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基于迁移学习的滚动轴承剩余使用寿命预测

哈尔滨工程大学学报 2024年第4期45卷 665-673页

作者：姜苗向阳魏建红武汉理工大学船海与能源动力工程学院湖北武汉430000 高性能船舶技术教育部重点实验室(武汉理工大学) 湖北武汉430000

为解决轴承剩余使用寿命预测模型预测泛化能力低,不能准确预测出未训练轴承剩余使用寿命的问题,本文提出了一种迁移轴承状态知识的剩余使用寿命的方法。利用计算时域、频域特征以及模糊熵作为预测特征,使用“3σ”准则将轴承全寿命过程... 详细信息

为解决轴承剩余使用寿命预测模型预测泛化能力低,不能准确预测出未训练轴承剩余使用寿命的问题,本文提出了一种迁移轴承状态知识的剩余使用寿命的方法。利用计算时域、频域特征以及模糊熵作为预测特征,使用“3σ”准则将轴承全寿命过程划分为正常阶段、退化阶段,以实现对退化阶段轴承剩余使用寿命的预测。构建基于门控循环单元的轴承剩余使用寿命预测模型,并使用某一轴承的全寿命周期数据进行训练,使模型学习到新轴承的状态信息。研究表明:相较于未使用迁移学习的方法,其预测所有轴承的轴承剩余使用寿命平均均方根误差减小了52.53%,平均百分比误差减少了68.87%。本文提出的方法可以有效、准确地预测出轴承的轴承剩余使用寿命。

关键词：门控循环单元剩余使用寿命预测滚动轴承迁移学习预训练模糊熵退化阶段特征融合

基于人工势场-操纵运动混合模型的船舶路径规划

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华中科技大学学报（自然科学版） 2024年第1期52卷 85-90页

作者：程细得刘鹏辉韩琨羽施畅武汉理工大学高性能船舶技术教育部重点实验室湖北武汉430063 武汉理工大学船海与能源动力工程学院湖北武汉430063

为提高船舶全局路径规划的合理性和安全性,提出了一种考虑船舶操纵运动性能的路径规划方法.首先引入偏转力矩和船舶领域对传统的人工势场法进行改进;然后研究了人工势场法与船舶操纵运动模型融合的机理,构建了一种人工势场-操纵运动混... 详细信息

为提高船舶全局路径规划的合理性和安全性,提出了一种考虑船舶操纵运动性能的路径规划方法.首先引入偏转力矩和船舶领域对传统的人工势场法进行改进;然后研究了人工势场法与船舶操纵运动模型融合的机理,构建了一种人工势场-操纵运动混合模型;最后通过求解该混合模型完成了船舶在两类典型静态障碍物环境中的路径规划.仿真结果表明:此方法规划出的路径,不仅可以安全避开周围环境中的障碍物,而且与传统人工势场法相比,经过障碍物时拐角更平缓,每一处路径的转向角都能满足船舶操纵运动性能的约束,路径平滑度更高,更符合船舶实际航行工况的要求.

关键词：全局路径规划人工势场法操纵运动模型避障船舶操纵性

基于多智能体深度强化学习的多船协同避碰策略

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计算机集成制造系统 2024年第6期30卷 1972-1988页

作者：黄仁贤罗亮武汉理工大学高性能舰船技术教育部重点实验室湖北武汉430064 武汉理工大学船海与能源动力工程学院湖北武汉430064 武汉理工大学三亚科教创新园海南三亚572019

为了提高多船会遇时智能避碰策略的协同性、安全性、实用性和节能性,在中心化训练去中心化执行框架下,结合优先经验回放机制提出一种多智能体Softmax深层双确定性策略梯度PER-MASD3算法,用于解决多船协同避碰问题,该算法不仅解决了双延... 详细信息

为了提高多船会遇时智能避碰策略的协同性、安全性、实用性和节能性,在中心化训练去中心化执行框架下,结合优先经验回放机制提出一种多智能体Softmax深层双确定性策略梯度PER-MASD3算法,用于解决多船协同避碰问题,该算法不仅解决了双延迟确定策略梯度(TD3)算法存在的值估计偏差问题,还在模型训练过程中引入熵正则项,以促进探索和控制随机控制策略,采用自适应噪声对不同阶段的任务进行有效探索,进一步提升了算法的学习效果和稳定性。通过实验验证,所提算法在解决多船协同避碰问题上具有较好的决策效果、更快的收敛速度和更稳定的性能。

关键词：多智能体深度强化学习协同避碰中心化训练去中心化执行优先经验回放多智能体Softmax深层双确定性策略梯度

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基于多特征聚合的水面遮挡目标检测算法

华中科技大学学报（自然科学版） 2024年第4期52卷 76-81页

作者：冯辉蒋成鑫徐海祥谢磊武汉理工大学高性能船舶技术教育部重点实验室湖北武汉430063 武汉理工大学船海与能源动力工程学院湖北武汉430063 武汉理工大学智能交通系统研究中心湖北武汉430063

