骨科术后患者万古霉素AUC_(0~24h)影响因素分析及预测模型研究

目的探讨万古霉素在骨科术后患者中的24 h曲线下面积(AUC_(0~24h))的影响因素,并预测分析AUC_(0~24h)较好的药代动力学模型。方法纳入新疆医科大学第六附属医院2018年1月至2022年12月进行骨科手术并使用万古霉素的患者,收集患者的基本信息、用药情况、血常规和血生化指标,分析影响骨科术后患者万古霉素AUC_(0~24h)的因素。采用一级药代动力学公式、个体化给药辅助决策系统(JPKD)和万古霉素日剂量消除率公式计算AUC_(0~24h)。结果最终纳入91例患者,结果发现胱抑素C(OR=189.168,P=0.005)和单次剂量(OR=19.160,P<0.001)是骨科术后患者万古霉素AUC_(0~24h)的独立保护因素,视黄醇结合蛋白是万古霉素AUC_(0~24h)的独立危险因素(OR=0.910,P<0.05)。通过对骨科术后患者万古霉素AUC_(0~24h)模型预测分析,JPKD软件和万古霉素日剂量消除率公式的绝对权重偏差均低于30%,JPKD软件和万古霉素日剂量消除率公式的AUC_(0~24h)与一级药代动力学公式的AUC_(0~24h)组内相关系数分别为0.781和0.524。结论胱抑素C是影响骨科术后患者万古霉素AUC_(0~24h)的重要因素,JPKD软件较万古霉素日剂量消除率公式方法更适用于预测骨科术后万古霉素AUC_(0~24h)。

锂电池自适应无迹H∞滤波SOC估计研究

荷电状态(state of charge,SOC)作为表征锂电池剩余电量的关键指标,其精确估计对于合理使用电池电量、保障电池安全具有重要意义。本文针对基于H∞滤波(H infinity filter,HIF)估计SOC时鲁棒性好但估计精度低的问题,提出一种自适应无迹H∞滤波(adaptive unscented H infinity filter,AU_HIF)SOC估计方法,以提高SOC估计精度。首先,选择能够在精度和复杂度间取得良好平衡的双极化(dual polarization,DP)等效电路模型进行新型估计算法的设计;其次,结合无迹卡尔曼滤波(unscented Kalman filter,UKF)算法相比于传统扩展卡尔曼滤波(extended Kalman filter,EKF)算法更适用于非线性系统状态估计的特点,文章基于先验误差协方差矩阵设计新型渐消因子,实现自适应无迹H∞滤波算法的设计,以减小陈旧测量值对估计结果的影响,提高滤波算法的跟踪能力及估计精度。最后,通过搭建自主实验平台获取实际模拟工况数据,验证了文章所提自适应无迹H∞滤波算法相比于传统H∞滤波算法、传统UKF算法和其他类型改进H∞滤波算法具有更高的估计精度及更好的鲁棒性。文章研究内容对提高新能源汽车、储能电站等电池系统的SOC估计精度具有重要意义。

基于最小二乘法和BP神经网络的磁流变阻尼器H-B模型参数辨识方法

针对Bingham模型磁流变阻尼器由于剪切稀化效应带来的阻尼力计算误差,在理论和仿真分析的基础上,提出一种最小二乘法和BP神经网络相结合的方法,对磁流变阻尼器H-B模型进行参数辨识,获得各参数与电流的关系,从而对磁流变阻尼器的阻尼力进行准确计算。最后通过磁流变阻尼器实验对理论方法进行验证。结果表明:借助于磁流变阻尼器的仿真分析,最小二乘法和BP神经网络相结合的磁流变阻尼器H-B模型参数辨识方法精确度高、吻合性好,验证了参数辨识结果的通用性及准确性。

多翼离心风机气动噪声数值预测

文章采用计算流体力学软件Fluent对多翼离心风机的内部流场进行三维的定常和非定常数值模拟,并对数值结果进行了分析。数值结果与试验结果的对比分析表明了数值模拟具有较好的准确性和可信度。随后,基于流场的计算结果进行声场的数值计算,结果表明:基于非定常流动的FW-H声压模型可获得多翼离心风机气动噪声主要噪声源在声学接收点处的噪声频谱,有助于更深层地了解声源的噪声特性以及明确噪声峰值所对应的频率段,为下一步进行有针对性的噪声控制研究提供有力的依据。

