课程文献中心 更多>>

关键词： 多智能体系统   协同控制   代数连通度   控制障碍函数   二次规划  

摘要： 多智能体系统的协同控制技术主要关注如何设计有效的控制协议,使得智能体能够协同工作共同完成任务。在多智能体系统中,智能体间的信息交换是协同工作和决策的基础,信息交换的效率和可靠性直接影响到系统整体的性能和鲁棒性。通信网络的连通性确保了智能体之间能够进行有效的信息交换,同时连通性水平的强弱会影响到智能体间信息交换的程度,进而间接影响到系统的稳定性和鲁棒性。因此,研究如何在满足任务需求和系统动力学限制的前提下,保持和优化通信网络的连通性,是协同控制技术中的一个热点问题。 本文以分布式协同控制中的编队控制作为控制任务,采用代数连通度作为衡量通信网络连通性的度量指标,设计了用于多智能体系统的代数连通度估计方法和连通保持方法,研究内容和主要成果如下: (1)提出了一种基于一致性理论的代数连通度估计方法,对于无环图,能够以分布式的方式快速准确地计算出通信网络的代数连通度。此方法能在有限次迭代中精确求得代数连通度的真实值,收敛所需的迭代次数与图的直径直接相关。在实际应用中,许多大规模网络其通信拓扑图的直径和网络的规模相比较小,提出的新方法在这类网络中有着出色表现。经过仿真验证证实了所提方法的有效性,从而为改善通信网络的连通性提供重要的量化指标。 (2)提出了一种针对一阶多智能体系统的连通保持方法,旨在解决保持通信网络连通的同时高效完成控制任务的挑战。首先使用控制障碍函数(Control Barrier Function)建立了保持连通的约束条件。其次以最小化实际控制信号与理想控制信号之间的差异作为优化目标,构建全局二次规划模型,并利用矩阵理论将其分散为多个局部二次规划子问题以方便分布式求解。在仿真验证部分,将两种传统的基于梯度的连通保持方法和本文提出的新方法进行对比分析。仿真结果显示,这两种方法并不能同时保证通信网络的连通性与任务完成的准确度。针对该问题,尝试引入一个放缩因子来调节连通保持与任务完成之间的平衡,但由于无法在仿真前就确定合适的放缩因子,导致这两种方法的控制性能并不稳定。本文提出的连通保持方法和上述两种连通保持方法相比,能够使通信网络的代数连通度保持在设定阈值之上,并且显著减少了连通保持对任务完成造成的不利影响。

关键词： Taylor-Couette流   粘性作用模型   N-S方程   层流   弯曲流动   激光多普勒测速仪(LDA)  

摘要： 同心圆筒间的Taylor-Couette(T-C)流动是一种最简单的弯曲流动,但在实验室中严格实现T-C层流却并非易事。近年来实现的T-C流动实验都聚焦在湍流形态,用于研究同心圆筒间的复杂涡旋演化,鲜有人对T-C层流有研究想法。近年来,邹文楠提出滑移粘性模型,它不同于Navier-Stokes(N-S)方程包含的应变率粘性模型;结合T-C层流的简单性,两种粘性模型在此正好都有解析解。由于T-C层流是粘性作用平衡的结果,加上弯曲流动是一切复杂流动的基本形态,T-C层流实验适足于用来检验不同粘性作用模型的物理真实性。而前人实验中不多的T-C层流实验由于精度不足或工况设计不到位尚无法做出明确的判断。本文在此背景下利用激光多普勒测速(LDA)技术对严格实现的T-C层流的速度剖面进行精确测量,力求确定具有物理真实性的粘性作用模型。主要结果和结论如下: 1、在已有的皮带驱动的同心圆筒间T-C层流实验平台的基础上,将穿过亚克力玻璃圆柱外筒从侧面测速的实验方案,改进为用铝合金筒、穿过上端面测速的实验方案,大大提高了流动边界的几何精度,改善了激光光路,极大消除了亚克力玻璃外筒加工精度和老化造成的信号污染; 2、在已有二维LDA测量系统的基础上,增加第三维平移和三轴旋转控制,大大提高了控制自由度,提升了测点定位和光路校准的精度; 3、通过LDA测量得到的同心圆筒间T-C层流的速度剖面与新的粘性作用模型吻合,说明经典N-S方程的粘性作用模型预测与“刚性旋转”对应的线性速度剖面是不真实的。当相对筒间距为0.8时,实验获得的轨道角速度结果与N-S方程理论最大相差达到4%左右,远超实验的测量相对标准差0.65%。 以上结果基本实现了既定的实验研究目标,也明确了实验平台进一步改进的方向。本文的实验结果具有极大的理论价值,为流动新理论的发展奠定了坚实的实验基础。

