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基于改进运动原语生成的陆空两栖机器人Kinodynamic A^(*)算法

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北京理工大学学报 2024年第2期44卷 189-199页

作者：徐彬孙恒飞唐寿星王雨桐张旺旺艾田付北京理工大学机械与车辆学院北京100081 北京理工大学重庆创新中心重庆401135

针对Kinodynamic A^(*)算法采用统一的运动原语生成,在陆空两栖机器人上应用时存在机动性无法充分发挥等问题,提出了基于改进运动原语生成的陆空两栖机器人Kinodynamic A^(*)算法。该算法从考虑陆、空模态运动能力差异出发,通过以下三... 详细信息

针对Kinodynamic A^(*)算法采用统一的运动原语生成,在陆空两栖机器人上应用时存在机动性无法充分发挥等问题,提出了基于改进运动原语生成的陆空两栖机器人Kinodynamic A^(*)算法。该算法从考虑陆、空模态运动能力差异出发,通过以下三个方法改进陆空两栖机器人Kinodynamic A^(*)算法性能。首先是基于动力边界决定状态空间加速度输入,差异化生成陆、空模态运动原语;其次是基于动力学约束剪枝,确保运动原语不超过速度边界;最后是构造轨迹优化代价函数优化轨迹平顺性、安全性及机动性。在仿真场景下的结果表明,所改进的算法在将空中平均速度提高了54.1%,平均路径总时间降低6.7 s,路径总代价降低22.00%,且算法运行时间降低0.069 s,充分发挥陆空两栖机器人上的强机动能力与高续航能力。

关键词：陆空两栖机器人路径规划 Kinodynamic A^(*) 运动原语轨迹优化

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通气条件下带栅格翼水下航行体数值仿真研究

北京理工大学学报 2024年第5期44卷 501-511页

作者：陈泰然胡宏伟谭树林杨国欣何燕飞北京理工大学机械与车辆学院北京100081 北京理工大学重庆创新中心重庆401120

栅格翼可通过自身受到的流体力改善水下航行体姿态,通气技术可以通过改善水下航行体表面流体载荷稳定其姿态,将通气技术应用于带栅格翼航行体有望大幅提高航行体水下垂直运动的稳定性.文中采用重叠网格技术和六自由度求解器对水下航行... 详细信息

栅格翼可通过自身受到的流体力改善水下航行体姿态,通气技术可以通过改善水下航行体表面流体载荷稳定其姿态,将通气技术应用于带栅格翼航行体有望大幅提高航行体水下垂直运动的稳定性.文中采用重叠网格技术和六自由度求解器对水下航行体运动和流场演化进行了数值模拟,通过与实验结果对比验证了所采用数值计算方法的准确性,分别探究了航行体安装栅格翼和通气以及不同通气率对带栅格翼水下航行体运动稳定性的影响.结果表明:通气和安装栅格翼可以降低航行体水下运动时的偏转角,有利于提高其运动稳定性,其中栅格翼的作用更明显.带栅格翼航行体随着通气率的增加,偏转角减小,当通气空泡长度发展到航行体质心位置以下时,产生与偏转角方向相反的回正力矩,当通气空泡将栅格翼包裹,栅格翼对航行体稳定作用失效,这对通气条件下水下航行体加装栅格翼具有重要的指导意义.

关键词：水下航行体栅格翼通气空化通气率水动力

纳米Al/MnO_(2)亚稳态分子间复合薄膜的电泳沉积制备及热性能

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火工品 2024年第3期 7-13页

作者：邓正亮王亚军何鹏飞刘瑞华甘强冯长根北京理工大学机电学院北京100081

为将纳米Al/MnO_(2)亚稳态分子间复合物(Metastable intermolecular composite,MIC)薄膜应用于微机电系统,采用水热法制备了MnO_(2)纳米棒和MnO_(2)纳米线,采用电泳沉积技术(Electrophoretic deposition,EPD)制备了纳米Al/MnO_(2)MIC薄膜,对其结构、微观形貌以及热性能进行表征分析,并开展不同悬浮液浓度及电场强度下Al/MnO_(2)MIC薄膜的沉积动力学研究。结果表明:沉积的MIC膜均匀致密,无明显裂纹;纳米Al在薄膜中处于过剩状态;Al/MnO_(2)纳米棒薄膜的放热量高于Al/MnO_(2)纳米线。在沉积电压(或悬浮液浓度)不变的情况下,沉积质量与沉积时间呈抛物线关系,Al/MnO_(2)纳米棒的沉积效率高于Al/MnO_(2)纳米线。研究表明EPD法是制备纳米Al/MnO_(2)MIC薄膜的理想方法,具有应用于微机电系统领域的潜力。