基于自抗扰控制的H桥逆变器的混沌研究

为了解决新能源发电系统逆变器出现混沌的问题,提出了一种基于自抗扰控制的H桥逆变器的调节方案。针对处于混沌状态的逆变器的稳态和动态特性差的现象,构建了逆变器的离散模型,并通过建立跟踪微分器、扩张状态观测器以及状态误差反馈控制律进行混沌控制。通过分岔图、折叠图以及仿真分析,结果可知基于自抗扰控制的H桥逆变器比基于比例控制的H桥逆变器的稳定范围扩大了45%,有效地抑制了混沌现象的发生。通过分析可得出:该控制策略对系统的混沌行为能够进行抑制,拓宽了系统稳定工作范围。

一种口腔检查机器人的设计与定位研究

传统的口腔疾病诊断高度依赖医生的临床经验和专业素养,因此创新设计了一种口腔检查机器人样机,采用标准D-H法建模,利用蒙特卡洛法进行工作空间分析,利用五次多项式插值函数对机械手进行轨迹规划,验证了结构设计的合理性。基于Dlib模型设计了口腔状态判断方法,通过分析Astra S相机、机械手和三维空间之间的坐标系转换关系,获取嘴部中心坐标,经重复定位试验得到误差均在±2 mm之内,验证了嘴部定位方法的可行性。

He-Hutchinson模型在连续陶瓷纤维增韧陶瓷基复合材料研究中的应用

基于裂纹扩展的能量释放率准则,He-Hutchinson(H-H)模型可以预判连续陶瓷纤维增韧陶瓷基复合材料(CMCs)的基体裂纹在界面处的传播路径,对CMCs的增韧设计有着重要的指导价值,但目前尚未见H-H模型在CMCs研究领域的系统性综述文献。本文首先介绍了H-H模型的力学基础以及应用于CMCs中的必要简化过程,得出基于材料组元断裂能和弹性失配系数的裂纹偏转判据。基于目前形成的材料微观力学参数测量方法,结合CMCs脆性、微观结构复杂的特点,系统总结归纳了适用于CMCs的原位弹性模量、材料断裂能以及界面脱粘能的测量方法及优缺点。基于原位微观力学参数,重点综述与讨论了H-H模型在多孔基体CMCs和含界面相CMCs中的应用进展,最后指出了H-H模型目前存在的主要问题,并对其后续发展提出了建议。

基于混沌的H桥逆变器的非奇异终端滑膜控制

针对逆变器的分岔和混沌现象,建立逆变器的离散模型,通过分岔图、Lyapunov指数和折叠图分析非线性行为,并计算出系统的稳定运行范围及混沌运行范围。文中提出一种非奇异终端滑膜控制策略,设计切换面函数,推导逆变器的反馈控制律。最后进行仿真,仿真结果表明:非奇异滑膜控制能够有效抑制系统的混沌行为,从而拓宽了系统稳定工作范围,相比于比例积分控制(proportional integral derivative,PI),稳定范围扩大了80%。由此可以使得逆变器实现稳定工作,有很强的实际应用价值。

曲面滑坡条件下h型抗滑桩受力性状模型试验研究

依托公路大型滑坡治理工程,设计物理模型试验装置,设置同一滑面和桩体锚固深度,进行6组h型抗滑桩室内模型试验,分析不同连梁长度及后排桩悬臂段高度(连梁高度)时桩顶位移变化规律、桩身弯矩和桩后土压力分布特征,研究曲面滑坡条件下h型抗滑桩受力性状及其内在机制,并给出桩后滑坡推力抛物线型分布的一般函数表达式。试验结果表明:h型抗滑桩受力过程桩顶水平位移变化表现出较为明显的三阶段特征,桩身弯矩分布呈现正、负交变现象,后排桩桩顶水平位移及桩身弯矩明显大于前排桩;降低后排桩悬臂段高度不影响桩身弯矩分布特征,但对于桩顶水平位移及桩身弯矩量值,后排桩明显减小,前排桩有所增大;增减连梁长度对前、后排桩之间荷载传递与协同受力特性影响显著,使得前、后排桩水平变形及桩身弯矩随之产生变化;连梁正、负弯矩极值均处于连梁端部,相比于连梁长度,连梁弯矩的大小及分布形态受后排桩悬臂段长度的影响更为明显;随着连梁长度的减小或后排桩悬臂段长度的增加,后排桩桩后土压力表现出抛物线型、重心偏下的抛物线型及近似梯形的分布形态。此外,给出的滑坡推力函数表达式能较好的表征其抛物线型分布特征,通过调整合力作用点参数,亦可对滑坡推力近似梯形的分布类型进行描述。

