智慧教学工具在计算机程序设计课程中的应用

针对计算机程序设计课程教学对象的特点,提出将智慧教学工具应用于混合教学模式中开展线上线下混合教学,阐述智慧课堂构建模式,结合中国科学技术大学少年班学院学生的教学实践,介绍该混合模式的教学案例并说明教学效果。

面向新工科人才能力培养的计算机程序设计课程改革

新工科教育注重对工程人才的学习能力与思维能力的培养。计算机程序设计在本科课程体系中具有基础性地位,是新工科教育中的一门重要课程。然而该课程传统上以知识传授为主,教学内容与教学方法难以满足新工科教育的需求。课程改革针对新工科人才能力培养中的基础差异、自主学习、编程实践问题,基于入学测试与学生意愿进行分层教学设计,基于智慧教学工具进行教学方法创新,基于多级实验体系进行教学平台建设。教学实践表明,课程改革取得预期的成效,初步实现知识、能力、素质三位一体的培养目标,具有较好的推广价值。

德氏乳杆菌KY20胞外多糖对C57BL/6小鼠肥胖的预防作用

为探究德氏乳杆菌(Lactobacillus delbrueckii)KY20及其胞外多糖(exopolysaccharide,EPS)对高脂饮食小鼠肥胖的预防作用,首先对KY20的生长速率、耐酸、耐胆盐活性进行测定,并对其EPS进行提取纯化;采用高脂饮食构建肥胖小鼠模型,设立正常组、模型组、KY20组及其EPS低、中、高剂量组,连续灌胃12周并定期记录小鼠体质量,测定葡萄糖耐量、胰岛素耐量、脏器指数,苏木精伊红染色观察肝脏和脂肪组织变化,试剂盒检测胰岛素、总胆固醇(total cholesterol,TC)、甘油三酯(triglyceride,TG)、高密度脂蛋白胆固醇(high⁃density lipoprotein⁃cholesterol,HDL⁃C)、低密度脂蛋白胆固醇(low⁃density lipoprotein⁃cholesterol,LDL⁃C)含量,气相色谱法检测小鼠盲肠内容物中短链脂肪酸(short chain fatty acids,SCFAs)的含量。结果显示,德氏乳杆菌KY20具有较强的耐酸、耐胆盐能力,并对青霉素、庆大霉素等有敏感性;KY20及其胞外多糖能够降低肥胖小鼠的体质量,改善血脂代谢紊乱,有效抑制高脂饮食诱导的肥胖。

基于物联网的温室智能监控系统设计

根据现代温室监控与管理需求,基于物联网技术框架,设计并实现了一种基于物联网的温室智能监控系统。系统由现场监控子系统、远程监控子系统和数据库3部分组成。采用基于分布式CAN总线的硬件系统实现环境数据的实时采集与设备控制,将分布图法应用于采集系统离异数据的在线检测。为了提高远程监控子系统的响应速度与交互性,采用了基于异步Java Script和XML技术(Ajax)的Web数据交互方式。结合温室环境调控的特点,将基于混杂自动机模型的温室温度系统智能控制算法应用于实际系统,实现了温室环境的自动调控。为保证设备控制的安全性,采用轮询法实现了现场监控子系统和远程监控子系统中设备状态的同步,并将基于Zernike矩的图像识别技术应用于双向型设备的状态检测,实现设备的自动校准。试验表明系统数据传输稳定,环境调控可靠,满足现代温室智能监控的需求。

基于灰色预测模型的温室温湿度系统建模与控制

温室温湿度系统是一个典型的混杂系统(hybrid system,HS),系统的输入包括环境调控设备的开关状态以及可测不可控的外界环境因子扰动输入,包括太阳辐射、室外温度、室外湿度、风速、风向等。针对温室温湿度系统的这种混杂特性,该文提出一种基于切换系统的温室温湿度系统建模与预测控制方法。首先,分别在天窗开启与关闭状态下采用遗忘因子递推最小二乘法(forgetting factor recursive least squares,FFRLS)辨识模型参数,得到系统的2个子系统模型。采用灰色预测GM(1,1)模型预测温室温室度系统中可测不可控的扰动输入。然后,将系统预测控制问题描述为混合整数二次规划问题(mixed integer quadratic problem,MIQP),并通过分支定界法求解。分析了系统在有限时间内的稳定性(finite time stable,FTS)。最后进行了仿真研究,仿真结果表明该文中提出的建模和控制方法是有效的。

无土栽培营养液循环控制系统

该文介绍了营养液循环控制系统的设计和构成 ,营养液检测控制过程。采用最小二乘拟合的方法建立离子选择电极的测量模型 ,从而实现温室无土栽培中营养液的在线检测。采用动态矩阵控制算法控制离子浓度 ,在一定程度上克服了某些不确定干扰的影响 ,并解决了超调的问题。

