深潜救生艇水下对接机械手及其控制系统

介绍了深潜救生艇水下对接的捕捉机械手,提出了该机械手的作业策略,设计了捕捉机械手的位置／位置控制系统,给出了系统的硬件框图和软件设计要点。     

水下金刚石绳锯机技术方案分析与设计

介绍了金刚石绳锯机的基本组成和工作原理,通过对国外海洋工程施工中金刚石绳锯机作业技术方案的分析,设计了适于海底油气管道切割的水下金刚石绳锯机。针对丝杠在水下易腐蚀的缺点,提出了利用连通器原理对丝杠进行密封的方法。这种类型的水下金刚石绳锯机将在海底油气管道维修工程中发挥更有效的作用。     

仿生机器蟹运动系统能量分析

对仿生机器蟹行走过程中关节能量进行分析,目的是决定系统性能和在系统运动过程中的运动变量的最优选择。这些运动变量主要包括步态、占空系数、躯体高度、步长、最大的抬腿高度等。定义了平均功率、平均功率偏差、平均驱动力矩3个指标,用于定量地衡量仿生机器蟹行走过程中关节能量的变化。依据指标设计了一系列的试验,得到了运动参数与关节能量之间的关系及运动参数选取的参考数据。     

基于宽度学习系统的气动波纹管驱动器无模型跟踪控制

针对一款具有波纹管外形的充气伸长型气动软体驱动器(简称“气动波纹管驱动器”),提出一种基于宽度学习系统的无模型跟踪控制方法,使该驱动器有效跟踪期望轨迹.首先,介绍气动波纹管驱动器结构,以及气动波纹管驱动器整体实验平台工作原理.根据驱动器实时位置信息提出一种基于宽度学习系统的跟踪控制方法,受PID跟踪控制方法中积分项作用的启发,所提出控制方法不仅采用系统跟踪误差作为宽度学习系统的输入之一,还将跟踪误差对时间的积分项作为另一输入以消除期望轨迹与实际轨迹间的恒定偏差.然后,采用宽度学习系统计算得到控制气压,同时,利用基于梯度下降法的学习律在线调整宽度学习系统权值,进而减小驱动器跟踪误差.最后,通过实验验证所提出方法的有效性.所提出方法无需建立驱动器模型,能够简化控制器设计步骤,且与深度神经网络控制方法相比,能在避免计算量过大的前提下实现较高的跟踪控制精度.     

垂直气动人工肌肉系统的模型参考自适应逆补偿控制

与传统刚性驱动系统相比, 气动人工肌肉系统具有质量轻、人机交互友好等优势, 近年来在生产生活中受到广泛关注. 然而, 该类系统的运动呈现出复杂的迟滞特性, 这给针对该类系统的跟踪控制研究带来了挑战. 本文针对垂直气动人工肌肉系统, 提出一种模型参考自适应逆补偿控制策略, 可有效克服迟滞特性以及控制过程中外界扰动和参数摄动等不确定因素对系统运动状态的影响, 实现系统高精度跟踪控制. 具体而言, 本文首先对系统的运动特性以及影响系统控制精度的不确定因素进行分析; 然后, 基于分析结果建立一个描述系统运动特性的参考模型; 进而采用逆补偿思想, 通过对所建立的参考模型求逆来构造一个逆补偿控制器, 克服迟滞特性对系统运动状态产生的影响; 随后, 基于最小均方误差算法设计自适应律, 在线辨识参考模型的权值, 同时估计逆补偿控制器的设计参数, 克服外界扰动和参数摄动等不确定因素对系统运动状态的影响; 最后, 通过实验验证所提控制策略的有效性.     

全州县典型地质遗迹景观及其旅游地学意义

全州县地质遗迹景观资源丰富、类型多样、特色鲜明，对于全州县开展地质旅游脱贫攻坚至关重要。本文结合全州县区域地质背景，在详细野外地质调查的基础上，划分出全州县典型地质遗迹景观类型，系统分析典型地质遗迹景观特征，从地质旅游开发利用的角度，探讨了全州县地质遗迹景观的地学意义。研究结果表明：(1)全州县典型地质遗迹景观主要发育于泥盆系、石炭系碳酸盐岩及加里东期酸性花岗岩中；(2)全州县大地格架从志留纪开始主要经历了花岗岩体形成、大地格架形成、断陷盆地形成、现代地貌形成四个时期；(3)全州县有30处典型地质遗迹景观，依照有关技术要求可划分为两个大类、四个类、七个亚类；(4)全州县地质遗景观中构造遗迹、矿业遗迹、水体遗迹及地貌遗迹特征突出；(5)全州县地质遗迹景观在构造学、地貌学、旅游学、环境学等领域具有重要的旅游地学研究意义。本文研究结果为认识全州县典型地质遗迹景观状况和科学合理开展地质旅游提供依据。     