针对智能船舶在内河航道航行时经常出现的船舶互相遮挡而影响目标检测精度的问题,提出了一种基于多特征聚合的水面遮挡目标检测算法.首先,在骨干网络设置多尺度感受野特征融合结构,融合被遮挡船舶可视区域与周围环境特征;其次,在骨干网... 详细信息

针对智能船舶在内河航道航行时经常出现的船舶互相遮挡而影响目标检测精度的问题,提出了一种基于多特征聚合的水面遮挡目标检测算法.首先,在骨干网络设置多尺度感受野特征融合结构,融合被遮挡船舶可视区域与周围环境特征;其次,在骨干网络及网络的特征拼接部分添加混合注意力机制,增强网络的长程依赖性,聚合船首和船尾的特征;然后,设计了数据重采样策略,在训练过程中根据船舶类别的数量自适应地调整样本采样频率,缓解数据集中船舶数量的严重不均匀;最后对算法进行验证。结果表明:算法通过聚合被遮挡船舶可视区域与周围环境等多尺度特征,聚合船首、船尾长程特征,相较于原算法精度提升达到了3.3%,有效提升了视觉遮挡状态下水面目标的检测精度.

关键词：智能船舶遮挡检测多尺度特征融合混合注意力机制数据重采样

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Fe-MOF玻璃的形成过程与机理探索

硅酸盐学报 2024年

作者：刘鑫宇郭超慧陶海征乔昂武汉理工大学硅酸盐建筑材料国家重点实验室中山市武汉理工大学先进工程技术研究院

不同的中心金属离子能够赋予金属有机框架材料(MOFs)不同的性能，众多Fe基MOF材料具有优异的电、磁性能。但由于Fe元素存在变价，且Fe–N配位键难以形成，可熔融成玻Fe-MOF材料鲜有报道。使用无溶剂法成功制备Fe3(C3H2N2)6(C3H4N2)2(FC... 详细信息

不同的中心金属离子能够赋予金属有机框架材料(MOFs)不同的性能，众多Fe基MOF材料具有优异的电、磁性能。但由于Fe元素存在变价，且Fe–N配位键难以形成，可熔融成玻Fe-MOF材料鲜有报道。使用无溶剂法成功制备Fe3(C3H2N2)6(C3H4N2)2(FCIR)晶体，即Fe-MOF晶体，并且利用熔融淬冷法制成了FCIR玻璃，并探究该Fe-MOF在加热过程中的形态和结构演变，以及其玻璃态形成的机理。结果表明：相较于以Zn为中心离子的可熔融MOF材料，Fe离子对晶体加热过程中的熔融过程和结构演变会产生较大影响；FCIR晶体熔融淬冷后发生近程序结构变化，即由晶态时Fe离子与咪唑的6配位八面体脱去2个单配位咪唑转变为玻璃态的4配位四面体。

关键词： Fe-MOF 玻璃形成熔融结构变化

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石墨炔在水系离子电池中的研究进展

新型炭材料（中英文） 2024年第3期39卷 388-406页

作者：徐显敏封文聪任静柯罗雯武汉理工大学材料科学与工程学院材料复合新技术国家重点实验室湖北武汉430070 武汉理工大学理学院物理系湖北武汉430070

石墨炔(Graphdiyne,GDY)是一种全新的炭材料,具有特殊的炭杂化排列方式、独特的化学性质和电子结构以及独特的孔隙结构等优点,在电化学储能领域具有良好的应用前景。新兴的水系离子电池具有低成本和高安全性等优点,然而,高性能电极材料... 详细信息

石墨炔(Graphdiyne,GDY)是一种全新的炭材料,具有特殊的炭杂化排列方式、独特的化学性质和电子结构以及独特的孔隙结构等优点,在电化学储能领域具有良好的应用前景。新兴的水系离子电池具有低成本和高安全性等优点,然而,高性能电极材料的开发、新型隔膜体系的设计以及稳定界面的策略等仍是水系离子电池面临的主要挑战。石墨炔在负极保护、正极包覆、隔膜设计以及稳定界面pH值等方面,可以改善离子传输与界面沉积行为、电解液不稳定等问题。特别是石墨炔自下而上的分子结构设计策略使其具有易修饰、掺杂的特点,改性的石墨炔类似物具有更加优异的性能,拓宽了其在水系离子电池中的应用。本文系统综述了石墨炔的结构与性质以及合成方法,特别对石墨炔在水系离子电池中的研究进行了总结。此外,对石墨炔在水系离子电池中应用时仍存在的问题与挑战进行了探讨,对石墨炔在水系离子电池中的发展进行了展望。

关键词：石墨炔炭材料电化学储能水系离子电池分子结构设计

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回弹比矩阵及回弹比特征量在双曲度板成形回弹描述和补偿中的应用