关键词： 土壤团聚体稳定性   有机质组分   土壤微生物特征   乡土阔叶林   杉木人工林  

摘要： 杉木是我国重要的造林树种之一,具有生长速度快、产量高、材质优良等特点。然而,长期单一种植杉木人工林极易造成土壤酸化、板结、肥力衰退等一系列严重的生态环境问题,影响人工林生态系统稳定性。乡土阔叶树种作为本土树种其适应环境的能力更强、凋落物分解转化的速率更快、土壤养分含量也更高,合理的林分改造可以促进植物-土壤-微生物的协同发展,提高生态系统稳定性。土壤团聚体是土壤的基本结构单元,是由土壤颗粒在各种有机和无机粘结剂的作用下形成的,土壤团聚体的组成、分布以及稳定性特征对形成良好的土壤结构起重要作用,有利于土壤抵抗侵蚀和保持养分。本研究选取在1991年杉木人工纯林皆伐迹地上种植的三种乡土阔叶林,包括米老排纯林（PM）、红锥纯林（PC）和米老排+红锥混交林（MP）作为研究对象,并以同一时期种植的杉木纯林作为对照（CK）,采用实地监测与室内实验分析相结合的方法,重点探究杉木人工林改造成乡土阔叶林后土壤团聚体稳定性、土壤有机质组分及微生物群落结构和功能的变化特征,并揭示土壤团聚体稳定性的主要影响因子及调控路径,主要研究结果如下: （1）杉木人工林改造成乡土阔叶林改变了植被组成,凋落物碳氮比(C/Nlitter)、碳磷比(C/Plitter)显著降低（P<0.05）,0-10 cm土层的细根氮磷比(N/Proot)显著降低（P<0.05）。土壤容重（BD）在0-10 cm和10-20cm土层中显著降低（P<0.05）,而土壤p H显著增加（P<0.05）。0-10 cm和10-20 cm土层的土壤有机碳（SOC）、全氮（TN）、全磷（TP）、铵态氮（NH4+-N）、硝态氮（NO3--N）、有效磷（AP）在原土及各粒径团聚体中均显著增加（P<0.05）,且在混交林中增加幅度最大。 （2）在四种类型的林分中,土壤团聚体的粒径分布均以>2 mm为主。与杉木纯林相比,三种乡土阔叶林两个土层（0-10 cm和10-20 cm）的土壤团聚体机械稳定性和水稳定性的平均重量直径（MWD）、几何平均直径（GMD）、团聚体稳定性指数（ASI）均显著提高（P<0.05）;而团聚体破坏率（PAD）和分形维数（D）显著降低（P<0.05）,且随着土层深度加深,团聚体稳定性呈下降趋势。此外,不同破碎机制下四种林分团聚体稳定性的MWD、GMD变化规律均表现为FWWS>SW;与CK相比,除PC的相对机械破碎指数（RMI）变化不显著外,三种乡土阔叶林的RMI和相对消散指数（RSI）均显著降低（P<0.05）。 （3）与杉木纯林相比,三种乡土阔叶林的土壤微生物生物量（MBC、MBN、MBP）、与碳（BG、CB）、氮（NAG、LAP）和磷（ACP）循环相关的水解酶和氧化酶（PO、PER）活性在原土和各径级团聚体中均显著增加（P<0.05）,并且0-10 cm土层高于10-20 cm土层。细菌的α多样性指数（ACE、Chao1、PD＿whole＿tree、Shannon）显著提高（P<0.05）;真菌的α多样性指数除Shannon指数外,其他指数均显著提高（P<0.05）。四种林分类型的优势细菌门为变形菌门、酸杆菌门和放线菌门,优势真菌门则是担子菌门和子囊菌门。非度量多维尺度分析（NMDS）显示,土壤细菌和真菌群落结构在四种林分之间存在显著差异（stress<0.2）。共现网络分析显示,MP的细菌和真菌共现网络的边数和节点数等网络拓扑参数均高于杉木纯林。 （4）与杉木纯林相比,三种乡土阔叶林的土壤有机质组分,包括胡敏酸（HA）、富里酸（FA）、铁结合胡敏素（HMi）、粘粒结合胡敏素（HMc）、不溶性胡敏素（HMr）及球囊霉素相关蛋白（EEG、TG）含量在原土和各粒径团聚体中均显著增加（P<0.05）,并且0-10 cm土层高于10-20 cm土层。 （5）方差分解分析（VPA）表明土壤团聚体稳定性主要受植物性质、土壤理化性质和微生物性质三者共同影响,其解释率为52.5%。同时,由偏最小二乘结构方程模型（PLS-PM）可知,植物性质(Nlitter、Proot),土壤性质（SOC、TP、NH4+-N、AP）,细菌（ACE）,真菌（ACE、PD＿whole＿tree）,GRSP（EEG、EEG/TG）,腐殖质性质（HA/FA、PQ、HMr）是影响土壤团聚体稳定性的主要因子。 综上所述,杉木人工林改造成乡土阔叶林后提高了土壤养分含量,对土壤微生物群落结构和功能产生积极影响,促进有机质的积累,进而提高土壤团聚体稳定性。本研究为提高我国亚热带地区人工林土壤团聚体稳定性的树种选择和种植模式等营林措施提供重要科学依据。

