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基于介电特性的含冰月壤含水率反演方法研究

机械工程学报 2024年第2期60卷 313-322页

作者：段骁航张伟伟薛晨阳姜生元迟关心哈尔滨工业大学宇航空间机构及控制研究中心哈尔滨150001

水冰勘探是地外天体采样与原位资源利用领域的研究热点之一,探地雷达和就位阻抗测量是基于介电特性的典型手段,通过对星壤介电系数数据反演可以获取水冰组分的质量占比。月球水冰的特殊赋存环境和赋存状态使介电类水冰勘探手段与地球水... 详细信息

水冰勘探是地外天体采样与原位资源利用领域的研究热点之一,探地雷达和就位阻抗测量是基于介电特性的典型手段,通过对星壤介电系数数据反演可以获取水冰组分的质量占比。月球水冰的特殊赋存环境和赋存状态使介电类水冰勘探手段与地球水资源勘探有所差异。此研究通过搭建深低温真空条件下的介电参数测量装置,采用低含水率损耗的特殊真空低温样本制备规程,制备标准尺寸介电测量试样块。获取宽温度范围100~250 K、含水率范围0~10%的含冰模拟月壤20 Hz~1 MHz介电谱,分析含冰模拟月壤混合介质的介电特性与温度、频率间相关性,并拟合不同温度、频率条件下的含水率与介电系数实部间函数关系,探究不同温度、频率条件下含水率反演的灵敏度。根据试验结论,提出一种基于低频介电系数实部的月球极区含冰月壤的含水率就位数据反演方法,通过试验验证反演方法的可行性和精度。

关键词：月球水冰含水率介电系数介电弛豫灵敏度

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浅海粗糙海底声散射建模及声场特性

物理学报 2024年第3期73卷 126-133页

作者：汪磊黄益旺郭霖任超哈尔滨工程大学水声技术全国重点实验室哈尔滨150001 海洋信息获取与安全工信部重点实验室(哈尔滨工程大学) 工业和信息化部哈尔滨150001 哈尔滨工程大学水声工程学院哈尔滨150001 中国科学院声学研究所东海研究站上海201815

声散射是海洋声学的重要内容,海底表面的不平整性形成的声散射是海洋中引起声传播起伏的原因之一.针对海底表面粗糙度声散射问题,建立了水平分层浅海波导中海底散射声场模型.该模型将简正波理论与Lambert定律相结合.基于该模型获得了散... 详细信息

声散射是海洋声学的重要内容,海底表面的不平整性形成的声散射是海洋中引起声传播起伏的原因之一.针对海底表面粗糙度声散射问题,建立了水平分层浅海波导中海底散射声场模型.该模型将简正波理论与Lambert定律相结合.基于该模型获得了散射声场声压的振幅与相位的统计分布,并数值模拟了海底散射声场的强度及其空间相关系数,实现了粗糙界面条件下海底散射声场预报,揭示了散射声场空间特性随海底粗糙度的变化规律.结果表明,使用Lambert定律描述粗糙界面声散射时,在海底粗糙度小于波长情况下,随着空间距离的增大,空间两个不同位置的散射声场的空间相关系数具有周期性振荡衰减的变化规律,并且在垂直方向上,振荡周期更大,衰减更慢.当粗糙度增大时,水平和垂直相关系数振荡幅度逐渐增大,水平相关系数振荡周期数逐渐减少,在接收点逐渐靠近海底时,垂直相关系数不再发生衰减,这是海底声散射减弱的结果.本文模型理论亦可推广到粗糙海面的声散射建模中.对于非水平海底情况,采用耦合简正波或绝热简正波理论进行声传播建模,可以得到距离有关波导中粗糙界面的散射声场.

