空间堆线性变参数模型预测控制方法

针对传统PID控制方法在面临复杂负荷需求变化时无法满足空间核反应堆的控制性能需求的问题,提出了基于线性变参数模型的空间堆模型预测控制方法。针对强非线性特性,采用线性变参数模型作为预测模型,对全功率范围内的空间堆运行特性进行预测;针对大时滞的特性,采用串级控制理论结合模型预测方法优化执行机构动作,提升被控量的响应速度。分别设计了电功率和冷却剂温度的预测控制系统,在典型工况下进行控制性能仿真验证,结果表明:相对于串级PID控制系统,所设计的预测控制系统的电功率调节时间减少了68.7%,冷却剂温度调节时间减少了81.7%;电功率和冷却剂温度预测控制系统的核功率的超调量分别减少了22.3%和13.0%,保证了反应堆的安全;控制系统的适用性强,在不同功率水平均具有良好的控制性能;执行机构的动作大幅减少,驱动电机峰值电压下降了84.1%,使用寿命得到延长,系统经济性得到提升。该研究提出的结合串级控制理论基于线性变参数模型的预测控制方法能够用于优化空间堆的控制系统。

基于PCA-SVM的小型自然循环铅冷快堆传感器故障诊断方法研究

离岸式小型自然循环铅冷快堆运行在恶劣环境下,且通常少人值守,在这种情况下,传感器故障可能对系统的安全性产生严重影响。为及时检测和诊断传感器故障,提出了一种结合主成分分析(PCA)和支持向量机(SVM)的方法。所提方法基于数据驱动,不需要系统的详细数学模型或特定状态的先验知识。采用PCA方法,能够有效降低数据维度。使用MATLAB/Simulink中构建的小型铅冷快堆动态模型,产生传感器数据,以训练和建立故障诊断模型,并进行了性能测试,验证了所提出的故障诊断方法的准确性和有效性。

钢琴自动弹奏机械手系统及其控制算法设计

在机器人控制理论和钢琴演奏技法的基础上,文章提出了一种通过在机械控制、电磁控制、软件控制等层面对钢琴自动弹奏系统进行综合设计优化的方法,并设计了一种基于可控力度的琴键击锤系统,以实现钢琴的机器人自动弹奏。研究结果表明,在应用机械手弹奏系统时,50名音乐学院钢琴专业本科四年级学生中,有26人认为该机器人的演奏技法达到或者超过了他们的技法掌握程度,占总数的52%。另外,音乐厅邀请的50位专业资深钢琴教师中,有22人表示该机器人的演奏水平达到了商业演出标准,占总数的44%。虽然该机器人在情感表达上尚有不足,但已经得到了较大比例听众的认可。

灰树花可溶固形物提取工艺探究

在热水提取条件下,研究灰树花可溶固形物提取工艺。通过考查子实体形态、干燥方式对灰树花可溶固形物提取率的影响,再以提取温度、提取时间、料液比、浸洗次数开展单因素试验及正交试验,筛选最佳热水提取工艺。结果表明灰树花菌盖部分的开片程度越高,越利于可溶固形物的溶出。影响灰树花可溶固形物提取率高低的干燥方式依次为鼓风干燥>冷冻干燥>微波干燥。灰树花可溶固形物的最佳热水提取工艺为,鼓风干燥预处理,提取温度70℃,料液比1∶20,提取时间2.5 h,pH自然,浸洗1次。最佳工艺下灰树花可溶固形物提取率达到54.74%。

刍议体验式教学方法在高中音乐鉴赏教学中的运用

在高中音乐鉴赏教学中,体验式教学方法的运用不仅能让学生获得丰富的音乐体验,还能激发他们深入探究音乐世界的热情。深入探讨了体验式教学方法在高中音乐鉴赏教学中的应用,从多角度分析其在培养学生兴趣、激发学生创造力等方面的积极作用,而后从多方面进行了教学策略的分析,旨在为音乐教师提供教学思路,从而提升学生的音乐素养。

基于工程教育专业认证的核反应堆控制课程教学改革——以西安交通大学为例

工程教育专业认证的理念主张注重对学生能力的培养和实际问题的解决,关注产出和持续改进,基于该理念,文章探讨了核反应堆控制课程的教学改革。这个改革以西安交通大学为例,对课程的培养目标和现状进行分析,梳理目前存在的主要问题,开展案例教学和项目讨论相结合的改革实践,强化以学生为中心的理念,注重开展启发式讨论,强调虚拟仿真技术在核反应堆控制课程教学中的作用,在教学实践中践行工程教育专业认证的理念。