关键词： 多智能体系统   深度强化学习   路径规划   编队控制   无人机  

摘要： 随着人工智能技术的不断发展,多智能体系统在农业和军事等诸多领域实现了广泛应用。在这一背景下,路径规划与编队控制技术直接影响着多智能体系统能否高效完成既定任务。传统优化算法实现多智能体路径规划与编队控制通常需要完整地图信息和智能体的精确模型,其扩展性较差,并且需要消耗大量计算资源。深度强化学习作为一种端到端的学习方法,能够摆脱对复杂系统模型的依赖,已逐步被应用于路径规划和编队控制领域。针对当前该领域中算法普遍存在难以收敛、样本效率低等问题,本文对现有的深度强化学习算法进行了优化和改进,旨在实现受多因素影响的障碍物环境下自主、高效的多智能体路径规划与编队控制。全文的主要研究内容如下: (1)基于深度强化学习的多智能体路径规划研究。本文提出一种基于Actor-AttentionCritic for Multi-Agent Reinforcement Learning(MAAC)算法的多智能体自主路径规划方法,通过将传统人工势场方法引入深度强化学习,定义基于势场环境的强化学习框架。经过多组仿真实验分析表明,所提出的算法能够更有效地学习多智能体在动态环境中的导航和避障行为,有效降低智能体碰撞率,解决了奖励稀疏导致的难以收敛问题。 (2)基于深度强化学习的多智能体编队控制研究。编队控制要求智能体在具备导航和避障能力的同时,还需满足形成特定队形结构的约束条件。本文提出一种改进的多智能体双延迟深度确定性策略梯度算法用于多智能体的编队控制,采用带优先级的样本数据采样方法,提高模型学习效率。同时提出了一种编队混合奖励机制进行训练,解决了固定结构编队在复杂障碍物环境中的局限性。通过对比实验表明,所提算法有效地提升了模型收敛速度以及在编队稳定性等方面的性能表现。 (3)多无人机路径规划与编队控制仿真实验。多无人机系统作为多智能体的典型应用,在诸多领域都得到广泛应用。本文将提出的算法应用于多无人机系统,通过在Air Sim与UE4平台上设计搭建多无人机路径规划仿真系统,验证基于深度强化学习的多无人机路径规划与编队控制算法。根据仿真实验分析结果显示,采用本文提出的算法,多无人机能够有效地在威胁区域环境下完成路径规划和编队控制任务。 通过本文的研究,提出了基于改进深度强化学习的多智能体路径规划与编队控制算法,并通过仿真实验验证算法在避免碰撞、编队稳定性等方面的优越性。成功解决了当前该领域普遍存在的奖励稀疏、样本效率等问题,为深度强化学习方法在多智能体相关技术领域的应用以及智能化无人系统的发展提供了新思路。