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船舶力学 2024年第5期28卷 735-747页

作者：施凤燕赵涵胡勇黄朝炎武汉理工大学教育部船舶技术高性能重点实验室武汉430063 武汉理工大学船海与能源动力工程学院武汉430063 中南大学土木工程学院长沙410075

回弹补偿是活络方形压头可重构模具成形船体双曲度外板时遇到的主要难题。本文参考单曲度板回弹比表达方法,引入针对双曲度板材描述离散点以及整体回弹大小的回弹比矩阵及回弹比特征量,并对文献中单曲度板的回弹数据进行了描述,得到的... 详细信息

回弹补偿是活络方形压头可重构模具成形船体双曲度外板时遇到的主要难题。本文参考单曲度板回弹比表达方法,引入针对双曲度板材描述离散点以及整体回弹大小的回弹比矩阵及回弹比特征量,并对文献中单曲度板的回弹数据进行了描述,得到的结论与文献一致。同时对典型双曲度板进行了冲压成形实验,并采用本文提出的回弹比矩阵及回弹比特征量对回弹数据进行描述。结果表明:在双向曲率半径分别相等时,马鞍形板的回弹显著小于帆形板;弹塑性理论推导出的回弹比结果与实验数据的回弹比结果相一致。基于回弹比矩阵,本文提出了一种新的回弹补偿算法,通过对比发现基于回弹比矩阵的补偿算法的补偿效果更好。

关键词：双曲度板材回弹补偿回弹比矩阵回弹比特征量

可溶性磷对大掺量磷石膏胶凝材料水化过程的影响

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硅酸盐通报 2024年第9期43卷 3303-3312页

作者：康雪儿黄赟刘刚何明皓万惠文武汉理工大学材料科学与工程学院武汉430070 武汉理工大学硅酸盐建筑材料国家重点实验室武汉430070

磷石膏中的杂质如残余酸、可溶性磷会对磷石膏胶凝材料的配比和强度发展造成很大影响。本文用两种不同品质的磷石膏,与矿渣和水泥复合制备磷石膏掺量为60%、70%和80%(质量分数)的胶凝材料,并对磷石膏进行湿磨改性。通过测试胶凝材料孔溶... 详细信息

磷石膏中的杂质如残余酸、可溶性磷会对磷石膏胶凝材料的配比和强度发展造成很大影响。本文用两种不同品质的磷石膏,与矿渣和水泥复合制备磷石膏掺量为60%、70%和80%(质量分数)的胶凝材料,并对磷石膏进行湿磨改性。通过测试胶凝材料孔溶液pH值、矿渣水化程度和抗压强度,并结合XRD、SEM-EDS等测试方法探究可溶性磷杂质对大掺量磷石膏胶凝材料水化过程的影响。结果表明:大掺量磷石膏胶凝材料中硅酸盐水泥的最佳掺量与磷石膏中所含的可溶性磷杂质有关,杂质含量越高水泥最佳掺量越高;磷石膏通过湿磨中和预处理后,可改善胶凝材料的7 d强度,但并不能提高28 d强度;复合胶凝材料的强度取决于矿渣水化程度,水化过程中磷石膏中可溶性磷与水泥水化的Ca(OH)_(2)形成磷酸钙沉淀覆盖在矿渣表面上,阻碍了矿渣水化,是影响其强度发展的主要原因。

关键词：磷石膏水硬性胶凝材料可溶性磷水化程度抗压强度湿磨改性

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3D打印玻璃材料的研究现状及展望

硅酸盐通报 2024年第5期43卷 1569-1587页

作者：杨辰倩刘超陈鹏刘凯武汉理工大学材料科学与工程学院武汉430070 武汉理工大学硅酸盐建筑材料国家重点实验室武汉430070

玻璃作为一种非晶态材料,具有高光学透明度、高热稳定性、高化学稳定性、高熔点及低热膨胀系数等特点,广泛用于电子、信息、医疗等领域。随着人们对玻璃材料的结构形状、材料分布及功能属性要求越来越高,传统的玻璃材料成形加工方法(浇... 详细信息

玻璃作为一种非晶态材料,具有高光学透明度、高热稳定性、高化学稳定性、高熔点及低热膨胀系数等特点,广泛用于电子、信息、医疗等领域。随着人们对玻璃材料的结构形状、材料分布及功能属性要求越来越高,传统的玻璃材料成形加工方法(浇筑法、吹制法、浮法等)很难甚至无法满足上述需求。3D打印技术颠覆了传统材料的成形工艺,其基于逐层累加的制造原理,理论上可实现任意复杂构件的数字化成形,具有无需模具、成形效率高等优点,受到玻璃材料成形制造领域学者的广泛关注。本文系统总结了玻璃材料构件的不同3D打印工艺方法、原理及优缺点,介绍了3D打印玻璃材料的应用现状,最后对玻璃材料3D打印技术进行了展望。

关键词： 3D打印玻璃材料工艺性能结构应用

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