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输入时延与通信时延下AUV集群的牵制控制

北京航空航天大学学报 2024年第5期50卷 1474-1480页

作者：杜雪孙兆栋徐成龙靳泽晟哈尔滨工程大学智能科学与工程学院哈尔滨150000

针对时延问题对集群稳定性的影响,对牵制控制策略进行研究,利用反馈线性化将水下无人潜航器(AUV)模型简化为二阶积分器模型,研究了具有时延的水下无人潜航器集群下的编队控制问题,并将一致性控制与牵制控制相结合。分析了输入时延和通... 详细信息

针对时延问题对集群稳定性的影响,对牵制控制策略进行研究,利用反馈线性化将水下无人潜航器(AUV)模型简化为二阶积分器模型,研究了具有时延的水下无人潜航器集群下的编队控制问题,并将一致性控制与牵制控制相结合。分析了输入时延和通信时延对水下无人潜航器集群系统的影响,应用Nyquist判据控制理论进行证明,得到了集群中被牵制水下无人潜航器和未被牵制水下无人潜航器组成的系统能渐进收敛达到一致性的充分必要条件。通过数值仿真验证了定理的正确性。

关键词：水下无人潜航器集群一致性牵制控制通信时延输入时延

高雷诺数下串列粗糙三圆柱的流致振动试验研究

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振动与冲击 2024年第6期43卷 280-287,319页

作者：李怀军孙海哈尔滨工程大学航天与建筑工程学院哈尔滨150001

通过试验研究了高雷诺数下串列粗糙三圆柱的流致振动,分析与探讨了刚度、间距比对各个圆柱振幅响应、频率响应、位移频谱的影响,并与串列粗糙双圆柱的结果进行对比,揭示了干扰圆柱数量的增加对受扰圆柱流致振动的影响规律。研究结果表明... 详细信息

通过试验研究了高雷诺数下串列粗糙三圆柱的流致振动,分析与探讨了刚度、间距比对各个圆柱振幅响应、频率响应、位移频谱的影响,并与串列粗糙双圆柱的结果进行对比,揭示了干扰圆柱数量的增加对受扰圆柱流致振动的影响规律。研究结果表明:在初始分支,上游圆柱对下游圆柱有强烈的屏蔽作用,而在上端分支,出现下游圆柱振幅超过上游圆柱的现象;在上端分支和过渡区域,低刚度条件下,下游圆柱干扰数量的增加可以明显降低上游圆柱的振动频率;在涡激振动区域,下游干扰圆柱数量的增加几乎不影响上游圆柱的振幅;在驰振区域,上游圆柱干扰数量的增加降低了下游圆柱的振幅,并随着刚度的增加对下游圆柱振幅的降低程度下降;间距比对串列粗糙三圆柱的流致振动响应具有显著影响。

关键词：涡激振动驰振串列三圆柱振动响应

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正庚烷/甲烷混合燃烧特性数值分析

航空动力学报 2024年第2期39卷 24-31页

作者：石云姣孙继昊徐宏昊庞历瑶赵宁波郑洪涛哈尔滨工程大学动力与能源工程学院哈尔滨150001

针对燃气轮机的双燃料混合燃烧问题,采用直接关系图法对NUI(National University of Ireland)机理进行简化(含204组分,902步反应),在此基础上数值研究了甲烷质量分数和体积分数对正庚烷/甲烷混合燃烧特性的影响。结果表明:提高甲烷体积... 详细信息

针对燃气轮机的双燃料混合燃烧问题,采用直接关系图法对NUI(National University of Ireland)机理进行简化(含204组分,902步反应),在此基础上数值研究了甲烷质量分数和体积分数对正庚烷/甲烷混合燃烧特性的影响。结果表明:提高甲烷体积分数会使混合燃料的着火延迟时间非线性增加,层流火焰速度、绝热火焰温度、一氧化碳排放下降;当甲烷体积分数超过70%时,混合燃料的层流火焰速度和着火延迟时间对甲烷体积分数较为敏感。此外,对于采用正庚烷/甲烷的环形燃烧室,在保持混合燃料热值不变的条件下,两种燃料的火焰锋面位置基本相同,且随着甲烷质量分数的升高,火焰长度和托举高度逐渐增加,燃烧效率、总压损失、一氧化碳和氮氧化物排放逐渐下降;当甲烷质量分数低于30%时,火焰呈“V”型,高于30%时火焰呈“M”型。

