高回弹性压阻式薄膜压力传感器的研究进展

压阻式薄膜压力传感器作为薄膜压力传感器的重要分支,具有灵敏度高、响应快、弹性好等优点,如何同时实现高灵敏度、宽工作范围、快速响应和快速回弹是未来所面临的挑战,而新型材料、结构设计、传感器制备方式及动态特性建模是高回弹性传感器研制的关键。本文归纳了基底及活性层材料制备及其相应单一微结构、仿生结构、皱褶结构的设计,同时阐述了高回弹性压阻式薄膜的制备技术,总结了薄膜压力传感器动态建模和动态补偿的方法,最后对薄膜压力传感器发展中的新需求做了展望。

温室辣椒自动补苗机构控制系统设计与试验

针对辣椒培育过程中会出现一定量劣苗影响穴盘苗一致性,且目前移栽机械自动化程度低、移栽效果不理想的问题,依照农艺要求规范设计了机-电-气一体的自动补苗机构控制系统。阐述了自动补苗机构工作原理和系统结构,结合传感器和执行器布局和剔补苗运行机制设计了补苗机构控制系统软件和硬件。参照移栽手工作要求,设计气路系统并进行相关计算。对45天辣椒幼苗进行移栽补苗试验,以水平移动速率、取苗深度、含水率为试验因子,剔苗成功率、移栽成功率为衡量指标,设计三因素三水平正交试验,结果表明:水平移栽速率对剔苗成功率和移栽成功率影响较小,移栽手运行平稳,剔苗成功率平均值为94%,移栽成功率为91.1%,表明自动补苗机构性能可靠。

钢芯铝绝缘导线融冰传热分析

为消除电网覆冰灾害,对一种嵌入绝缘层的钢芯铝绞线结构进行了融冰研究,简要介绍了其在不断电情况下,利用线路运行电流实现在线融冰技术的原理。针对该导线结构,文章从传热学角度对其融冰物理过程进行了分析,建立了无重力条件下该导线融冰时的简易数学模型,推导了该导线达到融冰稳态时,导线各部分温度分布解析式,设计定制了嵌入绝缘层的钢芯铝绞线来进行融冰实验,实验结果验证了该导线融冰的有效性和可行性。

基于YOLOv3不同场景辣椒采摘机器人识别定位研究

针对辣椒采摘受环境光、枝叶遮挡和果实重叠的影响问题,构建了基于YOLOv3模型和realsense深度相机的识别定位系统,研究不同补光位置、枝叶遮挡和果实重叠程度对辣椒识别和定位精度的影响规律。结果表明:模型召回率Recall达0.98,平均精度均值mAP达0.95,精确率precision达0.854;不同光照场景下,识别成功率由高到低依次为正向光、顶光、侧光和背光;轻度枝叶遮挡和轻微果实重叠时,模型识别成功率均保持在96%左右,综合定位误差最大为0.024m,满足辣椒采摘机器人识别和定位精度需求。

水氮一体化模式对设施辣椒产量和土壤理化性质的影响

为明确水氮一体化模式对不同品种辣椒栽培土壤理化性质的影响及其与产量的关系,采用二因素随机区组设计,设置2个品种处理(扬椒2号和扬椒5号)和2个水氮模式处理(传统水氮模式和水氮一体化模式),通过设施田间试验研究水氮一体化模式对辣椒生长、产量和土壤理化性质的影响。结果表明:与传统水氮模式(沟灌施氮)相比,水氮一体化模式(滴灌施氮)可提高辣椒初花期、盛花期、盛果期和成熟期株高、茎粗和叶面积,促进植株干物质积累,从而提高辣椒产量,扬椒2号产量的提高幅度(19.73%)大于扬椒5号(11.12%)。同时,水氮一体化模式可降低辣椒盛果期土壤容重(扬椒2号和扬椒5号分别降低6.62%和5.84%),提高土壤总孔隙度、含水量、铵态氮含量、硝态氮含量和pH值(扬椒2号和扬椒5号分别提高5.60%~10.81%和4.88%~8.56%),改善土壤理化性质,有利于提高辣椒产量。相关性和通径分析表明,辣椒产量与土壤容重呈显著负相关,与土壤总孔隙度、质量含水量、铵态氮含量和硝态氮含量呈显著正相关,其中土壤含水量和硝态氮含量分别是影响辣椒产量最重要的土壤理化性质。综上,水氮一体化模式通过改善土壤理化性质(主要提高土壤含水量和硝态氮含量)来促进植株生长,进而提高辣椒产量,且扬椒2号的提升效果大于扬椒5号。