关键词：海底声散射简正波 Lambert定律空间相关

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基于机器学习的伯努利夹持器气体流动特性研究

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力学学报 2024年第9期56卷 2565-2578页

作者：王洪悦刘延芳杜德嵩齐乃明哈尔滨工业大学航天学院哈尔滨150001 哈尔滨工业大学苏州研究院江苏苏州215104

电子元器件的非接触输运是实现其全自动化生产的瓶颈之一.伯努利夹持器作为一种非接触式气动夹持装置被广泛应用于工业中物体的抓取、定位和运输,而适用于mm级别半导体器件清洁无损运输的微型伯努利夹持器还鲜有研究.文章采用SST k-ω... 详细信息

电子元器件的非接触输运是实现其全自动化生产的瓶颈之一.伯努利夹持器作为一种非接触式气动夹持装置被广泛应用于工业中物体的抓取、定位和运输,而适用于mm级别半导体器件清洁无损运输的微型伯努利夹持器还鲜有研究.文章采用SST k-ω并结合层流/湍流转捩γ模型,探讨了夹持间隙、喷嘴直径、夹持器尺寸以及供气压力对吸持力和气体消耗率的影响,并分析了其内部的气体流动特性变化;以数值模拟获得的数百个数据作为数据集,利用机器学习方法建立6个夹持器性能预测模型,并结合相应的智能算法对机器学习模型的超参数进行调优,进行特征相关性分析,并比较了各机器学习模型的预测效果.结果表明,吸持力受多因素综合影响:其随供气压力、夹持器尺寸的增大而增大,随夹持间隙及喷嘴直径的增大先增大后减小;气体消耗率随供气压力、夹持间隙以及喷嘴直径的增大而增大.最佳的机器学习模型对吸持力和气体消耗率的预测准确率评价指标R^(2)(越接近1越准确)分别在0.95和0.97左右,预测了不同夹持器尺寸下的最大吸持力及所对应的夹持器参数,与数值结果进行比较其误差小于5%,具有良好的预测能力.此外发现,为保证夹持器低G-F因子工作(产生单位吸持力所需的气体消耗率g/s·N)其供气压力和夹持间隙应分别控制在3~5 bar和0.045~0.08 mm之间,模型可用于多参数影响下的伯努利夹持器吸持力和气体消耗率的预测.结果可为微型伯努利夹持器设计及结构参数优化提供参考.

关键词：伯努利夹持器机器学习层流/湍流转捩吸持力气体消耗率

应用变速控制力矩陀螺的航天器姿态自适应控制

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哈尔滨工业大学学报 2024年第4期56卷 1-11页

作者：林子杰陆国平吕旺吴宝林李化义哈尔滨工业大学卫星技术研究所哈尔滨150001 上海卫星工程研究所上海201109

为提高敏捷挠性航天器在轨连续机动的快速性和高稳定性,应用变速控制力矩陀螺(variable speed control moment gyroscopes,VSCMGs)作为姿态控制执行机构,提出了一种将观测器与自适应控制结合的姿态控制律与VSCMGs复合操纵律。考虑到机... 详细信息

为提高敏捷挠性航天器在轨连续机动的快速性和高稳定性,应用变速控制力矩陀螺(variable speed control moment gyroscopes,VSCMGs)作为姿态控制执行机构,提出了一种将观测器与自适应控制结合的姿态控制律与VSCMGs复合操纵律。考虑到机动过程中挠性模态及精确惯量不可知,采用模态观测器和转动惯量估计器对不可测的状态或参数进行辨识,辨识结果用于精确估计前馈补偿力矩,利用Lyapunov分析方法证明了闭环控制系统的稳定性。鉴于VSCMGs实际使用的力矩分配能力、避奇异能力、轮速平衡能力与末态框架角定位能力,分别设计了加权伪逆操纵律与3种对应的零运动。基于雅可比矩阵条件数提出了末态框架角的优选方法,给出了VSCMGs零运动在机动过程不同阶段的部署方案。结果表明:通过连续姿态机动数值仿真验证了所提算法的有效性;VSCMGs在连续机动过程中平滑切换模式,在不同的机动阶段实现了相应功能。模态观测值和惯量估计值在多次机动后收敛至真值附近,经过参数辨识后的控制器使航天器在机动末端更快更稳地达到指向精度要求。

