大转角快速反射镜柔性机构的优化设计与动态分析

针对压电驱动快速反射镜普遍存在的偏转范围小、扫描频率低等问题,本文设计了一种具有较大偏转角度的压电驱动快速反射镜柔性机构。首先开展了柔性机构嵌套级数、构型方式与固有频率、放大系数的相关性研究,得出了三级混合构型的初步设计方案。进一步将该机构离散为柔性铰链、刚性体和集中质量等基本单元,结合矩阵位移法,构建了柔性机构的通用动力刚度模型,得出柔性机构的结构参数与快速反射镜偏转角度的映射关系。在此基础上,对快速反射镜柔性机构关键尺寸参数进行优化设计,开展了柔性机构的模态分析。与国内外同类研究相比,该机构可以在保证较高一阶固有频率的基础上实现100 mrad机械偏转角度。

基于Maxwell模型的压电驱动系统前馈控制方法

为了提高外腔可调谐半导体激光器的测量精度,基于Maxwell模型提出了用于消除其压电驱动系统迟滞非线性的前馈控制方法.基于经典Maxwell力学模型,建立了描述非凸、非对称迟滞环的静态迟滞模型;根据频率与位移幅值的关系建立了率相关系数矩阵,与静态迟滞模型耦合得到率相关迟滞模型,实现了不同频率下压电驱动系统迟滞非线性的精准预测;构建了迟滞逆模型,对压电驱动系统进行前馈补偿控制.实验结果表明,率相关迟滞模型具有较高的精度,1 Hz下模型均方根误差为0.049μm, 50 Hz下模型均方根误差为0.252μm.基于迟滞逆模型的前馈控制方法能够明显提高系统输出位移的线性度,增大线性度范围,线性相关系数R2由0.971 58提高到了0.999 77.

微型多叶稀薄气体润滑动压轴承动态特性研究

微型多叶动压气体轴承-转子系统作为微型涡轮发动机的关键部件,轴颈/轴瓦微小间隙内超薄气膜的动态特性是影响整机平稳运转和轴承润滑失效的重要因素。基于含3个可调系数的气体稀薄效应模型修正可压缩流体非定常Reynolds方程,将气膜压力、膜厚及Poiseuille流量比进行一阶复扰动展开,推导了微型气体轴承完整变量扰动的动态Reynolds方程,采用有限差分法、偏导数法及超松弛迭代法联立求解,分析了预负荷系数、瓦块分布位置及轴承结构参数对动态刚度和阻尼系数的影响规律。结果表明,相比微型圆柱气体轴承,微型多叶轴承瓦间沟槽的泵吸作用降低了气体稀薄程度,瓦间承载方式的直接刚度系数更大,大预负荷系数下微型多叶气体轴承瓦上/瓦间承载的动态阻尼系数也较高,长径比增大会提高轴瓦有效承载面积和超薄气膜范围,各刚度系数接近线性增加。微型多叶气体轴承可作为支承微型超高速转子的有益轴承类型。

微型稀薄气体润滑多叶轴承的静态性能分析

微型多叶气体轴承作为微型涡轮发动机和微型燃气轮机等微型旋转机械的关键支承部件,其润滑性能的优劣对微流体设备高速可靠运转及输出额定功率至关重要。将兹曼稀薄效应修正模型引入可压缩雷诺方程中,利用有限差分法和松弛迭代法数值求解实现Poiseuille流量比、气膜厚度和气膜压力的同时收敛,得到不同瓦块分布位置和轴承参数下微型多叶气体轴承静态性能的变化规律,并与微型圆柱气体轴承进行对比。结果表明:预载荷系数(0.5)较大时,微型多叶气体轴承的局部气膜压力峰值高于微型圆柱气体轴承;随着轴颈转速和长径比的增加,瓦上承载微型多叶气体轴承的承载力大于瓦间承载,但偏心率对瓦间承载和瓦上承载的承载力则表现出相反的影响趋势;由于瓦间沟槽的泵吸作用,瓦间承载时的摩擦因数始终大于瓦上承载。

