Theoretical insight into stereodynamics of the O(D) + H2 (v = 0–3, j = 0) → OH + H reaction: A quasiclassical trajectory (QCT) study

In this work, the reaction O(¹D) + H₂ → OH + H has been theoretically studied using the quasiclassical trajectory (QCT) method developed by Han and co-workers. All the quasiclassical trajectory calculations are performed on the DK (Dobbyn and Knowles) potential energy surface (PES). The vector correlation information on the reaction O(¹D) + H₂ → OH + H has been obtained. It has been demonstrated that the product alignment is sensitive to the reactant vibrational quantum number (v) at collision energy of 19 kcal/mol. Moreover, with increasing the value of v, backward scattering becomes weaker and forward scattering becomes stronger.     

绳驱动船舱清洗机器人动力学建模及鲁棒控制

由于船体表面形状不规则及海浪激励引起船舶运动,因此船舶清洗作业成为难点。为实现船舶高效、自动化清洗作业,该文提出一种变结构空间绳驱动清洗机器人。首先,采用Newton-Euler法建立包含船舶运动及多种外部扰动的动力学模型。通过流体仿真试验验证了水射流可喷射至作业面,并得到水枪反作用力。其次,考虑到海风对清洗作业的影响,采用风压投影法计算得到风扰力,并将风扰力与水枪反作用力共同作为扰动输入。再次,在动力学模型的基础上,为实现动基座激励下的高精度轨迹跟踪控制,提出了一种模糊自适应比例-积分(proportional-integral,PI)滑模控制器(fuzzy adaptive PI sliding mode controller,FAPI-SMC)。最后,采用Lyapunov理论证明了控制系统稳定,并通过仿真试验验证了FAPI-SMC有效。结果表明：在不同形式的波浪激励和作业场景下,FAPI-SMC的位置稳态误差为±0.02 m,角度稳态误差为±0.02°。与传统的比例-积分-微分(proportional-integral-derivative,PID)控制器相比,FAPI-SMC的最大误差减少6%,响应速度提升57%,稳态性能提升3%。该研究成果可为绳驱动机构的实船应用提供理论依据。     

基于模型预测的AUV轨迹跟踪滑模控制方法

针对自主水下航行器(AUV)在模型参数不确定和外界海流干扰情况下轨迹跟踪误差大的问题,提出一种基于模型预测的滑模控制方法.首先,基于李雅普诺夫稳定性理论,设计一种滑模控制器;其次,为高效利用计算资源,提高 AUV 的轨迹跟踪性能,设计一种滑模控制器与模型预测控制相结合的控制框架;考虑到执行器饱和问题,利用滑模跟踪控制律,在该控制框架上构造收缩约束,确保闭环系统的稳定性;最后,采用仿真实验验证,实验结果表明所提方法与滑模控制器比较,在模型参数确定且无干扰情况下均方跟踪误差减小了 60%以上,在模型恢复力参数不确定和海流扰动情况下均方跟踪误差减小了 80%以上,能够克服时变恢复力对系统的影响,并对外界海流干扰有较好的抑制作用,保证了系统的鲁棒性.     

面向实船运动特性的轨迹发生器设计

为提高轨迹发生器生成的仿真数据与实船运动状态的符合性,设计了一种面向实船运动特性的船舶轨迹发生器。利用GPR-DBSCAN算法,将实测数据识别分割成不同运动状态,再结合船舶运动学和动力学方程,建立了不同运动状态的船舶运动数学模型,并给出了姿态速度和位置（AVP）、惯性测量单元（IMU）数据生成算法。最后利用非线性回归辨识模型中的未知参数,完成船舶轨迹发生器的构建。仿真和实测数据验证结果表明,构建的船舶轨迹发生器与PSINS工具箱中的轨迹发生器相比,位置、航速和航向准确度分别提高了46.73%、6.91%和40.71%,更符合实船运动特性。     

