任政儒

任政儒

船舶与海洋工程、自动化

清华大学

专题二负责人任政儒及其所在课题组近年来聚焦结构物安装运维研究,致力于面向海上风电等大型结构物的智能安装和运维领域创新,取得多项创新性研究成果,获2021年国家自然科学基金优秀青年科学基金(海外)项目资助。共发表学术论文47篇,其中SCI收录论文27篇(含一作/通讯14篇,一作/通讯顶级期刊7篇,一作ESI热点文章1篇,一作ESI高被引期刊4篇),EI收录14篇,影响因子总计超过100。文章总引用次数647次,H因子14(Google Scholar统计,2022年11月27日数据)。已授权发明专利13项,其中第一发明人7项。课题组已有的相关研究基础包括以下几个方面:

(1)智慧运维和调度规划方面,分析单桩风机海浪激励振动特性,提出简化二维观测模型,选取滚动时域估计和多速率卡尔曼滤波,克服卫星导航系统通信时延与多源传感器变频采样问题,通过卫星导航与加速度计的传感器融合实现高精度无迟延风机桩基运动监测。提出海上风电场运维动态调度共性模型理论,对实际过程和量化分析过程归纳总结。

(2)系统建模与优化控制方面,开发了模块化多场多体耦合数值仿真平台MarIn,包含各类海洋装备部件模块,与权威软件进行交叉验证,用于海洋装备自动化控制和水动-气动耦合情境海上作业高精度时域数值仿真验证,降低了海上作业建模复杂度并提升模型开放程度。提出基于伯努利不等式来设计有限时间反步控制器的理论方法。针对单叶片吊装阶段,提出基于牛顿欧拉法的三维吊装系统简化非线性控制模型,引入缆绳弹性变量,基于模型预测控制方法,实现复杂风载条件下大尺度结构吊装起止阶段缆绳动载荷过载保护控制。

(3)环境感知与模型修正方面,针对依靠船体运动姿态数据在频域内逆推离散海浪谱及其核心参数的研究,申请人在频域内构建了海浪谱、RAO和运动交叉谱三者关联模型,提出了一种基于贝塞尔曲面的普适二维光顺条件,整合传统的一维固定斜率条件成为贝塞尔曲线的一种特殊形式,增强估计结果光顺性。为克服时域采样傅信号里叶变换后存在的不准确问题,首次引入计算机视觉方法,提出充分利用离散海浪谱的稀疏特性,应用稀疏回归方法,显著改善现有感知方法的稳定性和数据抗干扰能力。基于无迹卡尔曼滤波方法,实现实船耐波性重要参数修正,同时修正对应海况信息准确度。