基于改进水波算法的复杂多人共站装配线平衡研究

针对实际装配环境中存在多人协同装配和共站的情况,研究了考虑工序复杂程度与工人能力差异的多人协作共站装配线平衡问题。首先,考虑到装配工序的复杂程度需指派不同规模和类型的工人组,建立了以最小化工作站数量和工人数量为目标函数的多目标优化数学模型;在此基础上,提出一种改进的离散水波优化算法,对算子进行了离散化改造,并设计了基于拓扑排序的编码方案和启发式的解码方案,同时引入扰动个体和路径重连的搜索策略来增加解的多样性,进而提高解的质量;最后,通过求解两类测试用例,以线效率和平滑指数作为性能指标,验证了改进离散水波算法在求解复杂多人共站装配线平衡问题上的可行性与有效性,并将算法应用到动车装配线平衡优化中。

蒙特卡罗方法在核爆辐射环境模拟中的应用与发展

核爆炸释放的中子、γ射线、X射线及带电粒子等在大气等介质中输运形成核辐射场,并产生核电磁脉冲、附加电离层和人工辐射带等次级辐射环境。蒙特卡罗方法能模拟计算射线粒子与物质的相互作用过程,是核爆辐射环境数值模拟研究最常用的方法。本文介绍了作者团队在大气层和高空核爆炸辐射环境模拟中采用蒙特卡罗方法面临的一系列难点问题及突破的关键技术。在大气层核爆炸方面,建立了用于大气层核辐射深穿透问题的权窗逼近方法、传输介质变化条件下缓发γ辐射输运自适应建模方法、大规模复杂城市建模与基于网格的权窗减方差方法、基于伴随输运的核辐射环境场模拟方法和用于大空间辐射场计算的全局减方差方法,实现了复杂条件下大气层核爆炸瞬发和缓发辐射环境的高效高精度数值模拟。在高空核爆炸方面,建立了考虑裸核区的X射线输运模型、附加电离源建模及在非均匀大气中的输运模型、基于蒙特卡罗与带电粒子推进相结合的人工辐射带注入模型和基于蒙特卡罗模拟的高空核电磁脉冲源项计算方法,基于蒙特卡罗方法实现了高空核爆炸X射线、附加电离层、人工辐射带和核电磁脉冲等辐射环境数值模拟。

高空核爆炸环境数值模拟

高空核爆炸产生的辐射环境会对空间飞行器、通信和电力系统等产生严重影响。本文分析了高空核爆炸瞬时和长期环境的产生机理及对目标的效应,介绍了作者团队近年来在高空核爆炸环境数值模拟方面的系列研究工作。解决了X射线剥离原子核外电子形成裸核区过程、基于蒙特卡罗方法计算电流源项的早中期核电磁脉冲一体化模拟、非对称火球演化过程、碎片云扩展上升运动和产生缓发辐射电离大气过程,及人工辐射带电子注入和扩散损失过程等数值建模关键技术,建立了高空核爆炸核辐射、X射线、核电磁脉冲和光辐射等瞬时环境及碎片云、附加电离层和人工辐射带等长期环境的数值模拟方法,研究给出了典型爆高与当量下的高空核爆炸环境参数,总结了高空核爆炸环境特征与规律。

