基于B^(*)-树的连续微流控生物芯片流层物理设计方法

作为连续微流控生物芯片设计中的关键步骤,流层物理设计是一个复杂的多目标优化问题,传统方法通常将其分为布局和布线2个阶段。为弥补这2个阶段之间的交互不足,提出了一种基于B^(*)-树的流层物理设计方法,以提高解的质量和求解效率。在布局阶段,采用Memetic算法更高效地搜索解空间。在布线阶段,使用考虑通道顺序的基于协商的算法,同时将布线信息反馈给布局阶段,以调整布局并减少拥挤区域和通道交叉。实验结果表明,与现有算法相比,所提算法在芯片面积、通道总长度以及通道交叉数量等方面取得了更优的效果。

Strength Design Method for Tubing Hanger of Subsea Christmas Tree Against Big Temperature Difference

The tubing hanger is an important component of the subsea Christmas tree, experiencing big temperature difference which will lead to very high thermal stresses. On the basis of API 17D/ISO 13628-4 and ASME VIII-1, and by comprehensively considering the erosion of oil and the gravity load of the tubing, a calculation model is established by regarding design pressure and thermal stress, and the method for designing the tubing hanger of the horizontal Christmas tree under big temperature difference condition is developed from the fourth strength theory. The proposed theory for strength design of the tubing hanger in big temperature difference is verified by numerical results from ABAQUS.

关于我国林木育种向智能分子设计育种发展的思考

“作物育种4.0”的提出,为我国林木遗传育种指明了向智能分子设计育种发展的前进方向。本文提出了理想品种的概念及其智能设计实现条件,简要综述了我国林木遗传育种研究历史以及存在的问题,并提出了推动我国林木智能分子设计育种的发展对策等。林木遗传育种应该瞄准国家林业重大需求,有组织地选择重要树种系统布局,在推动树种高世代遗传改良及其利用的同时,准备系谱关系清晰的育种资源群体,做到等位变异有迹可循;解析重要性状遗传变异规律及其调控网络,实现基因调控有据可查;建立高效的多组学大数据整合分析以及育种群体构建、亲本选配和后代选择等分子设计育种技术方法体系,保证智能育种有“法”可依等。逐步解决我国林木遗传育种中存在的问题,为实施林木智能设计育种创造理想条件。在每一育种世代品种向理想品种选育的推进过程中,尽可能将智能分子设计育种的最新理论和技术成果应用于育种实践,选育出高产、优质、高抗的当前世代理想品种,满足国家林业发展的现实需要。

基于Skeleton Design的脱粒装置交互式设计系统研究

针对联合收获机脱粒装置设计过程中装备结构复杂、参数化变形设计困难以及对设计人员专业素质要求高的问题,为寻求合适的参数化设计手段,研究了基于Skeleton Design(骨架设计)的脱粒装置交互式设计系统。以纹杆滚筒式脱粒装置为研究对象,引入Skeleton Design过程体的概念,结合纹杆滚筒式脱粒装置的总体设计过程,实现脱粒装置的个性化设计与参数化建模。以VS(Microsoft Visual Studio)环境下VB.NET为开发语言,应用CATIA(Computer aided tri-dimensional interface application)二次开发接口技术与SQL Server数据库管理,将模型、参数、知识信息等数字化资源与操作平台组织起来,联合运用,通过人机交互的方式进行产品设计。系统测试表明,该系统能在降低设计人员专业性、提高开发产品准确性的同时,提高设计效率、缩短设计周期,并且易于理解和应用,增强了模型的知识继承与重用性,满足脱粒装置个性化设计要求。

面向安全的民机姿态显示架构设计研究

民机航电功能的实现通常涉及多个系统,在设计过程中还需要同时兼顾安全性,因而系统架构的综合设计日趋复杂。然而当前民机航电架构设计中缺少安全性考虑,导致设计不足。鉴于此问题,提出面向安全的民机系统架构设计流程,从需求、功能、逻辑、物理分层级进行架构设计,统一定义和分解架构元素,建立每一层模型之间的纵向映射关系,实现了功能的综合分析和多系统集成的架构设计。最后,通过对物理架构故障遍历的方式对架构模型进行故障树分析。姿态显示架构设计的实践结果表明,该方法可以有效应对复杂系统的架构设计,提高系统的整体安全性和工程效率,并促进系统质量的持续优化。

