Robust and adaptive path following for underactuated autonomous underwater vehicles

This paper proposes a nonlinear robust adaptive control strategy to force a six degrees of freedom underactuated underwater vehicle with only four actuators to follow a predefined path at a desired speed despite of the presence of environmental disturbances and vehicle’s unknown physical parameters. The proposed controller is designed using Lyapunov’s direct method, the popular backstepping and parameter projection techniques. The closed loop path following errors can be made arbitrarily small. Interestingly, it is shown that our developed control strategy is easily extendible to situations of practical importance such as parking and point-to-point navigation. Numerical simulations are provided to illustrate the effectiveness of the proposed methodology.     

渤海湾表层沉积物元素地球化学分布特征与影响因素

对取自渤海湾的307个表层沉积物进行了元素测试和粒度分析。渤海湾表层沉积物的常微量元素呈现4种组合:富集于粗粒沉积区的SiO_2、Na_2O亲碎屑元素组合;富集于细粒沉积区的以Al_2O_3和重金属元素为代表的亲黏土元素组合;与缺氧环境有关的MnO、V、TOC元素组合和与河流输入有关的陆源CaO、TiO_2元素组合。粒度粗细主导了渤海湾元素含量分布的整体格局;海域河流物源供应不同较大影响了渤海湾南部(富Na_2O、CaO和SiO_2)和北部(富Ba和P_2O_5)在元素含量上的差异;高流速潮流对海底的冲刷再分配导致曹妃甸南侧Sr、Ca元素的条带状富集异常;有机质在细粒沉积区的富集导致缺氧环境的形成和K_2O、Mn、V、自生黄铁矿的海洋自生化学沉积;人类活动导致以Pb为代表的重金属污染在河流入海口、港口及沿岸海域的元素分布异常;曹妃甸沙坝内侧的泻湖(海洋钙质生物沉积)与沙坝外侧水下岸坡(陆源碎屑沉积)的截然不同的物源,导致了独特地貌沉积环境下元素分布的局部差异。     

河套灌区西部浅层地下水咸化机制

浅层地下水水位埋深浅、含盐量高,是导致河套灌区土壤次生盐渍化的重要原因.以河套灌区西部地区为研究区,通过对浅层地下水的水化学和氢氧同位素特征分析以及水文地球化学模拟,探讨了灌区浅层地下水的补给来源和主控水-岩作用过程,并定量估算了蒸发作用对浅层地下水含盐量的影响.研究区内浅层地下水为弱碱性咸水,pH为7.23～8.45...     

地下水化学组成的时空聚类分析与多级嵌套水流系统识别

水文地球化学是识别地下水流系统的重要方法,然而区域尺度上多级嵌套地下水流系统的复杂性使地下水化学组成的分析和解释难度增加.以鄂尔多斯北部盆地湖泊集中区典型的胡同察汗淖地下水流系统为例,基于丰水期和枯水期3个期次不同深度地下水样品的物理化学数据,应用时空聚类与主成分分析方法,揭示地下水化学组成的空间分布特征、变化规律及其...     

1901-2012年陕西降水、气温变化特征

利用英国东英格兰大学气候研究中心CRU最新发布的1901-2012年的月平均气候资料,分析陕西近百年降水、气温的时空分布特征。结果表明:(1)年平均降水南北差异较大,陕南降水多且年际变化最大,西安为年际变化的第二高值中心。(2)陕西降水具有明显的年代际变化周期,20世纪40年代之前降水变化较平缓,40年代后降水变化幅度变大,异常偏多或偏少的年份较多。(3)降水的EOF1表现为整体的正异常,体现了陕西年平均降水的一致变化,EOF2主要表现为陕西南部和陕西东北部的反相位振荡,且具有显著年际变化周期。(4)陕西气温近112年有两个偏冷期:20世纪20年代之前和50年代到90年中期,20世纪20年代到50年代和90年代后期以来为偏暖期。与全国气温变化不同,第二个暖期是从90年代开始迅速升温,滞后于全国气温变化,且气温的最高值出现在90年代而不是40年代。(5)气温的第一模态解释了总模态的88.4%,且表现为陕西一致的正异常,表明陕西平均气温空间变化的一致性,Morlet小波分析显示其有2~4年的周期震荡和16年左右的年代际变化周期。     