37kV环氧树脂干式变压器设计与分析

根据干式变压器损耗和绝缘等级等要求,提出一种绕组各层匝数非均匀分布的新型37 kV环氧树脂干式变压器结构。该新型结构铁芯采用长圆形截面45°全斜五步进错位搭接结构;低压绕组共四层,内三层各一匝铜箔,第四层三匝铜箔;高压绕组共两层,每层12段。采用ANSYS Maxwell和ANSYS Fluent分别对干式变压器进行电磁场、温度场的仿真分析,得到干式变压器铁损曲线和温度分布云图。仿真结果表明干式变压器的空载损耗为4.5561kW,在室温、额定工况不开风机运行时温升为95K,以15%的过载系数在室温开风机运行时温升为87K,经验证该结构完全满足空载损耗8 000W和F级绝缘等级的要求。

基于LabVIEW的考虑Sieverts装置阀门运动的PCT测试方法

针对Sieverts装置由阀门动作引起的腔体容积变化导致的储氢量计算误差,提出一种阀门容积在线标定方法。该方法结合Leachman真实气体状态方程和质量守恒定律构建数学模型;同时提出一种考虑阀门运动的PCT测试方法。基于所提出的新储氢量计算模型,借助LabVIEW软件执行阀门动作流程并进行测试程序编写,大大提高了PCT测试的精度和鲁棒性。该文详细介绍了标定装置的结构、PCT测试原理、阀门容积在线标定以及考虑阀门运动PCT测试的实现方法。通过无样品空测验证了阀门容积标定及PCT测试方法的准确性,不同储氢合金的PCT实测表明了程序的测试效果以及考虑阀门运动的必要性。

基于专利文本语义距离的跨领域关键共性技术识别方法研究

[研究目的]跨领域关键共性技术强调技术的跨领域关联与主导作用,对其识别将为政府推动跨产业跨领域创新、提前布局相关技术领域提供决策支持。[研究方法]首先,运用GloVe模型向量化专利文本,按照专利与技术领域的语义接近程度划分专利所属领域;其次,基于GMM算法提取各领域技术主题,依据技术主题之间的语义距离,构建技术主题关联网络;最后,利用漏斗模型,依据技术主题的共性指标、跨领域指标、关键性指标筛选出跨领域关键共性技术。[研究结论]运用养老科技领域专利数据进行实证研究,结果显示“智能控制辅助技术”“无接触式躯体感知技术”“沟通与信息辅助技术”“适用性技术”为跨领域关键共性技术,通过比对国家相关政策内容,验证了方法的有效性。

家禽智慧养殖农场自主投料机器人任务路径规划算法

为了解决家禽智能养殖场饲养环境差、喂养不及时、劳动力需求大等问题,投料机器人的开发迫在眉睫,而路径规划算法的研究是开发饲养机器人的重要环节。饲喂机器人的能耗是路径规划过程中关注的重要内容之一。投料机器人的总重量在投料过程中一直在变化,以最短路径行驶并不意味着其能耗最小,因此需要找到一条最合适的路径而不是最短的路径来使得投料机器人行驶能耗最小。针对以上问题,提出对一定数量的缺料饲料桶采用分支定界算法规划出一条能耗最小的路径;通过最短边集优先选取结合序列不等式方法计算出投料机器人行驶的能耗下界,通过基于Christofides启发式算法计算出投料机器人行驶的能耗上界,同时计算并证明能耗上界与最优能耗的最坏比界。通过在投料机器人的工控机上的运算结果表明:相较于其他求解能耗上下界的方法,所提出方法的求解结果更加精确,能够保证分支定界算法的求解速度更快,同时分支定界算法能快速地求出投料机器人的能耗最小的行驶路径,相较于其他算法而言求解能力更强。

AI绘画创作的运行规律及应用

从AI绘画发展现状入手,分析了基于生成式对抗网络进行深度学习的AI绘画基本运行训练原理,探讨了AI绘画面临的问题和AI绘画对于艺术相关行业的影响。

资源节约型双碳:概念缘由—评估方法—中国路径

节约资源与节约优先已经成为国家双碳工作的重要原则。首先,根据资源节约概念和双碳工作的特性,从目标维度、过程维度、成本维度和效益维度4个方面提出资源节约型双碳概念,阐述资源节约型双碳的缘由。其次,在梳理、归纳和总结现有评估方法的基础上,从方法、逻辑、理论3个维度阐述资源节约型双碳评估方法论,并针对所存在的不足提出改进思路。最后,从评估对象、评估路线图、评估结果应用与组织实施方面,提出实施资源节约型双碳评估构想。在理论上,提出并阐述了资源节约型双碳概念,为贯彻节约优先原则奠定了理论基础;在评估方法上,完善了现有评估方法论;在实践上,提出了具体评估建议。

