基于状态约束的柔性机械臂奇异摄动控制

针对未知扰动减弱柔性机械臂系统的控制效果,关节位置跟踪在反步控制设计中的推导复杂,以及跟踪误差过大引起安全事故等问题,提出了一种基于状态约束、指令滤波和模糊自适应的奇异摄动控制方法,对柔性机械臂系统进行关节位置跟踪控制。该方法通过奇异摄动解耦简化柔性机械臂系统,利用log型障碍李雅普诺夫函数对慢子系统进行状态误差约束;引入指令滤波和模糊自适应降低控制设计的计算复杂程度并解决控制精度受非线性扰动影响的问题。仿真结果表明,所提方法有效克服了扰动降低控制精度的问题,有较好的跟踪效果,能保证慢子系统的状态量被约束在指定范围内。

新一代高韧性直流输电技术(一):从器件、装备到系统

构建高比例新能源、高比例电力电子化的新型电力系统迫切需要具有超强构网和主动支撑能力的新型直流输电技术。为此,文中秉承“一代器件、一代装备、一代系统”理念,提出新一代高韧性直流输电概念。增强型集成门极换流晶闸管(enhanced integrated gate-commutated thyristor,IGCT-Plus)的半导体本征结构拥有超强的浪涌电流能力,将为高暂态耐受的换流器提供坚实的物理基础;新型模块化换向式换流器(modular commutated converter,MCC)拥有优异的软开关特性,将是高倍载直流输电系统的优选方案;IGCT-Plus和MCC作为核心器件和装备将支撑具有电压和频率强支撑能力的新型高韧性直流输电系统构建。文中从新型器件、新型装备到新型系统对高韧性直流输电技术进行全面论述,并对后续发展中存在的关键问题和技术进行分析和展望。提出的高韧性直流输电技术对支撑双高电力系统的安全稳定运行具有重要意义,有望成为未来电力传输中的崭新方式。

宋代粮食流通宏观调控思想及其启示

宋代统治者和有识之士认识到粮食问题关系到社会安定和国计民生,提出了解决粮食问题的一系列宏观调控策略。他们十分注重粮食流通宏观调控的市场导向,倡导利用和发展私营粮商,反对强行限制粮价,力求粮食自由流通,主张严厉打击囤积居奇。宋代粮食流通宏观调控思想对当今社会具有诸多启示:宏观调控方式应当与时俱进,宏观调控应当坚持市场取向、构建统一市场、促进多元经营、强化法律规范。完善粮食流通宏观调控应当减少行政干预,遵循市场经济规律,消除地区市场封锁和保护主义,培育多元化粮食市场主体,健全粮食市场监管和法律法规。

输入饱和下AUV自适应神经网络预设性能控制

针对自主水下航行器(AUV)系统不确定性及输入饱和问题,提出了一种改进的自适应神经网络预设性能控制策略,完成对期望轨迹的跟踪。首先,引入非线性变换,使位置误差始终处在预设时变范围内,提高了控制精度,并基于反步法和Lyapunov函数设计系统虚拟控制律;然后,利用神经网络技术处理系统模型未知参数,并重构系统真实控制律,使传统反步控制策略得以简化,有效降低了计算复杂度,并在Lyapunov稳定性理论的基础上,证明了AUV系统的误差信号均有界;最后,与传统动态面控制方法进行对比,仿真结果表明所提出的控制策略控制性能更好,在考虑输入饱和情况下可有效克服不确定性对系统性能的影响,实现对目标轨迹的有效跟踪。

伴有癫痫的脆性X综合征家系1例

脆性X综合征(fragile X syndrome,FXS)是FMR1基因CGG异常重复扩增导致的疾病。本文报告1对经基因检测诊断为FXS的兄弟,2例患者分别为15岁和14岁,均存在语言障碍、智力障碍、注意力缺陷障碍、孤独症谱系障碍和FXS特征性面容等临床表现,其中先证者伴有罕见的晚发性癫痫发作,经左乙拉西坦治疗效果良好,而其弟弟经反复随访未见脑电图异常。该对病例提示FXS临床表型具有多样性和异质性。

