上海交通大学学报

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考虑概率电压不平衡度越限风险的共享储能优化运行方法

方晓涛, 严正, 王晗, 徐潇源, 陈玥

2022,56 (7): 827-839.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2021.455

摘要 ( 881 )

HTML ( 605 )

PDF(1838KB) ( 608 )

可再生能源单相分布式接入和发电不确定性提高了配电网的电压不平衡越限风险,随着可再生能源发电渗透率的不断提高,研究如何降低间歇性可再生能源发电对配电网电压不平衡越限风险的影响具有重要意义.提出了基于全局灵敏度分析(GSA)的共享储能配置策略与优化运行方法.首先,构建了基于反向传播神经网络的配电网概率电压不平衡度计算模型,定义了配电网概率电压不平衡度越限风险指标,快速、准确量化可再生能源发电不确定性对配电网概率电压不平衡度越限风险的影响.然后,提出了基于Wasserstein距离的GSA方法,辨识影响配电网电压不平衡度的关键可再生能源机组.最后,提出了基于GSA的共享储能配置策略与基于滚动预测优化的共享储能优化运行方法.通过IEEE 123节点配电网的仿真计算,验证了所提方法的有效性.

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基于深度学习的智能全局灵敏度分析

吴庶宸, 戚宗锋, 李建勋

2022,56 (7): 840-849.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2021.191

摘要 ( 940 )

HTML ( 47 )

PDF(1418KB) ( 775 )

提出一种将深度学习与灵敏度分析结合的端到端方法, 对深度模型的结构和激活函数进行特殊设计以适应后续灵敏度的计算,深度模型训练的同时对保存的权重信息进行反向传播计算灵敏度.在波士顿房价数据集、航迹融合数据集和G函数上的实验结果表明,所提方法相比于Sobol’法等经典方法在参数分布不均匀时准确性更高, 具备更强的鲁棒性, 相比于使用传统神经网络的方法准确性更高.此外,通过实验验证了基于深度学习模型的样本参数灵敏度可以优化模型的输出结果.

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基于平行激光测距的图像自标定方法

程斌, 黄斌, 李得睿

2022,56 (7): 850-857.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2021.447

摘要 ( 711 )

HTML ( 22 )

PDF(3660KB) ( 603 )

针对现有照相机图像标定方法存在的依赖外部图像特征、要求照相机特殊位姿、需要标定物、操作复杂等不足之处,提出了一种基于平行激光测距的实时自标定方法.该方法在图像拍摄过程中,利用高精度激光测距仪连续测量以获得被测物表面的实时位置信息.在此基础上,对物面方程进行求解,选取物面和像面上至少4组对应点的二维坐标,求解得到表示两个平面之间变换关系的单应性矩阵,从而简便快速地完成标定.采用自主研制的标定装置,开展了不同场景下的图像自标定精度测试.结果表明,图像中各线段长度的测量误差介于-0.49%~0.15%,平均误差仅为-0.14%,验证了所提平行激光测距自标定方法具有很高的准确性和稳定性.对标定误差来源进行进一步分析,得到了激光测距误差、激光倾角误差、偏置误差等因素的定量影响规律,并给出了相应的误差规避方法,为该自标定方法在图像测量领域中的应用提供参考.

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考虑双端口布局的紧致化仓储系统堆垛机路径优化

闫青, 鲁建厦, 江伟光, 邵益平, 汤洪涛, 李英德

2022,56 (7): 858-867.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2021.283

摘要 ( 641 )

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PDF(2434KB) ( 439 )

紧致化仓储系统是智慧物流技术领域内新兴的一种仓储技术,其最典型的特征是能够实现货物的多深位存储.研究该系统在双端口布局下堆垛机执行单一作业和复合作业并存的路径优化问题,并以堆垛机运行时间最短为优化目标建立该问题的数学模型.设计了遗传-集束搜索混合优化算法对模型进行求解,利用遗传算法得到的最优个体作为集束搜索的初始路径选择,避免算法陷入局部最优.通过算例仿真验证了模型与算法的有效性,验证结果表明,所建立的堆垛机作业路径优化模型与求解算法,能更好地适应双端口紧致化立体仓库出/入库任务调度要求,得到更为合理的堆垛机调度方案,提高存储效率.

