一种变工况下海流发电机叶片附着物检测方法

针对流速变化使得变工况下海流发电机叶片附着物故障特征模糊、鉴别性差的问题,提出一种基于自适应频率正比采样(APFS)的叶片附着物检测方法。首先,采集不同工况下海流发电机电流信号,通过希尔伯特变换提取出定子电流信号的瞬时频率;然后,利用瞬时频率与采样频率比值变步长采样瞬时频率序列,将非稳定瞬时转动频率转变为稳定值;最后,利用排列熵设置采样迭代停止阈值,将重采样后的瞬时频率序列作为故障特征划分为样本矩阵,建立主成分分析检测模型以实现附着物检测。基于0.23 kW海流发电样机的实验平台被搭建用于验证所提方法的有效性,实验结果表明,所提算法在对抗流速变化下引起的海流发电机变工况问题中,误报率低至0.25%,具备较高检测精度和鲁棒性。

化学反应工程教学改革与实践

化学反应工程课程涉及多学科知识,对学生学习基础要求较高,传统教学模式难以满足高效课堂的要求。采用线上线下混合式教学,提高学生学习积极性。改革成绩评价方式,增加过程性考核比重,学生学习成绩得到改善。理论教学与专业实验环节相结合,提升学生的综合实践能力,近三年学生在化工专业学科竞赛中获得省级以上奖项40余项。改革效果明显。

领悟社会支持对留守初中生孤独感的影响:社交焦虑的纵向中介作用和留守时间差异

由于与父母长期分离,缺少亲情呵护和有效监管,留守初中生易出现心理与行为问题。其中孤独感作为报告最多的负面情绪之一,对个体的身心发展具有多方面的影响,因此探讨留守初中生孤独感的影响因素具有现实意义。以河南省某地区250名留守初中生为被试,使用领悟社会支持量表、社交焦虑量表和孤独感量表,对其进行连续3次、持续3年的追踪测查。考察留守初中生领悟社会支持与孤独感之间的关系、社交焦虑在两者关系中的纵向中介作用以及留守时间差异。结果发现:(1)随着年级的增长,留守初中生领悟社会支持和社交焦虑呈下降趋势,孤独感水平呈倒“U”形变化趋势;(2)控制性别后,领悟社会支持显著负向预测孤独感;(3)社交焦虑在领悟社会支持和孤独感之间起部分纵向中介作用;(4)社交焦虑的纵向中介作用仅在留守1年以上的初中生中显著。

基于SPME-MS技术识别不同生产工艺和醋龄的镇江香醋

镇江香醋是我国最具代表性的名醋之一,因具有“酸而不涩,香而微甜,色浓味鲜,愈存愈鲜”的特点而闻名遐迩。目前,市场上镇江香醋品种多样,品质各不相同。因生产工艺和醋龄标识不规范引起食醋产业竞争秩序混乱的现象时有发生,这给消费者和生产者带来一定的困扰,亟待科学、准确的方法规范和识别。本文采用固相微萃取质谱(SPME-MS)技术获取2种生产工艺和5种醋龄(新醋、半年、2年、3年、4年)镇江香醋的离子丰度信息,结合线性判别分析(LDA)、支持向量机(SVM)和反向传播神经网络(BPANN)3种化学计量学方法建立判别模型。结果表明:对2种生产工艺的镇江香醋或5种醋龄的镇江香醋进行区分时,BPANN模型的训练集和测试集识别率分别为100%和99%;对镇江香醋的工艺和醋龄同时区分时,LDA模型的训练集和测试集识别率均为100%。结论:采用SPME-MS技术结合化学计量学方法能快速识别不同生产工艺和不同醋龄的镇江香醋。