生成模型学习的遥感影像半监督分类

以生成模型最大似然估计为例,引入结合已标记样本和未标记样本的半监督分类方法来解决遥感影像分类中的小样本问题,应用已有的少量已标记样本初始化一个分类器,结合大量未标记样本,通过递归计算的方式对分类器进行优化,直到包含所有样本的似然函数收敛到局部极大值。通过分析遥感影像待分类类别与影像中地物类型固有特征之间的关系,设计两个在不同生成模型假设下的分类实验。结果表明,未标记样本的参与可在很大程度上提高小样本条件下的影像分类精度,但两种样本的数量应保持一个适当的比例。最后通过与在解决小样本分类问题方面有独特优势的SVM方法的分类比较,发现在小样本情况下,本文方法具有更好的应用潜力。     

天然气水合物矿体三维可视化及其Open Inventor实现

在天然气水合物的勘探开发过程中,三维水合物矿体模型的建立,可以定量地描述水合物储层的几何形态和地震属性参数的三维空间分布,并能进行水合物空间展布趋势的验证和预测.本文将Open Inventor三维图形软件包同Visual C++.NET绑定,作为开发工具,实现地震反演波阻抗数据矿体的三维雕刻动态显示、不同属性条件下的BSR曲面显示以及颜色表插值处理等功能.     

A distributed parameter model of a frame pin‐supported wall structure

Many reinforced‐concrete frames collapse via a soft‐story mechanism during severe earthquakes. Such collapses are mainly attributed to concentrated deformation in a soft story. Deformation control is thus important in preventing collapse. The frame pin‐supported wall structure is a type of rocking structure that releases constraints at the bottom of the wall. Previous research has obtained good results for the deformation control of this type of structure. However, the interior forces and strength demands of the pin‐supported wall have not been systematically explored. In this paper, a distributed parameter model is developed to investigate the strength demand of the wall in a frame pin‐supported wall structure. In the model, the pin‐supported wall is simplified as a bending beam and the frame is simplified as a shear beam. The two beams are joined by distributed shear connectors, so that the shear force can be transferred at any location on the interface. The model can be solved using differential equations based on equilibrium and compatibility. The accuracy of the model is verified using SAP2000 (Computers and Structures Inc., Berkeley, CA, USA). Displacement distribution of the structure and distributions of the moment and shear force within the pin‐supported wall are obtained for two typical external force profiles. It is found that the pin‐supported wall can effectively reduce the drift concentration factor. Distributions of the displacement, moment, and shear force are closely correlated with the relative stiffness of the wall and frame. Finally, recommendations on the stiffness and strength of a pin‐supported wall are made. Copyright © 2015 John Wiley & Sons, Ltd.     

致密砂岩储层含气测井特征及定量评价

致密砂岩储层孔隙度低、渗透率低、非均质性强,气层所对应的测井响应特征较为复杂,气层识别和评价难度较大、多解性突出。传统上,利用常规测井曲线进行含气性评价多是定性评价,在利用智能识别法评价含气性时,也是利用分类模型进行定性评价;而利用常规测井资料定量评价含气性比较困难。本文首先以岩心、地质、试气资料和常规测井曲线为基础,利用交会图法进行致密砂岩含气特征分析,建立含气性定性评价指标;然后,利用广义回归神经网络（GRNN）预测含气量和含水量,构造含气性和含水性指示曲线,定量评价致密砂岩的含气性;最后,定性评价和定量评价综合使用,以评价致密砂岩含气性,并在苏里格地区盒₈段进行应用,取得了较好的应用效果。