考虑磁链变化率的永磁同步电机失磁故障复合容错控制

针对永磁同步电机(PMSM)失磁故障中磁链变化较快,近似认为磁链变化率为0会导致传统PMSM失磁容错控制方法性能受限的问题,本文提出一种基于智能比例积分微分的无模型超螺旋滑模复合容错控制(iPID-MFSTSMC)方法。首先,构建考虑永磁体磁链变化量的PMSM失磁故障数学模型,根据这一模型设计了磁链滑模观测器,实现了对于磁链及其变化率的观测。此外,针对快速变化的负载转矩设计了负载转矩导数滑模观测器。然后,基于磁链及其变化率、负载转矩导数的观测,设计了iPID无模型容错控制方法,该方法采用超螺旋滑模算法对观测误差及其他扰动进行抑制,改善了动态性能且降低了控制器参数的设计难度。利用Lyapunov稳定性定理证明了所设计容错控制方法的稳定性,并给出了参数的设计条件。最后,在磁链以及负载转矩快速变化工况下,通过仿真和实验分析表明,该方法可以有效减少系统抖振并降低超调量。

基于观测器的高速列车半主动悬架滑模容错控制

高速列车长期处于高强度、强干扰、长距离的运行环境中,悬架系统出现执行器故障等情况都会影响列车运行过程中的安全。针对此问题,提出了一种基于滑模观测器的滑模容错控制方法。首先,构建了含有执行器故障的高速列车横向动力学模型,设计了滑模观测器,对执行器未知故障值进行实时估计;然后,将故障估计值输入滑模控制器,设计了滑模变结构容错控制器,计算得出列车姿态平稳所需的等效输出阻尼力,以实现包含执行器故障的半主动悬架系统容错控制,并且结合Lyapunov稳定性理论对滑模容错控制器的稳定性进行了分析;最后,通过实验验证了所设计的滑模观测器能够使各变量观测值在0.3 s左右跟踪上实际值,跟踪精度达到90%左右,并且同样验证了所设计的滑模控制器相较于传统PID控制器在悬架发生执行器故障的情况下有更好的鲁棒性。

考虑失磁故障的PMSM改进滑模速度控制

针对永磁同步电机(PMSM)存在的幅值失磁而导致控制系统性能下降的问题,设计了一种结合磁链在线观测的改进滑模速度控制方法。首先,建立了考虑幅值失磁和磁链变化率的PMSM数学模型。其次,设计了一种基于等速趋近律的速度外环滑模控制器。同时,为了提高滑模速度控制器对失磁故障的抗扰性,采用滑模观测器对磁链变化进行了实时在线观测,并同步更新控制器中的参数。最后,通过与PI控制和滑模速度控制进行对比实验,验证了所设计方法不仅能够实时跟踪磁链的变化,而且有效的提高了控制系统在失磁故障下的动静态性能。

“三高四新”美好蓝图下交通设备与控制工程专业人才实践创新能力培养

加快建设高水平本科教育、全面提升应用型人才培养质量,工程实践创新能力是关键。以湖南工业大学交通设备与控制工程专业人才培养为例,针对存在的问题,从人才培养体系、产教融合培养模式、导师团队指导模式等三个方面对我校交通设备与控制工程专业本科生的工程实践创新能力培养进行积极改革和探索,形成具有地方特色的工程实践创新能力人才培养模式。