基于分布式产流要素和时空深度学习算法的径流后处理研究

准确的径流模拟是流域水资源管理和区域综合政策制定的重要前提。为提高径流模拟的精度,本文以浙江省台州市永安溪流域为研究区域,基于2010—2019年柏枝岙站出口断面的实测日径流数据和网格化HBV模型(Grid-HBV)的模拟结果,提出了一种耦合卷积神经网络CNN和长短期记忆网络LSTM的CNN-LSTM时空后处理模型;构建了基于单一产流要素的s-CNN-LSTM模型和基于两种产流要素的bi-CNN-LSTM模型,并与基准模型s-LSTM开展径流后处理和比较分析。研究结果表明:Grid-HBV模型率定期和验证期的纳什效率系数(NSE)分别为0.78和0.81,整体径流模拟效果较好,但存在中、高水低估和低水高估的不足。经s-LSTM模型后处理后,率定期和验证期NSE提升至0.87和0.85,提升幅度为11.2%和5.8%;s-CNN-LSTM模型后处理后NSE分别为0.90和0.89,提升幅度为14.6%和10.9%。bi-CNN-LSTM模型后处理后率定期和验证期NSE皆达到0.92,提升幅度为17.2%和14.2%,比s-LSTM模型的提升幅度分别大6.0%和8.4%,且该模型对原模拟径流高、中、低各流量等级中的局部缺陷有针对性改善。在4个典型洪水事件的分析中,bi-CNN-LSTM模型总体后处理效果最好,与Crid-HBV模型模拟结果相比,各洪峰误差平均减小36.6%,s-LSTM模型和s-CNN-LSTM模型则平均额外减小了19.3%和30.3%。基于分布式产流要素的CNN-LSTM模型具有较好的径流后处理能力,能够显著提高水文模型径流模拟效果,有助于流域水文水资源的科学管理。

基于磁流体填充微腔结构的光纤磁场矢量传感器

研制了一种基于磁流体填充的微腔式马赫-曾德干涉仪(Mach-Zehnder interferometer,MZI)结构的高灵敏的光纤磁场矢量传感器。采用大错位熔接三段单模光纤形成开腔结构,便于将磁流体注入传感器的开腔中,将MZI传感器封装在注有稀释磁流体的玻璃毛细管制成磁场传感器。由于磁流体的折射率会随着施加磁场的变化而改变,MZI的传输光谱会相应发生漂移。通过监测传输光谱的波长漂移,可以检测磁场强度。实验结果表明,具有轴向不对称结构的开腔式MZI传感器具有测量磁场的能力,在3.0~10.0 mT的磁场范围内灵敏度高达-5.51 nm/mT。该MZI磁场传感器由于其灵敏度高、结构紧凑、成本低的优点,适用于磁场测量。

一路同行,感恩有你

初识《发明与创新》,第一次听说《发明与创新》杂志,是在2013年。那时的我已由高中物理教师改做高中技术教师。没有了高考的压力与羁绊,日子过得有时轻松得过分,但我总想做点什么来充实自己。当时赤壁市实验中学党委书记黄新阶跟我说:“要不,你就来做科技创新教育吧,蛮有意思的。”这正合我意。

高校留学生跨文化教育管理路径探析

近年来,随着我国国际地位的进一步提高,国家的综合国力越来越强,来华留学生也越来越多,这为留学管理工作带来了更多挑战。如何更好的加强留学生管理工作,减少在管理工作中因文化交流不同而造成的各种冲突,已成为急需解决的问题。本文在此基础上分析了优化高校留学生跨文化教学的现实意义,找出了目前高校留学生管理中存在的问题,并提出了对应的解决措施,以提高高校留学生跨文化教育的管理水平。

