山东大学学报 (工学版)

工程纳米材料颗粒物气溶胶制备方法研究进展

胡卉, 汤宁业, 王司宇, 王海森

2022, 52(4): 1-11. doi:10.6040/j.issn.1672-3961.0.2022.009

摘要 ( 814 )

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PDF (3186KB) ( 400 )

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随着纳米技术和生物化学领域的发展, 对微观粒子的粒径和制造工艺提出更高的要求。气溶胶作为常见的工程纳米材料颗粒物, 在社会各行各业应用广泛。从气溶胶制备方法出发, 通过对大量相关文献的系统梳理, 综述气溶胶常用制备方法的研究进展, 对比分析不同气溶胶制备方法的适用场景, 明确不同气溶胶制备方法的使用要求, 归纳概述不同气溶胶制备方法的优缺点。在此基础上, 进一步综述不同时期国内外学者对各类方法的优化和完善, 深入剖析国内外学者的试验和研究成果, 对超临界流体技术在气溶胶制备中的应用进行分析与展望。

异构网络中基于轨迹预测的资源预分配方案

徐晓斌,王琪,高彬,孙志于,梁中军,王尚广

2022, 52(4): 12-19. doi:10.6040/j.issn.1672-3961.0.2021.547

摘要 ( 457 )

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针对轨迹预测的网络资源管理方法研究中普遍存在的轨迹特征学习不充分、轨迹预测结果精度低、颗粒粗单等问题，提出双向循环神经网络的轨迹预测算法。通过深度挖掘用户的移动规律，实现对用户的移动预测。根据用户的移动预测信息设计网络资源预分配方案、移动行为划分网络资源，实现对多小区的协作式资源优化管理。仿真试验结果表明，在轨迹预测问题中，双向循环神经网络的轨迹预测算法比普通神经网络算法有更好的综合性能。在网络资源管理中，轨迹预测的网络资源管理预分配方案能够较准确地预测用户所连接的基站，使基站具有较高的资源利用率。

用于腿足式机器人落地缓冲的复合控制策略

刘斌,张萌

2022, 52(4): 20-28. doi:10.6040/j.issn.1672-3961.0.2022.106

摘要 ( 512 )

PDF (4423KB) ( 111 )

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针对腿足式机器人的腿部运动模式,提出一种变刚度落地缓冲策略,对机器人躯干质心处预期的冲击进行规划,针对不同落地阶段采用不同控制方式。在缓冲阶段,通过躯干加速度规划的方式计算预期足底力,将该力映射到关节空间。在其他阶段,采用比例微分(proportional differential,PD)控制与滑模控制(sliding mode control, SMC)相结合的方式,保证运动的快速性和稳定性,并用李雅普诺夫第二法证明稳定性。试验表明,机器人质心在1.65 m处下落,该方法可使足地冲击小于1.7g。此冲击力与人上台阶的冲击力相近,说明该方法可起到良好的缓冲效果。

基于改进的DUNet遥感图像道路提取

侯月武,刘兆英,张婷,李玉鑑,孙长明

2022, 52(4): 29-37. doi:10.6040/j.issn.1672-3961.0.2021.325

摘要 ( 510 )

PDF (12392KB) ( 178 )

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为进一步提高遥感图像道路提取的精度,提出一种改进的DUNet遥感图像道路提取方法。在编码器部分,为使网络关注道路信息,在第3个池化层分别使用有注意力机制和没有注意力机制两个分支提取道路特征;在解码器部分,同时使用传统UNet的解码器和DUNet解码器两个分支进行上采样,最大限度减少信息丢失。试验结果表明,与其他8种常用的分割模型结果相比,此方法在Massachusetts和DeepGlobe 2018数据集上都获得最高的平均交并比和平均Dice系数,其中平均交并比最高分别提高2.90%和8.99%,平均Dice系数最高分别提高2.53%和7.66%。这表明改进的DUNet能够有效实现遥感图像的道路提取,与传统DUNet相比,在小路区域的分割效果得到提升,进一步提高了传统DUNet的分割精度。

基于特征选择算法的ECG信号分类

袁高腾,周晓峰,郭宏乐

2022, 52(4): 38-44. doi:10.6040/j.issn.1672-3961.0.2021.306

摘要 ( 822 )

PDF (3643KB) ( 203 )