重载机车无模型黏着预测控制研究

重载机车牵引动力的有效发挥依赖于轮对和钢轨接触时形成的黏着力,然而,由于重载机车黏着过程动力学非线性强、变量耦合多、最优蠕滑速度检测难,导致传统控制方法难以对黏着进行高效控制。针对该问题,提出一种无模型黏着集成预测控制方法。首先,分析传统无模型方法存在的问题,建立重载机车蠕滑速度新型扩张超局部模型。其次,设计扩展滑模观测器估计超局部模型中的不确定部分,不同于传统观测方法,该观测器能够“一步式”估算机车当前的黏着系数和蠕滑速度;同时引入一种改进的后调制无稳态振荡极值搜索方法并进行收敛性分析,在有效黏着系数观测的基础上实时寻优期望蠕滑速度。再次,基于最优蠕滑速度极值搜索设计一种离散蠕滑速度预测控制器,避免传统的控制律设计中引入蠕滑速度微分导致的噪声放大问题,并证明闭环控制下的系统稳定性。最后,与传统滑模黏着控制策略进行仿真对比,印证本文所提控制框架能有效降低黏着控制策略设计的复杂度,提升控制转矩的平滑度。在轨面条件突变的情况下,改进无稳态极值搜索方法能够准确搜索适合的最优蠕滑速度,在3种预设工况下都能够准确锁定最优值;离散黏着控制律能够更为精确地控制驱动转矩,与传统的带有蠕滑速度微分的黏着控制律相比极大地降低了转矩抖振。由此可知,该重载机车无模型黏着预测控制方法能够充分发挥黏着系统效能,实现多工况瞬变下的高效黏着控制。

单核细胞/高密度脂蛋白胆固醇比值与2型糖尿病肾脏疾病进展及预后的相关性研究

目的探讨单核细胞/高密度脂蛋白胆固醇比值(monocyte/high density lipoprotein cholesterol,MHR)与2型糖尿病肾脏疾病(diabetic kidney disease,DKD)进展及预后的关系。方法选取2017年1月1日至2022年12月31日在石河子大学第一附属医院肾病科确诊的269例2型DKD患者作为DKD组,同期在体检科选取269名健康体检者作为健康组,比较两组受试者MHR水平的差异。将269例DKD组患者按MHR中位数分为低水平MHR组和高水平MHR组,比较其一般资料和临床资料的差异,分析MHR水平与临床资料指标的相关性;比较两组患者终点事件的发生率,并比较不同预后DKD患者的基线肾功能及MHR水平;生存分析比较低水平MHR组和高水平MHR组患者肾脏累计生存率的差异;Cox回归分析探索DKD患者肾脏不良预后的独立危险因素;绘制受试者工作特征曲线(receiver operator characteristic curve,ROC),探索MHR对DKD不良预后的诊断效能。结果(1)与健康组相比,DKD组患者的MHR水平[0.4918(0.3788,0.6818)×10^(9)/mmol比0.2984(0.1867,0.4112)×10^(9)/mmol]更高(P<0.05);(2)高水平MHR组患者白细胞(white blood cell,WBC)[7.70(6.40,8.70)×10^(9)/L比6.50(5.40,8.00)×10^(9)/L]、中性粒细胞(neutrophil,Ne)[4.60(3.60,5.53)×10^(9)/L比3.99(3.18,5.19)×10^(9)/L]、单核细胞(monocyte,Mono)[0.69(0.60,0.70)×10^(9)/L比0.50(0.40,0.60)×10^(9)/L]、尿白蛋白肌酐比值(urinary albumin to creatinine ratio,UACR)[1214.59(373.48,3410.02)mg/g比1050.96(180.26,3341.06)mg/g]、24 h尿蛋白定量(24 hour urine protein,24 hUP)[3.21(1.42,5.51)g比2.66(0.58,4.56)g]、低密度脂蛋白胆固醇(low density lipoprotein cholesterol,LDL-C)[2.72(2.06,3.40)mmol/L比2.23(1.63,2.80)mmol/L]、血肌酐(serum creatinine,Scr)[152.10(95.20,221.60)μmol/L比126.00(92.48,186.55)μmol/L]比低水平MHR组更高;高水平MHR组淋巴细胞(lymphocyte,Lym)[1.60(1.27,2.20)×10^(9)/L比1.82(1.30,2.40)×10^(9)/L]、高密度脂蛋白胆固醇(high density lipoprotein cholesterol,HDL-C)[0.94(0.83,1.07)mmol/L比1.39(1.15,1.65)mmol/L]、估算肾小球滤过率(estimated glomerular filtration rate,eGFR)[39.69(25.19,65.10)mL·min^(-1)·(1.73 m^(2))^(-1)比47.12(28.86,73.60)mL·min^(-1)·(1.73 m^(2))^(-1)]比低水平MHR组更低,高水平MHR组肾脏累计生存时间[63(39,72)月比72(46,72)月]比低水平MHR组更短(P<0.05);(3)MHR与WBC、Ne、Mono、UACR、24 hUP、Scr、LDL-C呈正相关(P<0.05),与Lym、HDL-C、eGFR、肾脏累计生存时间呈负相关(P<0.05);(4)高水平MHR组患者终点事件发生率(52.59%)比低水平MHR组(38.06%)更高(P<0.05);(5)发生终点事件的DKD患者基线MHR[0.5492(0.4030,0.7235)×10^(9)/mmol比0.4255(0.3117,0.5134)×10^(9)/mmol]、UACR[2062.65(752.80,4234.80)mg/g比608.56(88.63,1912.44)mg/g]、24 hUP[3.79(2.54,5.53)g比1.58(0.39,4.85)g]、Scr[178.40(134.00,234.23)μmol/L比100.95(74.25,152.10)μmol/L]比未发生终点事件的DKD患者更高,eGFR[33.45(23.33,46.41)mL·min^(-1)·(1.73 m^(2))^(-1)比61.59(38.57,95.98)mL·min^(-1)·(1.73 m^(2))^(-1)]比未发生终点事件的DKD患者更低(P<0.05);(6)Cox回归分析结果提示MHR是DKD不良预后的独立危险因素;(7)ROC曲线结果显示MHR的曲线下面积为0.747,灵敏度为0.820,特异度为0.605。结论DKD患者的MHR水平较健康者高,MHR是DKD患者肾功能进展的独立危险因素,MHR对DKD患者不良预后有一定的诊断价值,但特异度不高。