基于高光谱成像技术的进口冰鲜牛肉新鲜度指标检测

为了对进口冰鲜牛肉的新鲜度进行快速无损鉴别,通过高光谱成像技术结合化学计量学方法对冰鲜牛肉的新鲜度特征指标进行检测。首先测定不同新鲜度样品的挥发性盐基氮(total volatile base nitrogen,TVB-N)、颜色参数(L^*、a^*、b^*)、脱氧肌红蛋白、氧合肌红蛋白和高铁肌红蛋白含量变化,通过显著性分析确定新鲜度特征指标。然后利用高光谱成像技术采集样品光谱和图像信息。利用光谱数据结合偏最小二乘法、区间偏最小二乘法和竞争自适应重加权-偏最小二乘法(competitive adaptive reweighted sampling-partial least squares,CARS-PLS)对特征指标含量进行预测,并对不同模型的预测结果进行比较。结果表明,TVB-N、a^*和b^*值这些特征指标的最佳预测模型均为CARS-PLS。模型的r_c分别为0.9658、0.9495、0.9642,交叉验证均方根误差分别为1.06 mg/100 g、0.71、0.76;rp分别为0.9637、0.9494、0.9423,均方根误差分别为1.12 mg/100 g、0.72、0.77。利用CARS-PLS模型结合图像处理绘制的特征指标含量可视化分布图可直观表征冰鲜牛肉在贮藏过程中新鲜度的变化趋势。研究表明利用高光谱成像技术可以实现冰鲜牛肉新鲜度指标的快速检测及其分布可视化。

基于超声成像技术的冷鲜与解冻牛肉鉴别方法

针对市场上存在以解冻牛肉冒充冷鲜牛肉售卖的问题,研究了利用超声成像技术对冷鲜与解冻牛肉进行质构分析与鉴别的可行性。首先,通过超声成像设备采集冷鲜与解冻牛肉超声图像信息,并结合质构参数、微观结构和部分理化指标分析图像差异成因。然后,采用灰度共生矩阵法提取图像纹理特征值,利用主成分分析法进行数据降维处理,分别建立线性判别分析(Linear discriminant analysis,LDA)和支持向量机(Support vector machine,SVM)两种判别模型。结果表明,两种判别模型均有较好的分类效果,其中LDA模型更优,当主成分数为5时,模型的训练集和测试集识别率均达到100%。说明应用超声成像技术对冷鲜与解冻牛肉进行质构分析与鉴别是可行的。

干扰PTEN基因对奶山羊乳腺上皮细胞脂质合成相关基因的转录及脂肪酸组成的影响

旨在通过RNA干扰技术揭示蛋白酪氨酸磷酸酶(phosphatase and tensin homolog deleted on chromosome 10,PTEN)基因在奶山羊乳腺上皮细胞中对乳脂合成及脂肪酸组成的影响。利用RT-PCR方法扩增到西农萨能奶山羊乳腺组织中PTEN基因(GenBank登录号:MK158074.1)的CDS区,进行序列分析和不同泌乳时期差异转录分析。合成靶向该基因的siRNA,由RT-qPCR结果筛选出有效siRNA,将其转染至奶山羊的乳腺上皮细胞,进一步检测干扰该基因后对脂质合成相关基因转录水平及脂肪酸组成的影响。结果表明:本研究首次克隆到奶山羊(Capra hircus)PTEN基因的CDS区,全长为1212 bp;经序列比对发现,山羊的PTEN基因核苷酸序列同牛(Bos taurus)、猪(Sus scrofa)和人(Homo sapiens)的相似度分别为99%、98%和97%,编码氨基酸序列相似性均在99%以上;蛋白质结构预测发现:其蛋白不存在跨膜结构域,亚细胞定位于细胞质中,N端具有保守的磷酸酶功能区;该基因在奶山羊泌乳盛期乳腺组织中的转录量较干奶期下降51.5%;合成的siRNA转染至乳腺上皮细胞后,成功筛选出理想的siRNA,干扰效率达到94%(P<0.01);与对照组相比,干扰PTEN基因后显著上调SREBP1、FASN、ACACA、SCD1基因转录量(P<0.01或P<0.05),显著下调LPL、FABP3、ACOX1、CPT1B、GPAM、DGAT2和HSL基因转录量(P<0.01或P<0.05)。脂肪酸检测分析发现:干扰该基因能够显著上调C16:1的去饱和指数(P<0.05),但对C18:1的去饱和指数没有显著影响。综上所述,PTEN基因能够调控乳腺上皮细胞中脂质合成相关基因的转录及脂肪酸组成,在奶山羊乳脂代谢中发挥重要作用。