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为了提高不同类别心电图(Electrocardiogram,ECG)信号的识别精度,使用小波分析提取心电信号特征,并使用分段距离的特征筛选方法对特征进行筛选排序,去除冗余和干扰特征,挑选出关键特征。通过缩减特征数量,提高分类的精度和效率。结合机器学习分类器对特征进行分类,比较分类效果。结果显示,在MIT-BIH数据集上,本方法的分类精度比不使用特征选择分类精度高0.22%,分类精度最高达到99.67%。试验证明本研究提出的模型能够区分4种常见的ECG信号,较传统方法优势明显。

MEC中面向动态环境的工作流D2D协同卸载方法

钱程,赵淦森,罗浩宇

2022, 52(4): 45-53. doi:10.6040/j.issn.1672-3961.0.2021.537

摘要 ( 525 )

PDF (6758KB) ( 170 )

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为解决现实场景中终端设备的移动性与性能波动对工作流D2D(device-to-device)协同卸载带来的问题,提出一种面向动态环境的工作流D2D协同卸载方法,以尽可能小的卸载成本保证工作流在时间约束内得到及时响应。在工作流的卸载执行过程中感知其执行时间状态,并提出贪婪有序自适应搜索算法进行高效的工作流D2D卸载决策,根据环境变化及工作流执行时间状态在线调整卸载方案。仿真结果表明,该卸载方法在动态环境中具有有效性,并且卸载决策所需的计算开销很低(仅为粒子群优化算法的1.63%),具有较高的实时性。

多相图像分割变分模型的标签函数提升方法

董璐璐,宋金涛,魏伟波,潘振宽

2022, 52(4): 54-68. doi:10.6040/j.issn.1672-3961.0.2021.532

摘要 ( 522 )

PDF (12030KB) ( 74 )

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针对多相图像分割变分模型的局部极值问题,采用函数提升方法实现模型的全局优化。基于笛卡尔流思想和校准理论,将离散的标签函数提升为二值超水平集函数。利用二值标签函数凸松弛技术,设计标签函数子问题的凸优化方法,通过原-对偶算法和投影算法简化计算以提高计算效率。对多幅多相灰度图像和彩色图像进行分割试验,结果表明:所提模型的能量极小值较原模型直接计算结果小得多,与最小值的误差仅为0、0.426%、0.040%等。改进后的方法几乎不依赖初始水平集的设置和试验参数的选择,可以得到全局最小值;所提算法的迭代次数大大减少,计算效率显著提高。

基于自适应多分辨率特征学习的CNV分型网络

许传臻,袭肖明,李维翠,孙仪,杨璐

2022, 52(4): 69-75. doi:10.6040/j.issn.1672-3961.0.2021.604

摘要 ( 590 )

PDF (5017KB) ( 115 )

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为解决不同脉络膜新生血管(choroidal neovascularization, CNV)类型间较小区分性带来的分型难度和光学相干断层扫描(optical coherence tomography, OCT)图像中噪声对分型精度的影响,提出自适应多分辨率特征学习的CNV分型方法,其包含多分辨率特征学习和自适应特征选择模块。在多分辨率特征学习模块中,融合具有不同类型CNV细节信息的底层特征和具有语义信息的高层特征,同时引入渐进式的训练方式增强特征表示能力。在自适应特征选择模块中,通过引入注意力机制,对最后分型起关键作用的特征进行增强,进一步提升特征的区分性。在自建的CNV数据集上进行试验,试验结果表明,评价指标上的测试评分分别为91.3%、86.6%、89.2%和90.6%。提出的自适应多分辨率特征学习的CNV分型方法优于现有的其他分类方法。

混合驱动仿人机械臂设计与运动学分析

石振杰, 刘延俊, 薛钢, 贾华, 王雨

2022, 52(4): 76-82. doi:10.6040/j.issn.1672-3961.0.2021.488

摘要 ( 688 )

PDF (6755KB) ( 126 )

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为提高机器人的拟人化程度,提出一种混合驱动的仿人机械臂。将四自由度线驱动机械臂结构与二自由度机器人关节模组巧妙结合构成六自由度混合驱动仿生机械臂,并对其运动学问题进行分析。基于旋量理论建立机械臂的运动学模型,通过基于空间雅克比的牛顿-拉夫森法对机械臂的逆运动学方程进行数值求解,利用Monte Carlo法分析机械臂的工作空间,并在ADAMS软件中完成机械臂的运动学仿真,通过试验对所提出运动学模型的有效性进行了验证。试验结果表明,提出的混合驱动仿人机械臂结构设计可靠,基于旋量理论求解出的运动学方程准确,对仿人机械臂的结构设计与运动学分析具有参考价值。