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基于扰动块的柔性臂分布式滚动时域估计

徐晨辉, 俞芳慧, 何德峰

2022,56 (7): 868-876.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2021.186

摘要 ( 524 )

HTML ( 21 )

PDF(1332KB) ( 348 )

针对柔性机械臂因在实际运动过程中易发生变形而需进行状态监测的问题,提出一种基于扰动块的分布式滚动时域估计算法.在分布式一致性滚动时域估计的基础上,通过设计扰动块并将其应用于估计窗口内的过程扰动序列,减少了与优化相关的变量,从而降低了算法的计算量,实现快速性.通过分析算法在最大分块长度下的可行性与收敛性,建立了保证算法的优化问题存在等价解的假设条件,并将结果推广到了过程扰动任意分块的情况.仿真结果表明:与不加扰动块的算法相比,所提算法能在不影响估计误差的前提下有效缩短计算时间.

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基于双通道卷积神经网络的雷达信号识别

全大英, 陈赟, 唐泽雨, 李世通, 汪晓锋, 金小萍

2022,56 (7): 877-885.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2021.209

摘要 ( 839 )

HTML ( 26 )

PDF(4098KB) ( 715 )

为解决在低信噪比下特征提取困难、雷达信号识别率低的问题,提出了一种基于Choi-Williams分布(CWD)和多重同步压缩变换(MSST)的双通道卷积神经网络模型.模型通过对雷达信号进行CWD和MSST时频分析,分别获取二维时频图像并进行预处理,然后送入双通道卷积神经网络进行深度特征提取,最后将两路通道获取的特征进行融合,通过卷积神经网络分类器实现对雷达信号的分类识别.仿真结果表明:在信噪比为 -10 dB时,所提模型整体识别准确率能达到96%以上,其在低信噪比下表现优异.

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地面堆载对既有隧道影响离心试验和数值分析

刘谨豪, 严远忠, 张琪, 卞荣, 贺雷, 叶冠林

2022,56 (7): 886-896.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2020.412

摘要 ( 584 )

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PDF(14733KB) ( 545 )

地面堆载对地下既有隧道的安全稳定影响显著,软黏土地区相关规范对堆载引起的隧道位移限制十分严格.为了准确评估软黏土地区地面堆载对隧道位移的影响,首先通过离心模型试验研究了地面堆载对隧道位移和土体变形的影响规律,然后基于离心模型试验建立了相应的有限元模型,通过室内土工试验确定了土体本构模型的参数取值,从土体应变和剪切刚度等方面对比分析了HS模型和HSS模型在研究软黏土地层地面堆载问题中的适用性.在此基础上,综合考虑堆载规模和隧道位置等参数,进一步探讨了地面堆载对软黏土地层变形和隧道位移的影响,相关研究成果可以为工程设计提供参考.

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盾构推拼同步技术模型试验平台的研发及应用

朱叶艇, 闵锐, 秦元, 吴文斐, 袁鹏, 翟一欣, 朱雁飞

2022,56 (7): 897-907.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2021.241

摘要 ( 589 )

HTML ( 13 )

PDF(19372KB) ( 420 )

为解决长距离盾构隧道项目单台盾构掘进工期过长的问题,以上海市域铁路机场联络线某区间隧道为示范应用工程,开发了基于推进系统油压主动控制理念的盾构推拼同步施工技术.其原理为通过充分利用轴向插入封顶块产生的推进油缸行程富余量进行管片拼装作业,单环管片的作业时间理论上可缩短31.6%.为验证推拼同步技术的可行性与可靠性,构建超大直径盾构推拼同步技术模型试验平台,给出了推拼同步过程中缺失顶力的再分配计算方法,并对该技术进行了模型试验验证.试验结果表明:模型盾构机执行机构响应迅速,推进系统油缸压力和总顶推力误差均控制在±2%以内;盾构姿态偏差控制在±6 mm范围内,盾构推进速度误差范围为 -2~4 mm/min;管片结构受力安全,设计覆土33 m条件下管片抗压安全系数可达1.68.