多叶动压气体滑动轴承静态特性的有限差分算法

多叶动压气体滑动轴承因其结构简单、摩擦阻力低、旋转精度高和无环境污染等优点,在高速离心分离机、空气压缩机和透平膨胀机等旋转机械中应用广泛。为探究多叶动压气体滑动轴承的静态性能,通过数学变换将三叶动压轴承的气体润滑Reynolds方程转化为标准偏微分方程形式,利用有限差分法和超松弛迭代法进行数值求解,研究气膜厚度和气膜压力分布、承载力、摩擦因数和质量流量等静态性能,随偏心率、预负荷系数、轴承数、长径比及瓦块分布位置的变化规律。结果表明:三叶轴承的承载力和轴颈表面摩擦因数随偏心率和长径比的增加而增加,而偏位角和质量流量随偏心率和预负荷系数的增加则呈现出相反的变化趋势;随着轴承数和预负荷系数的增大,承载力和摩擦因数显著提高,偏位角和质量流量则逐渐减小;瓦块分布位置对三叶动压气体滑动轴承的静态性能影响显著,其中瓦上承载方式的承载力、偏位角和质量流量明显高于瓦间承载方式。

群智感知激励机制研究综述

近年来,作为一种新的感知环境、收集数据和提供信息服务的模式,群智感知逐渐成为当前的研究热点之一.激励机制是群智感知研究中的一个重要问题,即通过设计合理的激励方式来激励足够多的参与者参与感知任务,并提供高质可靠的感知数据.对近年来在群智感知激励机制方面的研究工作进行综述,首先概述群智感知和群智感知激励机制;然后从关键技术入手,介绍4类主要激励方式和6类核心研究问题;最后,对现有工作进行对比分析,总结研究挑战,并指出未来发展方向,为相关研究人员提供有价值的参考.

丘陵山区油菜移栽机仿形及高度自行调整研究

移栽机仿形及高度自行调整技术是提高移栽机作业效率和作业质量的关键,尤其在丘陵山区,对于移栽机底盘有着更高的要求。针对丘陵山区农业机械通过性差、车身难以保持稳定等问题,研究设计了油菜移栽机仿形及高度自动调整技术,为丘陵山区油菜移栽机的推广应用提供了参考。

气体动压径向轴承超薄气膜润滑动特性分析

在微纳米尺度下工作的气体薄膜润滑轴承,气膜厚度与气体分子平均自由程较为接近,气体稀薄效应是影响轴承动态特性的关键因素。通过MATLAB的偏微分方程工具箱求解超薄气膜润滑动态Reynolds方程得到动态刚度和阻尼系数,探讨了不同半径间隙,稀薄效应修正模型以及轴承参数对动特性系数的影响。结果表明,随轴承间隙减小,气体稀薄程度增加,气体径向轴承的动态刚度系数显著降低,动态阻尼系数有所增加。当半径间隙降低到纳米尺度时,动态性能受轴承参数的影响较小。

曲柄群驱动机构刚柔耦合的动平衡研究

针对曲柄群驱动机构运转过程存在较大振动和噪音的问题,根据平面连杆机构动平衡理论中质量矩替代法和动量矩替代法推导出曲柄群驱动机构的动平衡条件.利用ADAMS软件建立刚性体六曲柄群驱动机构的动力学模型,并对比分析模型配重前后各曲柄固定转动副处的受载曲线,基于刚性体虚拟样机模型仿真结果得到机构刚柔耦合虚拟样机动平衡模型.该刚柔耦合模型仿真结果说明六曲柄群驱动机构摆动力和摆动力矩均得到了较好的平衡,揭示了只靠施加配重质量的曲柄群驱动机构并不能实现理想的动平衡效果.这种刚柔耦合的动平衡方法为进一步研究曲柄群驱动机构的动力学特性提供了新的思路.