关键词：变速控制力矩陀螺姿态机动挠性航天器自适应控制模态观测

党外年轻干部发现储备机制研究——以哈尔滨工程大学为例

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黑龙江省社会主义学院学报 2024年第1期 28-33页

作者：吕彦昭陈恒郭鹏君张浩亮哈尔滨工程大学黑龙江哈尔滨150010

构建党外年轻干部发现储备机制是巩固和壮大新时代统一战线、实施人才强国战略的时代要求。高等院校是培养和选拔党外代表人士的重要基地。通过从政治、品德、才能、业绩、声誉等多维度构建高校党外年轻干部发现识别标准和指标体系,并... 详细信息

构建党外年轻干部发现储备机制是巩固和壮大新时代统一战线、实施人才强国战略的时代要求。高等院校是培养和选拔党外代表人士的重要基地。通过从政治、品德、才能、业绩、声誉等多维度构建高校党外年轻干部发现识别标准和指标体系,并从发现场景、发现方式、发现主体、发现时点等几方面着手建立全链条的高校党外年轻干部发现储备机制,在此基础上以哈尔滨工程大学为例,提出了一系列与党外年轻干部储备相适应的协同工作机制,为高等院校做好党外年轻干部发现、储备、培育、使用工作提供了可供参考的思路。

关键词：党外年轻干部发现储备机制高等院校

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半解析卫星轨道不确定性快速估计方法

宇航学报 2024年第3期45卷 399-408页

作者：于彦君岳程斐李化义陈雪芹刘培哈尔滨工业大学卫星技术研究所哈尔滨150001 哈尔滨工业大学(深圳)空间科学与应用技术研究院深圳518055 上海卫星工程研究所上海710119

基于半解析法和球形单边采样无迹变换提出一种轨道不确定性快速估计方法。首先在考虑J2摄动和大气阻力摄动的基础上,构建轨道要素解析模型用于瞬时轨道要素快速估计。随后基于该轨道要素快速估计方法,结合球形单边采样无迹变换传播初始... 详细信息

基于半解析法和球形单边采样无迹变换提出一种轨道不确定性快速估计方法。首先在考虑J2摄动和大气阻力摄动的基础上,构建轨道要素解析模型用于瞬时轨道要素快速估计。随后基于该轨道要素快速估计方法,结合球形单边采样无迹变换传播初始轨道不确定性,依据高斯摄动方程和球形单边采样点的特性对传播后的采样点进行修正,估计传播后的轨道不确定性。最后将提出的半解析法与高斯和模型相结合,以提高精度。数值仿真分析了所提出的轨道不确定性估计方法相较无迹变换法的计算效率提升程度,并依据似然一致性度量将所提出的方法与蒙特卡洛法、无迹变换法等进行了精度比较。结果表明,所提方法的计算效率相较于传统无迹变换法有较大提升,且具有合适的精度。

关键词：轨道预报不确定性传播轨道要素球形单边采样无迹变换高斯和模型

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新型动物和非动物药物心脏安全性评价模型

中国新药与临床杂志 2024年第5期43卷 333-338页

作者：温正超张可娇许金城蒋雅楠哈尔滨医科大学药学院药理学教研室黑龙江哈尔滨150081 黑龙江省医学科学院北方转化医学研究合作中心黑龙江哈尔滨150086

药物诱导的心脏毒性是药物研发失败的重要原因之一,亟需建立方法早期筛查新药对心脏的影响。但是,传统药物心脏安全性评价模型已不能满足药物研发的需求。因此,开发高效、廉价的药物心脏安全性的评价和机制研究模型对新药研发和药物的... 详细信息