关键词： 陶瓷梭式窑   多智能体深度强化学习   深度神经网络   MADDPG算法   智能控制  

摘要： 在当前的陶瓷生产行业中,陶瓷梭式窑的应用十分广泛。它为陶瓷产品的烧制提供了场所,控制其窑内温度对于陶瓷产品的质量至关重要。然而,在当前陶瓷梭式窑的烧制过程中,许多陶瓷梭式窑温度还需要进行手动操控和调节,控制方法落后。为了提升梭式窑生产自动化水平以提高产品质量和生产效率,研究先进的梭式窑温度智能控制显得尤其重要。因此,本文在前人研究的基础上,引入基于多智能体深度强化学习方法,针对梭式窑群提出了基于多智能体深度强化学习的陶瓷梭式窑群智能控制方法。本文的主要工作和创新点如下: 1.以景德镇某陶瓷公司的陶瓷梭式窑作为具体研究对象,简述了其结构及烧成制度,经过对比研究后,确定以温度制度作为研究的主要制度。根据相关的物理学知识,结合三项边界条件建立陶瓷坯体传热方程,通过拟合确定陶瓷梭式窑烧成最佳升温曲线。 2.给出了BP神经网络及LSTM网络基本结构和算法,并提出了两种网络算法的优化方法。根据陶瓷梭式窑非线性、强耦合及大迟滞性的特点,基于这两种优化网络对陶瓷梭式窑进行预测建模,通过仿真检验模型的效果。实验结果表明,基于LSTM网络的陶瓷梭式窑预测模型比基于BP神经网络陶瓷梭式窑的预测模型绝对误差更小且模型泛化能力更强。 3.提出了基于多智能体深度强化学习陶瓷梭式窑群温度智能控制方法。将多智能体MADDPG算法应用于两个陶瓷梭式窑群的控制,并开展了仿真实验研究。在实验中,比较所提出的控制方法与传统的PID控制方法对陶瓷梭式窑的温度控制效果。结果表明所提出的方法不但温度跟踪性能更好,且可以同时较好地控制两个陶瓷梭式窑的升温曲线,因而表明所提出的方法有效可行。

关键词： 二氧化钛   相变机理   量子动力学   性质预测   神经网络  

摘要： 高压铌铁矿相被发现可用于改善二氧化钛(TiO2)材料的带隙结构,进而拓展该材料在催化二氧化碳转化和水制氢等方面的应用。与此同时,有相关研究发现铌铁矿相可通过温度诱导的方式在常压下制备形成。然而,这一制备反应的具体机理尚未明确,这限制了新型TiO2催化剂的进一步开发。此外,寻找一种快速而准确的材料性质计算方法对于开发具有特定性质的新材料同样具有积极的研究意义。 本文以48原子的板钛矿型TiO2超晶胞为研究对象,采用量子动力学方法,在原子水平追踪高温淬火实验中TiO2结构的连续演化和铌铁矿相的形成过程。X射线衍射图谱、Ti-O键的断裂/形成以及Lindemann参数等研究数据的系统分析,为相变机理提供定性和定量见解。此外,以高斯型结构描述符为桥梁,我们构建了 1400个TiO2结构及其对应的体系能量和带隙之间的人工神经网络(ANN)势函数模型,用于快速构效关系预测,并通过随机森林算法对描述符进行了重要性评估,筛选出了影响体系能量和带隙的关键结构因素。 模拟实验结果表明,适当设置淬火温度对常压下成功实现TiO2从板钛矿到铌铁矿的转变至关重要。板钛矿-铌铁矿相变过程属于由多键Ti原子运动为主导的重构型相变,并且通过分析体系能量、Lindemann参数和晶胞体积等的变化趋势,能够准确定位到相变过程中一个共顶点/共边比为1.81的TiO2亚稳相的存在。同时,通过[TiO6]八面体连接的共顶点/共边比来确定晶体结构类型被证明是可靠的。该相变机理合理解释了作为高压相的铌铁矿相在制备形成后稳定存在于常温常压下的原因。在ANN模型训练的工作中,我们发现ANN在预测体系能量方面表现出较高的准确性,但对于数据波动较为剧烈的带隙值,该模型的预测能力有所降低。相比于从头计算,通过ANN模型计算给定结构的材料性质可以将计算速度提高4-6个数量级。随机森林算法的计算结果表明,O-Ti-O三体作用及其对应的[TiOx]多面体形状和扭曲程度是影响TiO2体系能量和带隙值的关键特征。除此之外,TiO2的带隙还受到O-O-O和O-Ti-Ti等三体作用的影响。基于对TiO2不同晶型间相变机理以及结构和性质间关系的研究,本工作旨在为提高材料性质以加快新材料开发提供理论基础和研究思路。

