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连续梁桥质量转动缠绕索装置振动台试验

振动工程学报 2024年第4期37卷 548-555页

作者：刘延芳张文学杜修力鲍卫刚北京工业大学城市建设学部北京100124 中国交通建设股份有限公司北京100088

为发挥活动墩的抗震潜能,提升连续梁桥纵向整体协同受力效果,基于功能分离与协同受力原理,提出一种质量转动缠绕索装置。以一典型三跨连续梁桥为例,通过以不同地震频谱特性和地震强度的实际地震波作为激励的振动台试验,分析各类地震作... 详细信息

为发挥活动墩的抗震潜能,提升连续梁桥纵向整体协同受力效果,基于功能分离与协同受力原理,提出一种质量转动缠绕索装置。以一典型三跨连续梁桥为例,通过以不同地震频谱特性和地震强度的实际地震波作为激励的振动台试验,分析各类地震作用下等墩高模型和不等墩高模型结构关键位置的地震响应的变化规律。从桥墩墩顶加速度响应、位移响应和墩底应变响应等结构关键位置的试验结果可以看出,装置对于增强活动墩参与连续梁桥纵向整体协同受力的效果较为明显,且随着地震动输入强度的增加,装置的协同作用越发凸显。同时,装置的作用效果与装置本身的缠绕圈数、活动墩的墩高等因素有关,设计时需要根据结构墩高的不同确定装置的合理设计参数,以实现装置的最佳应用效果。

关键词：连续梁桥协同受力振动台试验质量转动缠绕索装置

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计及能量互济的多区域综合能源系统多目标双层优化

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高电压技术 2024年第4期50卷 1426-1435,I0008-I0011页

作者：宋晓通孙艺刘欣博周京华李文博北方工业大学电气与控制工程学院北京100144 国网北京市电力公司海淀供电公司北京100089

多区域综合能源系统(integrated energy system,IES)的能量供需关系复杂,增加了系统规划及运行调度的难度。为此,提出了计及区域能量互济的多目标双层优化策略。其中,规划层选取年化总成本、㶲效率及年碳排放量作为优化子目标,并对子目... 详细信息

多区域综合能源系统(integrated energy system,IES)的能量供需关系复杂,增加了系统规划及运行调度的难度。为此,提出了计及区域能量互济的多目标双层优化策略。其中,规划层选取年化总成本、㶲效率及年碳排放量作为优化子目标,并对子目标赋予权重因子,建立多目标优化模型;调度层以日运行成本最低为目标函数,并计及区域能量互济的作用。分别采用线性权重递减的粒子群优化算法和整数线性规划方法求解规划及调度问题,实现了二者的协同优化。算例分析表明:双层优化策略将IES的运行特性纳入规划过程,提高了规划方案的可行性;应合理配置多目标优化的权重因子,以实现多目标的合理折中;区域能量互济能够优化IES的运行方式,提高综合效益。

关键词：多区域综合能源系统互联协同多目标规划运行优化权重因子

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基于Kalman滤波的供水管网水力模型用水量动态估计

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清华大学学报（自然科学版） 2024年第2期64卷 271-281页

作者：吴珊吴雨晨侯本伟韩宏泉北京工业大学城市建设学部北京100124 北京市市政工程设计研究总院有限公司北京100082

节点用水量的动态估计是供水管网水力模型动态更新的主要工作,以扩展Kalman滤波(EKF)为代表的数据同化方法已被应用于管网水力模型参数动态校核和估计中,但现有研究未考虑用户节点24 h用水模式对节点用水量估计的影响。该文研究了节点... 详细信息