基于服务设计的心灵树洞APP设计研究

以社会现状为切入背景,帮助用户缓解压力,增强用户与心灵树洞APP之间的互动体验,并引入服务设计理念和方法进行心灵树洞APP设计。采用问卷调查、案例分析等方式收集用户信息,通过数据分析,了解潜在用户人群和目标用户需求,提出新的服务策略。通过建立用户画像、用户旅程图以及服务蓝图,构建心灵树洞APP设计原型。将心灵树洞APP应用产品和服务设计理念相结合,为用户提供更加准确且有针对性的服务。

基于云计算的高校学生信息分类管理系统设计

现今高校学生信息体量较大,难以进行准确的信息分类管理,因此提出基于云计算的高校学生信息分类管理系统设计研究。设计系统体系结构,改进云计算技术中的决策树算法构造;以支持度与置信度最小化为目标,裁剪不准确、不频繁的决策规则;将学生信息输入至改进后的决策树中,获得学生信息分类结果,制定学生信息管理相关功能,实现高校学生信息的分类管理。测试数据显示:应用设计系统获得的学生信息分类错误率最小值为0.9%,学生信息管理规模最大值为148 GB,充分证实设计系统能够准确进行学生信息分类管理。

基于Bentley平台的铁路工程BIM设计关键共性技术研究

铁路工程站前、站后各专业在开展BIM设计研发工作中存在研发进度不均衡、基础功能重复开发、应用标准不统一等问题,针对铁路工程BIM设计的基础、共性技术进行研究,并提出完成相关API库与程序开发的技术方案。通过对铁路线路空间位置计算API库、基于线路中线的BIM模型构件布设与拼装、基于最小设计单元的专业结构树、BIM模型构件非几何信息添加、BIM模型剖切5项关键共性技术的研究,以Bentley平台为依托,采用C++/CLI混编和WebService技术,构建铁路线路空间位置计算API库与通用函数库,以最小设计单元的方式建立了专业结构树,利用.NET API二次开发接口,研发了铁路工程BIM设计辅助工具。该API库已在专业BIM设计系统研发中进行了集成与调用,辅助工具已在BIM设计中进行了应用。应用表明,该技术方案可提高铁路线路相关功能的研发效率,具有一定参考借鉴意义。

一种快速实现时序收敛的设计方法

为了解决处理器时序收敛困难和设计时间长的问题,本文基于14 nm的定制化处理器(WS_CPU)提出了一种高效可靠的设计方法:(1)基于一种新型的FCHT(Flexible Configurable H-Tree)时钟结构,实现时钟信号均匀分配和减少绕线时间,同时采用CCOPT(Clock Concurrent Optimization)技术进行时钟树综合优化;(2)在综合阶段采用DCG(Design Compiler Graphical)模式和门控时钟插入技术,提前评估设计风险从而减少布局布线的迭代时间。验证结果表明,当WS_CPU时钟频率为1 GHz时,寄存器之间建立时间的时序余量为108 ps,有效地实现了时序快速收敛,同时FCHT结构相比传统平衡树、柔性H树、3级H树的芯片总功耗分别减少了7.71%、6.18%、7.87%;FCHT时钟结构相比传统平衡树在时序修复上节省了3156 min,相比柔性H树节省了5220 min的时序修复时间,缩短了芯片的设计周期。

基于可拓学的腕关节旋转器改良设计研究

为解决现有腕关节旋转器用户满意度低的问题,文章利用优化可拓第三创造法,构建适用于康复产品改良的设计模型。首先,引入两类功能树,优化缺点列举环节,快速定位缺陷组件;其次,引入康复知识、人机数据、造型样本三类约束物元,优化拓展与变换环节,提升可拓变换效率,并以E企业腕关节旋转器为例,对5个不良组件、4个缺失特征进行了改善,获得三个改良方案;最后,构建评价系统,通过对改良前后的产品方案进行优度评价,验证了改良设计的有效性。