运动学误差模型变体下的机械臂标定精度研究

为进一步提高机械臂运动学标定精度,研究不同D-H建模方式下运动学误差辨识精度的差异,为运动学误差准确建模提供理论依据。围绕SD-H和MD-H运动学误差模型的各种变体形式,量化对比各模型变体的性态水平和线性化误差,并分析二者对运动学标定精度的综合影响。研究结果表明:x-z-y欧拉变换会破坏MD-H运动学误差模型最小性,不适用于运动学标定;其余满秩MD-H模型性态水平优于SD-H模型两个数量级;MD-H建模时引入的线性化误差与SD-H数量级等同;在模型性态水平和线性化误差综合作用下,较强测量噪声环境中的SD-H模型运动学标定精度(0.1%~39.3%)优于MD-H模型(0.1%~71.2%);角度类与位置类的运动学参数误差的辨识精度差异显著。研究成果为机械臂标定的精确建模以及误差类型与辨识方法的合理匹配提供了理论依据。

H形钢构件双向压弯下全过程弯矩计算模型

为探究可发展全截面塑性的H形钢构件在双向压弯加载全过程中塑性应力及两主轴弯矩的发展机制,基于经由已有实验数据校核过的建模方法,采用ABAQUS建立了不同轴压比、腹板和翼缘宽厚比的H形截面构件在不同加载角度下的参数分析模型。结合有限元分析结果,考察了双向压弯下H形截面钢构件的塑性应力发展规律,引入平截面假定,对其应力分布形式进行一定的简化处理。进一步,通过最小二乘法拟合得到相关参数,建立加载位移、塑性发展程度和宏观承载能力三者之间内在联系,构建H形钢构件双向弯矩的理论计算模型。该模型充分考虑了截面尺寸、位移加载方向角、轴压比和加载位移的影响。通过对模型计算结果的分析,验证了该模型可得到构件在加载任意时刻的应力分布形式,并为考虑一定截面塑性发展的双向抗弯设计提供更为简便的设计方法。

吸湿解吸循环过程中木材水分吸附特性

【目的】探究吸湿解吸循环过程中木材水分吸附特性,阐释湿度循环对木材细胞壁及其吸着水分子的影响机制,为木材的实际使用和合理开发提供理论依据和数据参考。【方法】以杉木和马尾松木材为试验材料,采用动态水分吸附分析仪在3或5次吸湿解吸循环(0%→95%→0%)过程中实时测定木材水分吸附数据,绘制水分吸着-解吸等温线,借助H-H模型对其吸湿平衡含水率进行非线性拟合分析。【结果】1)吸湿解吸循环前后,木材平衡含水率最大值呈降低趋势,其差值范围为0.21%~1.76%;初次循环过程木材吸湿平衡含水率低于后续循环过程,相对湿度40%~95%时尤为明显;2)随着吸湿解吸循环次数增加,木材单次循环所需时间减少,且降低幅度也明显变小;与块状试样相比,粉末状试样单次循环所需时间较少;3)初次循环过程木材吸湿滞后现象相比后续循环过程更明显,随着循环次数增加,吸湿滞后最大值减小,吸湿滞后率均值增大;4)H-H模型可用于分析吸湿解吸循环过程中木材水分等温吸附,其拟合度(R2)均高于0.996;随着循环次数增加,代表含有单位摩尔吸附位点的绝干木材质量(W)参数呈降低趋势,木材单分子层吸附水最大质量分数呈增大趋势,多分子层吸附水最大质量分数和吸附水总质量分数最大值均呈降低趋势。【结论】随着吸湿解吸循环次数增加,湿度循环对木材细胞壁的影响减弱:木材吸湿性能降低,其平衡含水率最大值呈降低趋势;单次循环所需时间减少;吸湿滞后现象减弱。