Neuritin野生型蛋白的制备及活性、稳定性的检测及分析

目的制备符合药典结构要求的无标签Neuritin野生型(wild type,WT)蛋白,并完成其存在形式、活性及稳定性鉴定及分析。方法利用基因重组技术构建符合药典结构要求的Neuritin WT酵母重组子,利用SDS-PAGE还原电泳及Western blot对其进行高表达筛选及鉴定;摸索建立无标签Neuritin WT蛋白纯化方法,对纯化后的蛋白进行SDS-PAGE还原电泳分子量鉴定、Western blot免疫原性鉴定、SEC-HPLC精细鉴定及宿主DNA、宿主蛋白残留量检测;利用SDS-PAGE非还原电泳完成存在形式的鉴定;通过参照药典建立的重组Neuritin蛋白活性鉴定方法,检测并分析Neuritin WT纯化蛋白的活性,并观察37℃下不同时间Neuritin WT纯化蛋白的稳定性。结果制备了纯度高达98%以上的Neuritin WT纯化蛋白,蛋白相对分子质量为9.7 kDa,宿主DNA残留量为0.0094 ng/剂,宿主蛋白残留量占比0.0008%;经检测,该纯化蛋白存在单体、二聚体2种形式。活性鉴定结果表明该蛋白具有维持神经元存活的生物学活性;且37℃下3 d内降解率小于10%、7 d内未到达半衰期(蛋白降解率小于35%)。结论成功制备了纯度高达98%、杂质含量及结构符合药典要求的无标签Neuritin WT蛋白,分析了Neuritin WT蛋白的存在形式,并明确了该蛋白具有较好的生物学活性及稳定性,为Neuritin进一步功能、药学研究及生物制品的研制提供了物质基础。

基于模糊神经网络PID变压器恒温箱控制系统研究

针对变压器油色谱恒温箱对温度精细化的要求以及分析现有成熟的温度控制方法,提出了模糊神经网络PID控制进行优化,实现了对温度的可靠控制。系统将温度的误差e和误差率e(c)通过模糊化输入,依据隶属函数和模糊规则推理得到PID调控因子,再利用BP神经网络以梯度下降法对隶属中心值和基宽和权值进行学习训练。通过使用Matlab软件对传统PID、模糊PID和模糊神经网络PID三种模式进行仿真,得到模糊神经网络PID控制模式具有响应速度快、控制精准高、抗干扰性好、收敛速度和系统的鲁棒性优秀等优势。能够有效地改善恒温箱系统温度控制的性能。

复杂地形对核爆炸瞬发中子辐射场的影响

通过分析地面附近核爆炸瞬发辐射的不同来源,选择一系列能反映局部或区域地形起伏对辐射场影响的特征参数,应用数字高程模型建立了地形特征计算方法,通过相关性分析和统计分析的方法,定量研究了地形特征对辐射场的具体影响。研究结果表明,指向和背离爆心方位的地形开阔度与辐射场增强或削弱程度成高度线性相关;地形坡面越陡,“阳坡”辐射场越易受到增强,而“阴坡”则越易受到削弱;地形可视性对中子吸收剂量场的影响较小,而对次级γ吸收剂量场则会造成显著影响,地形的完全遮挡将会显著削弱次级γ辐射场。

近地面强中子源辐射环境场分布的蒙特卡罗计算

针对强中子源在地面附近大气中形成的辐射场,研究地面介质对中子辐射场的影响,采用蒙特卡罗方法,模拟计算了不同高度单能中子源在地面高度1 m处形成的中子组织剂量分布。研究结果表明:与自由大气模型相比,由于地面介质的存在,在近源区中子组织剂量因地面反射而增强,在远源区,地面的屏蔽对中子组织剂量起削弱作用;针对某个探测点,存在一个最大剂量源高,并给出了最大剂量源高随水平投影距的变化关系拟合关系式,分布中子源算例表明,该拟合关系式具有一定的通用性。

一种自适应加权快速探索随机树算法

针对快速探索随机树算法在局部极小区域做大量失败探索的问题,提出一种自适应加权快速探索随机树算法。分析影响快速探索随机树生长的关键因素,提出在树探索的动态过程中应充分利用探索过程的反馈信息,为树节点赋予自适应权重。根据树节点的自适应权重大小,选择树的生长点。仿真结果表明,该方法能有效地提高树探索效率,缩短规划路径长度。

广西三个市县低档暗娼HIV感染及影响因素分析

目的:了解低档暗娼艾滋病感染情况及其影响因素。方法:对571名低档暗娼进行问卷调查,收集社会人口学资料、艾滋病相关知识、性行为等信息并进行采血检测。结果:571名低档暗娼中的艾滋病抗体检测阳性率为5.3%。logistic回归显示,艾滋病病毒感染的影响因素为最近半年每月商业性服务次数、最近半年商业性行为安全套使用情况、中老年客人比例和梅毒感染情况。结论:应针对低档暗娼感染艾滋病的影响因素,制定干预措施,提高其自我保护意识和安全套使用率。