基于高光谱和超声成像技术的原切与合成调理牛排鉴别

针对市场上存在合成调理牛排冒充原切售卖的现象,研究利用高光谱和超声成像技术对它们进行鉴别的方法。分别采集原切与合成调理牛排的高光谱和超声图像信息,利用灰度共生矩阵法提取图像的纹理特征值,分别建立线性判别分析、K最邻近(K-nearest neighbor,KNN)、反向传播人工神经网络和极限学习机(extreme learning machine,ELM)4种鉴别模型,而后将2种技术数据融合建模,并采用连续投影法、竞争性自适应重加权算法(competitive adaptive reweighted sampling,CARS)、变量组合集群分析(variables combination population analysis,VCPA)法3种方法筛选特征变量建模。结果表明:合成调理牛排的肉块组织均匀,超声图像信号弱、均一性好,与原切调理牛排图像存在差异。高光谱和超声成像技术的最佳模型分别为KNN和ELM,模型预测集识别率分别为95.00%和90.00%。数据融合后建模,最佳模型ELM模型预测集识别率模型为97.50%,在3种变量选择方法中,CARS和VCPA选择的纹理变量建立的模型预测集识别率达到100.00%。研究表明高光谱和超声成像数据融合结合变量选择方法可以快速准确地鉴别原切和合成调理牛排。

一种基于高压电源的空气净化器的设计

目前空气中经常散布着雾霾、室内二手烟、粉尘、PM2.5等有害气体严重危害人类健康。针对这一现象,文章利用静电除尘原理,基于ZVS电路与倍压整流电路进行二次升压达到静电除尘的高压标准,设计了一款以管状正极,针状负极为基本单元的蜂窝结构小型空气净化器。

基于置信规则库推理的焊接机器人减速机曲柄轴磨损故障检测方法

针对焊接机器人伺服电机转矩信号特征与RV(Rotate Vector)减速机曲柄轴磨损状态之间存在的非线性对应关系,设计一种基于置信规则库(BRB)的磨损故障检测方法。首先,BRB系统输入选取电机转矩均值和转矩导数的均值,输出设定为曲柄轴磨损故障等级,建立描述输入和输出之间映射关系的置信规则库。当在线获取输入特征信号后,利用证据推理(ER)算法将输入激活的置信规则进行融合,得到关于故障等级的信度分布,通过该分布评估曲柄轴所处的磨损程度。最后,利用某型号工业机器人获取的实测转矩数据对所提方法进行验证,表明所设计的BRB故障检测方法可以在很大程度上代替维修工程师实现故障的自动检测。

干扰CREB基因对奶山羊乳腺上皮细胞脂质合成相关基因表达及甘油三酯合成的影响

旨在筛选奶山羊cAMP应答元件结合蛋白CREB(cAMP response element binding protein)基因的siRNA,揭示干扰该基因后对乳腺上皮细胞中乳脂合成相关基因表达及甘油三酯合成的影响。本研究通过qRT-PCR方法从西农萨能奶山羊乳腺组织中扩增CREB基因完整的CDS区,进行序列分析和不同泌乳时期表达水平分析,合成靶向CREB基因的siRNA,利用荧光定量PCR筛选有效siRNA,并检测脂质合成相关基因的表达,采用试剂盒检测细胞内甘油三酯含量。结果表明:1)克隆得到全长为984 bp的奶山羊CREB基因的CDS区(GenBank登录号:MK158073),并对其进行生物信息学分析。2)该基因在奶山羊泌乳盛期乳腺组织的表达量为干奶期的1.93倍(P<0.05)。3)成功筛选到靶向CREB基因的有效siRNA,干扰效率为72%(P<0.01);并将其在奶山羊乳腺上皮细胞进行转染,通过qRT-PCR检测脂质合成相关基因的表达,与对照组相比,干扰CREB基因后显著抑制了FASN、ACACA、SCD 1、FABP 3、LPL、CPT 1B、GPAM和DGAT 2基因表达量(P<0.05),并显著增加了HSL基因表达量(P<0.05);且细胞内甘油三酯含量被显著下调(P<0.05)。综上所述,CREB基因在奶山羊原代乳腺上皮细胞中很可能通过调控脂质代谢相关基因的表达及甘油三酯含量对山羊的乳脂合成过程发挥重要作用。