多策略融合的改进黏菌算法

针对标准黏菌算法(SMA)存在的容易陷入局部最优解、收敛速度慢以及求解精度低等问题,提出一种多策略融合的改进黏菌算法(MSISMA)。首先,引入布朗运动和莱维飞行机制以增强算法的搜索能力;其次,根据算法进行的不同阶段分别改进黏菌的位置更新公式,以提高算法的收敛速度和收敛精度;然后,应用区间自适应的反向学习(IAOBL)策略生成反向种群,以提升种群的多样性和质量,从而提高算法的收敛速度;最后,引入收敛停滞监测策略,当算法陷入局部最优时,通过对部分黏菌个体的位置重新初始化使算法跳出局部最优。选取23个测试函数,将MSISMA与平衡黏菌算法(ESMA)、黏菌-自适应引导差分进化混合算法(SMA-AGDE)、SMA、海洋捕食者算法(MPA)和平衡优化器(EO)进行测试和比较,并对算法运行结果进行Wilcoxon秩和检验。相较于对比算法,MSISMA在19个测试函数上获得最佳平均值,在12个测试函数上获得最佳标准差,优化精度平均提升23.39%~55.97%。实验结果表明,MSISMA的收敛速度、求解精度和鲁棒性明显较优。

基于改进YOLOv5s的辣椒采摘机器人识别定位方法

为了准确研究辣椒采摘机器人受不同作业场景影响的规律,利用获取的采摘目标信息构建基于改进YOLOv5s的辣椒采摘识别定位模型.基于光照强度、光照角度、枝叶遮挡和果实重叠等场景建立图像数据库,引入双向特征金字塔网络改进YOLOv5s的特征融合网络进行深层次特征提取,以增强网络的信息表达能力,提高检测精度.探讨不同场景对该模型检测精度P、检出率R和平均精度均值(mean average precision,MAP)的影响规律.结果表明:改进后YOLOv5s模型对辣椒的检测精度高达95.6%,较YOLOv4、YOLOv3、YOLOv2及Faster R-CNN模型分别提高了6.1%,9.3%,44.4%,8.2%;光照角度处于正面90°时的检测效果最佳,MAP达97.3%;模型在白天强光和傍晚弱光场景下的鲁棒性好,MAP值高于90%;模型在枝叶遮挡场景下比果实重叠时的检测精度高;辣椒距离相机坐标系的空间坐标测量值取0.2 m时的误差仅为1 mm,满足辣椒采摘定位精度需求.

弱电网下基于谐波状态空间模型的光储—虚拟同步发电机稳定性分析与优化控制研究

虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)技术因提供阻尼和惯量而被广泛用于新能源并网逆变器。光储并入弱电网易发生频率耦合等问题,因而VSG并网稳定性分析变得更加复杂。针对光储并入弱电网系统,考虑频率耦合,在dq域中建立基于谐波状态空间(harmonic state space,HSS)理论的多时间尺度虚拟同步发电机模型。采用归一化参数灵敏度分析法,揭示功率环、电压环和低通滤波中虚拟惯量J、虚拟阻尼D_(p)、下垂系数K_(u)、比例系数k_(pu)和截止频率ω_(c)等关键控制参数根轨迹的特性和电网强度对系统稳定性的影响。并通过调整优化控制参数,提高系统稳定性。最后在Matlab/Simulink仿真平台验证谐波状态空间模型精确度和关键参数根轨迹特性。

双碳科技创新:概念维度、发展路径与政策机制

《科技支撑碳达峰碳中和实施方案(2022-2030)年》并首提“碳达峰碳中和科技创新”,双碳科技创新对于实现碳达峰碳中和目标具有关键支撑作用。首先,界定了双碳科技创新的概念,并从目标维度、效果维度、结构维度和过程维度阐述其特征,阐述了发展双碳科技创新的重要性与紧迫性。其次,提出双碳科技创新发展路径是,聚焦解决关键问题-依靠顶层设计-重视科学评估。最后,根据双碳科技创新特征,按照处理好“政府与市场的关系”的原则,提出了构建双碳科技创新政策新机制的思路。

基于ECT-Dim的前沿技术识别方法——以养老环境辅助生活技术为例

[研究目的]前沿技术是技术创新的制高点,引导着研发的方向,对前沿技术进行及时地识别有助于尽早把握技术发展方向并做出布局。[研究方法]该文构建了基于ECT-Dim的前沿技术识别模型,提出技术新兴性、确定性与探索性测度方式,建立前沿技术筛选机制,以养老环境辅助生活技术为例进行实证研究。[研究结论]研究发现,提出的ECT-Dim模型,在前沿技术识别上更具有优势;养老环境辅助生活前沿技术集中于物理化工材料、电子器件、老年人建筑设计、助行器驱动与控制等领域。