IGCT门阴极换流路径杂散阻抗在线监测方法研究

集成门极换流晶闸管(integrated gate commutated thyristor,IGCT)换流路径杂散阻抗是评估其关断能力的重要参数,现有离线测量方法有诸多缺陷并且测试过程复杂,实时性差。该文主要针对IGCT换流路径杂散阻抗在线监测问题,结合IGCT关断过程,分析了换流路径杂散阻抗的构成;根据基尔霍夫电流定律(Kirchhoff’s current law,KCL)、基尔霍夫电压定律(Kirchhoff’s voltage law,KVL)推导了换流路径电压、电流方程,进而提出基于阴极集成印刷电路板(printed circuit board,PCB)式电流传感器的换流路径杂散参数在线监测方法;采用高速采集卡和LabVIEW软件,构建了测量系统;通过在高压、大电流加速老化测试平台上的实际测试,实现了mΩ级电阻与nH级电感的杂散阻抗准确提取,验证了在线监测方法的有效性。

硬度匹配对轮轨滚动接触疲劳损伤行为的影响规律研究

随着我国铁路的高速发展,轮轨在服役过程中的疲劳损伤问题愈加突出,因此,本工作利用MJP-30A滚动磨损与接触疲劳试验机研究轮轨滑差率、轮轨硬度比对滚动接触疲劳裂纹发展的影响。结果表明:滑差率较小时,疲劳裂纹较短,且裂纹沿着表面小角度扩展;滑差率大时,切向力增大,表层裂纹会被磨掉。循环转数小时,裂纹均停留在试样表层,扩展不明显;循环转数过大时,枝裂纹扩展相互连接形成网状。对比不同硬度材料的裂纹扩展试验发现:不同硬度匹配对裂纹扩展有着较大影响,硬度高的材料表面塑性变形较小,裂纹扩展速度慢,裂纹长度、宽度以及深度都较小;硬度低的材料裂纹扩展速度快,裂纹长度、宽度以及深度都有所增加。裂纹在试样中不同深度处的扩展速度有着较大差异,在靠近试样表面的裂纹需要克服的扩展阻力较大,故大多裂纹都停留在塑性变形层区域;一旦裂纹突破至基体区域,裂纹的扩展速度就会急剧增加。

多关节联动功能性电刺激联合常规康复治疗对脑卒中患者下肢运动功能的影响

目的探讨多关节联动功能性电刺激(FES)联合常规康复治疗对脑卒中患者下肢运动功能的影响。方法选择2023年1—12月在复旦大学附属华山医院康复医学科住院治疗的脑卒中后下肢运动功能障碍患者35例。采用SPSS 25.0统计软件随机方法分为对照组和试验组,分别为16例、19例。对照组中1例因提前出院而脱落;试验组中4例因多种原因中止或脱落,最终2组均纳入15例。对照组接受常规康复治疗和常规步行训练,其中常规康复治疗包括牵伸训练、肌力训练、关节活动训练、运动控制训练和体位转移训练等,40 min/次,1次/d,5次/周,持续治疗4周;常规步行训练包括骨盆控制训练、膝关节稳定性训练、平衡训练和上下楼梯训练等,20 min/次,1次/d,5次/周,持续治疗4周。试验组在对照组常规康复治疗基础上接受多关节联动FES治疗,20 min/次,1次/d,5次/周,持续治疗4周。分别于治疗前、治疗2周和治疗4周后采用Fugl-Meyer下肢运动功能评定量表(FMA-LE)评价患者下肢运动功能;采用吉步恩三维步态分析系统评价患者步速、步幅、双支撑相(步态周期中双足同时着地的阶段)、双膝平均屈伸角度(双膝最大屈伸角度平均值);采用改良Barthel指数(MBI)评价患者日常生活活动能力。结果(1)FMA-LE、MBI评分:与治疗前比较,2组治疗2、4周后FMA-LE、MBI评分均明显升高,差异具有统计学意义(P<0.05);与治疗2周后比较,2组治疗4周后FMA-LE、MBI评分均明显升高,差异具有统计学意义(P<0.05)。与对照组同一时间点比较,试验组治疗2、4周后FMA-LE评分和治疗4周后MBI评分均明显升高,差异具有统计学意义(P<0.05)。(2)步态参数:与治疗前比较,试验组治疗2、4周后步速、步幅和双膝平均屈伸角度均明显升高,双支撑相均明显降低,差异均具有统计学意义(P<0.05);与治疗2周后比较,试验组治疗4周后步速、步幅和双膝平均屈伸角度均明显升高,双支撑相均明显降低,差异均具有统计学意义(P<0.05)。与对照组同一时间点比较,试验组治疗2周后步速、双膝平均屈伸角度均明显升高,治疗4周后步幅、双膝平均屈伸角度均明显升高,双支撑相明显降低,差异均具有统计学意义(P<0.05)。结论多关节联动FES联合常规康复治疗能有效改善脑卒中后偏瘫患者下肢运动功能、步行能力和日常生活活动能力。

