基于模糊PID的深海采矿机器人路径跟踪控制

深海采矿作业中,由于海底软泥稀软,采矿机器人极易打滑,以及海底地形、海流等干扰,采矿机器人容易偏离预定路径。针对采矿机器人的海底作业过程中路径跟踪问题,设计并分析了深海采矿机器人的路径跟踪控制系统。首先提出了艏向控制实现采矿机器人路径跟踪的控制算法,通过采矿机器人与当前目标点相对位置计算采矿机器人的目标艏向角,后基于运动学模型建立模糊比例积分微分(PID)的控制方法控制采矿机器人两侧转速差值进而控制采矿机器人艏向,从而使机器人按目标路径行走;同时为了防止输入过大引起打滑,基于动力学模型数值分析了采矿机器人主动轮角加速度与打滑率之间的关系,采取限制主动轮角加速度方式防止采矿机器人过度打滑;最后通过Matlab/Simulink建立系统模型对系统进行仿真分析。仿真结果表明,该控制算法能够良好地完成采矿机器人的路径跟踪任务。     

Evaluation of the fishbone model in simulating the seismic response of multistory reinforced concrete moment-resisting frames

The fishbone model is a simplified numerical model for moment-resisting frames that is capable of modelling the effects of column-beam strength and stiffness ratios. The applicability of the fishbone model in simulating the seismic responses of reinforced concrete moment-resisting frames of different sets of column-beam strength and stiffness ratios are evaluated through nonlinear static, dynamic and incremental dynamic analysis on six prototype buildings of 4-, 8-and 12-stories. The results show that the fishbone model is practically accurate enough for reinforced concrete frames, although the assumption of equal joint rotation does not hold in all cases. In addition to the ground motion characteristics and the number of stories in the structures, the accuracy of the model also varies with the column-beam stiffness and strength ratios. The model performs better for strong column-weak beam frames, in which the lateral drift patterns are better controlled by the continuous stiffness provided by the strong columns. When the inelastic deformation is large, the accuracy of the model may be subjected to large record-to-record variability. This is especially the case for frames of weak columns.     

基于PPSD方法的广东阳江小孔径井下型地震监测台阵环境地噪声计算与分析

选取2014—2018年广东阳江小孔径井下型地震监测台阵记录的连续波形三分量seed观测数据,使用概率功率谱密度(Probabilistic Power Spectral Densities,以下简称PPSD)方法,对该地震监测台阵所属10个子台进行环境地噪声计算,统计数据月连续率和年连续率;通过PPSD计算获得每小时、每天、每月、每年、5年的环境地噪声结果;汇总结果并分析环境地噪声稳定性和异常性。结果显示:①各子台这5年的环境地噪声水平稳定,说明其井下台基变化和仪器运行稳定,井下观测手段能够避免地面生产生活等人为干扰,解决了因城镇长期建设发展破坏地震监测环境的难题;②存在靠近海边的子台易受台风严重干扰、无线网桥通信方式的子台数据连续率较差、仪器垂直分量相对容易出现运行异常、井下设备故障维修周期较长等问题。     

厚壳贻贝(Mytilus coruscus)养殖海域与天然生长海域的微生物群落比较研究

为研究厚壳贻贝(Mytilus coruscus)生长海域微生物群落的结构与多样性特征,初步探究海域微生物群落及共生菌对贻贝生长的影响,分别采集舟山市东极镇庙子湖岛和嵊泗县枸杞岛厚壳贻贝养殖区和野生生长区海水样品,利用16S rRNA扩增子测序技术,比较分析不同海域微生物群落的组成及丰度特征以及微生物群落的差异;同时对厚壳贻贝体内的微生物进行了初步的分离鉴定。研究结果显示,嵊泗厚壳贻贝野生生长海域10 m水深的微生物丰富度显著大于5 m水深,东极厚壳贻贝养殖区海域10 m水深微生物丰富度也而明显大于5 m水深。东极和嵊泗厚壳贻贝的生长海域形成了较为稳定微生物群落结构,嵊泗海域主要优势菌群为十八杆菌属Octadecabacter、假交替单胞菌属Pseudoalteromonas、厌氧氨氧化菌属Candidatus_Portiera、沉积物陆丹氏菌属Loktanella和弧菌Vibrio;东极海域主要优势菌群为厌氧氨氧化菌属Candidatus_Portiera、海洋氨氧化古菌属Nitrosopumilus、蓝细菌聚球藻属Synechococcus和弧菌属Vibrio。PCA分析结果表明东极和嵊泗两个海域的厚壳贻贝野生生长区的微生物群落相似度明显低于养殖区的微生物群落相似度,且这种差异在嵊泗海域尤为明显。同时在贻贝体内分离出了假交替单胞菌、黏着杆菌以及弧菌,而这三种菌在海水样品中也大量存在,由此可初步判定这三类细菌能够随水流进入贻贝体内,并可能对贻贝的附着、生长以及防病等生理功能产生一定的影响。     