基于级联干扰观测器的货运列车分布式控制研究

针对货运列车在多源扰动下的跟踪控制问题,提出一种基于级联干扰观测器的固定时间替换滑模控制方法。首先构建了考虑车间作用力的多质点动力学模型,针对匹配与非匹配扰动同时存在的情形,设计了一种级联结构扰动观测器同时估计多源扰动,放宽了传统扰动观测器要求“扰动缓慢变化”的前提条件。基于扰动观测信息,将非匹配扰动下的列车动力学模型转化为匹配模式。最终,提出了一种基于替代滑模法的分布式控制策略。仿真结果表明,所提的级联干扰观测器能够在0.5 s内准确估计多源干扰;相比于传统的列车跟踪控制研究,所提出的控制策略能够在快速处理多源扰动带来的一系列失稳问题,在保障车间作用力稳定的同时,实现了速度-位移双指标鲁棒跟踪控制;相对于传统控制方法系统收敛时间提高5 s以上,体现了较好的实时性与鲁棒性。

基于集成式部分卷积网络的轮轨踏面缺陷识别方法

轮对是铁路车辆走行部的重要组件,轮对踏面损伤检测是列车检修的重要项目,然而,由于采样设备不统一和采样环境不确定,常导致踏面损伤检测数据集掺杂暗照度图像,使得微小踏面损伤难以充分识别。针对上述问题,文章提出一种集成式部分卷积网络的轮轨踏面缺陷识别方法 (I-PCNet)。该方法设计了一种稠密暗照度自校正网络(D-SCNet),将该模块拼接在识别模型的首层,以期在提取特征之前对暗照度样本进行自校正,以突出更多细节特征;考虑到微小轮对损伤难以准确识别的问题,提出一种增量式检测方法(E-ASFF);为进一步轻量化模型,引入一种部分卷积网络(P-Conv)技术,设计了轻量化主干网络(FasterNet);为更好地集成所提的多种策略,提高检测模型对样本的聚焦程度,设计了新型损失函数,并对其原理进行了说明。试验表明,在实际轮轨踏面数据集上,文章所提的策略优于传统踏面缺陷检测算法。此外,通过对比试验、可视化分析和泛化试验,进一步验证了文章所提方法的有效性和普适性。