不同温度下斜叶桉木材吸湿、解吸等温线与热力学性质

近年来斜叶桉(Eucalyptus obliqua)木材广受国内市场欢迎,需求量大,但尚无高效可行的常规干燥工艺,需对其吸湿性及热力学性质进行深入研究。本文利用恒温恒湿箱法研究了斜叶桉在不同温度下(30℃、45℃、60℃、75℃)的等温吸湿、解吸特性,并通过GAB和H-H模型对吸湿和解吸等温线进行拟合,对吸湿滞后现象,以及有效比表面积S、净等量吸湿热Q_(st)、总润湿热W_(0)、微分熵ΔS、吉布斯自由能变ΔG、扩张压力Φ、焓熵补偿等热力学性质进行了分析。结果表明,斜叶桉木材的吸湿和解吸等温线为Ⅱ型,且GAB和H-H模型均适用于木材-水分体系(R^(2)大于0.999)。恒定温度下,试样平衡含水率(EMC)随水分活度的增加而增加。恒定水分活度下,EMC和吸湿滞后程度均随温度的升高而降低。有效比表面积随着温度升高而降低。总体上,吸湿过程净等量吸湿热和微分熵为负值,而解吸过程为正值,净等量吸湿热和微分熵的大小均随EMC先增大后减小,直至趋近于0。解吸过程总润湿热绝对值为83.7k J/mol,远大于吸湿过程的32.2k J/mol。等速温度和平均调和温度不一致,焓熵补偿理论成立。吸湿、解吸过程均为焓驱动,不同的是吸湿为自发过程,解吸为非自发过程。扩张压力会随着水分活度的升高而升高,吸湿过程中,温度对于扩张压力的影响无明显规律,而在解吸过程中,扩张压力随温度的升高而升高。

基于D-H参数的磁阻式球形电机动力学建模

三自由度球形电机的动力学模型是对转子运动过程的数学描述,在球形电机的闭环控制中用于计算转子从当前位置运动到期望位置时所需要的驱动转矩。以计算磁阻式球形电机驱动转矩为目标,提出一种动力学方程的建模方法。针对磁阻式球形电机的运动特征,将球形转子等效为三个串联旋转关节,推导出磁阻式球形电机基于D-H参数的动力学方程,再对方程中的未知参数进行辨识,最终模型的预测结果与仿真结果有较高的拟合度,试验验证了该模型在设定运动工况下的可靠性,为磁阻式球形电机驱动控制提供了理论基础。

仿蝎式焦炉测温机器人结构设计及腿部运动学分析

针对焦炉炉顶环境恶劣、人工测温精度和效率低的情况,设计了一种仿蝎式机器人用于焦炉测温,并对机器人腿部行走机构进行了设计分析。首先,参照蝎子的仿生结构对焦炉测温机器人整体结构进行建模和腿部的设计,并对其进行应力分析,确保其在测温过程安全稳定运行;其次,建立机器人运动结构Denavit-Hartenberg(D-H)坐标系,对其腿部进行了正逆运动学分析;最后,利用Matlab软件对腿部进行笛卡儿空间轨迹规划,并运用Adams软件对腿部关节进行了步态仿真,表明腿部轨迹规划和步态仿真的运动曲线趋近相同且运行平稳。试验结果表明,测温机器人运动的实际误差保持在2 mm之内且运行平稳。这为后续焦炉测温机器人整体系统的开发奠定了重要的基础。