基于混杂系统的温室天窗温度系统建模

温室天窗温度系统可以看作是一个混杂动态系统,由于天窗的动作与控制对象温度之间的关系可以通过温度状态的值和操作约束来确定。在建立温室温度系统机理模型的基础上,将对于温度控制的操作约束和温室天窗开关动作等以命题逻辑表述,并将这些命题逻辑转化为混合整数线性不等式,然后引入辅助变量,将辅助变量和不等式约束统一到温度系统的离散状态空间模型中,构成了温室天窗温度的混杂逻辑动态模型。仿真试验表明,所建立的温度混合逻辑动态模型能较好模拟和控制室内温度。

基于流优先级的车载以太网调度策略实现

在车载通信系统中,控制类任务对实时性要求严苛,信息娱乐类任务则对带宽要求较高。若这两类任务产生的数据同时在以太网上传输,则网络会产生拥塞,导致控制数据传输延迟不确定。依据任务的时间敏感程度,中央网关将相应IP地址和网络端口的数据流调度到特定队列;终端协议栈针对不同类任务,采用基于优先级的发送策略。在搭建的模拟车载网络中进行实验,结果证实了该方案的有效性。该方案的实施在一定程度上改善了时间敏感数据流的实时性,从而证实了TSN标准的有效性和必要性。

基于Xvisor的虚拟机管理器实时调度研究

智能汽车的座舱系统往往采用高性能SOC计算平台,实时任务与非实时任务共存,促使嵌入式虚拟化技术快速发展。针对1型嵌入式虚拟机管理器Xvisor的实时调度问题,采用组合调度分析法,对RTOS中VCPU的周期和时间片参数进行优化,在保证实时任务可调度的基础上,最大化非实时任务处理器资源。修改Xvisor-0.3.0的VCPU调度策略,在树莓派3b上进行实验,验证结果显示,所求最优参数可以保证实时任务可调度,旨在确保嵌入式虚拟机管理器在智能汽车领域应用中尽量节约计算资源,充分发挥处理器性能。

网纹甜瓜营养液深液流栽培管理与环境调控

采用营养液深液流栽培方式,以网纹甜瓜为研究对象,根据作物生长发育不同时期对于温度、湿度、光照强度和营养液组分的不同要求,采用自主研制的温室环境测控系统,调节并控制网纹甜瓜生长的小气候环境和根际环境.一茬网纹甜瓜营养液深液流栽培实验证明,自主研制的营养液自动循环系统和基于CAN总线的温室环境测控系统能够完成预期的环境调控任务,作物生长快、产品无污染、品质优.

温室通风设备状态监测系统设计与试验

根据现代温室监控和管理的需求,基于Android系统开发了温室设备的状态监控模块,采用CAN总线测控系统对温室内外环境数据进行实时采集并对温室环境设备进行控制。基于Android开发的系统软件具有远程监控的功能。根据摄像头提供的实时视频数据,对图帧间差分法和自相关函数法应用于温室风机停转状态的监测以及背景差分法和Canny边缘检测算法应用于温室天窗开度状态的监测进行研究,比较不同算法的实时性和准确性,实现了温室通风设备风机和天窗状态的异常监测。试验表明,系统数据传输稳定、环境调控可靠、视频图像清晰流畅,能够实时可靠地监测设备的运行状态,且操作简单、界面友好,保证了温室通风设备自动控制的安全性,能够满足远程智能监控现代温室的需求。

焦炉烟气脱硝系统的阶梯式广义预测控制

近年来,随着GB16171—2012《炼焦化学工业污染物排放标准》的制定,我国的焦化企业相继建立了焦炉烟气脱硝设施,但该设施在被控过程中呈现出高延时和大惯性的特点,无法以传统的PID控制方法实现令人满意的控制目标。为破解这一难题,提出了一种基于阶梯式广义预测控制的焦炉烟气脱硝的方法。基于工业现场采集的数据,建立了被控对象的数学模型;使用CARIMA模型描述被控对象,结合渐消记忆递推最小二乘辨识,得到模型参数;根据被控对象的数学模型设计了阶梯式广义预测控制器,并导出控制器的闭环特征多项式,从而证明了控制器的闭环稳定性;利用Matlab软件建立了焦炉烟气脱硝控制系统的仿真环境,并对上述控制器开展了模拟测试。仿真结果表明,相较于传统PID控制器,阶梯式广义预测控制器具有更好的鲁棒性能,对深入推进和落实焦化企业焦炉烟尘超低排放技术改造具有深远意义。

