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无速度测量的微小型UUV鲁棒积分有限时间渐近跟踪控制

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控制与决策 2025年第1期 196-204页

作者：梁洪涛李慧平喻俊志陕西师范大学物理学与信息技术学院西北工业大学航海学院北京大学工学院

针对具有模型不确定和海洋环境扰动的微小型无人水下航行器无速度测量轨迹跟踪控制问题,提出自适应鲁棒积分有限时间预设性能渐近控制方法.构造预置期望收敛时间的预设性能函数与误差转换函数,将跟踪误差由受限状态转化为非受限状态,其... 详细信息

针对具有模型不确定和海洋环境扰动的微小型无人水下航行器无速度测量轨迹跟踪控制问题,提出自适应鲁棒积分有限时间预设性能渐近控制方法.构造预置期望收敛时间的预设性能函数与误差转换函数,将跟踪误差由受限状态转化为非受限状态,其中期望的收敛时间可预先设置且不依赖误差初始状态.在此基础上结合状态扩张观测器和误差符号鲁棒积分控制,提出复合扰动快速补偿与连续抑制相耦合的状态输出反馈控制器,其中线性状态观测器用于快速补偿未知速度和复合扰动,而连续误差符号鲁棒积分控制则进一步抑制估计误差和避免抖振.该设计不仅能保证跟踪控制的瞬态和稳态性能,还可避免鲁棒积分控制需要精确已知扰动微分上界的保守假设以及对高控制增益的依赖.稳定性分析证明了闭环控制信号在有限时间内渐近收敛.仿真结果验证了所提出控制方法的有效性.

关键词：无人水下航行器跟踪控制有限时间预设性能误差符号鲁棒积分扩展状态观测器

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基于不相似度评价的水下声目标分类与听觉特征辨识

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物理学报 2014年第13期63卷 236-245页

作者：杨立学陈克安张冰瑞梁雍西北工业大学航海学院环境工程系西安710072

本文旨在探索人类被试对水下声目标的感知分类及在该过程中所利用的听觉特征.首先设计了成对比较实验.然后利用CLASCAL算法对实验获得的不相似度评分进行建模,获得感知空间,并分析了3个公共维度、特异性和3个被试潜类各自的特性及其在... 详细信息

本文旨在探索人类被试对水下声目标的感知分类及在该过程中所利用的听觉特征.首先设计了成对比较实验.然后利用CLASCAL算法对实验获得的不相似度评分进行建模,获得感知空间,并分析了3个公共维度、特异性和3个被试潜类各自的特性及其在目标感知分类中所起的作用.最后,基于Gammatone听觉滤波器组对声样本进行分析,发现了能够有效描述3个公共维度以及节拍特性的听觉特征,并利用它们构造决策树对新样本实现了分类,从而为实际中如何应用这些特征提供了指导.

关键词：水下声目标分类不相似度多维尺度分析听觉特征

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复杂结构冲击声合成及实验验证

物理学报 2014年第22期63卷 217-223页

作者：张冰瑞陈克安丁少虎西北工业大学航海学院环境工程系西安710072

以复杂结构受击振动响应的时域计算为目的,讨论了结构阻尼的计算方法,给出一种用于冲击声合成的综合数值方法,并进行了实验验证.首先,考虑到阻尼是影响瞬态振动时变特性的重要因素,详细讨论了两种模态阻尼的计算方法;其次,对阻尼板的受... 详细信息

以复杂结构受击振动响应的时域计算为目的,讨论了结构阻尼的计算方法,给出一种用于冲击声合成的综合数值方法,并进行了实验验证.首先,考虑到阻尼是影响瞬态振动时变特性的重要因素,详细讨论了两种模态阻尼的计算方法;其次,对阻尼板的受击振动和声辐射进行了时域仿真,并与时域有限差分法的计算结果进行对比,显示出两种声音合成方法的计算结果具有高度的一致性;最后,针对有限长圆柱壳的受击振动,将合成声与实验录音进行了对比研究.结果表明,合成声与实际录音的时域包络、频谱结构以及衰减趋势基本一致,证明了采用数值方法进行冲击声合成的有效性.