皮带机传动系统可靠性评价与优化策略

介绍了皮带机传动系统结构组成、工作原理及常见问题与挑战,针对皮带机传动系统的可靠性进行评价和优化设计。对故障树分析、失效模式及影响分析、可靠性块图、事件树分析等可靠性评价方法进行了详细的探讨。在材料选择和工艺改进,润滑和冷却系统优化,结构强度和刚度分析,控制和监控系统改进等方面提出了优化设计方法。

一种面向工业应用的机器人回位方法

针对工业机器人作业过程中非正常停机引起位姿处于未知状态而导致机器人无法从停机位置自动返回初始位置的问题,提出一种工业机器人的回位方法。设计机器人回位路径,结合k-近邻算法、构造回位空间以及空间分类阈值对机器人的位姿信息进行分类化处理;重构机器人特征数据进行决策树模型的训练;使用训练完成的模型决策回位路径后执行机器人回位程序,实现工业机器人自动返回初始位。回位试验实验结果表明:在随机位姿和携带多样工具的状态下机器人回位成功率为93.3%。

基于动态故障树的交通信号灯监测系统故障分析

针对交通灯故障无法及时处理影响交通效率与安全的问题,设计了基于ZigBee技术的监测终端,根据监测系统中部件发生故障的时序关系建立动态故障树模型,分别采用二元决策图法BDD(binary decision diagrams)和马尔科夫模型对静态子树和动态子树进行定量分析,确定监测系统底事件对系统整体的概率重要度,计算得到导致交通灯故障的主要原因为光纤传感器位置移动和灯珠寿命到期。使用动态故障树法设计交通灯监测系统为工作人员快速分析故障原因提供了理论依据。

一种树状效能评估指标体系设计方法

遵循全面性、可操作性、独立性、可比性、显著性设计原则,以抽象指标通用特性,适用软件开发为目的,提出了一种树状效能评估指标体系设计方法,将指标划分计算指标与分级指标,逐步建立指标树结构,绑定指标计算模型,通过增加隶属函数对计算结果进行无量纲化处理完成指标体系的构建,最后应用该设计方法对某仿真系统中的单类装备火力毁伤效能进行了指标体系构建实践应用。

高阿丁枫人工中龄林生长对坡向和密度的响应

为了解高阿丁枫人工林的生长过程,2021年对林龄21 a的高阿丁枫人工林进行每木检尺,以胸径作为标准木选择的依据,西南坡不同密度中各选择1株,南坡不同密度中各选择3株高阿丁枫标准木作为解析木,分析不同坡向和造林密度组合的林木生长差异。结果表明:林龄21 a时,不同坡向和造林密度组合的高阿丁枫林木的平均胸径、树高和材积分别为17.60~20.78 cm、25.73~28.51 m和0.3186~0.4293 m3,林木尚处于旺盛的生长阶段;处理组合间以上生长量均呈现极显著的差异。林龄1~9、1~10、8~16 a期间分别是胸径、树高和材积的速生期,其连年生长量最高分别达2.19 cm/a、2.74 m/a和4.3966×10^(-2)m^(3)/a。坡向、密度及其交互作用显著或极显著地影响高阿丁枫林木的生长。高阿丁枫隶属热区长寿命大径材树种,速生期延续较长,其生长对立地和密度较为敏感。优质高效的高阿丁枫人工林培育应选择最适宜的立地和造林密度,并且适时开展密度的动态调控。综上所述,造林密度通过影响树高生长从而影响材积生长,南坡采用3 m×2 m×5 m非均匀密度造林的单株总材积最大。研究结果可应用于生产实践中高阿丁枫优质高效人工林培育的立地选择和密度控制。