关键词： 学业浮力   学习幸福感   英语学业成绩  

摘要： 提升外语学习者幸福感是一个新兴的跨学科研究话题,它突出了外语教学与积极心理学的密切互动,也为挖掘外语学习的新功能提供了重要的视角。在Seligman提出幸福感理论之后,以Oxford为代表的学者开始尝试将其应用到二语习得领域,有研究表明幸福感对学习者的学业成就和发展至关重要,而学术浮力作为一种积极的适应机制,可以积极应对日常性的学业压力,保持高水平的学习投入,进而提升大学生的学业成绩。 已有研究证实与幸福感相关的近因因素可以预测学业浮力,鉴于此,本文聚焦于大学生群体的学业浮力和学习幸福感,基于对国内外文献的阅读和思考,厘清幸福的概念以及学业浮力的优势,并通过实证依据论证大学生学业浮力、学习幸福感和英语学业成绩的关系。本研究从幸福感理论出发,通过随机发放问卷,调查了438名大学生的学业浮力、学习幸福感和英语学业成绩的现状,了解了三者之间的关系,并探究了学习幸福感在其中的中介作用。 研究使用SPSS25.0和AMOS24.0软件对问卷数据进行分析,基于此得出本文研究结果如下:(1)描述统计分析显示,大学生的学业浮力、学习幸福感和学业成就均处于中等水平。具体而言,在学业浮力四个因子中,大学生积极的个人资格水平最高(M=3.62),规律性适应水平最低(M=3.49)。在学习幸福感各因子中,大学生的认知幸福和成长幸福的水平相同(M=3.67),情感幸福处于最低水平(M=3.11)。(2)相关分析结果表明,在大学生学业浮力、学习幸福感各维度和英语学业成绩三个变量中两两之间均呈中度正相关。其中,学业浮力和英语学业成绩的相关系数最高(r=0.434),学习心理幸福感和英语学业成绩关系次之(r=0.414),学习主观幸福感和英语学业成绩的相关性最低(r=0.376)。(3)中介效应分析结果说明,学习幸福感在学业浮力与学业成就之间起到中介作用。并行中介分析表明,学业浮力与学习心理幸福感对于英语学业成绩起中介作用,而学习主观幸福感的中介作用未得到证实。研究结果表明大学生个体因具备某种积极的、向上的学习品质通过学习得到了收获、进步从而出发展更喜欢学习,或更肯定学业的价值从而可以取得更高的学习成绩。 研究结果不仅验证、拓展了幸福理论,还为在外语教学领域开展大学生学业浮力研究提供养分。针对以上发现,本研究对大学生学业浮力和学习幸福感提出相关的教学建议,以期培养学生对英语学习的自信心,引导学生进入良好的学习状态,进而提高他们的英语学业成绩。

关键词： 监理工作   进度控制   质量控制   投资控制   安全管理   信息协调   一体化策略  

摘要： 本文针对现状探讨在建筑行业工程监理中实施一体化策略的重要性及其具体方法，首先研究一体化策略的原则，并提出一体化策略的具体实施方法，涉及进度、质量、投资的协同控制，以及安全与信息的协调管理。通过制定综合计划、实施过程监控、定期进行综合评估，建立安全信息管理系统、加强安全培训、利用信息技术等手段，实现工程监理的一体化，旨在解决传统监理模式存在的孤立管理问题，提升工程项目的整体效益。