脱碳成本研究:态势、热点与新兴主题

随着“双碳”目标的确立,脱碳成本研究日渐成为理论与实践关注的焦点。目前我国对脱碳成本的研究还比较薄弱,主要限于边际减排成本、脱碳路径以及具体脱碳技术的研究,关于脱碳成本研究态势、热点问题和新兴主题的系统分析尚未见到,而其对于贯彻落实中央提出的“节约优先原则、科学评估和有效控制脱碳成本”部署要求,具有重要的现实意义。首先,以Scopus数据库为数据来源,在标题、摘要、关键词中检索含有“脱碳”的文献,对6132篇初始文献进行数据清洗、筛选、整理后,得到648篇文献;根据优化后的数据集对脱碳成本研究态势进行量化分析,主要从脱碳成本研究发文趋势、脱碳成本研究发文学科分布、脱碳成本研究发文期刊分布、脱碳成本研究高被引论文等4个方面把握脱碳成本研究基本态势;同时,主要从国别影响力、期刊影响力、作者影响力等3个方面分析脱碳成本研究的影响力。其次,采用文本聚类和文献阅读方法,分析识别了脱碳成本研究的5个热点领域,分别为:脱碳成本评估方法改进研究;市场机制对脱碳成本影响的评估;政策策略对脱碳成本影响的评估;技术及创新对脱碳成本的影响研究;不同行业领域的脱碳成本控制途径研究。最后,依据最新研究文献,在“关注度”和“新颖度”基础上进行战略坐标分析,识别出脱碳成本研究的5个新兴主题,分别为:强调跨部门耦合以降低能源系统脱碳成本;探索储能技术的多元互补策略;强调数字化对脱碳成本控制的重要作用;重视对脱碳软成本的研究;重视探索氢气、氨气等能源载体的规模化应用。在此基础上,为我国开展脱碳成本研究与脱碳成本控制实践提出了5个建议:完善脱碳成本评估方面的研究;脱碳成本控制需要依靠脱碳技术及创新;进一步加强政策工具和市场工具的协同作用;构建数字化与脱碳成本的系统化框架;推动储能系统多元化、创新组合。

弱电网下LCL并网逆变器新型复合有源阻尼策略

为抑制并网逆变器LCL滤波器在弱电网中产生的谐振,提出一种基于二阶滤波器的有源阻尼控制策略,对参数进行设计,在减少高精度传感器使用数量、考虑控制延迟的情况下,有效抑制谐振。为了进一步提高由于电网阻抗的增加引起的下降的相位裕度,引入超前相位补偿,构成新型复合有源阻尼策略,有效提高逆变器并入弱电网系统的稳定性和鲁棒性。最后,在MATLAB/Simulink仿真平台和MWINV-9R144三相桥式逆变器实验平台对该策略进行验证。结果表明,当电网阻抗较大时,采用新型复合有源阻尼策略依旧能有效提升逆变系统稳定性,在弱电网中具有较强的适应能力。

水田慈姑植保无人机施药装置设计与试验

针对水田慈姑蚜虫虫害防治的低量定向施药需求,在对水田环境、慈姑植株特性以及慈姑蚜虫防治等调研的基础上,设计了水田慈姑植保无人机施药装置。利用有限元软件进行四旋翼植保无人机旋翼下风场和施药场数值模拟,并对平台进行不同工况的喷雾试验研究。结果表明:悬停高度提高,旋翼下流场强度分布层次丰富,更容易产生雾滴偏移;飞行速度降低,来流造成的雾滴飘移减小;喷头流量为20mL/min、压力增加达到0.07MPa时,喷头雾化达到最佳工况。无人机高度降低,喷洒雾滴附着率增加,无人机速度降低,喷洒雾滴附着率增加。因此,低空低速条件下雾滴叶片附着率更高、施药效果更佳,可实现可靠高效的慈姑病虫害防治。

优化虚拟同步发电机惯量和阻尼的自适应控制策略

以新能源为主的微电网惯量小、阻尼弱,而虚拟同步发电机(VSG)是增强惯性和阻尼以提高微电网稳定性的有效手段,但同时引入同步机类似的功角振荡问题。该文提出一种优化VSG惯量和阻尼的自适应控制策略,改善小干扰稳定和暂态稳定。首先,建立虚拟同步发电机控制模型,在虚拟惯量控制中引入双曲正弦函数(tanh)优化惯量,通过等面积定则分析,验证优化惯量控制的正确性;在虚拟阻尼中引入灵活切换暂态阻尼和稳态阻尼控制环节,采用根轨迹分析论证优化阻尼方法的有效性。然后,根据频域特性指标,采用主极点法设计控制参数。最后,通过Simulink仿真,验证提出的优化方法对提高小干扰稳定和暂态稳定的有效性。