基于多尺度可分离蒸馏网络的列车轮对踏面缺陷检测算法

作为列车安全维护的重点问题,列车轮对表面缺陷检测性能易受低算力、多尺度和复杂背景等因素的制约。这使得许多基于深度学习的目标检测算法难以完全发挥其性能。针对以上问题,提出一种基于多尺度可分离蒸馏网络的列车轮对踏面缺陷检测算法(D-MSCNet)。在该方法中,首先设计一种由跨层可分离特征提取模块(CSEM)和多尺度可分离下采样模块(MSDM)组成的主干网络(MSA-ResNet)。其中,CSEM模块通过在残差架构中引入深度可分离卷积、扩展卷积、通道压缩和跨层连接机制来保证它能在不显著增加计算量的同时丰富特征信息、扩大感受野。多尺度可分离下采样模块(MSDM)通过引入多尺度特征融合机制和注意力模块以在下采样任务过程中提高多尺度特征信息、弱化背景信息。其次,设计了一种新的主从区域知识蒸馏策略来有效地压缩和简化模型。它首先根据标签中的Ground Truth划分主要和次要蒸馏区域,然后将两者作用于各个回归分支之间以执行知识蒸馏任务。最后,在实际列车轮对踏面数据集上进行了实验分析,对比实验表明当所提方法D-MSCNet在加载小参数网络(MSA-ResNet18)时,其M_(AP)=64.9%、F_(PS)=85优于大多数对比方法,表明了该方法能够有效地平衡检测速度和检测精度。此外,通过消融实验、模块对比实验以及可视化分析进一步验证了所提方法的有效性和优越性。

桔梗多糖对环磷酰胺诱导的免疫抑制小鼠的免疫调节

研究桔梗多糖(PPS80)对环磷酰胺(CTX)所致免疫抑制小鼠的免疫调节作用。将60只雄性KM小鼠随机分为正常组、模型组、桔梗多糖低、中、高剂量治疗组(100,200,400mg/(kg.d))和盐酸左旋咪唑(LMS)阳性组。连续3d腹腔注射环磷酰胺80mg/(kg.d)建立免疫抑制小鼠模型,于给药治疗1周后利用称重法检测胸腺指数和脾脏指数,ELISA法测定血清白介素-2(IL-2)和肿瘤坏死因子-α(TNF-α)含量。结果表明,桔梗多糖能明显增加环磷酰胺诱导的免疫抑制小鼠的胸腺指数和脾脏指数,显著提高血清中IL-2和TNF-α的含量并呈剂量依赖性。桔梗多糖对环磷酰胺诱导的免疫抑制小鼠具有免疫增强调节作用。

桔梗多糖的提取与纯化

中药桔梗饮片经水浸提、乙醇分步沉淀,获得乙醇终浓度60%和80%的两个粗多糖组分,分别命名为PPS60和PPS80。经Molish反应、Fehling试剂反应呈阳性,碘-碘化钾反应呈阴性,说明PPS60和PPS80中均含有多糖和还原糖,但不含有淀粉。运用苯酚-硫酸法测得PPS60和PPS80的总糖含量分别为82.25%和84.17%;3,5-二硝基水杨酸(DNS)法测得还原糖含量分别为6.21%和8.05%。PPS60和PPS80经过Sevage法除蛋白、透析、浓缩和Sephrose 6B凝胶柱层析获得两个单一组分。这些结果为进一步研究桔梗多糖奠定了基础。

叠氮硝胺对硝基胍发射药热行为的影响

用叠氮硝胺(DIANP)替换硝基胍(NQ)发射药中部分(质量分数6%)硝化甘油(NG)制备了一种含叠氮硝胺的硝基胍发射药。通过高压差示扫描量热法、爆发点试验、甲基紫试验、真空安定性试验和热加速老化试验研究了DIANP对NQ发射药热行为的影响,用Kissinger方程和Ozawa方程计算了发射药样品分解反应的表观活化能(Ea)。结果表明,少量DIANP使NQ发射药的热安定性稍有改善;Kissinger方程和Ozawa方程计算NQ发射药的Ea值分别为327和318kJ/mol,含DIANP的NQ发射药的Ea值分别为196和194kJ/mol,两者的等动力学点(Tik)为172.9℃,表明DIANP能够降低NQ发射药高温下的分解反应速率,即DIANP在一定程度上可以调节NQ发射药的燃速。根据温度系数法预估的含DIANP的NQ发射药和NQ发射药在30℃下的安全贮存寿命分别不少于31年和23年,表明加入少量DIANP可延长NQ发射药的安全贮存寿命。

