Experimental Study of a Command Governor Adaptive Depth Controller for an Unmanned Underwater Vehicle     

《Applied Ocean Research》2019

Unmanned Underwater Vehicles (UUVs) are increasingly being used in advanced applications that require them to operate in tandem with human divers and around underwater infrastructure and other vehicles. These applications require precise control of the UUVs which is challenging due to the non-linear and time varying nature of the hydrodynamic forces, presence of external disturbances, uncertainties and unexpected changes that can occur within the UUV’s operating environment. Adaptive control has been identified as a promising solution to achieve desired control within such dynamic environments. Nevertheless, adaptive control in its basic form, such as Model Reference Adaptive Control (MRAC) has a trade-off between the adaptation rate and transient performance. Even though, higher adaptation rates produce better performance they can lead to instabilities and actuator fatigue due to high frequency oscillations in the control signal. Command Governor Adaptive Control (CGAC) is a possible solution to achieve better transient performance at low adaptation rates. In this study CGAC has been experimentally validated for depth control of a UUV, which is a unique challenge due to the unavailability of full state measurement and a greater thrust requirement. These in turn leads to additional noise from state estimation, time-delays from input noise filters, higher energy expenditure and susceptibility to saturation. Experimental results show that CGAC is more robust against noise and time-delays and has lower energy expenditure and thruster saturation. In addition, CGAC offers better tracking, disturbance rejection and tolerance to partial thruster failure compared to the MRAC.  相似文献   

M型恒星周围系外行星统计研究          下载免费PDF全文

潘梦睿  季江徽  王素 《天文学报》2021,62(4):38

M型恒星(M dwarf)是主序星中质量较小的恒星,也是银河系中数量最多的恒星类型,在其周围形成的行星通常距离主星较近,宜居带也比F、G、K型恒星更靠近主星,更有利于发现系外宜居行星.研究表明, M型恒星周围平均存在2.5颗小质量行星,约为F、 G、 K型恒星的3.5倍,但M型恒星周围巨行星的出现率(occurrence rate)则比F、 G、K型小一个量级.基于M型恒星周围发现的401颗行星的参数开展了统计研究,发现质量越大的行星平均轨道半长径越大.类地行星约占行星总数的74%,且轨道半长径均小于1 au,其中28颗行星具有潜在宜居性.根据行星质量-半径关系,在质量等于4倍地球质量(M⊕)处存在一拐点,除少数几颗行星外,大部分小于该质量的行星可能都是由约65%的硅酸盐和约35%的铁组成,大于该质量的行星半径则随质量增加而迅速增大.约60%的M型恒星周围的行星位于多行星系统且轨道分布紧密,相邻行星轨道在3:2、5:3及2:1等平运动共振位置处存在峰值. M型恒星的多行星系统形成与演化等问题对现今的行星形成理论提出了新挑战.  相似文献   

捷联式航空重力扰动矢量解算及误差补偿     

郭栋  孙中苗  吴富梅  张琪 《大地测量与地球动力学》2018,38(12):1295-1301

介绍捷联式航空重力矢量测量的基本原理，利用波数相关滤波（WCF）、比力线性校正的方法对重力扰动的水平和垂向分量进行误差补偿，评定内符合精度。对国产捷联式航空重力矢量仪的某次试验数据进行处理，以验证和评估航空重力矢量仪的性能。结果表明，在半波长分辨率为7.5 km时，6条重复测线的重力扰动水平分量经波数相关滤波处理后，东、北向分量的平均内符合精度分别从9.77 mGal、9.18 mGal提高到5.95 mGal、3.83 mGal；对比力的垂向分量线性校正后，将解算的重力扰动垂向分量再用WCF方法处理，其平均内符合精度从1.27 mGal提高到0.59 mGal。  相似文献   