关键词：声音合成模态阻尼冲击声数值方法

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稳态损耗因子的衰减法识别研究

物理学报 2015年第18期64卷 339-346页

作者：顾金桃盛美萍西北工业大学航海学院环境工程系西安710072

根据稳态损耗因子的定义,推导了含多阶模态的频带稳态损耗因子公式,得到结论:稳态损耗因子不一定介于各阶模态损耗因子之间,而是与各阶模态对振动响应的贡献程度有关.提出了过程损耗因子的概念,并给出了利用频带内各模态固有频率、损耗... 详细信息

根据稳态损耗因子的定义,推导了含多阶模态的频带稳态损耗因子公式,得到结论:稳态损耗因子不一定介于各阶模态损耗因子之间,而是与各阶模态对振动响应的贡献程度有关.提出了过程损耗因子的概念,并给出了利用频带内各模态固有频率、损耗因子和振幅计算过程损耗因子的方法.当时间趋于无穷时,过程损耗因子趋于只由最小模态损耗因子贡献的稳态损耗因子.传统衰减法测试稳态损耗因子在频带内仅有单个模态或模态密集的情况下精度较高,但对于含有多阶模态且模态不密集的中频带,采用传统衰减法准确获取稳态损耗因子存在困难.根据过程损耗因子的特点,提出了利用时域衰减曲线逐步分离频带内不同衰减特性分量及其响应幅度从而获取稳态损耗因子的方法.仿真和实验均表明:提出的利用时域衰减数据获取稳态损耗因子的方法具有很高精度,可以弥补传统衰减法在中频段损耗因子实验确定中的不足.

关键词：稳态损耗因子衰减法多模态频带

用于三层有源隔声结构误差传感的压电传感薄膜阵列及其优化设计

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物理学报 2013年第12期62卷 296-305页

作者：马玺越陈克安丁少虎张冰瑞西北工业大学航海学院环境工程系西安710072

基于平面声源的三层有源隔声结构系统易于实现且具有良好的低频隔声性能,实现该系统需解决的关键问题是误差信号的检测.本文将压电传感薄膜聚偏氟乙烯(polyvinylidene fluoride,PVDF)阵列检测简支梁辐射模态的理论拓展到二维结构,并应... 详细信息

基于平面声源的三层有源隔声结构系统易于实现且具有良好的低频隔声性能,实现该系统需解决的关键问题是误差信号的检测.本文将压电传感薄膜聚偏氟乙烯(polyvinylidene fluoride,PVDF)阵列检测简支梁辐射模态的理论拓展到二维结构,并应用到三层隔声结构实现误差传感的优化设计.根据三层结构中特殊的能量传输规律,对误差传感方案中目标函数的选取、PVDF数目确定以及传感系统优化等问题进行深入分析.研究表明,由于辐射板能量主要集中在有限个振动模态上,只需将少数经固定系数加权的PVDF薄膜输出电流求和即可获得前三阶辐射模态幅值.辐射模态幅值的检测值与理论值符合良好,保证传感精度的同时有效简化了系统.

关键词：三层有源隔声结构误差传感策略压电传感薄膜阵列辐射模态

加筋板材料辨识的导纳特征表达与冲击声特征提取

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声学学报 2018年第4期43卷 699-707页

作者：田旭华陈克安李晗杨立学西北工业大学航海学院环境工程系

以表征物理属性的导纳特征为中间量,提取与加筋板材料属性有关的冲击声特征。先用相关分析方法获得金属加筋板物理属性的导纳特征表达以及导纳特征与冲击声特征之间的联系,间接得到表征声源物理属性的冲击声特征,然后通过支持向量机分... 详细信息

以表征物理属性的导纳特征为中间量,提取与加筋板材料属性有关的冲击声特征。先用相关分析方法获得金属加筋板物理属性的导纳特征表达以及导纳特征与冲击声特征之间的联系,间接得到表征声源物理属性的冲击声特征,然后通过支持向量机分类器验证不同特征在金属加筋板材料分类辨识中的性能。结果表明,所得的4组冲击声特征能准确识别出不同的材料,单个特征的识别率与对应材料属性的可分程度有关,理想冲击声声特征比音色特征的平均识别率更高。由此可见,利用导纳特征提取与材料属性相关冲击声特征的方法是有效的,且所提的特征能够很好的反映声源材料属性。

