针对拖曳式水下航行器(Towed Underwater Vehicle,TUV)深度控制存在的两个主要问题,一是系统非线性很强,建模分析困难,二是由于受到牵引力和外界环境的干扰,导致深度难以实现精准控制。对于问题一,提出在一定假设条件下,先建立系统运动的非线性精确模型,然后进行适当的简化、求解的方案来解决。对于问题二,采用基于遗传算法优化的自抗扰控制器(Active Disturbance Rejection Control,ADRC)替代PID控制器,并利用遗传算法优化其参数选择,通过控制航行器翼角以提高航行器深度的控制精度;最后,对系统在变速、定深等不同工况下,进行仿真模拟实验。实验结果表明,拖缆模型简化求解以及控制策略均有效可行。改进后的自抗扰控制器与PID控制器相比,控制精度更高,并且操作频率较低,提高了系统的控制品质。
为研究不同初始流场压力赋值方法对于弱可压缩SPH方法数值结果稳定性的影响,采用静水压力赋值方法以及弱可压缩假设赋值方法,结合不同物理模型及不同数值影响因素对弱可压缩SPH方法的初始流场压力稳定性问题进行对比分析。对粒子数的比较研究表明,相同粒子数下,弱可压缩法在流场稳定速率及流场稳定性上均优于静水压力法。对人工声速的研究表明,弱可压缩法的自身稳定性及对人工声速的不敏感性显著优于静水压力法。对人工黏性的比较表明,静水压力法较弱可压缩法对人工黏性系数的敏感性较高,易受人工黏性变化而产生压力波动。弱可压缩假设赋值方法具有良好的鲁棒性,有利于提高初始流场收敛速度,提升流场数值稳定性,对于弱可压缩SPH方法流场初始赋值方法选择具有一定意义。
针对航海领域中船舶自动识别系统(AIS)无法利用中文给我国使用者带来的识别障碍问题,研究了AIS拼音信息到汉字的智能翻译技术. 在建立标准化汉字和拼音船名语料库的基础上,分别搭建了基于Seq2Seq和Transformer框架的智能船名翻译的深度学习模型. 通过在同一数据集上的性能对比分析,Transformer模型具有更好的效果.为弥补Transformer模型受语料库规模限制而带来的翻译损失,进一步研究了其与隐马尔科夫链(HMM)的联合翻译模型,最终,在测试集上达到了98.92 %的准确率,实现了对AIS拼音船名的精准匹配和合理翻译. 该模型同样适用于AIS中目的港等拼音信息到汉字的翻译,对于提升AIS信息使用者的体验具有实际应用价值.
基于2006、2012、2018年邮轮航线与港口—节点数据,采用复杂网络方法探究21世纪全球邮轮航线与港口—节点体系演化,研究发现:(1)2006—2018年全球邮轮航线网络复杂密集趋势显著,邮轮港口—节点网络聚类效应增强;邮轮航线网络的全球—区域网络化明显,并出现了航区细分的趋势,邮轮航线布局由区域化向网络化延伸,关注点由增加邮轮航次逐渐转向开辟新航线;(2)邮轮港口—节点网络演化特征呈现等级化扩张减弱、网络化特征显著、邮轮港口—节点类型多样。邮轮航线趋向网络化与航区多样性及节点转向多样性,表明全球邮轮旅游要素的属性变化日益复杂,作为后发国家或地区应重视开辟新航线和节点多样化开发。
水文模拟效率高、应用范围广,但参数的率定仍存在一定困难,尤其是分布式水文模型因数据集比较大,对参数优化与率定技术提出了更高的要求。为此,提出一种单纯形算法(Simplex algorithm)结合内尔米德(Nelder-Mead)搜索算法的优化方法,并以温德河流域为研究案例,采用分布式水文模型和Nelder-Mead单纯形法,分别考查多种目标函数并获得相应的纳什系数(NSE)、均方根误差(RMSE)等评估系数。结果表明:经寻优后得到的参数准确性较高,且均在合理物理意义的取值范围内,4次洪水模拟的NSE系数均达到0.9以上;以残差平方均值为目标函数所得到的NSE效率系数及RMSE系数均优于其它目标函数结果。此外,通过不确定性分析方法的进一步验证,优化参数和参数率定结果具备科学可靠性。
为探究石墨烯作为润滑油添加剂与现有二烷基二硫代磷酸锌(ZDDP)添加剂之间的复配性能,以span80为分散剂,在基础油里制备出不同质量含量的石墨烯添加剂油样以及石墨烯和ZDDP混合添加剂油样。利用四球摩擦磨损试验机对添加剂油样进行摩擦磨损试验,采用金相显微镜、能谱仪对钢球磨斑直径、磨斑形貌和磨斑表面元素进行分析。结果表明:当石墨烯的质量含量为0.03%时,油样的平均摩擦系数约为0.047,磨斑直径约为0.297mm;与基础油相比,分别降低31.9%和 22.6%;当石墨烯和ZDDP的质量含量分别为0.03%和0.5%时,油样的抗磨性能得到极大提高,磨斑直径约为0.145mm,与单石墨烯添加剂油样相比,约降低36.9%。由此看出,石墨烯与ZDDP共混物作为润滑油添加剂时可改善摩擦副间的摩擦学性能,并且两者能起到较好的协同作用。
共源共栅级联(Cascode)型氮化镓(GaN)功率器件开关过程较为复杂,其开关过程和功率损耗直接影响器件的设计、应用和分阶段建模. 由于器件封装成模块结构,很难对内部器件的开关性能进行分析,因此利用同型号耗尽型GaN管与低压Si MOS管搭建外部级联型GaN功率器件,检测双脉冲开关过程中低压Si MOS管漏极电压,从而分析耗尽型GaN管与低压Si MOS管各自的开关过程,以及各自的寄生参数对整管开关特性的影响. 推导了考虑寄生电容影响的GaN功率器件的开关损耗计算模型。采用实际Cascode型GaN功率器件,搭建器件开关特性测试硬件平台,研究不同驱动网络参数对开关特性的影响规律 。实验结果验证了本文分析方法的正确性.