基于神经网络的袋鼠软骨组织材料参数反演及非线性特性分析

软骨损伤和退变会导致骨关节炎等疾病的发生,因此深入研究软骨的力学性能并确定其材料参数是生物力学领域重点关注的课题之一。本文首先建立了袋鼠肩关节软骨组织的有限元模型,将软骨组织视为超弹性材料并采用二阶缩减多项式本构模型,同时在有限元分析中考虑了应变率对力学行为的影响,对软骨组织的压痕过程进行了有限元仿真,得到其变形特征及应力分布规律。其次,搭建了对软骨组织进行材料参数反演的神经网络智能算法,对其本构参数进行了预测,得到了能够准确描述软骨变形行为的材料参数。研究结果表明:神经网络与有限元相结合是预测软骨超弹性材料参数的一种高效、准确的方法,可以有效评估软骨组织力学性能,为关节软骨类病理研究和修复提供参考和帮助。

新课标背景下初中历史大单元教学研究

义务教育新课程标准中提出,要培养学生的历史素养和综合素养,优化学生的教育思想,提高学生的教育质量,以此带动学生发展。而在教育工作中能够发现,在新课标背景下,借助历史大单元教学能够有效提高教育质量,对促进学生成长具有非常重要的意义。在探究教育的过程中,需要制定出完善的教育策略,形成多元的教育体系,借此促进初中历史大单元教学工作的全面发展。因此,在新课标背景下,初中历史大单元教学得到了高度关注。

木材深孔钻床的开发与机电设计

为了解决传统数控系统和机床结构无法直接用于木材深孔加工的问题,研究深孔加工的原理,分析重难点问题,从特殊的工装夹具系统和机床主体结构设计、机床的柔性辅助装夹系统设计、整个机床的电气控制系统和PLC内部的进给插补逻辑算法等进行研究和阐述。使用木材深孔钻床预加工16 mm的孔,测得精度为15.99 mm,完全符合加工要求。木材深孔钻床的设计与研究解决了木材在自动化深孔加工的问题,为该行业提供了解决方案。

电针通过调控NOS神经元改善慢性应激致肠易激综合征大鼠的内脏痛敏的研究

目的:观察电针“天枢”“足三里”“大肠俞”对慢性应激致肠易激综合征(IBS)模型大鼠粪便粒数、内脏痛敏及结肠-氧化氮合酶阳性(NOS)神经元表达的影响,探讨电针干预IBS的机制。方法:70只大鼠随机分为正常组、模型组、天枢组、足三里组和大肠俞组,每组14只。模型组、天枢组、足三里组和大肠俞组采用慢性避水应激(WAS)方法和慢性不可预测轻度应激(CUMS)法联合建立动物模型。天枢组、足三里组、大肠俞组分别电针大鼠双侧“天枢”“足三里”“大肠俞”穴。采用腹壁回撤反射(AWR)、腹直肌肌电(EMG)评估大鼠内脏敏感性,采集结肠电信号,免疫组化法、Western blot法检测结肠NOS阳性神经元表达。结果:造模后,与正常组比较,模型组大鼠粪便颗粒数先增多后减少,差异有统计学意义(P<0.05),AWR评分升高,差异有统计学意义(P<0.01),结肠慢波频率减慢,差异有统计学意义(P<0.01),腹直肌放电、结肠NOS阳性神经元和NOS蛋白表达均增多,差异有统计学意义(P<0.05)。电针治疗均可逆转上述变化,且天枢组AWR评分低于大肠俞组、足三里组,差异有统计学意义(P<0.05)。结论:电针“天枢”“足三里”“大肠俞”可通过下调结肠肌间神经网NOS阳性神经元的表达,减轻其内脏敏感性,从而恢复结肠运动,缓解肠易激症状;电针“天枢”穴对内脏敏感性的调节作用较“足三里”“大肠俞”穴更为明显。

物联网技术在某科研试验系统安全管理上的创新应用

随着科技的发展,科研试验系统日趋复杂,传统安全管理手段在复杂试验系统管理上存在明显不足,无法实现对试验设备的全天时、全过程安全监控,以致难以快速定位故障。运用物联网技术搭建智能化线上安全监控平台,实现设备远程监控,通过参数变化分析,提前识别风险,及时消除隐患,实现重点区域、关键设备、重要危险源的全天时监控、全过程管理、实时风险预警和设备健康监测,有助于全面提升安全管理和事前预防能力,有效减少生产安全事件发生。