冻融循环及各向异性对原状黄土动力特性的影响研究

【目的】为了研究冻融循环作用和各向异性对西宁地区原状黄土力学特性及变形的影响,【方法】借助冻融循环试验箱和GDS双向动态三轴仪,开展冻融循环试验和施加半正弦波形式的循环荷载动力特性试验,采用修正H-D模型分析冻融循环次数、与沉积方向呈不同角度对西宁地区黄土动力特性参数的影响。【结果】结果显示:(1)随着冻融循环次数的增加,动剪切强度呈现出先减小后增加的趋势;黄土Gd-1增长阈值呈现出先增大后减小的趋势;黄土阻尼比λ呈现出先增加后减小的趋势。(2)与沉积方向呈不同角度的土样动剪切强度具有差异性,即由大到小为0°>60°>90°>45°;Gd-1增长阈值由大到小为45°>90°>60°>0°;黄土阻尼比λ由大到小为45°>90°>60°>0°。【结论】结果表明:(1)随着冻融循环次数的增加,土体结构强度和刚度均表现出先减弱后增强的趋势,土体抵抗变形消耗的动能则呈相反趋势。(2)各向异性影响黄土的动剪切强度、刚度及阻尼比,与沉积方向呈45°土体动剪切强度最低,刚度最弱,土体发生变形消耗动能最多。(3)冻融循环作用影响土体在不同方向的力学特性,随冻融循环次数的增加,与沉积方向呈45°时土体各向异性表现明显,其结构损伤程度最大。

基于邻域信息的复杂网络节点重要性评估方法设计

在复杂网络中准确识别影响力节点,对网络管理和网络安全至关重要。局部中心性方法简明易用,但忽略了邻居节点间的拓扑关系,不能提供全局最优结果。提出了一种关联节点连边关系和拓扑结构的重要节点评估方法,该方法首先综合应用H指数和信息熵对节点进行评估,在此基础上代入节点的结构洞特征,即在关注节点自身质量和邻居节点信息量的同时,考虑了其“桥接”属性。采用疾病传播模型对算法进行验证,应用肯德尔(Kendall)相关系数、互补累积分布函数以及传播影响力来验证算法的有效性与适用性。在6个真实网络数据集上的仿真结果表明,在识别和排序网络中的关键节点上,所提方法比传统中心性方法更准确。

我国猪肉价格波动特征及调控对策研究

我国作为全球第一大猪肉生产和消费大国,无论是猪肉的需求端——广大百姓,还是猪肉的供应端——养殖户都与猪肉价格息息相关,猪肉价格频繁波动,不仅对生猪产业的健康发展不利,而且会影响到广大居民的日常生活,甚至影响社会安定。通过建立H-P滤波模型对2012—2021年的猪肉价格变动进行了较为全面的分析,得到了猪肉价格的周期性和趋势性变化特征;并且根据猪肉价格季节性和周期性波动的原因提出了相关政策建议,以保证猪肉市场的稳定和健康发展。

我国鲜食葡萄价格波动特征及影响因素研究

葡萄在全球的需求不断增加,中国作为全球最大的鲜食葡萄供应商,价格的波动性也日益显著,这给葡萄产业带来了极大的挑战。为更好地把握葡萄市场价格的波动特征及其影响因素,选取2014年1月至2023年10月我国葡萄价格数据,运用Census X12季节性变化模型以及H-P滤波法,深入探讨葡萄价格波动的原因以及可能的影响,以期为葡萄产业的健康发展注入新活力。结果表明:葡萄价格的季节性、周期性波动在逐渐趋缓;成本上升与需求增加推动价格趋势性上涨;自然灾害、国家政策等因素导致葡萄价格不规则波动。对此,需通过技术进步推进葡萄生产供给稳定,建立健全葡萄全产业链预警机制,完善特色农业保险制度,大力推进葡萄产业融合发展。

基于人工蜂群算法的机器人运动学参数标定

为了提高机器人的绝对定位精度,针对经典的D-H模型,使用修正的MD-H模型来描述IRB 120型机器人的运动模型,避免了运动过程中出现的奇异现象。对末端位置测量采用的方法是单目视觉测量,由于传统的位置误差模型需要计算出机器人基坐标系和测量坐标系之间的转换矩阵,故采用距离误差模型,可消除坐标系转换所带来的误差。此外,针对最小二乘法容易陷入局部寻优、结果不稳定的问题,提出了人工蜂群算法(ABC)求解高维非线性方程组,对两种方法进行对比。结果表明,人工蜂群算法优于最小二乘法,且使机器人的距离误差精度提高了54.97%。