新型水下焊接电源及送丝机构的研究

研究了一种新型的水下焊接系统。系统中孤焊电源输出阶梯型的外特性，送丝系统采用脉动送丝方式。在单片机控制下，脉动送丝波形与外特性同步调控。在停止送丝阶段，单片机夸电源输出电压为峰值，焊丝在此电压下返烧并形成熔滴。送丝脉冲到来的瞬间，电源输出电压切换为基值。熔滴依靠送丝动量向熔地方向前进，最终向熔池过渡，随着焊炬的移动而彤成一道焊缝。实验结果表明，使用这个系统进行气体保护药芯焊丝水下湿法焊接时，电压、电流波形均匀工整，短路过渡频率受控，焊接过程稳定，水下焊缝成形较为美观。     

自治式水下监测机器人的动态性能分析

文章介绍了两种自治式水下监测机器人:垂直运动水下机器人和滑翔运动水下机器人,讨论了它们各自的特点与工作方式.结合水下监测机器人的试验模型,该文对其沉浮阶段的运动过程进行了动力学分析,讨论了它们在垂直剖面上的运动情况,推导了动力学方程.这些对于确定水下监测机器人的各项参数和设计控制器与观测器具有重要的指导价值.     

利用M9进行水下地形测量的应用研究

与常规测量仪器相比,M9具有全天候、高精度、高效率、自动化等优点。该文通过简要介绍River SurveyorM9型走航式ADCP进行水下地形测量的工作原理,结合M9在梧州水文站的应用实例,对M9在水下地形测量方面的应用及其特点进行详细的介绍,验证了利用M9进行水下地形测量的可行性,并对扩展M9的功能进行了初步的探讨,提供了利用M9获取高精度水下地形数据的新思路。     

Combined Effects of Reservoir Operations and Climate Warming on the Flow Regime of Hydropower Bypass Reaches of California's Sierra Nevada

Alterations to flow regimes from regulation and climatic change both affect the biophysical functioning of rivers over long time periods and large spatial areas. Historically, however, the effects of these flow alteration drivers have been studied separately. In this study, results from unregulated and regulated river management models were assessed to understand how flow regime alterations from river regulation differ under future climate conditions in the Sierra Nevada of California, USA. Four representative flow alteration metrics—mean annual flow, low flow duration, centroid timing and mean weekly rate of decrease—were calculated and statistically characterized under historical and future unregulated and regulated conditions over a 20‐year period at each of the eight regulated river locations below dams across the Sierra Nevada. Future climatic conditions were represented by assuming an increase in air temperature of 6 °C above historical (1981–2000) air temperatures, with no change in other meteorological conditions. Results indicate that climate warming will measurably alter some aspects of the flow regime. By comparison, however, river regulation with business‐as‐usual operations will alter flow regimes much more than climate warming. Existing reservoirs can possibly be used to dampen the anticipated effects of climate warming through improved operations, though additional research is needed to identify the full suite of such possibilities. Copyright © 2014 John Wiley & Sons, Ltd.     

基于自适应神经网络的AUVs路径跟踪控制

为解决由于随时间变化水动力阻尼引起的参数变化和不确定性的问题,提出了基于径向基函数神经网络的未知评估算法,引入自适应算法以保证神经网络权值的最优评估.基于Lyapunov稳定性理论,设计一种自适应神经网络控制器以保证路径跟踪系统中所有误差状态都趋于稳定.为了验证该控制器的可行性,对系统施加如位置误差、方向误差等虚拟干扰,证明该控制器可将误差消减为零.另一方面,机器人在以恒定的速度行驶时,每个航点被指定一个适合半径的圆弧可以保证其有较高的精度.为了评估路径跟踪控制器的性能,提出直线型和直线加圆弧型路径方案.仿真结果表明,该控制器可以有效地消除机器人非线性和模型不确定性造成的干扰.     

基于类二叉树的圆锥型UWSNs的研究

针对水下无线传感器网络(UWSNs)能量损耗严重,节点分布不均匀无规律等现象,提出以各个水面浮标节点为顶点,构建一种圆锥型UWSNs信息网(传感器节点能根据能量大小而移动),并将其活跃节点与备选节点抽象成类二叉树结构,简化了拓扑控制与路由传递.传感器节点采集信息后,能通过活跃节点沿着类二叉树的右节点传递到浮标节点.通过Matlab实现了算法的性能仿真测试,探讨了同样水深的层数为4,6,8的类二叉树数据包传递率,结果显示:层数越多,传递率越高;将6层类二叉树的圆锥型UWSNs算法和深层路由(DBR)算法进行比较,结果显示,该算法数据包传递率高,能耗低.     

基于人工鱼群优化BPNN的AUV目标识别方法

为了削弱复杂恶劣的环境对水下成像造成的不利影响及满足水下机器人目标识别任务实时性的需求,提出了基于人工鱼群算法(AFSA)优化BP神经网络的水下目标识别算法,通过构造组合不变矩对水下目标进行特征提取,提高了目标的聚类性能.引入具有全局寻优能力的AFSA,其在增加单纯神经网络收敛速度的同时避免算法陷入局部最优,进而建立了完整的基于人工鱼群神经网络的水下目标识别系统.在不同的水下目标中对该系统进行实验,通过比较提取的不同的目标图像,结果表明所建立系统具有较优的聚类性能和较高的识别精度.该方法用于水下目标识别是可行的、有效的.     

基于Aqua-Sim的水声传感器网络MAC层协议分析

分析了水声传感器网络中MAC层协议的特点和分类.利用基于NS2的Aqua-Sim水声网络仿真模拟软件仿真了Broadcast MAC协议和R-MAC协议在五个节点的集中式拓扑结构的水声传感器网络中的传输过程,分析比较了两种协议在平均数据包延时、平均能量消耗以及平均吞吐量上的异同.得出在集中式拓扑结构的水声传感器子网中,Broadcast MAC协议更适合于要求较高吞吐量的应用环境,而R-MAC协议更适合于在能量消耗方面有严格要求的应用环境.     

LDPC码在基于FH-FSK的AUV水声通信系统中的应用

水声信道严重的多途干扰和频率选择性衰落,将增加水声FH-FSK系统的平均误码率.此外,由于自主式水下交通工具(AUV)平台的运动特性,接收信号易产生时间选择性衰落,在接收端产生成串的突发错误甚至导致通信的中断.以上两方面因素将降低移动FH-FSK系统的可靠性,针对此问题,将多元低密度奇偶校验(LDPC)码与FH-FSK系统相结合,提出了一种基于多元LDPC码的水声FH-FSK系统.对比了基于二元LDPC码的FH-FSK系统与基于卷积码的FH-FSK系统的抗干扰性能,实验结果表明:前者具有更强的抗干扰能力.对比了基于多元LDPC码的FH-FSK系统与基于二元LDPC码的FH-FSK系统,仿真与实验结果表明:基于多元LDPC码的FH-FSK系统具有更强的抗干扰能力,可以进一步提高FH-FSK系统的可靠性.     

基于关键资源优先的三级装卸搬运分时协调策略

研究基于关键资源优先的单元化“装卸、搬运、装卸” 三级作业链的调度问题. 在已知关键资源调度方案的条件下, 将两个非关键各作业级的调度问题分别转化为最小单位流问题, 并建立相应的0/1 整数规划模型求解. 为求解大规模问题, 提出三级装卸搬运的分时协调策略. 参照宁波港码头数据, 设计面向集装箱码头的仿真算例, 实验结果验证了所提出模型和策略的有效性.