桔梗多糖的分离纯化与含量测定

利用离子交换凝胶柱层析法分离纯化桔梗多糖,并对纯化组分进行纯度鉴定和糖含量及蛋白质含量测定。桔梗饮片经热水浸提、乙醇分步沉淀得桔梗粗多糖PPS80,Sevage法脱蛋白后,通过DEAE-Sepharose FF离子交换和Sephadex G-75凝胶柱层析进行纯化鉴定。分别采用苯酚-硫酸法和考马斯亮蓝染色法测定纯化后各组分的糖和蛋白质含量。试验结果表明,从桔梗粗多糖PPS80中分离得到2个均一性组分PPS80-I和PPS80-Ⅱ,糖含量分别为90.32%和86.75%,蛋白质含量分别为0.48%和1.96%。该试验首次采用DEAE-Sepharose FF离子交换柱层析结合Sephadex G-75凝胶柱层析有效分离纯化出桔梗多糖均一性组分,为桔梗多糖的进一步研究提供基础。

利用LF-NMR研究燃速催化剂对推进剂固化反应的影响

对分别加入0%、2%和4%燃速催化剂Ct的某推进剂A、B、C 3个体系,应用低场核磁共振技术(LF-NMR)分别在线监测50、60、70℃固化反应,通过聚合物氢质子横向弛豫时间T2进行固化反应动力学研究。结果显示,T2与体系固化反应程度有相关性,可在线监测样品固化反应的初期、中期和末期;3个体系在反应初期、中期均表现为一级动力学反应;各体系的反应初期的表观反应活化能Ea均大于反应中期,说明2个阶段的反应机理不同;提高固化温度能增加反应速率常数k、缩短固化时间,但不影响固化反应规则,没有改变交联网络的组成;同一固化温度下,随着Ct含量增大,k值增加、固化时间缩短,说明Ct对固化反应有催化作用,含量越高,催化作用越大,但过多的Ct会影响交联剂体系的链反应规则,一定程度上改变了推进剂的空间网络结构。

A-Ⅸ-Ⅱ炸药柱的湿热老化行为

为了研究含Al和RDX压装混合炸药装药对湿热环境的适应性,将Ф20mm、Ф40mm、Ф60mm、Ф84mm的A-Ⅸ-Ⅱ压装炸药柱在71℃、相对湿度65%的环境条件下老化52d,跟踪记录了药柱的体积、抗压强度、质量、Al粉活性、分解热、真空安定性(VST)、爆发点随老化时间的变化,并用X线断层摄影仪、扫描电镜观察其微观结构。结果表明,湿热老化使药柱体积发生不可逆膨胀、抗压强度变小、部分Al粉被氧化、分解热降低,老化初始阶段变化较快,老化7d后变化趋缓;老化52d后爆发点温度没有明显降低,VST放气量没有增加,表明炸药的热安定性没有退化;药柱的结构完整性存在尺寸效应,直径在60~84mm存在临界值,大于临界值的药柱老化后内部容易产生裂纹;老化后钝感黏结剂破碎、脱粘,导致药柱的抗压强度变小;老化后部分Al粉失活,使得炸药的分解热减少。

