基于NFSR的分组密码算法SPRING

本文详细介绍分组密码算法SPRING的设计.根据分组长度和密钥长度的不同,SPRING具体包括三个算法版本SPRING-128-128、SPRING-128-256、SPRING-256-256,其中SPRING-n-m表示分组长度为n且密钥长度为m.SPRING是SP结构的分组密码,主要面向硬件实现设计,采用基于非线性反馈移位寄存器(NFSR)的32-比特S-盒和基于非线性反馈移位寄存器的密钥扩展算法.由于没有S-盒的存储,SPRING算法的硬件实现面积比较小.根据不同的应用需求,例如面积小或加/解密速率高,可以采用不同的实现方式.基于轮的实现,硬件面积最小,在TSMC 16 nm工艺库下,SPRING-128-128算法的硬件实现面积约1046μm^2;全轮展开实现,加/解密速率最大,SPRING-128-128算法的加密速率可以达到17482 Mbps,此时硬件实现面积约8079μm^2.SPRING的含义为SP结构分组密码和环状串联非线性反馈移位寄存器(A ring-like cascade connection of NFSRs).

力触觉建模及再现技术研究

力触觉再现关键技术之一是物理模型和碰撞检测算法的构建。以7自由度力触觉设备为基本构架,介绍了力触觉设备的反馈机理和电气组成;分析比较了力触觉建模的特点,研究弹簧-质点模型,给出了弹簧-质点模型的面模型和体模型的具体表现形式;分析了力触觉再现碰撞检测算法的优劣,实现了AABB包围盒的遍历算法。最后在Chai 3D环境构建一个操作手与虚拟柱体的力触觉交互反馈模型,分析了在3种交互情况下的反馈力情况。本文可为力触觉再现技术的深入研究提供理论参考。

基于零长弹簧的超低频垂直隔振系统研究

设计并实现了一种基于零长弹簧的超低频垂直隔振系统。利用零长弹簧倾斜悬挂摆杆,通过精细调节可实现固有周期为20 s的机械振荡。利用光电探测技术检测摆杆的微小位移,并对摆杆进行比例积分微分控制(Proportional-Integral-Derivative,PID),有效补偿温度变化及弹簧蠕变引起的系统漂移,提高系统的稳定性。深入分析控制参数对系统周期特性的影响,反馈控制的积分项(I项)可补偿系统漂移,反馈控制的比例项(P项)可调节系统的刚度,而微分项(D项)可用于控制系统的阻尼系数。通过设置合适的控制参数,可以将系统的固有周期调节至30 s以上。该系统理论上可以实现超低频垂直隔振,有望应用于高精度绝对重力测量等精密物理实验研究。

基于能量函数塑形的直流微电网多电力弹簧电压平稳控制方法

直流微电网低惯性响应特性常导致系统存在不确定性扰动时母线电压波动越限。针对这一问题,文中以直流电力弹簧(DCES)为核心构建智能负载,解析直流电机动能与智能负载惯量能量间的映射关系,实现需求侧等效虚拟惯量注入,快速补偿不确定性扰动造成的DCES输出电压偏差;针对多DCES协同控制,设计动态事件触发机制,以最小通信需求求解全局一致性误差,实现各DCES输出电压期望轨迹实时在线更新;提出了具有最小相位特性的反馈线性化控制器,将传统电压-电流双环控制转化为能量单环控制,构建DCES能量函数,重塑状态变量空间为Grassmann流形,实现系统完全解耦和精确线性化转换,准确跟踪各DCES输出电压期望轨迹,同时确保全局渐近稳定。基于dSPACE的实验结果表明:系统存在外部不确定扰动和内部参数摄动情形下,所提方法可实现直流微电网母线电压的平稳控制,具有动态响应快、稳定性好、鲁棒性强、抗扰性优的特点。

实时力反馈技术在手术仿真中的实现与应用

文章介绍了一种应用于手术仿真中的实时力反馈技术。主要讨论了其实现的步骤过程和系统仿真结构,分析了其采用的质点-弹簧-阻尼器物理仿真模型,并描述了手术仿真中虚拟手术器械挤压软组织模型的面弹力和在软组织表面上的粘滞摩擦力的实现原理和方法,同时,为手术仿真中实时力反馈的实现和应用提出了一种解决的方案。