关键词：特征提取材料属性特征表达加筋板导纳辨识支持向量机分类器物理属性

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圆柱腔低频声场的球谐函数分解及声场再现

声学学报 2018年第4期43卷 719-727页

作者：王岩陈克安玉昊昕胥健西北工业大学航海学院环境工程系

针对圆柱腔低频声场的球谐函数分解,提出了基于移动式球形传声器阵列（简称球阵）测量的空间域直接求解法。利用空间域测量数据,在压缩感知（Compressive Sensing,CS）理论框架下通过一次线性方程组求解,获得整体坐标系下的声场展开系... 详细信息

针对圆柱腔低频声场的球谐函数分解,提出了基于移动式球形传声器阵列（简称球阵）测量的空间域直接求解法。利用空间域测量数据,在压缩感知（Compressive Sensing,CS）理论框架下通过一次线性方程组求解,获得整体坐标系下的声场展开系数。首先讨论了感知矩阵的列相关性,比较不同球阵形式及球面采样点数目,不同球谐函数截断阶数以及空间测量位置等的影响。随后在飞机舱室模型内利用文中提出的方法求解声场展开系数,再现腔内水平面的声压分布,并与传统球坐标变换方法做比较。实验结果表明,利用空间域直接求解法,通过球面随机挑选10个采样点的刚性球阵在声腔3个位置进行声场测量,不仅能够有效求解声场展开系数,而且声场再现精度更高,同时计算效率也显著提高。

关键词：低频声场函数分解圆柱腔直接求解法展开系数坐标变换方法测量数据采样点数

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汉语语境下的车辆噪声听觉属性评价与分析

声学学报 2008年第4期33卷 348-353页

作者：陈克安马苗张燕妮王娜闫靓西北工业大学航海学院环境工程系西安710072

研究了等响度车辆噪声听觉属性的空间维度及其汉语表述。首先通过问卷调查确定评价车辆噪声听觉属性的汉语描述词,然后完成基于成对比较法和语义细分法的主观评价实验,获得听觉属性的不相似度矩阵及描述词的等级顺序。最后,利用多维尺... 详细信息

研究了等响度车辆噪声听觉属性的空间维度及其汉语表述。首先通过问卷调查确定评价车辆噪声听觉属性的汉语描述词,然后完成基于成对比较法和语义细分法的主观评价实验,获得听觉属性的不相似度矩阵及描述词的等级顺序。最后,利用多维尺度分析和主成分分析法得到独立的用中文表达的车辆噪声听觉属性,结果表明:对于等响度的车辆噪声,其听觉属性可以用三个维度表示,分别用"粗糙"、"刺耳"和"起伏"描述。

关键词：车辆噪声评价实验属性听觉汉语语境主成分分析法空间维度

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利用冲击声辨识声源材料的特征提取

声学学报 2016年第4期41卷 521-528页

作者：梁雍陈克安张冰瑞西北工业大学航海学院环境工程系西安710072

声源辨识属于环境声识别的范畴,是模式识别的一个重要研究方向。冲击声携带了大量的声源物理信息,因此利用冲击声提取特征进行声源材料辨识是提高声目标识别分类性能的重要途径。对球-板撞击物理模型合成的冲击声连续统,提出使用基函数... 详细信息

声源辨识属于环境声识别的范畴,是模式识别的一个重要研究方向。冲击声携带了大量的声源物理信息,因此利用冲击声提取特征进行声源材料辨识是提高声目标识别分类性能的重要途径。对球-板撞击物理模型合成的冲击声连续统,提出使用基函数学习法提取目标特征,同时利用短时傅里叶变换和小波包变换进行特征提取,以此为基础完成被击平板的材料识别。研究结果表明,利用基函数学习法获得的特征,对于冲击声分类的效果明显优于短时傅里叶变换和小波包变换方法,说明利用该方法进行冲击声声源材料辨识的可行性和优势。

关键词：源材料特征提取小波包变换短时傅里叶变换物理模型目标特征识别分类连续统模式识别目标分类