γ射线在LSO晶体中的能量沉积

采用蒙特卡罗程序MCNP计算了γ射线在LSO晶体中的能量沉积分布并与相应的实验结果进行了对比,验证了该方法的正确性。在此基础上计算了不同能量的γ射线在LSO晶体中的能量沉积分布,分析了γ射线与物质的不同作用对晶体中能量沉积分布的影响,总结出在晶体轴向和径向的能量沉积分布规律。轴向上,不同能量γ射线在LSO晶体中的能量沉积近似为指数分布,在表面能量沉积密度较小;在径向方向,γ射线在入射轴线上能量沉积密度很高,在距入射轴较近的区域,主要是次级电子产生沉积能量,随着距离的增大,γ射线能量沉积逐渐减小;在距入射轴较远的区域,能量沉积主要是散射γ射线产生。

基于构件的多移动机器人软件系统设计

为了适应多移动机器人系统中机器人的异构性和任务的复杂性,提出了一种基于构件的多移动机器人软件体系结构.针对不同结构机器人和不同功能需求,集成相应的感知、执行机构、信息融合、通信和决策等构件,组成不同的智能体,协作完成一个任务.构件和组合构件用可扩展标记语言(XML)文件实现自我描述.组合构件是构件的容器,负责管理内部构件.实验结果表明该体系结构具有很强的可复用性和伸缩性.

中子-光子输运程序TOPAN的开发与验证

开发的粒子输运蒙特卡罗通用程序TOPAN能模拟中子和光子的耦合输运,可给出中子和光子在介质中输运后的点通量、面通量、体通量、面流量等参数。该程序除具备常用的蒙特卡罗软件功能外,还增加了处理介质温度变化的等效质量热运动模型和非均匀介质中粒子输运模块,具备粒子标识功能,初步具备了进行一些复杂问题中粒子输运模拟的能力。结合具体算例对TOPAN程序的各功能模块进行了比对验证。

不同水温下的中子输运等效质量热运动模型

为了解决蒙特卡罗模拟S(α,β)模型只能求解特定温度条件下中子输运问题的局限性,建立了中子在不同温度液态水中输运的等效质量热运动模型。在分析自由气体热运动模型的基础上,采用不同的等效质量对中子与水中氢原子的弹性散射模拟过程进行改进,对中子穿过水层后的流量进行模拟计算,通过与S(α,β)模型的计算结果的比较,得到了5个不同的温度点水中氢原子的最佳等效质量。根据5个不同温度点的数据拟合给出了最佳等效质量和温度的函数关系。采用该模型计算得到的中子在不同温度条件下水中输运参数与S(α,β)模型相符。等效质量热运动模型突破了S(α,β)模型只能计算有限温度点的局限性,能有效处理300～800 K任意温度水中的中子输运问题。

模块化粒子输运程序包PHEN的开发与应用

为满足通用蒙特卡罗程序难以处理的特定问题的粒子输运模拟需求,开发了模块化粒子输运蒙特卡罗模拟程序包PHEN。该程序包能够模拟中子、光子、电子及质子与物质相互作用的主要物理过程,具备树结构建模功能、低能带电粒子和反冲质子模拟功能及可定制的数据统计功能。利用PHEN程序包,计算了中子与特定核素作用生成次级光子的产额和平均能量,实现了基于指向概率法的点通量角度谱计算,并建立了中子输运时间特性模拟计算方法。PHEN程序包的基本功能模块可用于粒子输运模拟技术应用研究。

典型屏蔽材料的中子反射、透射及吸收特性模拟

为系统分析典型材料的中子屏蔽性能,指导射线屏蔽防护设计,采用蒙特卡罗方法计算了不同厚度的聚乙烯、含硼聚乙烯、铁及普通混凝土对不同能量中子的反射因数、透射因数及吸收因数。结果表明,中子反射因数和吸收因数均随屏蔽体厚度的增大而增大,当屏蔽体厚度增加到一定值时,中子反射因数和吸收因数均趋于饱和。中子饱和反射因数主要受中子截面随能量的变化规律影响,中子总截面随能量减小而增大的屏蔽材料,其饱和反射因数较小,聚乙烯、普通混凝土和铁对1 MeV中子的饱和反射因数分别为41.0%,71.3%和84.3%;屏蔽材料的中子饱和反射厚度与中子在屏蔽材料中自由程的比值,随中子饱和吸收因数的增大而减小。