基于三维随机树算法的稠密约束环境铁路线路优化

铁路选线是一个复杂的工程问题,尤其是当稠密约束选线环境内存在起伏地形高差约束和大量障碍物时,现有计算机辅助线路设计方法往往需要耗费大量的计算时间和资源才能生成优化方案,甚至容易停滞,无法找到可行方案。为解决这一问题,提出一种三维快速搜索随机树算法以期快速生成满足所有约束的线路方案。首先,为避免随机树搜索陷入局部最优,提出平-纵整合式随机树启发式采样方法,将随机树搜索扩展到三维空间并实现对选线搜索区域的全面探索。其次,为了在线路搜索过程中高效提取相关环境信息,提出多源异构综合地理信息的统一管理方法,针对环境信息特点定制相应的储存策略,将地形、障碍物等环境信息离散到综合地理信息模型中,并在随机树搜索过程中动态处治障碍物约束。随后集成启发式采样方法和约束处治算子,提出随机树进化搜索方法,在随机树拓展过程中高效检索和处治障碍物,快速生成优化路径方案。最后,将此方法应用于一个真实稠密约束线路案例中,实验结果证明,此方法能实现对所有障碍物约束的空间绕避,并能快速产生优化线路方案,相比于人工方案,机选方案的造价降低了4.8%。实验结果表明此方法可以提高线路设计效率,为人工设计提供有价值的参考。

基于决策树分类思想的线上思政教学课程推荐方法设计

随着教育形式的快速发展,线上思政教学已经逐渐成为一种常见的教育模式。为了提高线上思政教育的效率,此次研究通过引入信息增益率和重要度参数,对决策树分类算法中的迭代二叉树三代算法进行改进。再采用改进后的迭代二叉树三代算法构建思政教育资源分类模型,并根据该模型构建了思政教育课程推荐系统。实验结果表明,改进迭代二叉树三代算法下的思政教育分类模型可以达到99.5%的分类准确率和0.4%的损失率。在系统应用中,该系统的功能模块满意度均在90%以上。故此次研究提出的思政教育课程推荐系统可以良好地应用于线上教学课程推荐。

夏热地区乔木“常全影”空间的构影机理及设计方法

夏热地区夏季晴日,城市公共绿地等室外开敞空间烈日暴晒,人群活动趋于寻求满足空间、时间两个维度需求的阴影空间,即“常全影”空间。但开敞地带由于鲜有大尺度建筑阴影,故高大乔木成为主要构影物。为此,探明夏热地区乔木“常全影”空间的构影机理,据此总结对应空间设计的指示十分必要。文章基于日照阴影相关软件的模拟分析,解析乔木所构“常全影”空间及其构影机理,阐明单株、多株乔木下的成影机制,并揭示其指示意义,并在植物主影、植物为构筑物补影、植物为建筑物补影三种实际情况中,提出乔木配置的基本要求与原则,以期为乔木构建“常全影”空间提供参照依据和植配指引。

园林树木稠李SpeedtreeCAD虚拟建模技术研究

为探讨虚拟园林树木全息模型技术,以稠李(Padus racemosa)为例,对SpeedtreeCAD植物建模软件进行研究,依据树木基本参数编辑为原理,对其整体骨架、分枝、叶片及模型后期效果进行编辑设置,研究结果表明,采用SpeedtreeCAD创建树木模型,其真实度高、具有动感效果、渲染速度较快、操作性简便,并与3Dmax兼容,有良好的匹配性。在园林景观设计中,可有效地指导园林植物配置效果表达,为园林植物物种选择提供了实践依据。

基于故障树分析的民用飞机结冰探测系统架构设计

飞机结冰会造成全机气动性能下降、飞行品质降级等一系列问题,对飞行安全造成极大的威胁。现代民用飞机普遍装备结冰探测系统以应对飞行中的结冰问题。结冰探测系统通过向飞行机组发送结冰告警,来帮助飞行机组判断开启防冰系统的时机。首先对民用飞机结冰探测系统的故障树分析特点进行介绍,然后根据结冰探测系统的功能需求,针对结冰探测系统进行初步的架构设计,之后采用故障树分析的方式分析结冰探测系统主要失效模式的失效概率,过程中发现初步架构的失效模式的失效概率远不能满足系统安全性需求,最后通过对系统架构进行冗余设计,确保系统架构设计满足系统安全性需求。