药物诱导的心脏毒性是药物研发失败的重要原因之一,亟需建立方法早期筛查新药对心脏的影响。但是,传统药物心脏安全性评价模型已不能满足药物研发的需求。因此,开发高效、廉价的药物心脏安全性的评价和机制研究模型对新药研发和药物的临床合理应用至关重要。近年来,除传统动物模型外,斑马鱼、果蝇、秀丽隐杆线虫等也被用于药物毒性研究。基于转基因技术可以建立基因表达谱和调节方式与人类相似的人源化动物模型,这类模型的开发和应用有助于解决药物研究中的种属差异问题。此外,器官芯片、类器官、网络毒理学等非动物方法也相继被开发。新型药物心脏安全性评价模型有助于药物心脏毒性防治及药物开发。

关键词：心脏毒性药物评价,临床前模型,动物类器官

超声冲击对增材制造组织改善及强化机理影响的研究进展

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金属学报 2024年第3期60卷 273-286页

作者：孙徕博黄陆军黄瑞生徐锴武鹏博龙伟民姜风春方乃文中国机械总院集团哈尔滨焊接研究所有限公司哈尔滨150028 哈尔滨工业大学材料科学与工程学院哈尔滨150001 郑州机械研究所有限公司新型钎焊材料与技术国家重点实验室郑州450001 哈尔滨工程大学烟台研究院烟台264000

增材制造作为一种快速发展的先进技术已在制造业领域得到广泛应用,但在金属制件增材制造过程中存在的晶粒粗大、组织方向性明显等问题制约了该技术的发展。超声冲击处理作为一种强化手段,因其能够有效改善增材制造金属制件应力状态、细... 详细信息

增材制造作为一种快速发展的先进技术已在制造业领域得到广泛应用,但在金属制件增材制造过程中存在的晶粒粗大、组织方向性明显等问题制约了该技术的发展。超声冲击处理作为一种强化手段,因其能够有效改善增材制造金属制件应力状态、细化组织并提高其综合性能等特点而得到认可。本文从超声冲击在金属增材制造过程中对组织的作用机制和强化机理出发,总结了基于表面塑性变形实现增材制造强化的理论观点及局限性,阐述了超声冲击和增材制造复合作用下的组织细化机理和柱状晶向等轴晶转变机制,最后提出了超声冲击辅助金属增材制造强化理论建立过程中仍需进行深入研究的问题及建议。

关键词：超声冲击处理增材制造强化机制组织转变机理

复杂约束下航天器高效机动路径规划和时域调节方法

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国防科技大学学报 2024年第4期46卷 63-73页

作者：岳程斐鲁明吴凡霍涛陈雪芹哈尔滨工业大学卫星技术研究所黑龙江哈尔滨150001 哈尔滨工业大学(深圳)空间科学与应用技术研究院广东深圳518000

针对复杂约束下航天器大角度姿态机动问题,提出一种基于三维特殊正交群的姿态高效机动路径规划和时域调节方法。针对航天器大角度机动过程中的姿态约束问题,设计了基于梯度的避障策略,得到了虚拟时域中的姿态路径和期望角速度。为了满... 详细信息

针对复杂约束下航天器大角度姿态机动问题,提出一种基于三维特殊正交群的姿态高效机动路径规划和时域调节方法。针对航天器大角度机动过程中的姿态约束问题,设计了基于梯度的避障策略,得到了虚拟时域中的姿态路径和期望角速度。为了满足执行机构最大输出力矩约束,提出了迭代非线性时域调节方法,通过时间缩放得到了满足控制力矩约束的高效机动角速度/控制力矩。仿真结果表明,该方法在满足航天器姿态机动过程中姿态约束和控制力矩约束的同时,相较现有同类方法,显著缩短了机动时间,为受约束的航天器高效机动规划与控制提供了新的思路。

关键词：姿态规划时域调节姿态约束控制力矩约束三维特殊正交群