关键词：亚稳态分子间复合物含能薄膜电泳沉积沉积动力学热性能

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基于动力源分类的无人机起飞方式综述

兵器装备工程学报 2024年第1期45卷 148-158页

作者：郑济沅周亢北京理工大学机电学院北京100081

无人机的起飞方式在作战中是个关键因素,决定了无人机作战的灵活性、机动性和高效性等。随着科技的发展,无人机的起飞方式已由最初的滑跑起飞更新换代至多种多样。对无人机起飞方式进行了研究,根据动力源不同将无人机起飞方式分为势能... 详细信息

无人机的起飞方式在作战中是个关键因素,决定了无人机作战的灵活性、机动性和高效性等。随着科技的发展,无人机的起飞方式已由最初的滑跑起飞更新换代至多种多样。对无人机起飞方式进行了研究,根据动力源不同将无人机起飞方式分为势能膨胀力作为动力源起飞、电磁力作为动力源起飞、气体反冲力作为动力源起飞和人力作为动力源起飞4大类。对每种无人机起飞方式的工作原理和优缺点进行了详细阐释并列举出了相应的无人机型号,对无人机起飞技术的发展趋势进行了展望。

关键词：无人机动力源起飞装置弹射垂直起飞

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基于激光雷达的双通道伪彩图像煤矸识别方法

激光与光电子学进展 2024年第4期61卷 522-531页

作者：王言邢冀川王遥志北京理工大学光电学院北京100081

煤矸石快速精准的识别对提升煤炭产能有着极大的影响,而现有的煤矸识别分选方法在分选设备、准确率以及效率上尚有不足。提出了一种基于深度学习的激光雷达双通道伪彩图像煤矸识别方法。首先,基于激光雷达距离通道信息,设定高度阈值去... 详细信息

煤矸石快速精准的识别对提升煤炭产能有着极大的影响,而现有的煤矸识别分选方法在分选设备、准确率以及效率上尚有不足。提出了一种基于深度学习的激光雷达双通道伪彩图像煤矸识别方法。首先,基于激光雷达距离通道信息,设定高度阈值去除目标矿石以外的干扰信息;其次,对原始点云数据降维投影,以快速获得煤矸反射强度信息和表面纹理特征;然后,对降维处理后的强度通道与距离通道进行融合,构建煤矸双通道伪彩图像数据集;在此基础上,针对伪彩数据集对经典稠密连接网络(DenseNet-121)进行优化,利用优化后的DenseNet-40网络进行模型训练及测试,测试结果表明:该模型对煤矸的识别率达94.56%,证明激光雷达采集的双通道伪彩图像在矿石识别领域具有科研和工程应用价值。

关键词：煤矸识别激光雷达双通道图像深度学习

含攻角动能块撞击带壳B炸药冲击起爆阈值研究

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兵器装备工程学报 2024年第3期45卷 68-75页

作者：孙乔溪陈利郭香华张庆明北京理工大学机电学院北京100081

为研究动能块攻角对带壳B炸药冲击起爆阈值速度的影响规律,使用LS-DYNA仿真软件和Lee-Tarver点火与增长模型,对钨合金动能块撞击带壳B炸药进行数值模拟,得到了攻角0°~90°条件下撞击不同盖板厚度(6、10、14 mm)装药的冲击起爆阈值速度;... 详细信息

为研究动能块攻角对带壳B炸药冲击起爆阈值速度的影响规律,使用LS-DYNA仿真软件和Lee-Tarver点火与增长模型,对钨合金动能块撞击带壳B炸药进行数值模拟,得到了攻角0°~90°条件下撞击不同盖板厚度(6、10、14 mm)装药的冲击起爆阈值速度;在Jacobs-Roslund冲击起爆判据模型中引入攻角修正项,所得到的冲击起爆判据模型与数值模拟结果吻合较好。结果表明:壳体厚度在6~14 mm范围内,随着攻角的增大,冲击起爆阈值速度先增大后减小。

