和履带式机器人爬楼梯固有的不稳定性导致机器人爬楼梯工作的复杂性,描述了带前导手臂的履带式移动机器人爬楼梯的步骤... 详细信息

机器人自主爬楼梯是移动机器人完成危险环境探查、侦察、救灾等任务需要具备的基本智能行为之一。分析了楼梯的多样性和履带式机器人爬楼梯固有的不稳定性导致机器人爬楼梯工作的复杂性,描述了带前导手臂的履带式移动机器人爬楼梯的步骤,简要介绍了利用超声波、视频摄像头和激光扫描测距仪信息来感知楼梯和判断机器人与楼梯相对位置的算法,最后提出了一个基于传感器测量值可信度的信息融合方法进行楼梯参数感知和行驶方向计算的机器人自主爬楼梯的控制系统结构。

关键词：移动机器人爬楼梯自主传感器信息融合控制

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进化计算优化效率的定量评价

模式识别与人工智能 2005年第2期18卷 247-251页

作者：温秀兰宋爱国东南大学仪器科学与工程系

进化计算实现时选用的进化算子不同、其计算的时间复杂度和寻优能力也不同。为了对进化计算优化效率进行定量评价,本文提出"优化平均截止时间"和"优化截止时间分布熵"两个概念,并以此作为评价准则。通过选用有代表性的基准测试函数,应... 详细信息

进化计算实现时选用的进化算子不同、其计算的时间复杂度和寻优能力也不同。为了对进化计算优化效率进行定量评价,本文提出"优化平均截止时间"和"优化截止时间分布熵"两个概念,并以此作为评价准则。通过选用有代表性的基准测试函数,应用本文提出的评价准则对实数编码中典型的交叉算子进行大量测试,评价结果与理论分析完全一致,不仅证实本文提出的评价准则是正确有效的,而且为科学合理地选择算子及其算法提供理论依据。同时本文构造的算法可直接用于求解工程优化问题。

关键词：进化计算进化算子优化效率定量评价

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电容式硅微机械加速度计系统的特性研究

宇航学报 2005年第4期26卷 446-449页

作者：吉训生王寿荣东南大学仪器科学与工程系

微硅电容式加速度计是目前微硅加速度传感器发展的主流,影响其性能有多方面的因素。现详细分析了电容式微加速度计敏感模态的工作原理,阐述了不同情况下提高加速度计静态灵敏度所应采取的措施,给出了加速度计三种振动模态的谐振频率与... 详细信息

微硅电容式加速度计是目前微硅加速度传感器发展的主流,影响其性能有多方面的因素。现详细分析了电容式微加速度计敏感模态的工作原理,阐述了不同情况下提高加速度计静态灵敏度所应采取的措施,给出了加速度计三种振动模态的谐振频率与结构参数之间的关系,通过对加速度计集总模型分析,得到了反映和影响加速度计性能的阻尼、灵敏度、分辨率和吸附电压等关键物理量的具体表达形式。从而可知,加速度计的性能和梁的尺寸,检测质量块质量、极板面积、开孔数目等因素有关。

关键词：微加速度计模态灵敏度

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基于Bayes决策的蚁群优化算法

东南大学学报（自然科学版） 2005年第4期35卷 558-562页

作者：王一清宋爱国黄惟一东南大学仪器科学与工程系

基于Bayes决策理论,提出了一种可以改进蚁群算法搜索性能的有效方法;针对基本蚁群算法中存在的“停滞”现象,对蚂蚁个体的寻优过程采取了隔代强化的措施,使算法具备较强的发现新解的能力,再采用后验分析对蚁群算法中的转移概率进行调整... 详细信息

基于Bayes决策理论,提出了一种可以改进蚁群算法搜索性能的有效方法;针对基本蚁群算法中存在的“停滞”现象,对蚂蚁个体的寻优过程采取了隔代强化的措施,使算法具备较强的发现新解的能力,再采用后验分析对蚁群算法中的转移概率进行调整,使得改进后的蚁群算法在随机搜索过程中呈现出自组织特性,蚂蚁个体利用各自的后验知识不断地强化那些能“经受考验”的可行解,从而有效地压缩了搜索空间,提高了搜索效率.试验结果表明,该方法无需知道转移概率的先验分布,在解空间的全局寻优时具有良好的收敛性和鲁棒性.

关键词：蚁群算法 Bayes决策极大熵先验分布后验分析

基于小波域平稳子空间分析的风力发电机齿轮箱故障诊断

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机械工程学报 2014年第11期50卷 9-16页

作者：严如强钱宇宁胡世杰高晓旸东南大学仪器科学与工程学院南京210096 康涅狄格大学机械工程系

风力发电机齿轮箱故障信号为非平稳瞬态微弱信号,容易被齿轮啮合信号及其他噪声淹没。提出一种融合连续小波变换(Continuous wavdot transform,CWT)和平稳子空间分析(Startionary subspace analysis,SSA)的信号分解方法并应用于风力发... 详细信息

风力发电机齿轮箱故障信号为非平稳瞬态微弱信号,容易被齿轮啮合信号及其他噪声淹没。提出一种融合连续小波变换(Continuous wavdot transform,CWT)和平稳子空间分析(Startionary subspace analysis,SSA)的信号分解方法并应用于风力发电机齿轮箱故障诊断中。平稳子空间分析作为一种盲源分离技术可将高维数据分解成平稳源部分和非平稳源部分,对待分析信号各分量间的独立性没有要求且不需要任何先验信息。连续小波变换则可利用其所具有的多尺度分析特性把一维时间序列转换为不同尺度下的多维时间序列。对观测得到的一维时间序列数据进行连续小波变换得到多维时间序列作为平稳子空间分析的输入,利用平稳子空间分析方法将该多维时间序列分解为平稳源信号分量和非平稳源信号分量,对非平稳源信号进行包络谱分析得到齿轮箱故障的特征频率。该小波域平稳子空间分析方法被应用于一个实际风力发电机齿轮箱振动信号的分析,试验结果表明该方法可有效地诊断出齿轮箱中的轴承故障。

关键词：风力发电机齿轮箱故障诊断连续小波变换平稳子空间分析