This paper is concerned with the dynamic coverage of multiple autonomous surface vehicles (ASVs) in the presence of static and dynamic obstacles, limited communication distance, and measurement noises. A modular control method including planning, guidance, and control is proposed. At the planning level, a swarm-based dynamic coverage strategy is developed to achieve the coverage of a given domain. Both the collision avoidance and connectivity preservation issues are solved by using artificial potential fields. At the kinematic level, novel adaptive line-of-sight guidance laws are presented based on cascade extended state observers (CESOs), such that accurate guidance signals are given by compensating for time-varying sideslip angle and suppressing measurement noises. At the kinetic level, two CESOs are developed to estimate the internal model uncertainties and external environmental disturbance, and antidisturbance kinetic control laws are designed subsequently. The proposed CESOs overcome the noises sensitivity problem of classical observers, and thus facilitate the practical implementation under measurement noises. The input-to-state stability of the closed-loop system is confirmed by the Lyapunov theory and cascade stability theory. Simulation and hardware-in-the-loop experiment results are provided to demonstrate the effectiveness of the proposed swarm-based dynamic coverage method.

Functionally graded shape memory alloy (FG-SMA) hold considerable promise for diverse applications in aerospace and micro electro mechanical system (MEMS) fields, owing to their elevated ceramic hardness and distinctive phase transition characteristics. To investigate the mechanical properties and phase transition behaviors of FG-SMA, an FG-SMA specimen was fabricated for the first time using the spark plasma sintering and ball-mill mixing method. Subsequently, microstructure, phase transformation, hardness, compression fracture and shape memory effect testing experiments were carried out. The results revealed a microstructure of the FG-SMA without noticeable pores in the alumina content range of 0.1% to 0.6%. Alumina particles were effectively integrated into the NiTi matrix, enhancing the FG-SMA's compressive strength. Varied alumina gradients in the FG-SMA cross-section led to distinct phase transitions. The addition of alumina increased the hardness of the NiTi matrix, resulting in higher fracture stress and strain in the FG-SMA. The elastic recovery strain of FG-SMA augmented with increasing alumina content, although the recoverable strain associated with the shape memory effect gradually decreased. This study provides valuable insights for the preparation, optimization, and practical applications of FG-SMAs. At the same time, the research in this article can lay an experimental foundation for the application of FG-SMA in the field of aerospace and MEMS.