晚期妊高征患者血液流变学的变化

目的探究晚期妊高征妇女血液流变学和脂质的变化,为妊高征的防治提供依据。方法检测126例妊高征及139例健康妊娠妇女产前、产后血流变和血脂,并进行比较。结果妊高征妇女5 s^(-1)和30 s^(-1)全血粘度、血浆粘度、红细胞压积、LDL-C等指标与健康妇女比较,差异有统计学意义(P<0.05或0.01),产后妊高征妇女能迅速恢复,与健康产妇的差异明显缩小。结论因妊高征妇女的血压升高,血液粘度、LDL-C显著升高,能影响胎儿的正常发育,纠正血液粘度和LDL有利于胎儿的发育。

自适应混沌粒子群算法及在PID整定中的应用

针对微藻自动培养装置的温度控制,常规PID控制器的参数整定需耗费大量人力进行调节,提出一种采用自适应混沌粒子群的PID参数整定算法,充分利用多涡卷广义Jerk混沌序列的随机性及遍历性,对粒子群进行混沌初始化;采用非线性调整机制对惯性权重进行自适应调整;引入基于适应度方差的局部收敛判别机制,以混沌扰动的方式帮助种群跳出局部最优。仿真结果表明,相较于标准粒子群算法,改进算法能始终保持粒子群的多样性,系统响应超调量小,调节时间短,具有更好的全局搜索能力,控制精度较高,适应性和鲁棒性好。

曲柄群驱动机构的惯性力平衡分析

针对曲柄群驱动机构平衡理论研究方法的不足,提出运用质量矩替代法将曲柄群驱动机构惯性力平衡问题等效为连枝构件(连杆桁架)在相邻曲柄的附加质量矩替代和所有曲柄(树枝构件)组成的二副杆树系统的惯性力完全平衡条件。联立连杆桁架的质量矩替代公式与所有曲柄惯性力完全平衡公式可直接列出任意曲柄群机构惯性力平衡条件。然后以四曲柄群机构为例运用该方法对机构惯性力平衡条件进行了简化。最后,借助三维建模软件Pro/E和动力学仿真分析软件Adams对四曲柄群机构进行动态仿真,验证了质量矩替代法对此类机构惯性力平衡的适用性。

分组部分时隙帧预测的RFID防碰撞算法

针对最大帧长度受限情况下射频识别中的标签碰撞问题,提出分组部分时隙帧预测ALOHA算法。通过分组操作,限定每次待识别标签数在最大帧长的有效识别范围内。采用部分时隙帧预测,若部分时隙的碰撞或空闲比例超过门限值,则立即调整帧长,从而减少使用的时隙数。实验结果表明,该算法能有效降低使用的时隙数,提高系统识别效率,在标签大量动态变化的情况下,平均识别率可达35.58%,具有良好的适用性。

考虑稀薄气体有效黏度的微轴承弹流润滑研究

气体稀薄效应和轴瓦弹性变形对微流体设备中气体微型轴承润滑特性影响显著。根据Veijola提出的稀薄气体有效黏度模型,采用有限元法建立柔度矩阵计算轴瓦表面弹性变形量,并推导考虑有效黏度与弹性变形影响的修正Reynolds方程。通过联立求解超薄气膜润滑修正Reynolds方程、稀薄气体有效黏度方程和三维轴瓦弹性方程,分析轴瓦弹性模量、气体有效黏度、轴承结构参数以及扰动频率对其静动态特性的影响。结果表明:气体稀薄效应显著降低了微型轴承的承载能力;微型轴承的承载力随偏心率和轴承数的增加而增大;增加轴瓦柔性可提高微型轴承的承载能力和摩擦因数,而考虑气体有效黏度的弹性微型轴承承载力和摩擦因数较小;相比刚性表面微气体滑动轴承,轴瓦弹性模量的减小显著增加了动态刚度系数且降低了微型轴承的直接阻尼系数,而考虑稀薄效应引起的气体有效黏度效应降低了轴承直接刚度的同时增加了直接阻尼系数。

中医外治法治疗尿毒症皮肤瘙痒研究进展

尿毒症皮肤瘙痒是终末期肾脏病中最常见的并发症之一,目前通过西医的各种治疗手段效果尚不理想,而中医外治法取得了较好的疗效。本文概括了尿毒症皮肤瘙痒的病因病机研究,总结了近年来中医外治法治疗尿毒症皮肤瘙痒的研究进展,指出了目前存在的问题,并提出今后的研究重点。