各向异性介质的矢量波场分离与应用          下载免费PDF全文

芦俊  石瑛  杨春颖 《地球物理学报》2018,61(8):3310-3323

针对裂缝各向异性介质，本文提出一种非正交假设下的矢量波场分离方法.本文首先对多分量地震勘探中常见的波型泄漏现象进行了数学描述，提出在纵、横波波场分离的同时应该考虑恢复纵、横波的矢量振幅.为了对裂缝方位角与各向异性系数进行定量预测，本文将矢量波场分离拆分成三个步骤来实施：第一步，用Z、R两分量的仿射坐标系变换分离ZR平面内的P波投影与SV波；第二步，用ZR平面内的P波投影与T分量的仿射坐标系变换分离P波与SH波；第三步，用纯净的SV波与SH波的成像剖面分离快慢横波，并预测裂缝发育参数.模型数据与实际数据的试验结果表明，本文提出的纵、横波波场分离方法能够获得完整的矢量振幅信息，并提供裂缝预测的精度.  相似文献   

Elastic one-return boundary element method and hybrid elastic thin-slab propagator for strong-contrast media with sharp boundaries          下载免费PDF全文

Zengxi Ge  Yi Luo  Yuyan Ma  Rushan Wu 《地震科学（英文版）》2018,31(2):92-99

In this paper, we developed the theory and algorithm of an elastic one-way boundary element method(BEM) and a corresponding hybrid elastic thin-slab propagator for earth media with sharp boundaries between strong contrast media. This approach can takes the advantage of accurate boundary condition of BEM and completely overcomes the weak contrast limitation of the perturbationtheory based one-way operator approach. The one-way BEM is a smooth boundary approximation, which avoids huge matrix operations in exact full BEM. In addition, the one-way BEM can model the primary-only transmitted and reflected waves and therefore is a valuable tool in elastic imaging and inversion. Through numerical tests for some simple models,we proved the validity and efficiency of the proposed method.  相似文献   

Technological Review of Permeable Pavement Systems for Applications in Small Island Developing States          下载免费PDF全文

John Monrose  Kiran Tota‐Maharaj 《洁净——土壤、空气、水》2018,46(9)

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基于波形拟合的中国东海地区410 km间断面附近速度结构研究          下载免费PDF全文

李文兰  魏荣强  崔清辉  高雅健  周元泽 《地球物理学报》2018,61(1):150-160

410 km间断面是地幔转换带的顶界面，对其速度结构和起伏形态开展地震学探测有助于认识地球内部物质组成和相关的地球动力学过程.本文选取了由中国数字地震台网记录到的位于琉球俯冲区的一个中源地震P波宽频带波形资料，利用三重震相波形拟合研究了中国东海地区410 km间断面附近的精细速度结构.结果表明：中国东海地区下方410 km间断面整体表现为一尖锐的速度界面且有8~15 km的小幅抬升；该间断面之上存在52~62 km厚的低速层，其P波速度降低0.5%~1.6%；440 km深度以下存在1.0%~3.0%的P波高速异常.结合前人在该地区的层析成像结果，我们推测该高速异常体与西太平洋俯冲板片在中国东海地区地幔转换带内的滞留有关；板片内水相E分解使得转换带内水含量增加，这引发了410 km间断面的抬升；410 km间断面之上的低速层应与含水矿物脱水导致的地幔橄榄岩部分熔融有关.  相似文献   

A new method for establishing hydrologic fidelity of snow depth measurements based on snowmelt–runoff hydrographs     

Daeryong Park 《水文科学杂志》2018,63(3):369-385

For snowmelt-driven flood studies, snow water equivalent (SWE) is frequently estimated using snow depth data. Accurate measurements of snow depth are important in providing data for continuous hydrologic simulations of such watersheds. A new hydrologic fidelity metric is proposed in this study to evaluate the potential contribution of particular snow depth datasets to flow characteristics using observed data and hydrologic modeling using the Variable Infiltration Capacity (VIC) model. Data-based hydrologic fidelity of snow depth measurements is defined as a categorical skill score between the snow depth in the watershed and the hydrograph peak or volume at the watershed outlet. Similarly, model-based hydrologic fidelity is defined as a categorical skill score between the model-simulated snow depth and the model-simulated hydrograph peak or volume. The proposed framework is illustrated using the Pecatonica River watershed in the USA, indicating which sites have a higher hydrologic fidelity, which is preferred in hydrologic studies.  相似文献   