节点用水量的动态估计是供水管网水力模型动态更新的主要工作,以扩展Kalman滤波(EKF)为代表的数据同化方法已被应用于管网水力模型参数动态校核和估计中,但现有研究未考虑用户节点24 h用水模式对节点用水量估计的影响。该文研究了节点用水模式先验信息对EKF方法节点用水量动态估计结果的影响。根据用户24 h的用水模式和t时刻用水量估计值预测t+1时刻节点用水量,并采用t+1时刻管网测量数据校正t+1时刻节点用水量预测值。案例管网的应用结果表明:与现有研究中应用的EKF方法相比,考虑用水模式的扩展Kalman滤波(IEKF)方法对应的用水量估计平均绝对百分比误差降低了15.93%,节点用水量时变曲线的Nash-Sutcliffe效率(NSE)系数值提高了0.40,且2种方法的计算时间相近;与推断测量Kalman滤波(IMKF)相比,IEKF方法对应的用水量估计平均绝对百分比误差降低了12.20%,节点用水量时变曲线的NSE系数值提高了0.35,计算时间缩短了99.8%。在节点用水量估计问题中,考虑用水模式可以显著提高EKF方法的计算精度。

关键词：供水管网模型校核用水量估计用水模式扩展Kalman滤波(EKF)

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基于个体信息需求的草原公路防疲劳预警策略

哈尔滨工业大学学报 2024年第7期56卷 63-73页

作者：陈家源伍毅平彭志彪荣建周晨静陈开群北京市交通工程重点实验室(北京工业大学) 北京100124 北京工业大学城市建设学部北京100124 北京中交华安科技有限公司北京100088 北京建筑大学土木与交通工程学院北京102616 广西新发展交通集团有限公司南宁530029

为缓解驾驶人在草原公路行驶产生的驾驶疲劳,设计一种基于个体信息需求的防疲劳预警策略,采用问卷调查将驾驶人划分成视觉型、听觉型和触觉型3类,综合考虑不同类型驾驶人的个性化信息需求,设计路端预警、车端预警和车端路端协同预警3种... 详细信息

为缓解驾驶人在草原公路行驶产生的驾驶疲劳,设计一种基于个体信息需求的防疲劳预警策略,采用问卷调查将驾驶人划分成视觉型、听觉型和触觉型3类,综合考虑不同类型驾驶人的个性化信息需求,设计路端预警、车端预警和车端路端协同预警3种草原公路驾驶疲劳预警策略,选取21名驾驶人开展驾驶模拟实验,采集驾驶人KSS量表数据、对预警策略的主观评价数据和驾驶行为数据,利用描述性分析、统计分析和基于熵权的TOPSIS综合分析等方法,进行3种驾驶疲劳预警策略的效果测试。结果表明:驾驶人对3种预警策略的接受程度均较高;3种驾驶疲劳预警策略均可以不同程度地缓解驾驶疲劳状态,协同预警策略优于其他两种策略,且疲劳程度越深,缓解效果越显著。基于驾驶人差异化信息需求的车端路端协同防疲劳预警策略有助于提升草原公路驾驶疲劳预防效果。

关键词：交通工程防疲劳策略协同预警草原公路驾驶模拟

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轮式多机协同搬运机器人轨迹跟踪控制器设计

机械工程学报 2024年第11期60卷 145-155页

作者：何华刘全申屠舒展宫昭清华大学机械工程系北京100084 中国机械工业集团有限公司北京100080

轮式移动机器人多机协同搬运负载过程中受到的地面非完整约束以及负载刚性约束,对其轨迹跟踪控制器的动态特性以及稳态误差均提出很高的要求。基于李雅普诺夫第二方法,设计轮式移动机器人渐进稳定轨迹跟踪控制器,实现输入饱和约束可沿... 详细信息

轮式移动机器人多机协同搬运负载过程中受到的地面非完整约束以及负载刚性约束,对其轨迹跟踪控制器的动态特性以及稳态误差均提出很高的要求。基于李雅普诺夫第二方法,设计轮式移动机器人渐进稳定轨迹跟踪控制器,实现输入饱和约束可沿广义速度空间边界滑动,在保证控制信号不超出机器人广义速度空间的前提下,提升轨迹跟踪控制器的响应速度。研究轨迹跟踪控制器对不同目标轨迹的跟踪误差规律,提出以门限角度为分界的状态机,控制机器人对目标参数的响应顺序,减小跟踪过程误差。基于模糊控制器,实现轨迹跟踪控制器增益系数的动态调节,有效降低对不同目标速度的跟踪稳态误差。通过多机协同搬运负载试验验证控制器的正确性和有效性。