基于遮挡目标去除的公交车拥挤度分类算法

孟令灿,聂秀山,张雪

2022, 52(4): 83-88. doi:10.6040/j.issn.1672-3961.0.2021.295

摘要 ( 479 )

PDF (6313KB) ( 139 )

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由于公交车中场景复杂、干扰因素繁多容易出现遮挡乘客问题,现有深度学习和目标检测方法在对公交车内的拥挤程度分类时精度低、效果差,往往达不到令人满意的效果。针对这一问题,提出一种基于遮挡目标去除的公交车拥挤度分类算法,对公交拥挤进行分类和分析。该方法有遮挡物检测、图像去遮挡和拥挤度分类模块三部分组成。基于目标检测算法检测出遮挡物,通过图像修复算法对乘客图像进行修复,利用拥挤度分类算法分析拥挤度。本研究从真实的公交车中采集数据生成数据集,并进行标注。试验结果表明,基于遮挡目标去除的分类算法的准确率达到了67.12%,与现有的方法对比具有最高的预测精度。

基于混合深度模型的虚假信息早期检测

黄皓,周丽华,黄亚群,姜懿庭

2022, 52(4): 89-98. doi:10.6040/j.issn.1672-3961.0.2021.296

摘要 ( 471 )

PDF (3805KB) ( 172 )

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针对一种信息特征进行检测方法在信息传播早期阶段提取的特征信息往往不充分,导致传播早期阶段检测准确率较低的问题,提出一个新颖的混合深度模型EGSI,模型由EXTRACT、GRU、SCORE和INTERATE 4个模块组成。EXTRACT通过卷积神经网络提取信息的传播路径特征,GRU通过门控循环单元捕获信息的文本特征和反馈特征,SCORE基于用户行为挖掘用户特征,INRERATE整合以上特征并预测出信息事件类标。EGSI通过整合信息最基本的4种特征(文本、用户、反馈、传播路径),从而可以在信息传播的早期阶段充分提取可用特征信息,进而较准确地检测出虚假信息。真实数据集的试验结果表明,模型在信息传播60 min内的准确率达到95.9%。相比基准方法,EGSI模型在检测虚假信息的准确率和时效性之间取得了较好的平衡。

结合分辨矩阵改进的邻域粗糙集属性约简算法

季雨瑄,叶军,杨震宇,敖家欣,王磊

2022, 52(4): 99-109. doi:10.6040/j.issn.1672-3961.0.2021.487

摘要 ( 570 )

PDF (1118KB) ( 204 )

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针对基于邻域粗糙集属性重要度约简算法在某些决策表中约简正确率下降等问题,结合基于等价关系下的分辨矩阵知识,定义一种邻域决策系统下的分辨矩阵,邻域分辨矩阵由能够分辨不同邻域对象的条件属性子集组成。根据条件属性在邻域分辨矩阵中的占比提出一种属性重要度的度量方法,以新的重要度作为启发性因子,设计一种邻域决策系统下属性重要度启发性约简算法。该算法以核属性集作为初始集合,依次选择重要度大的属性加入到核集,直至找到最小属性约简时,算法终止。实例分析和UCI数据集试验结果表明,与基于属性依赖度的约简算法相比,该算法能够更有效地找到最小属性约简集,并且可以有效减少计算工作量,证明了算法的有效性和可实用性。

融合信任相似度的偏置概率矩阵分解算法

王冰,马文明,武聪,郝昱猛

2022, 52(4): 110-117. doi:10.6040/j.issn.1672-3961.0.2021.294

摘要 ( 463 )

PDF (1533KB) ( 251 )

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为解决社会化推荐算法推荐效果严重依赖用户信任数据的问题,提出一种融合信任相似度的偏置概率矩阵分解算法(bias probability matrix factorization algorithm fused with trust similarity, TTSPMF)。该算法引入稀疏性更低的信任相似度网络,使用信任关系的相似性弥补用户信任数据的稀疏性。通过用户信任矩阵计算得出信任相似度矩阵,然后将信任相似度矩阵和用户信任矩阵共同进行矩阵分解,同时加入偏置项来表达用户和物品的偏好,从而更好地刻画用户和物品的特征,避免因用户或物品本身因素带来的评分偏差。使用概率矩阵分解模型融合信任矩阵和信任相似度矩阵并迭代求解,得到用户特征矩阵和物品特征矩阵。在多个数据集上的试验证明,在不同评价指标下,该算法的推荐准确度明显高于传统推荐算法,可以有效缓解数据稀疏带来的推荐效果差的问题。