基于状态约束的柔性关节机械臂指令滤波控制

针对单连杆柔性关节机械臂系统,研究了全状态约束条件下机械臂末端位置的跟踪控制问题。利用障碍李雅普诺夫函数约束柔性关节机械臂的关节角位置和电机转角位置等状态变量的幅值,保证所有状态变量不会超出给定的限制区域。在此基础上,通过引入带有误差补偿的指令滤波控制技术克服了传统反步法存在的计算爆炸问题,设计了基于状态约束的指令滤波反步控制器。最后,基于李雅普诺夫稳定性理论证明了柔性关节机械臂系统的稳定性,并通过仿真实验验证了所设计的控制器能够有效保证系统的状态约束性能和位置跟踪精度。

刚果(金)某选矿厂磨矿优化控制专家系统研究

磨矿是选矿流程的关键作业之一,传统选矿厂通常因矿石可磨性质波动导致磨矿工艺频繁调整,相关控制参数的调整多数依赖人工经验,刚果(金)某选矿厂磨矿作业存在类似问题。本文在深入研究传统选矿厂工艺和刚果(金)选矿智能化改造和工艺控制需求后,提出了磨矿优化控制专家系统解决方案,通过磨矿工艺流程智能化控制策略对生产流程和工艺设备进行了改造,实现了磨矿过程的智能化控制和工艺分级优化,为选矿厂工艺流程优化和智能化升级提供技术方案和建设路径。

钢结构表面光电阴极保护材料及其光阳极最新研究进展

钢结构的腐蚀带来了巨大的经济损失和安全隐患。光电阴极保护是利用材料转换光辐射产生光电子,光生电子通过外接电路转移到金属表面并富集,使金属发生阴极极化,从而抑制腐蚀的技术,也是一种真正节能、环保的腐蚀防护技术。光电阴极保护材料存在可见光利用率低、光电转换效率不足、光阳极稳定性不良、很少与有机涂层联用等问题,这些问题成为制约光电阴极保护材料发展的突出问题。总结了近年来国内外改善光电阴极保护材料及其光阳极性能的最新策略和方法,重点评述了通过离子掺杂重构、敏化与共敏化、异质结工程和聚合物涂层联用等方式提升TiO_(2)、ZnO、g-C_(3)N_(4)、BiVO4和聚合物基纳米材料光电转化效率的发展成果,评述了研究成果的贡献和影响,对钢结构的光生阴极保护可行性进行了论证,提出了材料防腐研究与应用中存在的问题、挑战和发展趋势,可为国内外半导体材料在光生阴极保护中的实际应用提供有价值的理论和技术参考。

考虑输入饱和的无人艇神经网络命令滤波反步控制

针对具有输入饱和和未知非线性的无人水面艇(USV)系统的轨迹跟踪控制问题,提出一种基于命令滤波反步的自适应轨迹跟踪控制策略。利用径向基函数神经网络(RBFNN)逼近系统中的未知动态,减少了需要设计的自适应律数量,降低了系统的复杂度,并基于反步法设计了系统的控制律;通过引入命令滤波器及其补偿机制,解决了计算复杂的问题,消除了滤波误差的影响,提高了系统的控制精度;最后仿真验证了所提方法的有效性。

