Clustered coverage orienteering problem of unmanned surface vehicles for water sampling

This study investigates a clustered coverage orienteering problem (CCOP), which is a generalization of the classical orienteering problem. The problem is widely motivated by the emerging unmanned techniques (eg, unmanned surface vehicles and drones) applied to environmental monitoring. Specifically, the unmanned surface vehicles (USVs) are used to monitor reservoir water quality by collecting samples. In the CCOP, the water sampling sites (ie, the nodes) are grouped into clusters, and a minimum number of nodes must be visited in each cluster. With each node representing a certain coverage area of the water, the objective of the CCOP is to monitor as much as possible the total coverage area in one tour of the USV, considering that overlapping areas provide no additional information. An integer programming model is first formulated through a linearization procedure that captures the overlapping feature. A two-stage exact algorithm is proposed to obtain an optimal solution to the problem. The efficiency and effectiveness of the two-stage exact algorithm are demonstrated through experiments on randomly generated instances. The algorithm can effectively solve instances with up to 60 sampling sites.     

固体药燃气逆向喷流热防护有效性分析

针对高超声速飞行器逆向喷流介质供应,采用固体药燃烧产生的燃气作为喷流的介质,来减小供应系统的质量与体积。采用数值计算的方法对高速飞行器球头逆向喷流流场进行数值模拟,分析不同飞行条件下高温燃气对球头热防护的影响。研究表明,采用高温燃气会减弱逆向喷流的热防护效果,但是对比无逆向喷流的驻点热流,最大热流仍然存在大幅度的下降。通过调节喷流压力,在不增加喷流质量的情况下,高温燃气逆向喷流可以取得与常温介质一致的热防护效果。针对6马赫数以上的飞行,现有的固体药燃气温度能够对飞行器头部实现有效的热防护。     

电驱动车辆反馈线性化自适应滑模滑移率控制

针对驱动和制动工况下电驱动汽车的滑移率控制这一强非线性和不确定性控制问题,提出了一种基于反馈线性化的自适应滑模控制(ASMC)方法。针对车辆驱动、制动工况下的车轮滑移率进行了动力学分析,建立了统一的状态方程。充分利用系统已知模型和参数,采用线性化反馈消除非线性变化的控制量增益系数的影响,通过对反馈项增益参数的自适应调整,适应附着路面不确定参数变化的控制要求,克服系统控制中存在的主要非线性和不确定性部分,对于系统难以建模描述部分,视为扰动,利用滑模控制抑制系统该部分的不确定性因素,同时保证系统响应的快速性,并对算法进行了Lyapunov稳定性分析。最后,以某型电动汽车为对象进行了仿真分析,结果表明采用ASMC控制系统动态响应快、精度高、抗扰能力强,对路面参数变化具有较强的鲁棒性,同时输出控制量抖振小。     

多约束下的高超声速飞行器三维非线性自适应末制导律

面向多约束下高超声速飞行器末制导过程中的通道耦合、参数扰动、模型失配等突出问题,设计一种适于高超声速飞行器的三维非线性自适应末制导律。为了模型描述的完整性和简洁性,引入视线旋量和旋量速度的概念,并基于此建立三维制导参考模型和实际系统的表达式;为了保证制导律的鲁棒性和自适应性,基于自适应控制理论,设计一种三维非线性自适应制导律;通过数学推导证明了该制导律的稳定性。该制导律能够从理论上克服高超声速飞行器末制导面临的通道耦合、参数扰动、模型失配等突出问题,满足多约束制导要求。仿真结果验证了所设计制导律的有效性。     

应用边界交叉法的高超声速滑翔飞行器多目标轨迹优化

针对高超声速滑翔飞行器复杂约束条件下多目标轨迹设计问题,基于边界交叉法和伪谱法提出多目标轨迹优化方法。分析高超声速滑翔飞行器复杂约束轨迹优化问题的特点,提出多目标轨迹优化问题。采用边界交叉法和伪谱法将多目标轨迹优化问题转化为一组单目标优化子问题,利用非线性规划算法分别求解。在优化过程中,将已求解子问题的解作为下一个子问题的初始值,求解最大横程和最小峰值热流轨迹优化问题。仿真结果表明:所提方法能够有效搜索到优化轨迹的Pareto前沿,可以为高超声速滑翔飞行器轨迹设计提供参考。     