关键词：轮式移动机器人轨迹跟踪控制器模糊控制输入饱和状态机

附加阻尼网的斜底式TLD减震控制理论与试验研究

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建筑结构学报 2024年第4期45卷 72-85页

作者：孙澔鼎何浩祥程扬曹青北京工业大学工程抗震与结构诊治北京市重点试验室北京100124 中铁建设集团有限公司北京100040

为解决传统调谐液体阻尼器(tuned liquid damper,TLD)中有效阻尼偏小、用水量偏大等问题,提出一种附加阻尼网的斜底式水箱调谐液体阻尼器(damping net and sloped-bottom tuned liquid damper,DNS-TLD),将水箱底面倾斜的TLD与阻尼网有... 详细信息

为解决传统调谐液体阻尼器(tuned liquid damper,TLD)中有效阻尼偏小、用水量偏大等问题,提出一种附加阻尼网的斜底式水箱调谐液体阻尼器(damping net and sloped-bottom tuned liquid damper,DNS-TLD),将水箱底面倾斜的TLD与阻尼网有机结合,强化水箱内液体晃动,可提供更大附加阻尼比并降低用水量。建立了附加DNS-TLD结构的力学模型,阐述其减震机制,提出了一种简便估算DNS-TLD总等效阻尼比的方法。通过单层钢框架振动台试验,对比分析了附加DNS-TLD及其他不同类型TLD的减震性能。将试验结果与数值模拟结果进行比较,进一步验证减震规律以及各类TLD总等效阻尼比估算方法的准确性。在此基础上,对附加DNS-TLD的10层钢筋混凝土框架结构进行地震作用下的动力时程分析,验证DNS-TLD对实际结构减震控制的有效性。振动台试验与数值模拟结果均表明,DNS-TLD有效结合了斜底式水箱TLD与阻尼网的优点,表现出更优的阻尼性能,相比于其他类型的TLD,其减震效率更高,鲁棒性和工程适用性更强。

关键词：调谐液体阻尼器斜底式水箱阻尼网调谐减震附加阻尼比

索桁架结构施工误差评估的孪生仿真与模型试验

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建筑结构学报 2024年第4期45卷 107-119页

作者：史国梁刘占省路德春黄春及炜煜王泽强北京工业大学城市建设学部北京100124 北京工业大学城市与工程安全减灾教育部重点实验室北京100124 北京市建筑工程研究院有限责任公司北京100039

索结构施工复杂,施工误差具有很强的随机性,严重影响结构的安全状态。而已有的施工误差对结构力学性能影响的研究,存在模型不统一、精度及效率不足等问题。为此,针对索桁架结构进行了施工误差评估的孪生仿真与模型试验,建立了索桁架结... 详细信息

索结构施工复杂,施工误差具有很强的随机性,严重影响结构的安全状态。而已有的施工误差对结构力学性能影响的研究,存在模型不统一、精度及效率不足等问题。为此,针对索桁架结构进行了施工误差评估的孪生仿真与模型试验,建立了索桁架结构参数化模型和施工误差空间模型,并获取了影响因素与结构受力性能间的非线性映射关系。在所提施工误差评估方法的基础上进行了四个基本输入参数的参数化分析,得到了不同类型施工误差耦合作用下结构受力性能的变化规律。并以带刚性环的索桁架结构为例,开发了数字孪生仿真平台,进一步验证了评估方法的有效性。研究结果表明:基于数字孪生的数据映射关系可以有效获取施工误差下的受力性能;通过评估方法获取的试验模型力学性能与试验值高度吻合,验证了该方法的可行性;减小径向索尺寸和增加拉索成形态索力是降低施工误差影响的有效措施;为满足索力误差不超出±10%的要求,制定了施工误差的控制指标,在满足结构自身成形态应力的要求下,应控制最不利组合工况下长度误差在索长的1/350以内。