关键词：燃气轮机正庚烷甲烷机理简化燃烧室

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BMFLC幅相补偿的舰船升沉测量方法

中国惯性技术学报 2024年第6期32卷 531-536,546页

作者：奔粤阳方时铮龚胜李倩哈尔滨工程大学智能科学与工程学院哈尔滨150001

在利用捷联式惯性导航系统进行升沉测量的过程中,引入数字高通滤波器可以很好地解决高度积分发散的问题,但随之会带来由高通滤波器固有特性导致的幅值衰减和相位超前。基于此,定量地分析了高通滤波器引起的幅相误差,提出一种基于带限傅... 详细信息

在利用捷联式惯性导航系统进行升沉测量的过程中,引入数字高通滤波器可以很好地解决高度积分发散的问题,但随之会带来由高通滤波器固有特性导致的幅值衰减和相位超前。基于此,定量地分析了高通滤波器引起的幅相误差,提出一种基于带限傅里叶线性组合(BMFLC)幅相补偿的升沉测量方法,并在BMFLC中引入遗忘卡尔曼滤波权值更新策略。在提高BMFLC拟合精度的基础上,进一步提高对数字高通滤波器输出信息的幅相误差补偿精度。最后利用六自由度运动平台和舰船实验验证所提方法,实验结果表明:所提方法测得的升沉位移均方根误差约为8.1 mm,具有较高的适用性和稳定性。

关键词：升沉测量带限傅里叶线性组合数字高通滤波器

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基于快压机的双燃料燃烧过程数值研究

工程热物理学报 2024年第7期45卷 2198-2205页

作者：熊仟邓楠楠王璐江宛张义哈尔滨工程大学动力与能源工程学院哈尔滨150001

利用CONVERGE软件构建并验证了基于快速压缩膨胀机的仿真模型,探究了柴油喷雾微引燃高压天然气射流的基础燃烧特征,分析了引燃油量和天然气喷孔直径对双燃料燃烧过程的影响。结果表明,燃烧火焰沿射流两侧扩散发展,燃气动量的减小对射流... 详细信息

利用CONVERGE软件构建并验证了基于快速压缩膨胀机的仿真模型,探究了柴油喷雾微引燃高压天然气射流的基础燃烧特征,分析了引燃油量和天然气喷孔直径对双燃料燃烧过程的影响。结果表明,燃烧火焰沿射流两侧扩散发展,燃气动量的减小对射流前端当量比分布影响较大;引燃油量影响了缸内引燃火焰持续时间,从而影响了燃气着火时刻和燃烧量;天然气喷孔直径影响了射流喷射量和动量,涡流条件下,燃烧着火区域的分布影响燃气的着火和稳定燃烧。

关键词：快速压缩膨胀机天然气高压直喷引燃油量天然气喷孔直径

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压裂强化水合物分段降压开采模拟研究

工程热物理学报 2024年第5期45卷 1498-1505页

作者：王佳琪魏皓琦陈燚坤郭馨然葛坤哈尔滨工程大学动力与能源工程学院哈尔滨150001

水合物储层低渗透性诱发的天然气采收率过低是限制天然气水合物商业化开采的重要影响因素之一,通过压裂技术提高低渗透油气藏的渗透率已十分成熟,目前也逐步应用于水合物开采中。本文建立一个二维轴对称水合物开采模型进行了压裂辅助提... 详细信息

水合物储层低渗透性诱发的天然气采收率过低是限制天然气水合物商业化开采的重要影响因素之一,通过压裂技术提高低渗透油气藏的渗透率已十分成熟,目前也逐步应用于水合物开采中。本文建立一个二维轴对称水合物开采模型进行了压裂辅助提高天然气水合物分段降压开采效率的模拟研究,通过分析岩心内部压力、饱和度分布以及产气和产水的变化,对比不同压裂工况下水合物开采效率,得到了压裂能够加快水合物分解速度,缩短开采时间,提高开采效率和经济性的结论。

关键词：天然气水合物压裂储层渗透率分段降压

基于非奇异快速终端滑模的多水面船固定时间协同控制

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控制与决策 2024年第8期39卷 2637-2646页