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黄土地区某铁路专用线路基动力响应规律

王瑞, 胡志平, 殷珂, 马甲宽, 任翔

2022,56 (7): 908-918.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2021.130

摘要 ( 671 )

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PDF(4239KB) ( 395 )

为了研究移动列车荷载下黄土地区某铁路专用线动力响应规律,结合现场测试数据及2.5D有限元计算结果评估了新建货运线路和临近既有线列车运行情况下路基动应力分布规律及影响深度,讨论了沿线办公区环境振动规律.结果表明,轨道系统的过度抽象会导致路基内部动应力幅值和影响范围偏大,道砟-枕木-紧固件系统的实体化建模使得路基内部动应力分布更为合理.路基处于拟静力状态时动力蠕变引发的能量消耗对路基动力响应的影响可以忽略.货运列车低速运行时,车速对路堤内部动应力分布影响微弱,动应力影响深度约为4.2 m.此外,车速越低,轨道不平顺对场地环境振动的影响越明显.改善轨道短波不平顺是控制环境振动的有效措施.

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大型邮轮与集装箱船水动力相互作用数值研究

宋深科, 夏立, 邹早建, 邹璐

2022,56 (7): 919-928.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2021.257

摘要 ( 675 )

HTML ( 18 )

PDF(3495KB) ( 383 )

大型邮轮是一种大尺度、高附加值船型,近年来得到越来越多的研究与开发.由于大型邮轮经常航行于港口、沿岸等繁忙水域,研究其与其他船舶的水动力相互作用,对保证其航行安全至关重要.以一艘大型邮轮和一艘KCS集装箱船为研究对象,通过求解非定常RANS方程,在模型尺度下预报了两船在深水、浅水中不同纵向位置、不同横向位置以及不同航速下的水动力特性,确定了两船之间水动力相互作用的变化情况.结果表明,不同的相对位置和航速均对两船的横向力和转首力矩有明显影响,浅水下两船的相互作用更加明显,且KCS船更易受到船-船相互作用的影响.

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火灾高温下加筋板极限强度及防护性能

俞心晔, 薛鸿祥, 闫书玮

2022,56 (7): 929-936.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2021.196

摘要 ( 620 )

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PDF(11175KB) ( 341 )

加筋板是典型船体承载构件,考虑火灾高温作用下材料性能的变化,根据热弹塑性有限元理论,基于名义升温曲线,研究防火涂层对加筋板结构高温响应特性和剩余强度的防护作用以及涂敷位置对加筋板失效模式的影响,为结构性能评估和结构防火设计提供参考.数值分析表明:防火涂层能有效减缓结构升温诱发的应力升高和挠度增加;整体涂敷不改变结构整体屈曲伴随加强筋侧倾的失效模式,而显著推迟了失效时间,对保持结构高温剩余强度有明显效果;局部涂敷会改变结构的失效特性,仅带板涂敷下发生整体失效,仅加强筋涂敷下发生梁柱型失效伴随腹板的局部屈曲;整体涂敷对加筋板剩余强度的防护效果最佳,仅带板涂敷次之,而仅加强筋涂敷的防护能力较弱,局部涂敷的防护性能主要取决于结构的受热和失效模式.

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自适应采样方法在船型优化中的应用

欧阳旭宇, 常海超, 刘祖源, 冯佰威, 詹成胜, 程细得

2022,56 (7): 937-943.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2021.179

摘要 ( 626 )

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PDF(6308KB) ( 449 )

为了解决船型优化中仿真计算复杂耗时的问题,基于自适应采样的近似模型技术的应用日益广泛.基于Kriging近似模型和留一法误差,发展了一种基于均匀设计的最大熵自适应采样方法.通过与基于增量拉丁超立方方法进行对比,所提方法得到的自适应样本分布更加均匀,并且其全局近似模型精度更高.将所提方法应用于S60的船型优化中,很好地验证了该方法的有效性.

