基于模型预测控制算法的轻型长航程AUV航控系统研究

针对海洋时变中小尺度过程长期精细观测需求,研制了一种轻型长航程AUV。这种AUV的最大特征是借鉴了水下滑翔机的变浮力、重心可调执行机构,使得其具备海洋环境自适应能力,可在不同海水密度条件下实现零攻角高效航行。首先介绍了轻型长航程AUV的系统组成,讨论了这种可变浮力、可调重心AUV的航行控制系统设计;针对这种AUV新增的浮力和重心两个控制输入量间存在系统耦合的问题,开展了基于模型预测算法的零攻角定深航行控制器研究,着重阐述和推导了控制目标的修正、面向控制的动力学建模以及模型预测控制器的设计过程;最后通过仿真验证了所述方案和方法的可行性。该研究有利于提高轻型长航程AUV的航行效率,进一步提升AUV的续航能力。     

基于欧拉迭代模型预测的欠驱动水面船舶路径跟踪控制

【目的】解决具有外部受风流干扰和舵角输入受约束的欠驱动船舶路径跟踪问题。【方法】采用基于欧拉迭代的模型预测控制算法(MPC)对欠驱动船舶路径跟踪进行控制。【结果】MPC能够灵活地处理舵角输入受约束问题,欧拉迭代法离散和预测船舶未来状态可以简化MPC设计的运算。为弥补欧拉迭代法在精度上的不足,直接以分离型船舶模型(MMG)作为MPC的预测模型。应用径向基函数(RBF)神经网络历史信息训练实现对外界风流干扰的逼近及补偿。【结论】所设计的控制器可以使船舶在考虑风流干扰和舵角约束的情况下准确地跟踪上设定的路径,所提控制算法的有效性得到验证。     

中国艾滋病空间格局和时空演化分析

探索艾滋病疫情的空间格局和时空演化特征,发现其分布和流行规律,对促进艾滋病防控工作具有重要意义。本文基于1997—2016年中国艾滋病省级发病率资料,利用空间自相关技术探测艾滋病疫情的空间格局,并使用重心轨迹迁移算法进行时空演化分析。结果表明：中国艾滋病疫情在省级尺度上具有较强的空间依赖性。1997—2016年,中国艾滋病疫情的全局空间关联程度从弱变强,而且存在进一步强化的趋势;疫情总体呈现“南重北轻,中部过渡”的空间格局,可将中国艾滋病发病率在局部发生空间自相关的区域划分为以内蒙为代表的北方疫情冷点片区和以广西为代表的南方疫情热点片区;中国艾滋病疫情的总体流行程度不断加深,且具有明显的地域差异性,在空间上表现为非均衡增长。因此,今后的艾滋防控工作必须在传统预防手段的基础上注重疫情扩散的时空规律,重点加强对疫情热点区域和高风险传播方向的管控,以达到区域协同、精准防控的目的。     

近30年来青海省风蚀气候侵蚀力时空差异及驱动力分析

青藏高原气候寒冷、多大风,冻融、风化和风蚀作用强烈,易发生土壤风蚀。气候对土壤风蚀的影响可用风蚀气候因子指数（C）度量。基于联合国粮农组织（FAO）提出的C计算方法,根据1984-2013年间连续完整的青海省气象站地面观测数据,应用地理加权回归模型（GWR）、重心及其转移模型,并结合本文定义的有效敏感性指数、有效影响面积等指标,得到全省风蚀气候侵蚀力及其影响因子的时空分布及其演化规律,并对其驱动力和机理进行了初步分析。结果表明：30年来,全省风蚀气候侵蚀力总体特征是西北高东南低并呈下降趋势,风蚀气候侵蚀力强的区域明显向西南扩展,20世纪80年代是柴达木盆地,90年代扩展到青南高原西北部边缘,21世纪基本涵盖了青南高原的西部;风速是影响风蚀气候侵蚀力的主导因子,其有效敏感区重心从柴达木盆地西南部边缘,移动到海拔较高的青南高原西部地区,这与高原近地面气旋系统中心总体移动趋势相反;其次是气温,其有效敏感区重心从海拔较低的青海省中部地区向海拔较高的青南高原移动,这与青南高原地区的海拔梯度式增温规律有关,即从高原边缘向高原腹地升温,且海拔越高,增温越快;降水主要影响柴达木盆地的侵蚀力,其有效敏感区重心向东南扩展,这可能与高原夏季风进退有关。研究结果可为青藏高原土壤风蚀灾害的预防、评估以及预测提供区域性差异化的技术支持与理论指导,也可为青藏高原乃至全球生源要素（C、N、P、S等）循环的大尺度驱动力研究提供新的研究视角。     

最小二乘法和迭代法圆曲线拟合

为了提高形变监测中圆曲线拟合的精度,该文在总结已有的圆曲线拟合方法的基础上,推导了一种基于最小二乘法的圆曲线拟合方法:以原半径与拟合半径的几何距离差值平方和最小为准则,在计算过程中再结合迭代法,在离散点非均匀采集的情况下有效地提高拟合精度。最后运用程序对模拟数据及实例数据进行了处理分析,结果证明该拟合方法是可行的。     

三维激光扫描在古建筑测绘中的应用

针对目前古建筑测绘缺少系统的技术流程且变形分析难度大的问题,该文将三维激光扫描技术应用到古建筑保护领域。以光善寺塔为例,制订了可行的测量方案;通过离散点云数据计算多边形重心,提出采用多边形重心法计算古建筑的重心轴线,进而精确计算古建筑的倾斜量和倾斜度,并与传统方法进行对比。结果表明,该方法可以快速、全面地获取观测对象的整体信息,且能够满足古建筑倾斜观测的精度要求,可以为古建筑的修缮提供基础数字化资料。     

降元迭代法

本文提出了一种新的求解大型线性方程组AX=b(其中A∈R^n×n为对称正定矩阵)的降元迭代法,降元的手段是在n维空间中,取k个线性无关的向量,然后将n元线性方程的未知数X的取值范围限定在由这k个线性无关向量所组成的一个子空间内;同时将原来n元线性方程组降成k元线性方程组.求解这个k元线性方程组可得到X在此子空间内的一个最优解.从这个最优解出发,在n维空间中,取另外k个线性无关的向量,并作同样的降元处理.这样就形成了一个降元迭代过程.     

用迭代法求解推理公式的洪峰流量

一、前言水利水电科学研究院推荐的推理公式法已在水利、电力、交通、城镇和工矿企业防洪工程的设计洪峰流量计算中得到广泛应用。应用该公式推求洪峰流量常用的有图解试算法和图