基于分区列表的增量闭合高效用模式挖掘方法

张春砚,韩萌,孙蕊,杜诗语,申明尧

2022, 52(4): 118-130. doi:10.6040/j.issn.1672-3961.0.2021.302

摘要 ( 457 )

PDF (4170KB) ( 55 )

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为减少构建效用列表的数量和占用的内存,在时间和空间方面提高挖掘性能,提出增量闭合高效用挖掘算法(incremental closed high utility mining, ICHUM),从增量数据集中有效地挖掘闭合高效用项集。此算法提出一个增量分区效用列表结构,该结构仅通过一次数据库扫描即可构建和更新列表,更有效地处理增量数据。在构造此列表结构的过程中,算法还应用有效的融合修剪策略,从而减少无效列表的构建数量。在各种数据集上的试验结果表明,与对比算法相比,该算法减少了30%的运行时间和33%的内存消耗,具有一定的可扩展性。

上下文感知的判别式主题模型

孙志巍,宋明阳,潘泽华,景丽萍

2022, 52(4): 131-138. doi:10.6040/j.issn.1672-3961.0.2021.311

摘要 ( 455 )

PDF (994KB) ( 95 )

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为了解决主题识别过程中词的上下文语境缺失问题,通过卷积神经网络将特定的上下文信息嵌入到词向量中,再将词向量输入到判别式主题模型中。本方法可以融合附加标签信息进行有监督的训练,处理文档分类等下游任务。通过与现有判别式主题模型进行对比和分析,能够获取到更加连贯的主题,同时在文本分类任务上表现出更好的预测性能,从而验证了方法的有效性和准确性。

装配式水泥混凝土路面板空心形式研究与优化

王旭昊,刘倩倩,李虎成,李程,李鹏,凌一峰

2022, 52(4): 139-150. doi:10.6040/j.issn.1672-3961.0.2022.046

摘要 ( 524 )

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为减轻装配式水泥混凝土路面板块的质量, 采用有限元软件ABAQUS研究水泥混凝土空心板, 推荐装配式水泥混凝土实心板块的最佳长、宽、厚和圆形空心类型, 设计和优化圆形截面的局部尺寸, 分析圆形半径、圆形个数和圆心高度对板底最大弯拉应力、板块最大竖向位移、薄壁处最大压应力和剪应力的影响规律。采用熵权法和优劣解距离法进行多指标优选, 得出最佳空心组合为10个半径为60 mm、圆心高度为160 mm的圆形; 对比空心板与实心板, 发现空心板的性能与实心板差异很小, 且空心板质量可减轻970 kg。本研究提出的装配式水泥混凝土空心板以及相应的圆形空心类型和空心局部尺寸均是可行的。

吸力式桶形基础在砂土中循环荷载下的承载力特性

谢印标,罗浩天,厉雅萌,武科,杨涛,李国栋,杨洪娜

2022, 52(4): 151-156. doi:10.6040/j.issn.1672-3961.0.2021.269

摘要 ( 557 )

PDF (3081KB) ( 207 )

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针对海洋环境中波浪、风等循环荷载对吸力式桶形基础的承载力影响问题,依托试验与ABAQUS数值模拟互相比对方法研究埋深对桶形基础循环荷载承载特性的影响与循环荷载振幅对桶形基础承载特性的影响。研究结果表明,在循环荷载作用下,随着埋深的增加,水平承载性能提升,而竖直承载性能下降;桶形基础承受的循环荷载越大,越早发生破坏,承载能力越低。桶形基础的循环割线刚度随着埋深的增加而增加;随着循环荷载振幅的增加,循环割线刚度减小。

局部轮压下四边简支玻璃桥面板弯曲性能

程高,文博华,唐鹏,苏巨峰

2022, 52(4): 157-165. doi:10.6040/j.issn.1672-3961.0.2021.561

摘要 ( 506 )

PDF (3965KB) ( 48 )