用LF-NMR研究三苯基铋对BAMO-THF/TDI黏结剂体系的固化反应

制备了4个BAMO-THF/TDI黏结剂体系（样品A、B、C、D）,固化催化剂三苯基铋（TPB）的质量分数分别为0.25%、0.50%、1.00%、2.00%。用低场核磁共振（LF-NMR）技术,通过在线监测样品A、B、C、D中聚合物链上氢质子的横向弛豫时间T2,研究了每个样品50、60、70、80℃时的固化反应动力学。结果表明,T2与体系固化反应程度有相关性,可在线监测样品固化反应的全过程。样品的固化反应可分为3个阶段,第1阶段为二级动力学反应,第2、3阶段均为一级动力学反应,TPB含量一定、50-80℃时,反应速率常数k与固化温度有明显的正相关性,其中第3阶段k对固化温度的变化更敏感。TPB质量分数在0.25%-2.00%、固化温度为50-80℃时,固化反应机理一致,没有改变交联网络,但TPB质量分数不小于1.00%或固化温度为80℃时样品中极易出现气泡。

低热应力下石蜡对压装RDX基PBX炸药性能的影响

为了解石蜡在低热应力下对压装含Al粉RDX基PBX炸药性能的影响,用扫描电镜、聚焦显微镜、透射显微镜、X线断层摄影仪观察了药柱在55℃加热57d的的微观结构;测量了药柱的体积、质量和密度,并测试了其真空安定性、摩擦感度、撞击感度、抗压强度、抗剪强度。结果表明,加热后药柱中石蜡软化连接,黏结剂互相粘结;药柱质量减少0.1%,体积增加0.5%,平均密度减少0.6%,未见裂纹;摩擦感度从8%降至0,抗压强度增加30%,抗剪强度增加83%。说明低热应力并未影响药柱的撞击感度、安定性和结构完整性,此时药柱中的石蜡发生软化迁移,分布均匀化,使药柱压制成型时的缺陷得到修复,从而降低了药柱的摩擦感度,并提高了抗压强度和抗剪强度。

肝性脑病的定义、命名、诊断和定量标准修订方案的新进展

肝性脑病(HE)的临床研究与其定义、诊断方法和定量指标等密切相关,目前在 HE 的定义、诊断方法和定量指标诸方面不够明确,尚需进行适当调整.为此由肝脏病学、神经病学和神经心理学专家组成的工作小组在第11届世界胃肠病大会(维也纳,1998)就 HE 的标准化命名、临床试验的疗效指标、现代神经影像技术的作用以及亚临床型肝性脑病(SHE)等专题作出专门陈述和后续研究.最终报告建议:修正当前 HE 临床诊断的命名方法;使用包括五项指标在内的心理测量肝性脑病评分(PHES)指标;进行大型研究以重新定义肝病患者的神经心理异常问题,在严格统计学基础上明确轻微型 HE(MHE)的临床诊断;有必要对新型神经影像技术对 HE 的诊断价值进行仔细评估.

湿热环境下A-IX-II炸药装药的老化性能

在71℃65%RH的湿热环境下,对A-IX-II炸药压装药柱(Ф20mm×20mm)进行了52d老化实验,并对其体积、质量、密度、黏结剂、抗压强度进行了检测。结果表明:随着老化时间的延长,体积、密度和质量发生变化,52d时变化率分别为+2.0%、-2.0%和-0.09%,但药柱结构完整性没有被破坏;老化7d后黏结剂破碎,RDX和Al脱粘,导致抗压强度下降,力学性能是主要失效模式;抗压强度与老化时间有指数关系,以抗压强度下降20%为失效判据,按温度系数法预测常温25℃和20℃下65%RH环境中,A-IX-II药柱的使用寿命分别为24.2a和41.9a。

从NC基推进剂中提取RDX等有效成分的设计

为了对退役硝化棉(NC)基固体推进剂中黑索今(RDX)等有效成分进行回收再利用,研究了实验室级别的现代超声辅助提取法(UAE)、开放式聚焦微波辅助提取法(MAE)、加压加热提取法(PLE)及传统的索式提取法(SE)、溶剂溶解水析出法(SDWP),用液相色谱法、红外光谱法对提取效果进行表征。结果表明,PLE的高压可防止硝化甘油(NG)的挥发和分解,用CH2Cl2作提取剂,能很好溶解RDX等待测物、完全不溶解NC,使得提取物和NC容易分离,提取效率高、时间短,优于其他方法,有望实际应用于大量的退役NC基推进剂中RDX等有效组分的回收利用。