压力AGC正反馈特性分析

通过理论分析,证明在常用压力AGC系统中,如果轧机刚度计算值比实际值小到一定程度则会产生正反馈,并且只要计算值和实际值存在偏差,则实际厚差不能被完全消除;而且在一些条件下,负反馈的厚度控制过程会因辊缝调节方向错误而造成实际厚度的正反馈现象。找出了产生正反馈的区域。

射流管伺服阀反馈杆刚度特性研究(英文)

建立了射流管伺服阀反馈杆的刚度数学模型.射流管伺服阀反馈杆为特殊的弹簧元件,可以通过恰当地设计反馈弹簧来实现射流管伺服阀的良好动态特性.同时还构建了反馈杆刚度的优化模型,通过有限元分析进行反馈杆刚度的分析和预测.

真空断路器弹簧操动机构合闸凸轮优化设计

针对在设计真空断路器弹簧操动机构凸轮轮廓线的过程中,依靠经验或者反复试验的方法设计出的凸轮轮廓线存在无法准确匹配负载特性的缺陷,采用一种负反馈优化设计方法。首先,根据负载特性推导出动力特性;其次,通过动力特性倒推出凸轮转角,进而计算出凸轮轮廓线;然后,根据凸轮呈现的合闸动力特性再次验证并修正负载特性,保证分合闸速度;最终,通过设计验证证明了使用该方法设计的凸轮能够使得动力特性准确匹配负载特性,并保证断路器可靠合闸。

虚拟手术仿真中人体软组织形变技术的研究

对虚拟手术仿真中人体软组织形变技术进行深入研究,利用OpenGL三维图形标准建立了基于质点-弹簧物理模型的虚拟人体软组织形变系统。围绕虚拟手术仿真中人体软组织形变的逼真度和实时性两大要素展开研究,通过对比四边形网格结构提出了改进的基于质点-弹簧模型的正六边形几何拓扑结构,并对软组织形变动力学模型及其数值积分算法、软组织形变力反馈计算模型进行了讨论,针对以往的虚拟手术器械与软组织表面接触时作用点的最近邻质点求取算法存在的不足,提出了改进的求取算法。实验结果表明,改进的算法在模拟软组织形变时具有较好的稳定性和实时性。

开张式双垫在治疗磨牙症中的临床应用

目的研究开张式双垫治疗磨牙症的临床疗效。方法对48例磨牙症患者应用自制的开张式双垫进行治疗,随访9个月。结果戴用1个月停止磨牙率为37.5%,戴用9个月停止磨牙率为47.9%。戴用前后平均每夜磨牙时间减少有极其显著性(P<0.01)。结论开张式双垫是治疗磨牙症的有效方法之一。

春季我国东部海洋温度锋区对大气的强迫作用及其机制研究

首先,采用高分辨率的卫星资料研究了春季我国东部海区海洋锋区附近的海温与风场之间的关系,资料分析表明海温与海表面风速之间存在明显的正相关关系,特别是在海洋锋强的年份,这种正相关关系更明显。资料分析还表明春季是黄海、东海海洋锋最强的季节,海温与海表面风速的对应关系在春季尤为明显。然后,采用一个高分辨率和先进物理方案的中尺度模式探讨了海洋影响大气的机制。控制试验再现了海洋锋区附近海温与海表面风速之间的正相关关系。模拟的边界层垂直结构说明海温能够明显改变锋区两侧边界层大气的稳定度和垂直混合的强弱,证明了垂直混合机制的存在。而另一方面,对控制试验和平滑海温试验的水平动量方程中各收支项的比较分析发现,由于海洋锋的存在而产生的气压梯度力对穿越锋区的空气的加速也有相当重要的贡献。综合观测和模拟结果说明春季我国东部海区海洋温度锋区的海洋—大气相互作用过程中海洋对大气的影响非常明显,在海洋影响大气的机理方面,海平面气压调整机制和垂直混合机制都在起作用。