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基于薄板大挠度弯曲理论,应用Navier法推导局部均布荷载作用下玻璃桥面板挠度、应变及弯矩的计算公式。设计四边简支玻璃板试件,进行局部受压试验,得到玻璃板挠度及应变,并与理论计算结果进行对比分析研究。研究表明:局部轮压下四边简支玻璃桥面板挠度与板厚同属于毫米级,且随荷载增加呈非线性变化特征,符合薄板大挠度理论计算假定。理论计算的挠度、应变与试验吻合较好,沿各测点变化趋势一致,重三角级数形式挠曲线函数能较好地模拟玻璃桥面板弯曲行为。采用挠度、应力、应变及弯矩解析式进行局部轮压下四边简支玻璃桥面板设计计算时建议取至少13阶级数进行计算,此时计算误差可控制在3%以内。

铁路高填方箱型路堤结构计算方法

谢海旭,肖世国

2022, 52(4): 166-174. doi:10.6040/j.issn.1672-3961.0.2021.478

摘要 ( 583 )

PDF (3210KB) ( 216 )

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针对铁路高填方路基工程设计中存在的问题,提出了一种新型路堤结构——箱型路堤结构。其整体结构由下部的中空钢筋混凝土箱型体和上部的道床结构组成,具有占地面积小、自重低、整体刚度大、稳定性高等优点,适于用地受限、填方高度较大、地基较为软弱等情况。通过力学等效拆分,将箱型结构拆分为上部的框架结构和下部的底板,前者采用结构力学方法、后者采用弹性地基梁方法进行分析,其间将底板位移引入上部结构分析中,该方法充分考虑了地基-底板-上部结构的相互作用。以帕德玛大桥某单线路基工点为实例,对提出的箱型路基型式进行验证。实例分析表明:箱型路堤结构的弯矩极大值位于顶板或底板的跨中截面,剪力极大值位于顶板与腹板或中隔板连接处,腹板承受的弯矩与剪力较小。中隔板的设置对箱型路堤结构受力改善效果显著,可使顶板与底板的最大弯矩降低40%以上。

新建盾构隧道下穿既有构筑物施工的力学机理

朱斌,王健,徐壮,罗小刚,孟栋,邢志豪,张政,武科

2022, 52(4): 175-182. doi:10.6040/j.issn.1672-3961.0.2021.335

摘要 ( 522 )

PDF (5882KB) ( 137 )

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为了研究盾构隧道下穿既有构筑物以及盾构机身施工振动对地面产生的影响规律和程度,以深圳地铁16号线下穿既有构筑物工程为研究对象,采用数值模拟软件迈达斯GTS NX,完整再现施工的动态过程,通过数值模拟计算结果和实测数据的可靠性分析,研究盾构施工掘进速度对地面沉降的影响分析、盾构隧道施工掘进压力不同对地面沉降的影响和盾构刀盘掘进掌子面产生的振动对地面构筑物的振动影响。研究表明:其他掘进因素不变情况下,掘进速度越快,掘进压力越大,地面沉降越小。盾构刀盘掘进振动对地面的影响符合相关规范,施工中应该根据实际经济预算情况,合理选择掘进参数。

溶洞注浆加固的空间属性对地铁盾构隧道建设安全的影响效应

邢志豪,朱斌,王健,孙培芹,武科,徐嘉祥,孙杰,郑扬

2022, 52(4): 183-190. doi:10.6040/j.issn.1672-3961.0.2021.194

摘要 ( 543 )

PDF (6091KB) ( 57 )

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依托深圳地铁16号线盾构隧道穿越岩溶溶洞工程,采用数值计算分析方法,建立溶洞注浆加固对地铁盾构隧道建设安全影响的力学计算模型,综合考虑岩溶溶洞注浆加固的空间属性,重点研究不同位置溶洞注浆加固前后对地铁盾构隧道稳定性的影响作用。结果表明:随着溶洞与隧道距离的增加,盾构隧道开挖受未注浆加固的溶洞的影响越来越小;相比于对溶洞不进行处理的盾构隧道开挖,溶洞的注浆加固处理可以有效控制地表沉降,在很大程度上降低了隧道围岩的变形量;相比于对溶洞不进行处理的盾构隧道开挖支护,溶洞的注浆加固在一定程度上改善了盾构隧道管片的受力状态,降低了衬砌结构破坏的可能性。

中空夹层预制装配式桥墩的抗震性能

付涛,朱志鑫,孟凌霄,孙中华,朱经纬

2022, 52(4): 191-200. doi:10.6040/j.issn.1672-3961.0.2021.562

摘要 ( 544 )

PDF (10555KB) ( 96 )