两道同侧扫掠激波作用下形成的三维平板边界层

为探索一种减弱扫掠激波/边界层干扰强度的侧压方式,采用数值计算方法研究两道同侧扫掠激波作用下形成的三维平板边界层。对三维边界层的流动机理进行研究,并与相同气流偏转角的一道扫掠激波作用下形成的三维边界层进行定量比较。研究表明,存在两道同侧扫掠激波时,第一道扫掠激波使侧壁附近边界层变薄,进而使第二道扫掠激波与再附形成的边界层的相互作用减弱,从而总的效果是两道扫掠激波与边界层的相互作用强度比一道扫掠激波的弱;两道扫掠激波的气流总偏转角与一道扫掠激波的相同,相交后汇聚成的激波强度与一道扫掠激波的基本相同,之前被两道扫掠激波"扫"起来的边界层在汇聚激波作用下还呈现锥形流动,分离线和来流的夹角也与一道扫掠激波的基本相同。     

用于混合动力汽车的球形发动机热力学过程分析

作为混合动力汽车增程系统的一种新型动力源,球形发动机有着功率密度高,结构紧凑等优点。在介绍球形发动机工作原理及基本结构的基础之上,研究了发动机气缸容积变化规律,分析发动机燃烧过程,建立了发动机热力学理论模型。利用FLUENT开展了仿真研究,验证了模型的正确性,进而对于发动机燃油喷射过程进行了分析。结果表明：计算得到的气缸内部温度与压力曲线与仿真得到的结果基本一致,验证了理论模型的正确性。在燃油喷射的过程中,可能会出现涡团状的燃油喷射轨迹,使得局部富油发生,燃烧性能变差。     

Potential impact of recharging plug‐in hybrid electric vehicles on locational marginal prices

Plug‐in hybrid electric vehicles (PHEVs), upon market penetration, will create additional recharging loads to the electric power systems. This article considers different recharging scenarios and uses game theoretic models to study the potential impact of the recharging loads on locational marginal prices (wholesale electricity prices). Computational results from a Pennsylvania‐New Jersey‐Maryland Interconnection case study show that, under the existing recharging infrastructures, even a small magnitude of load increase caused by PHEV recharging could have a significant undesirable impact on locational marginal prices. The impact could be mitigated to a varying extent by the availability of possible future recharging infrastructures, including realtime pricing recharging meters, battery stations, or vehicle‐to‐grid technology.© 2010 Wiley Periodicals, Inc. Naval Research Logistics, 2010     

履带车辆静动液辅助制动系统设计与参数匹配

综合液力传动和液压混合动力技术,设计一种新型履带车辆静动液辅助制动系统,并分析其工作原理和关键元件的参数匹配原则。该系统不但实现制动能量再生,而且通过在动力耦合系统中应用调速型液力偶合器,实现主动轴与液压混合动力系统之间动力的柔性连接,同时还使车辆具备了液力制动功能。     

磁流变液及其应用研究综述

作为智能材料之一的磁流变液,其工程应用遍布建筑结构、海洋平台、桥梁及高速车辆等领域,尤其是在车辆先进悬挂系统领域的应用备受国内外研究者的关注。结合国内外新近研究进展及研究成果,对磁流变液组成成分、磁流变减振器结构型式、磁流变减振器阻尼力模型、车辆先进悬挂系统振动控制以及基于磁流变阻尼振动控制的实车道路实验等内容进行综述。基于更全面地跟踪和了解磁流变液及其应用研究发展趋势的目的,归纳梳理磁流变液与工程应用所面临的亟待解决的问题、当前研究的热点问题以及最新研究进展,并对磁流变液及其工程应用研究发展趋势进行了展望。