面向空间应用的高可靠以太网接口设计

针对时间触发以太网的信息网络能够满足高带宽、低延迟、高可靠的应用需求,文章提出了一种兼容传统以太网,实现关键流量降级传输的以太网接口设计方案,并完成接口逻辑实现。文章对数据帧的发送延迟、接收延迟等主要指标进行了仿真和实物测试,最后与1553B总线进行了对比,结果表明该接口能够满足当前飞行器数据传输要求,可以应用于面向空间应用的各类高带宽、低延迟、高可靠数据传输场景。

基于深度强化学习算法的投资组合策略与自动化交易研究

投资组合策略问题是金融领域经久不衰的一个课题,将人工智能技术用于金融市场是信息技术时代一个重要的研究方向。目前的研究较多集中在股票的价格预测上,对于投资组合及自动化交易这类决策性问题的研究较少。文中基于深度强化学习算法,利用深度学习的BiLSTM来预测股价的涨跌,以强化学习的智能体进行观测,更好地判断当期情况,从而确定自己的交易动作;同时,利用传统的投资组合策略来建立交易的预权重,使智能体可以在自动化交易的过程中进行对比,从而不断优化自己的策略选择,生成当期时间点内最优的投资组合策略。文章选取美股的10支股票进行实验,在真实的市场模拟下表明,基于深度强化学习算法的模型累计收益率达到了86.5%,与其他基准策略相比,收益最高,风险最小,具有一定的实用价值。

基于丰富环境理论的多感官反馈步态训练对脑卒中患者步行功能的效果

目的探讨基于丰富环境理论的视觉和听觉等多感官反馈步态训练对脑卒中患者步行功能恢复的影响。方法2021年7月至2023年6月,选取复旦大学附属华山医院80例脑卒中患者,随机分为对照组(n=40)和试验组(n=40)。两组均接受卧位和坐位下常规康复治疗,每次40 min。对照组接受地面步行训练,每次20 min;试验组接受基于丰富环境理论的多感官反馈步态训练,每次20 min。分别在干预前和干预4周后,采用数字化运动监控跑台测量步速,健侧和患侧步长,髋、膝关节平均摆动角度和双侧负重对称性,采用Berg平衡量表(BBS)、Fugl-Meyer评定量表下肢部分(FMA-LE)和Barthel指数(BI)进行评定。结果干预后,两组髋关节平均摆动角度、健侧和患侧步长、步速明显改善(|t|>3.162,P<0.01),且试验组均优于对照组(|t|>2.568,P<0.05);试验组膝关节平均摆动角度和双侧负重对称性明显改善(|t|>3.249,P<0.01);两组BBS、FMA-LE和BI评分明显提高(|t|>3.569,P<0.01),且试验组均优于对照组(|t|>2.922,P<0.05)。结论基于丰富环境理论的多感官反馈步态训练可以有效改善脑卒中患者的步行能力和平衡功能,增加日常生活独立性。

基于自组织神经网络与元启发式算法的地表爆破振动预测方法

提出一种基于自组织神经网络(SONN)和元启发式算法的露天矿爆破诱发地表振动预测方法,通过几种常用的元启发式算法,包括蝠鲼觅食优化(MRFO)、饥饿游戏搜索(HGS)、天鹰优化算法(AO)和裸鼹鼠算法(NMRA),以提高SONN模型的预测精度。利用k折交叉检验以确定算法最优参数,并用于重新训练模型以预测爆破诱发地表振动。以国内某露天矿为例验证了提出方法的有效性。研究结果表明,提出的4种模型均可准确预测爆破诱发地表振动,而在4种模型中,预测精度及可靠性由高到低排序均为:MRFO-SONN模型>HGS-SONN模型>NMRA-SONN模型>AO-SONN模型。推荐采用MRFO-SONN模型来预测由爆破活动诱发的地表振动。