基于物联网的宿舍环境监测与综合管理系统研究

宿舍作为公共聚集区,具有人员数量大的特点,存在着室内环境难以实时监测维护、室内人员是否在位难以实时统计等问题。宿舍环境的好坏会直接影响居住人的生活质量及身心状态,宿舍人员的实时统计会影响管理工作的判断决策。本文基于物联网技术设计了一种宿舍环境实时监测与综合管理系统。本系统采用温度、光敏、噪声传感器精确感知宿舍温度变化、熄灯与否、吵闹噪声情况;运用先进毫米波雷达技术,在保护学生隐私的前提下,实时监测统计宿舍人员在寝情况;基于物联网技术将环境和人员到寝数据传输到信息中心进行集中处理分析。宿舍作为物联网的各个节点,基于MQTT协议将各节点采集的数据通过WIFI网关上传至云平台,实现数据的共享与持久化。最后在微信小程序端实现数据可视化,用以辅助学校后勤管理部门实时、多维度监测学生宿舍情况。实测结果表明:云平台接收的数据能及时反映学生宿舍的环境数据波动和人数变化,实现用户终端远程监控功能,满足人员管理和宿舍环境安全舒适的监测和维护需要。

热电联产压水堆核电机组解耦控制

为了在运核电站进行热电联产改造时,保证原有系统和供热系统之间的协调稳定控制,本文针对某压水堆核电机组热电联产改造后的解耦控制进行研究。采用主蒸汽抽汽的方案搭建对象模型,通过辨识方法得到各子系统传递函数。利用相对增益矩阵方法进行各子系统间的耦合性分析,采用单位阵解耦法设计解耦器,并基于Matlab/Simulink仿真平台进行验证。结果表明:设计的解耦控制器对热电联产改造后的系统可以取得较好的解耦效果,实现了一回路系统、二回路系统和供热系统的协调稳定控制。本文对其他类型核电机组热电联产后协调稳定控制系统的设计具有参考价值。

钠冷快堆多模块蒸汽发生器大泄漏钠水反应事故保护系统关键参数敏感性分析

钠冷快堆采用钠-钠-水三回路设计,当发生传热管破裂后,引起的大泄漏钠水反应事故将威胁二回路的完整性和安全性,设置的保护系统要能够有效保证二回路的完整性。本文以钠冷快堆二回路和多模块蒸汽发生器保护系统为研究对象,建立了大泄漏钠水反应模型,利用钠水反应实验结果对模型进行了验证。模拟了3根传热管发生双端断裂(3-Double-Ended Guillotine,3-DEG)的大泄漏钠水反应过程,分析了二回路的完整性和保护系统的响应。选取保护系统5种关键参数进行敏感性分析,计算其对二回路最高压力和保护系统的影响,结果表明:较小的液相爆破片爆破压力和爆破片爆破延迟时间、较短的泄放管长度以及液相爆破片放置在下腔室,将更有利于保护系统响应和二回路的完整性。

基于三维变分算法的蒸汽发生器模型同化方法研究

蒸汽发生器在实际运行过程中系统参数会发生改变。为保证蒸汽发生器模型能够真实反映蒸汽发生器的实际状态,以蒸汽发生器水位、蒸汽压力、一次侧冷却剂出口温度以及循环流量等观测变量,进行基于三维变分算法的蒸汽发生器模型同化多种蒸汽发生器观测数据的方法研究。对蒸汽发生器仿真模型进行不确定性分析以确定参数调整范围,基于SOBOL算法的敏感性分析结果选择待优化参数组合,拟合关键参数与观测变量之间的函数关系式作为观测数据与模型的耦合方式,最后利用优化算法求解获得了最优参数组合,实现了蒸汽发生器模型的数据同化。通过模型计算值与观测数据对比,结果表明该方法可使蒸汽发生器的仿真精度明显提高,证明了本文方法的正确性。

热电联产压水堆核电机组的控制方案研究

核能热电联产是实现“双碳”目标的重要方法。核能热电联产改造后,供需侧能量平衡关系发生了变化,需要针对热电联产改造后压水堆核电机组开展堆机协调控制方案的研究。首先,以大亚湾900 MW核电机组为研究对象,基于最佳估算程序RELAP5和仿真平台3KeyMaster建立了热电联产模型。热电联产形式包括主蒸汽集管抽汽、中间抽汽和背压机排汽。接着,以主蒸汽集管抽汽为例,通过典型扰动的动态特性分析并验证了所建立的模型。然后,提出了将总蒸汽流量折算为等效负荷的方法,对反应堆功率控制中冷却剂平均温度控制系统进行改造。最后,对设计的控制系统改造方案进行了验证。验证结果表明,该方案能够满足反应堆核功率、电功率和供能热负荷协调控制的要求。所设计的控制改造方案为热电联产压水堆核电机组的反应堆功率控制提供了参考。