化学教育中学习轨迹的概念及内涵分析

学习轨迹是特定教学活动下学生学习心理的轨迹,有利于教师掌握学情从而实现以学生为中心的教学.在国内外相关文献基础上,首先明确学习轨迹是学生在由教学引起的关键事件上认知、情感、动机等与学习有关的动态心理过程的总和;提炼出学习轨迹的3个特征,分别为特异性、序列性和结构化;之后介绍了学习轨迹的探查、教学与测评以及教师专业发展等研究领域;最后从教学设计和有效教学2个方面探讨了学习轨迹的研究价值,为化学教育研究者了解该领域提供一些参考.     

空间机器人组装超大型结构的动力学分析北大核心CSCD

超大型航天结构具有超大柔性、超低固有频率的特点,空间机器人在轨组装时应尽可能避免激起超大型结构的柔性振动.空间机器人组装超大型结构模块的过程分成抓捕阶段、位姿调整与稳定阶段、安装阶段和爬行阶段.通过对安装阶段的动力学与控制研究,提出共线安装的轨迹规划方法,有效避免了柔性结构振动.首先,采用自然坐标法和绝对节点坐标法建立主结构-空间机器人-待组装结构的在轨组装系统动力学模型.然后,将共线安装的要求转化为空间机器人的轨迹规划约束,要求空间机器人质心到主结构/待组装结构的距离保持不变,实现共线安装的轨迹规划.数值仿真表明:提出的组装方法在组装过程中可有效避免超大型结构的横向运动,降低夹持力矩.最后,分析了系统参数对组装过程动力学响应的影响,为超大型航天器的在轨组装提供了参考.     

基于毫米波雷达点云的路口车辆轨迹跟踪方法

毫米波雷达作为一种新兴的交通检测设备,受光照、天气等环境影响较小,能为道路交通感知、安全管控和信号配时优化等方面提供可靠的数据支撑。毫米波雷达获取的车辆轨迹数据蕴含着丰富的交通信息,反映了车辆时空运动特征,对交通参数提取、事件检测、驾驶行为分析、信号配时优化等具有重要意义。针对路口毫米波雷达检测车辆时数据丢失、易被遮挡,导致轨迹碎片化、有效跟踪率低等问题,文章采用多阶段关联的思想提出了一种基于短轨迹片段关联的车辆轨迹连续跟踪方法。首先,获取路口处毫米波雷达高频采集的二维点云数据,并进行清洗获取有效目标点云;其次,通过帧间关联从二维点云中提取短轨迹片段,并使用多重运动序列特征进行轨迹片段修正以剔除分裂轨迹;第三,基于时空维度的运动特性构建模糊相关函数描述车辆经过路口时多个短轨迹碎片之间的相关度,并利用匈牙利法求解关联度最高的构成目标短轨迹集合;最后,基于三次分段Hermite插值法修复短轨迹集合中缺失的轨迹点,推算完整轨迹并实现连续跟踪。利用真实路口采集的6 627帧二维点云数据进行试验,其结果表明：相较于传统轨迹跟踪算法,提出的方法在不同车流密度、监测方向和遮挡情况下均能取得较优的跟踪性能,其跟踪准确性为92.4%,平均轨迹间断数为4.5条,估计的车辆数准确率显著提升。     

固定时间扩张状态观测器下的四旋翼飞行器滑模控制策略

针对滑模控制中系统状态接近滑模面后存在的抖颤现象,提出一种基于固定时间扩张状态观测器(FTESO)的二阶滑模控制策略.首先,设计全驱动子系统及欠驱动子系统的控制结构中的二阶滑模控制器;然后,通过FTESO对内部的参数不确定及外部扰动进行观测,在一定时间上限内收敛到观测值,利用观测值对控制器进行补偿,从而减少甚至消除抖颤现象;最后,通过李亚普诺夫函数保证设计的四旋翼飞行器系统的闭环稳定性,并进行仿真实验.结果表明：文中提出的控制策略具有优越性.