IGCT在直流电网中的应用展望

相对于交流电网中的电力电子设备,直流电网中的电力电子设备具有很多不同的特性,为集成门极换流晶闸管（integrated gate commutated thyristor,IGCT）的应用提供了可能的契机。该文紧密跟踪直流电网中关键电力电子设备的发展需求,对IGCT在直流电网中的应用前景进行展望。首先介绍了IGCT的应用特性和直流电网中的关键电力电子装备,包括：高压大容量电压源换流器、中高压大容量直流变压器、高压大容量直流断路器。在此基础上,结合IGCT与电压源换流器、直流变压器以及直流断路器的内在特征,系统阐述IGCT在这些关键设备中的应用契机、可行方案以及技术特点等。最后,对IGCT应用于直流电网中待研究的关键问题进行了讨论,推动我国直流电网中的高效率、高密度、高可靠性、低成本的电压变换和功率传递。

基于IGCT的高压大容量模块化多电平变换器

模块化多电平变换器(modularmultilevelconverter,MMC)的多电平调制大幅降低了功率器件开关频率,为集成门极换流晶闸管(integrated gate commutated thyristor,IGCT)的应用带来了契机。该文探讨基于IGCT的高压大容量MMC,尤其是对其拓扑结构、通态和开关行为进行详细分析。在此基础上,对IGCT-MMC的损耗特性进行系统性的分析。文中搭建IGCT-MMC的实验平台,对IGCT-MMC子模块的大电流关断和大功率运行状态进行系统性的测试,验证IGCT-MMC方案的正确性和有效性。该文的研究对推动IGCT在柔性高压直流输电的应用,实现更高电压、更大功率、更高效率和可靠性的柔性直流输电系统具有一定参考价值。

老年非瓣膜性心房颤动患者多重用药影响因素及对抗凝治疗的影响

目的探讨老年非瓣膜性心房颤动患者多重用药影响因素及对抗凝治疗的影响。方法从中国心房颤动注册研究数据库中随机抽取500例65岁及以上的老年非瓣膜性心房颤动患者,收集人口学资料、共患疾病及长期用药情况,根据多重用药(≥5种用药)进行分组,统计患者心血管系统用药和抗凝药物应用情况,使用多元Logistic回归模型分析多重用药的影响因素,并确定多重用药与抗凝药物应用的关系。结果研究共纳入500例患者,其中多重用药组247例,非多重用药组253例。女性、高血压、糖尿病、冠状动脉粥样硬化性心脏病及高脂血症是多重用药的独立危险因素(比值比=1. 64、2. 17、2. 81、2. 98、1.59,95%置信区间:1.10～2.43、1.36～3.47、1.81～4.37、1.90～4.67、1.07～2.37,均P<0.05)。经多因素校正后,多重用药患者不增加抗凝药物应用比例(P=0.10)。结论老年心房颤动患者多重用药现象普遍,女性及多种合并疾病是多重用药的影响因素,但多重用药本身并不改善患者抗凝药物的使用比例。

几种常用边坡稳定性分析方法的比较

基于仿真软件Geo-Slop,应用Morgenstern-Price法、Spencer法、Janbu法和Bishop法,分别对深圳外环高速公路某路堑边坡在天然状态和饱和状态下进行稳定性分析,计算得到最危险滑裂面以及相应的边坡安全系数。同时,根据现场调查,基于不平衡推力法分析出边坡最可能的滑裂面,并计算得到沿该滑裂面的安全稳定系数。通过数值分析和现场调查结果对比,得出以下结论:坡体在天然状态的安全系数大于1.0,接近1.2,边坡是稳定的,而在饱和状态下其安全系数小于1.0,坡体不稳定;数值计算分析得到的滑裂面位置与现场调查分析得出的滑裂面的位置一致,证明了结果的可靠性;最后,考虑到该地区雨水多发,坡体在饱和状态下安全系数小于1.0,建议及时对坡体进行支护,防止边坡失稳。