未知时变扰动和输入饱和下的智能船舶鲁棒非线性控制

为解决智能船舶的定位控制问题,考虑到船舶在未知时变扰动和输入饱和约束下的定位控制问题,结合非线性扰动观测器,提出一种带辅助动态系统的鲁棒非线性控制算法。通过Lyapunov理论证明提出的非线性扰动观测器与控制器相结合的闭环系统的稳定性和信号的一致最终有界性。利用非线性扰动观测器对环境中存在的海浪扰动进行有效的估计处理。通过仿真试验验证提出的控制算法不仅能保证船舶期望的位置和艏向,而且能提高控制速度,具有较好的控制性能。

番茄潜叶蛾危害特征及14目防虫网的隔离效果

番茄潜叶蛾Tuta absoluta(Meyrick)是危害茄科作物的重大入侵农业害虫,明确番茄潜叶蛾的田间危害特征及防虫网对番茄潜叶蛾成虫的防控作用,为防虫网在温棚的使用提供技术指导。利用防虫网+性诱剂的方法,分析番茄潜叶蛾的田间治理效果。采用田间观察和五点取样的方法,进行番茄潜叶蛾危害调查。在不同番茄品种的不同生育期监测到防虫网与对照处理的番茄潜叶蛾种群动态变化规律一致。苗期,‘德尔6’和‘粉帝F1’防虫网和对照处理的平均虫量分别为18.76、24.97只/板和75.92、87.71只/板(P>0.05);防虫网对两个品种的番茄潜叶蛾隔离率分别为39.10%和21.32%(P<0.05)。花期,‘鸿图’和‘粉帝F1’防虫网和对照处理的平均虫量分别为52.56、61.12只/板和53.85、64.05只/板(P>0.05);防虫网对两个品种的番茄潜叶蛾隔离率分别为22.95%和19.35%(P>0.05)。果期,‘德尔6’、‘鸿图’和‘粉帝F1’的防虫网和对照处理平均虫量分别为53.90、58.52只/板;47.52、65.79只/板和66.37、85.46只/板(P>0.05);防虫网对3个品种的番茄潜叶蛾隔离率分别为24.20%、28.93%和26.83%(P>0.05)。防虫网处理对3个生育期下的3个品种间的平均危害率均差异不显著(P>0.05),但防虫网处理的平均危害率均低于对照处理,差值达8.38%。二次多项式逐步回归分析结果表明番茄叶片或果实的平均危害率主要与潜叶蛾的早期虫口量相关。14目防虫网对番茄潜叶蛾具防控作用,隔离率最大为39.10%。

基于多级特征提取的并网逆变器故障诊断策略

由于降低了谐波含量,减少了开关损耗,且易于模块化,级联型H桥多电平逆变器在可再生能源并网系统中得到了广泛的应用。随着电平数的增加,其使用的开关器件(IGBT)数量随之增多,相应的故障概率与故障类型也在增加。在多种故障情况下,传统的故障特征提取方法不能有效地提取故障的关键特征,从而造成诊断精度的下降。针对这一问题,提出了一种基于多级特征提取的故障诊断策略。首先利用PCA对故障特征进行初步提取,然后基于欧氏距离阈值提取关键故障特征,最后使用ELM分类器完成故障诊断。实验结果表明,所提出的诊断策略具有更少的输入特征向量维度和更高的故障诊断精度。

山新杨PdPapGH12基因克隆及其响应胁迫的组织表达

为筛选林木抗性基因,培育高抗转基因林木,以山新杨(Populus davidiana×P.alba var.pyramidlis)为试材,采用RT-PCR技术克隆获得1560 bp的PdPapGH12(Potri.004G109200.1)基因cDNA,生物信息学分析表明该基因编码519个氨基酸,该蛋白属于亲水性酸性蛋白。依据亚细胞定位预测结果推测其在胞内发挥水解的作用。蛋白结构分析发现PdPapGH12与4个杨树品种的9条GHs序列具有高度一致性。qRT-PCR分析显示,PdPapGH12在茎基、老叶和根中表达量更高。并发现200 mmol/L NaCl、pH为10的Na_(2)CO_(3)溶液和聚乙二醇6000(PEG 6000;质量分数30%)胁迫48 h其在茎尖、叶和根中均上调表达;5种植物致病病原真菌胁迫48 h均使其在茎尖的表达下调。只有核盘菌使其在叶中表达显著上调;尖孢镰刀菌、链格孢菌和立枯丝核菌使其在根内表达显著上调。受激素诱导48 h,ABA(100μmol/L)仅使其在根部表达上调;SA(100μmol/L)仅使其在叶中表达上调,而JA(100μmol/L)使其在叶和根中的表达均上调。结果表明PdPapGH12参与植物抵抗逆境胁迫和激素诱导的信号途径。