营养液组份检测与控制系统的设计与实现

将动态矩阵控制引入营养液组份控制领域 ,并提出一种“模型改造”的方法 :将激励信号引入非自衡对象 ,使其变为一阶稳定系统 .试验结果表明

基于积温理论的温室温度混杂系统预测控制

温室温度系统作为典型的混杂系统,其输入包括离散的设备控制量以及可测不可控的多个室外环境扰动量。本文针对温室温度混杂系统,建立切换系统模型,基于此模型设计多输入预测控制。首先分别在4种离散状态(保温模式、自然通风模式、强制通风模式、湿帘-风机模式)下确定模型的主相关输入,采用带遗忘因子的递推最小二乘法建立子模型。然后设计预测控制器,利用双周期积温法规划预测控制设定值。求解多输入预测控制量问题为NP-hard问题,采用最优化剪枝法优化搜索。最后在实验温室应用控制算法进行实验,实验结果表明,多输入预测控制算法可以有效调控温室内温度,并且由于积温理论动态规划预测控制设定值,可减少设备的切换次数,降低能耗。

现代温室温度混杂系统的建模

为了解决中国温室系统输入输出变量连续而环境控制设备动作离散的建模问题,通过将室外环境因子作为系统的连续输入量,天窗的开启和关闭状态作为离散变量,室内温度作为连续输出量,建立了温室混杂自动机的模型.首先采用有外源输入的自回归滑动平均模型描述每个子系统,其次,采用统计假设检验法与模型机理相结合的方法确定模型结构,然后,采用递推增广最小二乘法辨识模型参数,智能级监督模型参数的收敛性,最后,依据有限状态自动机的基本模型建立温度混杂自动机.采用实测数据进行仿真,该温度混杂自动机模型的拟合度可达90%以上,混杂系统控制的最大预测误差为2.8℃,能较好地预测温室温度系统的动态特性.

温室小气候环境建模与控制的现状及展望

本文论述了国内外温室小气候建模的主要方法,温室控制采用的主要技术,探讨了国内温室控制的发展方向。

对行手术治疗的腰椎间盘突出症患者实施优质护理与康复训练的效果探析

目的 :探讨分析对行手术治疗的腰椎间盘突出症患者实施优质护理与康复训练的临床效果。方法 :对2011年8月~2014年8月期间在我院进行手术治疗的214例腰椎间盘突出症患者的临床资料进行回顾性研究。我们将这214例患者随机分为观察组和对照组,每组各有107例患者。对这两组患者均进行手术治疗,在此基础上,为对照组患者进行常规护理,为观察组患者在进行常规护理的基础上(方法与对照组相同),进行优质护理与康复训练。治疗结束后,比较两组患者的治疗效果及其病情的复发率。结果 :治疗结束后,观察组患者治疗的总有效率及其病情的复发率明显好于对照组患者,二者相比差异具有显著性(P<0.05)。结论 :对行手术治疗的腰椎间盘突出症患者实施优质护理与康复训练的效果显著。此护理方法值得在临床上推广应用。

白桦BpZFP4基因启动子克隆和逆境响应元件功能分析

前期研究发现白桦锌指蛋白BpZFP4基因响应多种非生物逆境胁迫。为了深入研究其调控机制,本研究利用染色体步移技术克隆了该基因上游1360 bp的启动子区域,序列分析结果表明该区域含有多个逆境响应顺式作用元件、激素响应元件、光响应以及病原菌和损伤响应元件等。在此基础上,构建了BpZFP4启动子5′-端一系列缺失片段融合GUS报告基因的表达载体。通过对系列缺失突变体在正常条件以及渗透胁迫、盐胁迫和脱落酸(ABA)处理条件下的GUS基因表达分析,鉴定得到BpZFP4启动子对干旱、盐和ABA应答响应的主要调节区域及可能的顺式作用元件。本研究结果为进一步探究BpZFP4基因应答非生物胁迫和信号分子刺激的调控机理提供了重要的理论依据。

超临界CO_2流体提取洛阳牡丹籽油工艺研究

采用单因素和正交试验法讨论超临界CO2萃取牡丹籽油过程中萃取温度、压力、时间及CO2的流量因素对牡丹籽油脂的萃取率及不饱和萃取液中脂肪酸的含量的影响。并采用GC-MS技术对油脂成分进行分析。结果表明,采用超临界CO2流体技术可以萃取牡丹籽中的油脂成分,其最佳工艺条件为压力30MPa、萃取温度40℃、萃取时间2.5h、二氧化碳流量25kg/h。此时油脂的萃取率为30.7%,萃取液中不饱和脂肪酸的相对含量可达70.81%。

试验温室温度系统建模与仿真

温室小气候具有强非线性、大时滞、强耦合、强干扰、时变等特点。为更好地设计温室小气候计算机监控系统,需要对其建模和仿真,以便比较控制方案、检验控制算法。在分析温室温度系统机理模型的基础上,选择MISO的ARIMAX模型描述温度系统,根据试验温室实测数据,采用"统计假设检验"和"模型拟合度检验"相结合的方法确定模型结构,通过递推增广最小二乘法估计模型参数,并进行了仿真研究。