基于简化模型马尔可夫法的核电厂仪控系统可靠性评估方法

核电厂数字化仪控系统作为核电厂“中枢神经”,其可靠性决定了核电厂是否能安全稳定运行。在使用马尔可夫法针对核电厂数字化仪控系统进行可靠性建模分析时,往往由于系统过于复杂、状态交互关系较多,出现组合爆炸的情况,使得模型难以构建。本文提出了一种应用于复杂系统的马尔可夫模型简化方法,通过对马尔可夫模型中的状态进行检测,筛选出具有相同转移率的状态后组成简化状态组,将简化状态组中的成员进行合并简化。进一步地,通过选取1oo2(1 out of 2)架构作为实施案例,对提出的简化方法进行验证,利用本研究提出的简化方法,将原有的1oo2架构8阶模型简化到6阶,有效降低了马尔可夫模型状态数量,提升建模及计算分析效率,一定程度上解决了组合爆炸问题。本研究提出的马尔可夫简化方法可应用于复杂系统建模分析,为核电厂数字化仪控系统可靠性评价提供参考。

基于盖他病毒nsP3基因的TaqMan荧光定量RT-PCR检测方法的建立及初步应用

为建立一种灵敏、特异且高效的检测盖他病毒(GETV)的TaqMan荧光定量RT-PCR方法,本研究根据GETV的nsP3基因设计特异性引物及探针,以GETV (SC483株) cDNA作为模板,扩增目的基因并克隆至p ET-29a载体中,构建重组质粒标准品p ET29a-nsP3并经PCR和测序鉴定。基于该质粒标准品,采用方阵法优化引物、探针浓度以及退火温度,初步建立了一种基于GETV nsP3基因的TaqMan荧光定量RT-PCR检测方法,并绘制标准曲线。以GETV (SC483株、SC266株)、辛德毕斯病毒(SINV)、猪流感病毒(H3N2、SIV)、猪传染性胃肠炎病毒(TGEV)、猪流行性腹泻病毒(PEDV)、猪繁殖和呼吸障碍综合征病毒(PRRSV)等病毒的基因组RNA反转录为cDNA作为模板,利用本实验建立的TaqMan荧光定量RT-PCR方法检测,结果显示,仅GETV为阳性,SINV、SIV、TGEV、PEDV、PRRSV均为阴性,表明该方法特异性较强;分别以10倍倍比稀释(3.07×10^(-1)拷贝/μL~3.07×10^(8)拷贝/μL)的重组质粒标准品p ET29a-nsP3作为模板,利用本研究建立的方法和普通RT-PCR方法分别检测,结果显示,本研究建立的方法对重组质粒标准品的检测限为30.7拷贝/μL,敏感性是普通RT-PCR的100倍,敏感性较高;分别以同一时间及不同时间提取的不同浓度的质粒标准品作为模板,利用本研究建立的荧光定量RT-PCR进行组内与组间的重复性试验检测,结果显示,该方法的组内组间变异系数均小于2%,重复性较好。利用本实验建立的TaqMan荧光定量RT-PCR方法与普通RT-PCR方法分别对来源于GETV感染小鼠的84份组织样品中的病毒核酸进行检测,结果显示,该TaqMan荧光定量RT-PCR方法对GETV检出率为95.24%(80/84),而普通RT-PCR对GETV的检出率为67.86%(57/84)。二者的阳性符合率达100%。本研究首次基于GETV nsP3基因建立了TaqMan荧光定量RT-PCR检测方法,该方法特异性强、敏感性高、重复性好,为GETV的检测提供了有效工具。

N-甲基吡咯烷酮中微量Na、Al、K含量分析--有机加氧ICP-MS直接进样法

建立了有机加氧电感耦合等离子体质谱 (ICP-MS) 直接进样法测定高纯N-甲基吡咯烷酮(NMP)中杂质元素(Na、Al、K)的定量分析方法。NMP直接进样分析,不仅省略了耗时的样品前处理过程,提高了分析速度,而且避免了样品前处理过程引入的误差,提高了数据的准确性。采用加氧烧掉有机物,显著降低了有机物对等离子体的影响。采用标准加入法校正了基体效应的影响,建立了各元素的校正曲线。方法具有稳定性好,数据的相对标准偏差(RSD)小于3%,准确性高,各元素的回收率在96%~107%之间。

炭块表面清理数字孪生机器人及其运动控制

为解决我国电解铝工业中炭块表面清理难的问题,结合数字孪生技术提出一种支持机器人路径规划和运动控制的表面清理机器人控制系统解决方案。该方案基于数字孪生的五维结构系统框架,构建了虚拟空间和物理空间互联互通的数字孪生体。首先整理了炭块清理单元的生产管控框架,明确了五层系统架构的组成,分别阐述了具体各部分架构的构建方法和过程;其次对机器人清理空间进行运动学分析,通过算法优化机器人的运动路径;最后将该控制系统应用于该炭块表面清理系统,验证了所提解决方法的可行性和有效性,该方法的应用为数字孪生技术应用到实际的智能制造系统提供了参考。