突发地震灾害中无人驾驶救援车伺服控制系统研究          下载免费PDF全文

岳光  潘玉田 《地震工程学报》2018,40(6):1366-1371

针对当前采用PID控制器控制无人驾驶救援车伺服系统时存在的轨迹跟踪精度不高，误差控制性能较差，灵活性、平稳性和安全性能不佳等问题，提出并设计基于BP神经网络整定PID控制器的无人驾驶救援车伺服控制系统，建立突发地震灾害中无人驾驶救援车伺服控制系统驱动模型，并以此模型作为被控对象；根据系统期望输出值与实际输出值构成的控制偏差获得PID控制规律，并通过调节PID控制器控制参数实现系统控制，在此基础上，采用BP神经网络通过对无人驾驶救援车伺服控制系统性能的学习，构建基于BP神经网络整定的PID控制器，并采用梯度下降法修正控制器加权系数，通过在线调整BP神经网络加权系数即可实现控制器的自适应调整，控制突发地震灾害中无人驾驶救援车实施救援。实验结果表明，设计的基于BP神经网络整定PID控制器的无人驾驶救援车伺服系统可有效提高轨迹跟踪精度，具有较好的灵活性，且能够保证驾驶员的安全和车辆平稳行驶。  相似文献   

顾及地类转换差异的城市空间扩展元胞自动机模型及应用研究     

于明明  曾永年 《地球信息科学学报》2018,20(1):48-56

元胞自动机模型已经成为城市空间扩展模拟研究的重要方法之一,并得到广泛应用。然而,现有的城市扩展元胞自动机模型仍存在不足。由于元胞状态设置较为简单,从而使模型转换规则中对不同用地类型向城市用地转换的差异与强度考虑不够。基于此本文在元胞自动机模型的框架下,设计了多元结构的元胞状态及转换规则,提出了顾及地类转换差异与强度的城市扩展元胞自动机模型。在计算非城市用地向城市用地转换的转换概率时,该模型考虑了3个方面的概率：① 地形地貌、经济发展等城市发展的驱动因素对城市用地扩展的影响概率,该概率采用logistics方法进行计算;② 邻域元胞的用地类型对中心元胞转换概率的影响,该概率采用扩展摩尔型方法进行计算;③ 不同类型的非城市用地（本研究中包括耕地、林地和裸地3种类型）向城市用地转换的强度,该概率由模拟基期土地利用数据与目标年份土地利用数据的叠加,得出不同类型的非城市用地在此时间段内向城市用地转换的规模,进而确定不同类型的非城市用地向城市用地转换的强度。最后,将以上3种概率的乘积作为元胞转换的概率。通过转换概率与转换阈值的对比判断中心元胞是否在下一个阶段转换为城市用地。经过迭代计算,不断增加城市用地元胞的数量。当模拟城市用地的结果与目标年份的城市用地规模差值在一定的范围内时停止模拟,得出最终结果。模型构建完成后,本文以长株潭城市群核心区为例进行了模拟实验。以2001年该地区的土地利用数据为基期数据,模拟2010年该地区的城市用地规模和空间分布。研究结果表明,根据本文提出的模型模拟的城市扩展结果与真实数据相比具有较高的一致性。模拟结果正确率达到68.66%,比基于传统logistics回归的元胞自动机模型的模拟精度提高了4.25%,Kappa系数为0.675。该模型较好地模拟了长株潭城市群核心区城市扩展,在城市空间扩展模拟中具有较好的适应性与有效性。  相似文献