作者：王元慧任哲达邵兴超王心玮哈尔滨工程大学智能科学与工程学院哈尔滨150001

针对多水面船协同控制过程中存在的时变海洋环境干扰、模型参数不确定性、速度测量值未知和输入饱和的问题,提出一种基于非奇异快速终端滑模的固定时间分布式协同控制方案,该方案可保证协同控制系统的全局固定时间稳定性.首先,设计一个... 详细信息

针对多水面船协同控制过程中存在的时变海洋环境干扰、模型参数不确定性、速度测量值未知和输入饱和的问题,提出一种基于非奇异快速终端滑模的固定时间分布式协同控制方案,该方案可保证协同控制系统的全局固定时间稳定性.首先,设计一个固定时间扩张状态观测器,用于估计速度和集总干扰(包括时变海洋环境干扰和模型参数不确定性);其次,设计一种新型的固定时间辅助动态系统处理输入饱和;再次,基于固定时间非奇异快速终端滑模面提出一种分布式抗饱和的滑模控制器,消除系统的奇异性,并且使得收敛时间上界独立于系统的初始状态;最后,为了避免在编队控制律中使用邻船的加速度,设计一种改进的一致鲁棒精确微分器估计邻船的加速度信息.仿真结果验证了所提方案的有效性.

关键词：多水面船系统固定时间扩张状态观测器固定时间非奇异快速终端滑模控制器输入饱和一致鲁棒精确微分器

基于大脑海马认知机理的主从式AUV协同定位方法

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中国惯性技术学报 2024年第1期32卷 27-33页

作者：李倩聂简黄鸿殿孔庆宇奔粤阳哈尔滨工程大学智能科学与工程学院哈尔滨150001

针对AUV协同定位系统中水声测距信息存在大量野值的问题,提出一种基于哺乳动物大脑海马体空间细胞认知机理启发的主从式AUV协同定位方法。首先,利用二维连续吸引子网络模型对网格细胞进行建模,并基于从艇速度与航向信息实现路径积分;其... 详细信息

针对AUV协同定位系统中水声测距信息存在大量野值的问题,提出一种基于哺乳动物大脑海马体空间细胞认知机理启发的主从式AUV协同定位方法。首先,利用二维连续吸引子网络模型对网格细胞进行建模,并基于从艇速度与航向信息实现路径积分;其次,引入竞争性Hebb网络对多个网格细胞板自组织编码,从而基于多尺度网格细胞板加权生成具有单个放电活动包的位置细胞板;最后,将主从艇之间的水声测距量测信息转化为位置细胞放电活动,并利用其对位置细胞放电进行更新,从而校正从艇路径积分累积误差。由于位置细胞能够通过多次放电更新逐渐逼近真实位置,从而可以有效降低单一量测野值对于系统定位精度的影响。仿真实验结果表明,在水声测距量测噪声含有大量野值点而不满足高斯分布的情况下,所提出的类脑协同定位算法对量测噪声野值具有更高的鲁棒性,与有阈值判断的扩展卡尔曼滤波(EKF)协同定位算法相比定位精度提高28%。

关键词：自主水下航行器协同定位大脑海马体位置细胞网格细胞

考虑微动磨损下蒸汽发生器传热管时变可靠性评估方法

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核动力工程 2024年第1期45卷 164-170页

作者：薛颖成吴宗辉何建哈尔滨工程大学航天与建筑工程学院哈尔滨150001

为了探究微动磨损对冲击作用下蒸汽发生器传热管可靠性的影响,建立了一种蒸汽发生器传热管安全性能的评估方法。通过拟合传热管磨损系数的分布形式,建立了传热管的磨损时变模型;运用乘子降维法获得传热管极限状态分数阶矩,使用NM(Nelder... 详细信息

为了探究微动磨损对冲击作用下蒸汽发生器传热管可靠性的影响,建立了一种蒸汽发生器传热管安全性能的评估方法。通过拟合传热管磨损系数的分布形式,建立了传热管的磨损时变模型;运用乘子降维法获得传热管极限状态分数阶矩,使用NM(Nelder-Mead)单纯形算法优化最大熵参数来计算传热管的失效概率;基于时间离散法,对冲击作用下蒸汽发生器传热管在微动磨损影响下的时变可靠性进行研究。结果表明,在以可靠性指标大于2作为结构可靠的接受标准时,在第10年磨损状态下,遭受冲击作用的蒸汽发生器传热管时变可靠性已不能满足要求。

关键词：时变可靠性微动磨损蒸汽发生器传热管最大熵原理