关键词：索桁架结构数字孪生施工误差受力性能智能评估

基于RPM方法的隧道开挖地层失稳模式及形成机理研究

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应用基础与工程科学学报 2024年第4期32卷 926-943页

作者：路德春张富军董宏宇林庆涛史磊磊杜修力北京工业大学岩土与地下工程研究所北京100124 北京市政建设集团有限责任公司北京100089

基于材料破坏时邻近颗粒间相对运动的特征,提出了颗粒相对运动(RPM)指标描述材料的渐进破坏行为;考虑颗粒的平动和转动,建立了RPM计算的方法;基于PFC2D平台实现了RPM与离散元方法的结合,发展了颗粒材料破坏分析方法,并利用活动门试验结... 详细信息

基于材料破坏时邻近颗粒间相对运动的特征,提出了颗粒相对运动(RPM)指标描述材料的渐进破坏行为;考虑颗粒的平动和转动,建立了RPM计算的方法;基于PFC2D平台实现了RPM与离散元方法的结合,发展了颗粒材料破坏分析方法,并利用活动门试验结果验证了其描述岩土材料破坏过程的合理性.以北京地铁12号线暗挖隧道为背景建立数值模型,分析了隧道开挖时不同地层的破坏渐进过程和失稳模式.均质砂土和黏土地层最终都呈现椭圆形失稳模式,砂土地层表现为失稳区整体塌落,黏土地层中土体自拱顶至上分块逐渐掉落;黏土-砂土复合地层破坏区是否发展至地表和最终失稳模式与上层黏土厚度有关,黏土地层较厚时失稳模式接近于均质黏土地层,较薄时地层破坏区更易发展至地表,且呈现U型失稳模式;砂土-黏土复合地层上部地层厚度对破坏区是否发展至地表和最终失稳模式的影响较小,下部黏土地层破坏发展与均质黏土地层接近,上部砂土地层主要呈现整体失稳破坏的特征.

关键词：隧道开挖复合地层失稳模式土拱效应颗粒相对运动(RPM) 变形局部化离散元

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有限视场下的攻击时间和角度多约束制导律

北京理工大学学报 2024年第1期44卷 18-27页

作者：王江刘经纬崔晓曦范卫鹏北京理工大学宇航学院北京100081 中国兵器工业导航与控制技术研究所北京100089 西北工业集团有限公司陕西西安710043

针对精确打击任务存在导引头视场受限这一过程约束的制导问题,提出了一种考虑视场限制以及攻击角度和时间多种约束的制导律.首先,在以比例导引项实现精确命中的基础上,利用最优控制理论,采用弹目距离加权控制能耗形式的指标函数,设计了... 详细信息

针对精确打击任务存在导引头视场受限这一过程约束的制导问题,提出了一种考虑视场限制以及攻击角度和时间多种约束的制导律.首先,在以比例导引项实现精确命中的基础上,利用最优控制理论,采用弹目距离加权控制能耗形式的指标函数,设计了攻击角度控制项,并推导了相应的剩余飞行时间解析预测表达式.其次,基于最优误差动力学方法,设计了攻击时间相关的控制项,保证了攻击时间误差的有限时间收敛.同时,针对导引头视场有限的问题,分析了各控制项对前置角收敛性的影响,利用特定的限制函数确保前置角在整个制导过程中始终处于有效视场内,并给出了前置角的有界性及收敛性证明.数学仿真结果验证了所提出制导律对多约束制导问题的有效性.

关键词：最优控制攻击角度控制攻击时间控制视场约束最优误差动力学