艾滋病病毒感染者尽早启动抗病毒治疗研究进展

自1981年发现第一例HIV感染者以来,全球艾滋病疫情不断蔓延[1]。据联合国艾滋病规划署(UNAIDS)估计,2016年全球累计存活HIV感染者3 670万例,当年新发感染180万例,当年死亡100万例[2]。HIV感染依然是威胁人类健康和生命的重大疾病。

HIV合并HBV感染者启动HAART后肾功能损害情况及影响因素分析

目的了解人类免疫缺陷病毒(human immunodeficiency virus,HIV)合并乙型肝炎病毒(hepatitis B virus,HBV)感染者启动高效抗逆转录病毒治疗(highly active anti-retroviral treatment,HAART)后肾功能损害情况,并分析其影响因素。方法回顾性分析2010-01~2015-06广西启动HAART的3 395例HIV合并HBV感染者,采用Logistic回归模型分析启动治疗第12个月肾功能损害发生的影响因素。结果研究对象在启动HAART后第12个月的肾功能损害发生率为14.76%。服用含克力芝的一线治疗方案(AOR=4.19,95%CI=2.76~6.38)及启动治疗时WHO分期为3/4期(AOR=1.86,95%CI=1.49~2.33)是治疗后第12个月发生肾功能损害的危险因素。与启动治疗时CD4计数<200个/μL者相比,启动治疗时CD4计数为200~349个/μL(AOR=0.66,95%CI=0.50~0.85)、350~499个/μL(AOR=0.54,95%CI=0.34~0.84)、≥500个/μL者(AOR=0.36,95%CI=0.18~0.74)治疗后第12个月肾功能损害风险较低。结论HIV合并HBV感染者应尽早启动HAART,选择含替诺福韦的一线治疗方案可以有效降低治疗第12个月肾功能损害风险。

Robocup中型足球机器人运动控制

为使Robocup中型足球机器人快速准确地跟踪目标,本文分析了机器人的运动学和动力学模型,设计了一套智能运动控制系统。机器人通过全景视觉系统测量目标位置,用零阶Sugeno型模糊控制器设定电机的转速,最后由电机伺服控制器进行电机速度电流双闭环控制。实验表明该控制系统满足机器人运动快速性和准确性的要求,成功应用于SCUT-II型足球机器人。

γ射线在大气中产生康普顿电流的快速计算方法

康普顿电流是激励核电磁脉冲的主要机制。为了提高核电磁脉冲数值模拟中γ射线产生康普顿电流过程的计算效率,发展了一种γ射线在均匀大气中产生康普顿电流的快速计算方法。首先通过计算康普顿电子在出射方向上的衰减特征,得到在电子出射方向净电子流与其射程和出射距离的拟合关系,然后结合康普顿散射微分截面,给出单能γ射线在大气中产生的康普顿电流密度的解析数值计算方法。和蒙特卡罗程序的计算结果比较,用该方法计算得到的电流密度值差异在10%以内,计算速度提高两个量级以上。该计算方法可用于大气中康普顿电流的快速估算。

快速在线处理中子核截面的修正多普勒展宽方法

在模拟计算高温系统中子输运问题时,为了快速在线处理中子核截面,基于多普勒展宽原理,发展了一种修正多普勒展宽方法。通过在低能区引入低能截面修正因子、调整计算方法及合理设置数值积分计算参数等,进行了数值算法优化,探讨了NJOY程序对高能区中子截面展宽的限制及影响,在自主开发的蒙特卡罗输运程序中实现了中子截面的快速在线展宽处理,并比较了NJOY程序与本文程序计算的截面数据。结果表明,本文程序给出的高温展宽截面准确性高,计算效率能满足快速在线展宽需求,可高效处理在线中子截面展宽问题。