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基于预设性能制导律的欠驱动AUV海底地形鲁棒时滞跟踪控制

李锦江, 向先波, 刘传, 杨少龙

2022,56 (7): 944-952.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2021.375

摘要 ( 719 )

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PDF(1420KB) ( 377 )

针对自主水下机器人(AUV)面向海底起伏地形跟踪的实际应用需求,设计了基于预设性能制导律的鲁棒时滞跟踪控制器,实现执行机构时滞下的AUV起伏地形跟踪,同时可提升其航行安全性能.首先,基于航行安全性能函数对地形跟踪误差进行转换,结合时变视线制导角在运动学层面设计了预设性能制导律,为AUV动力层提供参考状态输入.其次,为处理执行机构时滞问题并降低精确建模需求,结合径向基函数(RBF)神经网络设计了鲁棒时滞动力学控制器. 最后,采用李雅普诺夫理论证明了基于预设性能制导律的鲁棒时滞跟踪控制系统闭环稳定性.仿真结果表明:所设计的控制器可实现AUV起伏地形鲁棒跟踪,且瞬态跟踪误差时刻处于预设性能范围之内,可提升AUV在跟踪海底起伏地形时的航行安全性能.

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基于合作协议的集装箱班轮运输船期设计和加油策略联合优化

李德昌, 杨华龙, 段静茹

2022,56 (7): 953-964.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2021.105

摘要 ( 616 )

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针对码头运营商与船公司间签署船舶到港多时间窗、多起讫时刻和多装卸速率合作协议下的集装箱班轮运输船期设计和加油策略联合优化问题,考虑各加油港燃油价格差异和折扣因素,建立了以班轮运输服务总成本最小化为目标的船期设计和加油策略非线性混合整数规划模型,结合船舶驾驶操控实际,设计了离散化和线性化模型求解技术方法.以中国远洋海运集团有限公司AEX1航线为例进行了大量模拟验证.算例结果显示,船期设计和加油策略联合优化有助于船公司灵活地调整船舶航速,可显著降低班轮运输服务总成本.敏感性分析表明,随着合作协议中船舶到港时间窗长度的扩大,班轮运输服务总成本和船舶航次加油量都随之降低;无论燃油价格如何变化,船期设计和加油策略联合优化都能有效降低班轮运输服务总成本.

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异质滚合结构固化变形预测及曲面重构预补偿方法

李建军, 朱文峰, 孙海涛, 李元辉, 王顺超

2022,56 (7): 965-976.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2021.225

摘要 ( 609 )

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异质材料结构兼具成本和性能优势,是新一代车身门盖件轻量化的重要手段.但板材物理特性差异和胶材料属性的复杂变化,易导致结构固化失配变形.为消除结构变形,提出变形预测与曲面重构预补偿方法.构建循环温度载荷下的热-化学-结构耦合场预测模型,考虑折边胶在全固化周期内材料特性转变的影响,包括固化度、化学缩变和应力松弛.以典型铝/钢薄板曲边滚合结构为研究对象,仿真分析多物理场固化过程,对铝合金外板变形量进行预测,并利用非接触式数字图像相关法测量实验进行验证.对固化变形进行几何补偿,对比分析约束方向、连线方向和法线方向补偿的效率,并实验验证方法的可靠性.研究表明:与传统黏弹性模型相比,构建的多物理场耦合模型能够更准确地反映异质滚合结构高温固化变形;基于非均匀有理B样条曲面重构的几何补偿法能够有效降低结构固化变形;法线方向补偿法的效率更高.研究结果为新一代异质车身门盖件制造精度的提升和工艺优化提供了重要参考.

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