开张式双垫在矫治磨牙症中的应用研究

目的:研究开张式双垫治疗磨牙症的临床疗效,为临床治疗提供一定参考。方法:对48例磨牙症患者应用自制的开张式双垫治疗,随访9个月。结果:戴用1个月停止磨牙率为37.5%,戴用9个月停止磨牙率为47.9%。戴用后平均每夜磨牙时间减少有极其显著性(P<0.01)。结论:开张式双垫是治疗磨牙症的有效方法之一。

导弹发射车主动油气悬架反馈线性化控制

为满足导弹行进间发射的特殊工况要求,提出了导弹发射车主动油气悬架系统新型控制策略。从导弹发射车用油气弹簧模型建立与实验验证出发,建立了主动油气悬架系统非线性模型。应用微分几何理论,通过微分同胚的变换与非线性状态反馈将原非线性系统进行全局精确线性化,并针对其设计线性最优控制算法。仿真结果表明,这种针对非线性系统的控制策略具有算法设计简单、控制效果良好等特点。

程序教学法的运用与探讨

采用对照实验法，对体育系普修学生技巧踺子小翻连接技术教学进行程序教学法与传统教学法的比较研究。结果证明：程序教学法在该技术教学中，符合体育系学生体操基础水平与学习能力，能从技术上保证该技术的合理分解，教学上符合复杂技术教学中的人体条件反射原理，教学结果优于传统教学法。建议在体操其他复杂技术教学中广泛采用程序教学法。

虚拟手术中软组织形变建模及力反馈算法研究

基于弹簧-质点模型,建立一种改进的软组织实时形变模型。在正六边形拓扑结构软组织表面模型中,增加了虚拟体弹簧,以实现更加真实的形变效果。在系统中各质点处,表面弹簧形变量的叠加等效为物体表面形变,各质点处虚拟弹簧弹性力的合力等效为物体表面的接触力。该模型继承了经典弹簧质点模型的原理简单、易建模、计算速度快等优点,同时还具有控制变形区域的能力。基于此模型,利用PHANTOM触觉交互设备,进行了软组织形变以及实时虚拟力反馈仿真实验。实验表明,该模型效果逼真,反馈力刷新一次小于1 ms,能够满足虚拟手术系统实时性的要求。

一种用于力觉再现的柔性体变形仿真弹簧-质点模型

提出一种新型的在虚拟现实中可实现的弹簧-质点力/变形模型.它按质点连接顺序划分层次,以受力网格为第1层,构建类似同心环状的弹簧-质点系统.施力刚体以点接触的方式与柔性体进行力交互作用.运用虚功原理,结合施力刚体与受力柔性体组成的系统中虚拟力和质点位移的关系,区别于以往对局部变形的研究,对柔性体进行全局变形分析.柔性体变形是整个柔性体表面质点在力平衡条件下位移变化累加的结果.利用DELTA手控器对柔性体的接触变形以及实时虚拟力反馈进行仿真,实验表明所提出的方法适用于柔性体的力反馈计算,满足精细作业对虚拟现实系统的要求.

考虑弹性变形时的球头铣刀切削力模型的研究

在实际的切削过程中，切削系统的弹性变形不可避免，需要考虑弹性变形对切削力计算的影响。本文着重研究了刀具的弹性变形对切削力的影响机理，从分析刀具变形影响切屑厚度角度入手，研究了球头铣刀切削力的计算模型和方法。建立了刀具弹性变形模型并基于刀具弹性变形模型的切屑厚度数学表示，分析了刀具的瞬时变形反馈和延滞性再生变形反馈对切削力具有的双重作用，建立了切屑厚度与刀具变形量、刀具进给等切削参数之间的数学关系，基于此，提出了两层嵌套的切削力收敛算法。最后，通过不同切削条件下的切削实验对本文提出的切削力模型进行了验证和对比分析。

时滞反馈控制对弹簧摆动力学行为的影响

利用解析和数值方法,以弹簧摆为对象讨论了线性的时滞位移反馈控制对一类平方非线性系统动力学行为的影响。根据多尺度法得到了1:2内共振情况下一次近似解的慢变方程,基于此讨论了反馈控制参数对零解的稳定性和周期解振幅的影响。结果表明:