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提出一种中空夹层预制装配式桥墩,设计基于灌浆套筒连接的中空夹层预制装配式桥墩试件,采用拟静力试验对其抗震性能进行研究。研究结果表明:在低周循环往复荷载作用下,中空夹层预制装配式桥墩荷载-位移滞回曲线较为饱满,加载后期均出现较明显的捏拢效应,水平承载力峰值与普通装配式桥墩相当;预埋中空钢管使新型中空夹层预制装配式桥墩的屈服位移、屈服荷载较普通预制装配式桥墩分别提高8.3%和3.7%,墩身初始切线刚度减小约6.4%,增大了加载初期的墩身柔度,有利于桥墩耗能;在低周循环往复荷载作用下,中空夹层预制装配式桥墩墩身曲率在墩底接缝及刚度变化截面具有较为明显的突变,与普通预制装配式桥墩类似,中空夹层预制装配式桥墩和普通预制装配式桥墩主要受力纵筋最终均接近或达到屈服,塑性铰区上移明显;对比两类桥墩耗能曲线、刚度退化曲线和残余位移曲线,中空夹层预制装配式桥墩最终耗能曲线峰值较普通装配式桥墩提高约22%,刚度退化趋势基本一致,在达到屈服位移后有更大的残余位移,墩身变形能力较普通预制装配式桥墩更好。中空夹层预制装配式桥墩可充分发挥钢管变形能力强、刚度退化慢等优势,墩身钢筋混凝土与中空钢管协同工作,共同承受荷载,减轻墩身质量的同时表现出良好的抗震性能。

单剪试验试样应力状态与破坏模式

李尧,李嘉评,韩宽

2022, 52(4): 201-209. doi:10.6040/j.issn.1672-3961.0.2022.120

摘要 ( 636 )

PDF (4648KB) ( 87 )

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基于挪威岩土工程研究所(Norwegian Geotechnical Institute,NGI)研发的单剪仪及其试验,建立NGI型单剪试验离散元模型,研究试样的应力状态与破坏模式。结果表明,试样的破坏面既不在水平面也不在垂直面,破坏时最大剪应力在水平面附近;随着试样孔隙比的减小,垂直平面会先于水平平面破坏,且试验结果分析中使用的常数k与其模拟值的偏差减小。本研究提出确定单剪试验破坏面位置的理论计算方法,发现常数k取值方法存在局限性,应结合单剪试验离散元模拟分析单剪试验的应力状态与破坏模式。

复合地层TBM隧道管片受力特征

郑卫琴,许杰,孙杰,武科

2022, 52(4): 210-213. doi:10.6040/j.issn.1672-3961.0.2021.259

摘要 ( 707 )

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PDF (4433KB) ( 211 )

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在复合地层中, 全断面硬岩隧道掘进机(tunnel boring machine, TBM)在施工时由于隧道埋深较大, 开挖后的隧道周围土体应力重分布, 导致周围岩石会产生向洞内挤压而使管片受到破坏。利用大型有限元数值软件ANSYS和有限差分软件FLAC^3D对下穿地层段进行模拟, 综合分析隧道施工管片的应力、应变等, 提出合理的监测方法和保护措施。研究表明: 在仅考虑双隧道施工后地层应力重分布对衬砌管片的影响时建议双隧道同时施工, 管片位移受隧道施工的方向影响较小; 在施工过程中双隧道管片两相邻侧会发生较大水平位移, 必要时需要对管片内侧进行监测和加固等措施。

欠驱动船舶自适应神经网络有限时间跟踪控制

孟祥飞,张强,胡宴才,张燕,杨仁明

2022, 52(4): 214-226. doi:10.6040/j.issn.1672-3961.0.2021.496

摘要 ( 638 )

PDF (7634KB) ( 108 )

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针对受动态不确定性和外界未知干扰影响下欠驱动水面船舶的轨迹跟踪控制问题,设计一种有限时间轨迹跟踪控制方案。采用神经网络重构船舶的动态不确定性,通过引入最小学习参数降低计算复杂度,设计自适应律逼近由不确定项和外界干扰组合而成的复合扰动的上界,并基于此设计一种基于最小学习参数的欠驱动船舶自适应神经网络有限时间轨迹跟踪控制方案。通过严格的理论分析后得出,该有限时间轨迹跟踪控制方案能够使闭环系统的所有信号都趋于有界,欠驱动船舶的位姿误差和速度误差都在有限时间内收敛到一个集合。仿真和比较验证了本研究所提出的有限时间控制方案的有效性。本研究中的有限时间控制方案不仅提高了船舶的瞬态性能和稳态性能,且控制器结构简单,更容易应用在工程中。

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