基于运动预测与改进APF的无人机路径规划方法

动态路径规划是保障无人机在复杂干扰环境下飞行安全的关键要素。针对动态路径规划中存在的迭代次数高、收敛速度慢以及动态障碍物避障问题,提出了一种基于障碍物运动预测与改进APF的无人机动态路径规划方法。首先,针对动态障碍物,设计了基于激光雷达的目标检测算法和基于卡尔曼滤波的运动预测算法估计动态障碍物信息,并提出速度方向相似性检测方法进行局部位置脱离决策。其次,针对静态障碍物,引入模拟退火法扰动当前状态,并结合基于目标点的邻域优化函数进行动态路径规划。仿真结果表明,本文算法在应对静态障碍物时可缩短69%动态避障时间,应对动态障碍物时可缩短了19.7%的避障距离与23.6%的任务耗时,提高了无人机任务执行的安全性和效率。     

短初级六相直线感应电机感应电势计算方法及不对称规律研究EI北大核心CSCD

针对电磁发射领域短初级直线感应电机(short primary linear induction motor,SPLIM)的纵向端部效应引起的感应电势不对称现象,首先基于一维场理论分别对正序和负序电流激励条件下的SPLIM气隙电磁场进行推导及计算分析,得到气隙电磁场解析表达式,并将其计算与有限元计算值比较,结果表明,解析计算值与有限元结果精度相当。然后给出基于气隙磁密和绕组分布函数的感应电势计算方法,同时给出对称电压激励条件下初级绕组感应电势的计算流程,并通过有限元和试验进行验证。在以上分析基础上,将气隙磁密分解为基本行波磁密、入端正向行波磁密、出端反向行波磁密3部分,深入分析感应电势不对称机理以及感应电势不对称随系统设计变量变化规律。提出的基于磁密分解和绕组函数计算感应电势的方法,可为此类电机的设计、分析、控制提供一种新的思路。     

自适应斥力系数的无人机路径规划

使用人工势场法进行无人机路径规划时,往往存在目标不可达、运动轨迹迂回反复和路径长度过长等问题.传统的人工势场法不能根据环境具体信息对斥力系数进行调整,而现有的改进方法不能在自适应调整斥力系数的同时兼顾规划效果和规划时长.针对以上问题,提出了一种基于深度学习的无人机自适应斥力系数路径规划方法.首先通过融合遗传算法与人工势场法找出在特定环境下最合适的斥力系数样本集,其次利用该样本集训练残差神经网络,最后通过残差神经网络计算适应环境的斥力系数,进而使用人工势场法进行路径规划.仿真实验表明,该方法在一定程度上解决了人工势场法规划中目标不可达、运动轨迹迂回反复和路径长度过长等问题,规划效果和规划时长方面均有优异表现,能很好地满足无人机路径规划中对当前环境的自适应要求和快速规划的要求.     

风浪耦合作用下5MW阶梯立柱式海上风机动态响应研究

以NERL 5MW风力机为研究对象,基于阶梯立柱式平台建立整体漂浮式风机,综合运用FAST和AQWA软件,通过叶素动量理论和势流理论并整合有限元方法,实现风浪耦合作用下风机动态响应的求解。数值模拟结果表明：频域分析中,纵荡、垂荡和纵摇的幅值响应算子最大值对应波浪频率不超过0.2rad/s;自由衰减分析中,阶梯立柱式海上风机在三自由度上(纵荡、垂荡和纵摇)的固有频率分别为0.0419rad/s、0.2067rad/s和0.1496rad/s,很好地规避了南海典型波浪频率;时域分析中,正常工作时,阶梯立柱式海上风机较好地保持了立柱式海上风机垂荡激励小的特点,且在纵荡和纵摇上的位移也能保持在合理的范围内;系泊缆断裂后,阶梯立柱式海上风机能够实现平稳停机,表现出对南海海域中等水深环境很强的适应性。     

带窄缝多箱体系统波浪荷载特性分析EI北大核心CSCD

针对波浪与带有窄缝多固定直角箱体结构作用产生的流体共振问题,建立了非线性波浪荷载分析二维时域模型。该模型采用域内源造波技术产生入射波浪,自由水面满足完全非线性运动学和动力学边界条件,窄缝内自由水面引入人工阻尼来等效由于涡旋运动和流动分离引起的粘性耗散,建立边界积分方程并采用高阶边界元离散求解物面上速度势等未知量,进而利用加速度势的方法来求得速度势时间导数,并基于伯努利方程积分得到作用结构上的瞬时波浪荷载。通过模拟带两窄缝的三箱体所受水平力与垂向力,并与已发表结果对比验证了模型的准确性。同时通过大量的数值计算,分析了箱体数量对各箱体所受波浪荷载大小及变化规律的影响。     

微观尺度下单晶铜熔点多因素影响的分子动力学模拟研究

基于分子动力学方法,利用嵌入原子势(EAM)函数,在微观尺度下研究了影响单晶铜熔点的多种因素。首先利用势函数计算单晶铜的晶格常数和弹性常数,以此验证本研究所采用势函数的准确性,然后利用能量体积法、径向分布函数法和键对分析技术对模拟得到的结果进行分析,测得单晶铜熔点约为1 380K。分析了模型大小、升温速率、晶体缺陷对铜熔点的影响,研究发现模型大小、升温速率对熔点的影响不大,随着升温速率的增大,达到熔点所需的时间越短。晶体缺陷的存在使金属材料晶格点阵稳定性下降,熔化需要的热量减少,熔点相应降低,与实际熔点情况一致。     

基于拓扑势的网络拓扑建模方法

针对现有拓扑建模研究中层次型模型不满足幂率分布规律的问题,提出一种基于节点拓扑势与幂率特性的层次化网络拓扑建模方法,给出拓扑生成算法PPHM。通过计算拓扑势实现网络节点的分层,能准确发现网络中的重要连接。对平均最短路径长度等拓扑参数的比较结果证明了该方法的有效性。     

用量子化学计算中药大黄提取物大黄素的光敏性

大黄素作为天然蒽醌类染料,因其在可见光照射之下的良好光致生物活性而越来越受关注。考虑到含时密度泛函理论(TD-DFT)在研究光敏剂光物理化学过程中应用成功,本文用其研究大黄素激发态的各种性质,并用连续介质模型(PCM)讨论溶剂效应对激发态行为的影响。发现:(1)在无氧条件下,溶剂中大黄素可损伤DNA,原因是碱基对与大黄素阳离子之间的电子转移所致,并非由其三重激发态与碱基对直接作用而引起。而阳离子的产生是依赖容剂中2个邻近的三重态大黄素分子间的自离子化反应;(2)在有氧的环境中,大黄素的去激发能可以提供足够的能量与氧气之间发生能量转移而产生单重态氧;溶剂效应降低大黄素的电离势及电子亲和势,使其在水中更容易放出电子。当大黄素被还原后,在气相中氧的氧化能力不足以夺取大黄素负离子的电子而产生超氧阴离子,而在溶剂中这一反应却可能发生。     

有向异构传感器网络覆盖优化算法

针对有向异构传感器网线随机部署产生覆盖重叠和盲区这一问题,受到虚拟势场算法的启发,提出了基于虚拟势场的有向异构传感器网络覆盖优化算法（PCADH）。以有向感知模型为基础,引入重叠质心、有效质心和虚拟边界质心的概念,对有向异构传感器网络进行虚拟受力优化、节点往复运动优化和边界优化处理。仿真结果表明：算法可以快速有效地提高有向异构无线传感器网络的覆盖率。