关键词： 风力机翼型   湍流度   风洞试验   气动性能   失速颤振  

摘要： 湍流度是评估区域风资源的主要参数之一,同时也是风电机组设计和安全运行的关键参数,高湍流度风场会显著影响风力机的安全运行和电力的稳定输出。在大型风力机实际运行过程中,来流风的湍流扰动对风力机叶片这样的柔性结构系统会产生显著激励,同时,风力机大型化的趋势也使得叶片气弹稳定性问题愈发突出。本文通过风洞试验方法,系统研究了来流湍流度对风力机翼型风致振动的影响特性和影响机理,可为风力机结构设计和运行安全提供理论支撑。具体工作如下: (1)通过气弹测振试验结果发现,来流湍流度数值不同,对翼型气弹响应的影响特性会产生相反的效果。在较低湍流度环境下,来流湍流强度会对翼型扭转振动产生增强作用;当湍流强度增大到一定程度,反而会抑制翼型扭转振动;二者之间存在一个过渡区,在过渡区内,翼型扭转振动特性变得十分复杂。因此,根据来流湍流度对翼型弹性响应的影响效果,将湍流度进行了分区,分别为湍流促振区、过渡区和湍流抑振区。并通过静态测压试验的结果进一步验证了这种分区的合理性。 (2)当来流风的湍流强度处于湍流促振区,试验中发现翼型模型存在两种类型的扭转气弹响应,分别是静平衡状态和失速颤振状态。失速颤振存在明显的稳定性边界,被约束在特定的风速区间内,随着湍流强度的增大,起振临界风速、停振临界风速均近似呈提前趋势。但起振临界风速随湍流度的提前幅度显著大于停振临界风速,使得发生失速颤振的风速区间逐渐延长。 (3)当来流风的湍流强度处于过渡区,试验中观察到翼型模型存在4种类型的气弹响应,分别为小振幅的随机气弹响应、失速颤振、特殊的双主频振动形式和湍流激励引发的抖振。湍流抑振区内,试验中仅观测到了2种气弹响应类型,分别对应过渡区的第一种小振幅的随机气弹响应和第三种湍流激励引发的抖振,且抖振振幅明显小于过渡区。 (4)对气弹测振试验测得的振幅、平衡攻角等振动特性进行了分析,发现在湍流促振区,在均匀流基础上,小幅度提升来流的湍流强度,翼型模型失速颤振的振幅及平衡攻角显著增大,而失速颤振频率呈先降低再增大的变化趋势。过渡区和湍流抑振区内翼型模型的平衡攻角均会显著大于均匀流工况,平衡攻角随来流风速的降低幅度显著小于均匀流工况。且随着湍流度的增大,翼型模型的平衡攻角近似呈逐渐降低的趋势。 (5)通过对翼型动态风压分布进行分析,发现前缘涡的产生是失速颤振产生的主要原因,且前缘涡的形成和脱落会显著影响失速颤振特性;湍流度的增大会推迟甚至抑制上仰阶段前缘涡的形成,从而使翼型模型的振动状态进入过渡区,湍流激励作用逐渐成为主导,出现双主频振动和抖振。

关键词： 水下无线光通信   海洋湍流   指向-抖动误差   链路模型   系统误码率  

摘要： 水下无线光通信(Underwater Wireless Optical Communication,UWOC)技术凭借高速传输、带宽大和低延迟等优势在海底勘测、水下救援和水下潜航器等方面有着广泛的发展空间。但是光信号传播会受到海水吸收散射衰减和湍流效应导致光强闪烁;除此之外实际海洋环境错综复杂、洋流波动紊乱,会导致通信链路之间的不对准,也会导致机体出现来回抖动的现象,从而影响通信链路的稳定性。基于上述问题,本文采用了水体分层不稳定的海洋湍流功率谱,建立了包含指向-抖动系统误差链路模型,并采用孔径平均技术来优化系统性能。具体研究如下: 首先,根据海水的吸收、散射和湍流特性,采用能够模拟真实海洋水体分层稳定性的海洋折射率功率谱-Yue谱,推导了基于Yue谱的高斯光束经过孔径平均后的闪烁指数解析式。通过仿真分析表明,盐度变化对高斯光束的闪烁指数数值的影响比温度更大;另外,在盐度波动为主导的湍流信道中,将海水视作稳定分层状态会高估闪烁指数数值,而在温度波动为主导的湍流信道中,将海洋水体分层视为稳定状态会低估闪烁指数数值;从而相应的影响海洋湍流参数中均方温差耗散率和湍流动能耗散率对闪烁指数的高估或低估。 其次,针对存在的机体指向和抖动造成的系统误差问题,提出了包含指向-抖动误差水下无线光通信链路模型,可以模拟真实情况下发射端的不同状态。根据链路模型建立了包含海水衰减和海洋湍流复合信道,以及包含指向误差和抖动误差的系统误差通信链路理论模型;采用适合弱湍流的对数正态分布模型作为海洋湍流信道模型,中强湍流使用伽马-伽马分布模型作为的海洋湍流信道模型,并加入孔径平均技术来提高系统性能;最后分别推导出两种湍流分布模型下的系统误码率表达式。通过仿真分析得到,弱湍流下的信道主要受到指向误差和抖动误差的影响,而且指向误差是作为主要的影响因素;中强湍流下的系统主要受海洋湍流的影响,指向误差和抖动误差依旧会增加系统误码率;而孔径平均技术对海洋湍流、指向误差和抖动误差均有不同程度的抑制和缓解作用;此外,通过光束扩展的方法可以适当减少系统误差带来的损耗。 最后,使用波长450nm单模激光,搭建了水下无线光通信实验测试系统。实验结果与理论仿真结果相同,孔径平均技术能够有效降低光信号的闪烁,增强信号幅度;孔径平均技术在缓解系统误差方面同样表现出了显著的效果;另外,光束扩展技术可以有效改善系统误差对系统性能的影响。