300 kV激光触发多级真空开关结构设计

激光触发真空开关具有优异的工作性能，在脉冲功率系统具有很好的应用前景。本文以300 kV为设计指标，对激光触发多级真空开关进行结构设计与优化。首先进行激光触发间隙的结构设计，靶材由KCl和Ti混合制成，采用铜铬合金纵磁电极；其次进行自击穿间隙的结构设计，自击穿间隙采用平板不锈钢电极，结合不同圆角半径下的电场仿真结果，确定电极外侧圆角半径为5 mm,内侧圆角半径为3.5 mm;通过对绝缘支柱闪络机理的分析，使用带伞裙的圆柱形尼龙绝缘支柱并采用电极嵌入绝缘支柱降低三交界面电场；最后根据开关的欠压比、过压倍数和稳定性，确定自击穿间隙采用三个3.7 mm长的真空短间隙，各间隙承担电压为180、40、40、40 kV。     

磁性源瞬变电磁法零偏移距全期视电阻率计算及其校正方法研究

计算视电阻率是瞬变电磁数据处理与解释工作的主要内容之一。通常由均匀或层状模型计算得到的视电阻率不足以详细表征地下介质分布，具有较强的体积效应和多解性且计算量大。基于此，针对全期视电阻率的优化问题，研究了半球壳层校正方法，实现了快速计算弱多解性的视电阻率，校正结果显示电性分界面更加明显。为实现数据快速处理并得到视电阻率唯一解，首先分析了感应电动势和电阻率之间的单调关系，对比地质情况从而选取感应电动势的单调区间，然后重新构造核函数以适用于二分法，最后计算连续且完整采样时间的视电阻率。为减弱视电阻率的体积效应，建立由均匀半球壳层组成的视电阻率校正模型且介质层数与时道数量一致，然后基于扩散深度表达式推导出视电阻率校正公式，用以校正全期视电阻率最优化算法计算的视电阻率。理论模型和实测数据的处理结果均表明，全期视电阻率最优化算法相对于晚期视电阻率计算方法，能够将有效时道拓展至全时间段，从而可以更加有效地识别浅层介质的垂向分布规律，而且半球壳层校正方法能够有效约束低阻介质体积效应对深度的影响，提高视电阻率的垂向分辨率。     

积分对象模型预测控制研究

预测控制系统存在响应时间较大或者包含积分环节的非自衡对象系统时，为改善控制效果，需要加大预测时域，由于优化存在于预测时域中，数值求解过程可能随着预测时域过长陷入病态。为此，提出一种指数加权的渐进稳定优化策略。首先，对状态空间模型重构以嵌入积分作用简化反馈校正环节，同时引入Laguerre函数进一步提升MPC执行效率；然后，在预测控制设计中使用指数加权将模型特征值规定在单位圆内，保证模型的稳定；最后，通过修改权重矩阵实现长预测时域优化控制的闭环渐近稳定性。对包含积分对象的单变量及多变量系统进行仿真验证，仿真结果表明：提出的MPC算法可有效避免数值解病态，同时提升系统的动态及稳态性能。     

河北省平原区填埋物污染的电性识别特征

针对河北省平原区工业固废和生活垃圾两类填埋场地，采用"高密度电阻率法+激电测深+时谱激电参数"的组合方法，确定了污染物/填埋物的电性识别特征，所圈定的污染物的空间分布与钻孔验证结果相吻合，结果表明：高密度电阻率法效率高、抗干扰能力强，更突出浅部信息，是快速识别目标区的重要参考；时谱激电参数特征在污染物的识别和圈定中较传统激电参数则更为稳定，该组合方法在工业固废填埋物、生活垃圾填埋场渗漏污染的探测中相互印证、相互补充，取得了较好的识别效果。