基于频域Rankine面元法的船舶耐波性计算和分析

在频域中分别使用Rankine面元法和去奇点Rankine面元法（desingularized-Rankine panel method，简称DRPM）快速求解有航速船舶耐波性问题。使用两种不同的线性化方式：叠模流线性化法（double-body flow，简称DB）和均匀流线性化方法（Neumann-Kelvin，简称NK）计算了Wigley I、Wigley III和S175在有航速时船舶的水动力系数、波浪激励力和运动响应。两种线性化方法的计算结果与试验结果进行了比较，研究表明：使用Rankine面元法和去奇点Rankine面元法计算的结果相差不大，且与NK法相比使用DB法计算的结果和试验值更吻合，尤其是非对角线上交叉耦合水动力系数A35,B35,A53,B53的计算结果。运动响应对于边界条件线性化方式比较敏感，尤其是垂荡运动，在船共振频率附近，运动受到的影响最明显。     

鲁西南2020年两次区域性大暴雨过程形成机制分析

利用常规地面、高空观测和ERA5再分析数据，对鲁西南2020年7月22日（简称“7〖DK〗·22”过程）和8月6—7日（简称“8〖DK〗·6”过程）两次区域性大暴雨及伴随的短时强降水形成机制诊断分析。结果表明：“7〖DK〗·22”过程是一次地面气旋降水过程，大暴雨主要出现在气旋中心至移向右前部的倒槽内，短时强降水是对流不稳定触发后，惯性不稳定的增强造成。“8〖DK〗·6”过程是一次副高边缘暖区降水过程，大暴雨主要出现在低空急流的前端、地面辐合线附近，短时强降水由对流不稳定的触发和释放造成。“7〖DK〗·22”过程暖湿急流较强，水汽通量散度和动力条件显著强于“8〖DK〗·6”过程，超低空强辐合区、水汽通量散度辐合大值区、水平动能大值区边缘的强锋生区以及湿位涡MPV大值区边缘的|MPV2|小值区对短时强降水的出现区域指示较好。两次过程分析均表明垂直上升运动和深厚湿区的配合对短时强降水的出现时间指示较好。     

全球逐时地面气温质量检测方法及应用

基于国家气象信息中心全球地面气象观测站及非气象观测站逐时气温数据,应用分月阈值、区块阈值、纬带阈值及空间一致性综合检测方法,构建了 2016-2020年全球逐时地面气温数据集,并设计了可实时更新的质量检测流程,为全球预报服务和科研业务提供可靠的数据保障.近5年数据的检测结果表明,全球总的可疑错误数据率为0.85％,亚洲...     

邢台地区微波辐射计与无线电探空仪数据对比分析

利用2018年1月至2019年12月河北省中南部地区的微波辐射计和探空数据，将两种探测设备取得的资料在时间和空间上进行点对点匹配，共筛选出187条晴空廓线、1176条云天廓线和12条毛毛雨天廓线，定量分析了各个高度层的晴天、云天和毛毛雨天气条件下两种大气探测设备的温度、相对湿度和水汽密度廓线的相关性及误差情况。结果表明：3种天气条件下的微波辐射计与无线电探空仪温度和水汽密度的相关性整体较好，地基微波辐射计观测的大气参数分布存在不同程度的差异，但是微波辐射计和探空的变化趋势一致性较好，并且无线电探空仪观测的大气参数和微波辐射计反演的温度、相对湿度和水汽密度相关性整体上均呈现低层大气优于高层大气，温度相关性最好，水汽密度次之，相对湿度最低。通过对比各个高度层的拟合程度，发现3.5 km以下的低层大气参数精度更可靠，对于需要间接计算的大气物理量，如K指数、有效位能、积分水汽含量等，使用低层数据计算的大气物理量精度会更好。本文开展的地基微波辐射计反演的大气物理参数与探空仪观测对比研究工作，对提高微波辐射计在大气物理和人工影响天气的探测精度方面具有参考意义。