关键词：冲击起爆动能块带壳B炸药起爆阈值速度数值模拟

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开敞空间掺氢天然气爆燃特性影响因素研究

中国安全生产科学技术 2024年第6期20卷 85-91页

作者：徐中墨李舒泓刘振翼黄政润北京理工大学机电学院北京100081

为加深对开放空间内低掺氢比天然气爆燃特性的了解,在当量比1.1条件下,对不同掺氢比下掺氢甲烷混合气进行试验研究,分析掺氢比例、湍流扰动对火焰形态、火焰传播速度和爆燃超压的影响。研究结果表明:掺氢比例对反应有单向促进作用,随着... 详细信息

为加深对开放空间内低掺氢比天然气爆燃特性的了解,在当量比1.1条件下,对不同掺氢比下掺氢甲烷混合气进行试验研究,分析掺氢比例、湍流扰动对火焰形态、火焰传播速度和爆燃超压的影响。研究结果表明:掺氢比例对反应有单向促进作用,随着掺氢比例的提高,掺氢天然气的火焰形态变化明显,火焰传播速度增大,爆燃超压峰值加速上升,爆燃冲击波传播能力增强;初始湍流则对反应起到促进和抑制的双向作用;开放空间掺氢天然气爆燃超压峰值与最大火焰速度存在的正比例线型关系,可借助拟合公式通过最大火焰速度估算爆燃超压峰值。研究结果可为低掺氢比掺氢天然气管线落地应用提供理论支撑。

关键词：掺氢天然气低掺氢比湍流爆燃

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过浓系数与对置活塞发动机的燃烧效率

航空动力学报 2024年第1期39卷 28-39页

作者：王苏飞章振宇张付军北京理工大学机械与车辆学院北京100081 北京理工大学深圳研究院广东深圳518057

针对空气利用率用于描述对置活塞(OP2S)二冲程压燃式发动机油气相互作用规律时局限性较大的问题,给出过浓系数的定义并以之作为对置活塞二冲程压燃式发动机缸内油气混合效果的评价指标。在此基础上通过基于CONVERGE软件的数值模拟研究... 详细信息

针对空气利用率用于描述对置活塞(OP2S)二冲程压燃式发动机油气相互作用规律时局限性较大的问题,给出过浓系数的定义并以之作为对置活塞二冲程压燃式发动机缸内油气混合效果的评价指标。在此基础上通过基于CONVERGE软件的数值模拟研究了初始涡流比和喷油器倾角对OP2S燃烧效率的影响规律。结果表明:过浓系数可以排除平均当量比的影响并有效反映喷油参数对油气混合效果的影响。提高涡流比可以强化喷油过程中的油气混合,同时改变喷油过程形成的燃油径向分布。过小或过大的涡流比使燃油过度集中于气缸轴线附近或气缸壁附近,造成局部过浓,喷油结束后的燃烧效率下降。整个循环的燃烧效率由喷油过程中及喷油结束后的燃烧放热过程共同决定。在所研究的范围内,涡流比对燃油径向分布的影响可以使燃烧效率在0.6~1.0的范围内变化。喷油器倾角同样可以改变燃油径向分布位置及燃烧效率,且这一影响可以与涡流对燃油径向分布规律的影响相叠加。

关键词：对置活塞(OP2S) 燃烧效率过浓系数涡流比油气混合

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多维度大容量超表面全息及光场变换

光学学报 2024年第2期44卷 52-61页

作者：陈彦杰徐正琨赵睿哲李晓炜王涌天黄玲玲北京理工大学光电学院北京市混合现实与新型显示工程技术研究中心北京100081 北京理工大学光电学院光电成像技术与系统教育部重点实验室北京100081 北京理工大学光电学院信息光子技术工信部重点实验室北京100081 北京理工大学机械与车辆学院激光微纳制造实验室北京100081

超表面的设计与制造极大地推动了在片上紧凑光学系统中实现光场调控的应用。传统光学系统中的光学透镜、空间光调制器以及偏振光学元件虽具备光场调控的功能,但体积庞大、光场调控功能单一等因素限制了其应用。超表面为光场调控提供了... 详细信息

超表面的设计与制造极大地推动了在片上紧凑光学系统中实现光场调控的应用。传统光学系统中的光学透镜、空间光调制器以及偏振光学元件虽具备光场调控的功能,但体积庞大、光场调控功能单一等因素限制了其应用。超表面为光场调控提供了新平台,有望解决传统光学元件和系统向微型化、集成化和多功能化发展的瓶颈。主要围绕超表面的多维度全息混合复用、二维/三维光场变换、矢量光场的产生与操控三方面进行介绍。最后,对超表面的未来发展趋势进行了展望。

关键词：超表面多维度光场调控全息成像光束整形