圈养大熊猫血清微量元素含量的测定与分析

微量元素包括Fe、Cu、Cr、Mn和Zn等,虽含量极微,但具有极重要的生理功能,涉及机体的生长发育、免疫代谢等生命活动过程(Shenkin,2008;Subrahmanyam et al.,2015),也是反映机体新陈代谢及生理功能状况的重要指标(Carpene et al.,2017)。例如Fe元素参与机体氧的运输和贮存(Abbaspour et al.,2014),血清铁被认为是动物营养评估的生化指标(Ganapathy et al.,2011);Cu元素是多种氧化酶的重要组分,参与动物新陈代谢、生长发育等(Desai et al.,2014)。

基于混合有限元解析法的永磁同步电机永磁体电涡流损耗估计

永磁同步电机永磁体受限于热约束,无法在温度较高的环境下运行,故需减少永磁体上的电涡流损耗,从而降低永磁体上的温度。针对使用有限元法对永磁体电涡流损耗估算时间较长,以及使用解析法估算时难以达到与有限元法相同的精度,采用混合有限元解析法估算永磁体上的电涡流损耗。结合电涡流的反作用,在模拟电机旋转时,无需重复划分三角形区域;使用MATLAB软件仿真模拟,将混合有限元解析法与Galerkin有限元法对比,减少三角形区域划分的个数。由此验证了永磁体上电涡流损耗符合端部效应以及集肤效应的特征,在保证精度的同时,减少了仿真的时间。

基于自适应观测器的直升机系统故障估计

针对三自由度直升机系统,研究了基于自适应观测器的故障估计问题。首先,建立了三自由度直升机的非线性模型,研究了基于比例型自适应观测器的故障估计方法;进一步,为了提高三自由度直升机系统故障估计的动态性能,构造了比例-微分型自适应观测器;通过引入H∞性能保证了所提出的故障估计方法的鲁棒性,并且利用线性矩阵不等式计算观测器增益;最后,通过三自由度直升机仿真系统对所设计的故障观测器进行仿真验证。结果表明,与比例型自适应观测器相比,比例-微分型自适应观测器具有更好的故障估计精度和速度。

电流源型驱动在高功率密度IGBT5中的应用研究

绝缘栅双极型晶体管IGBT(insulated gate bipolar transistor)的不断发展也推动着驱动技术的发展。为了减小高功率密度IGBT开通损耗以及优化电流变化率di/dt,提升系统的功率密度和能量转换效率,使用一种具有转换速率控制功能的驱动芯片设计电流源型驱动。通过双脉冲实验平台进行测试,将结果与传统的电压源型驱动测试的结果进行对比、分析,从而验证该电流源型驱动在减小开通损耗和优化电流变化率di/dt方面的优势,为驱动电路的研究与设计提供参考。

中国荷斯坦牛肢蹄结构和乳房形态的全基因组关联分析

该研究旨在检测与中国荷斯坦牛体型性状(肢蹄结构和乳房形态)相关的显著位点和候选基因。在300头中国荷斯坦牛群体中,利用GeneSeek Genomic Profiler Bovine 50 K SNP chip芯片进行基于混合线性模型全基因组关联分析。分析结果经过Bonferroni校正后,共检测到25个显著SNPs(P<1/40501)位点,其中8个与肢蹄结构相关,17个与乳房形态相关。基于显著SNP位点寻找候选基因,鉴定到与乳腺癌相关候选基因ZMYND8、PTK2及与调节多种代谢通路相关的基因LEP、OSTF1等基因。该研究为解析中国荷斯坦牛肢蹄结构和乳房形态性状提供可能的候选基因,同时为奶牛的分子育种提供重要理论支持。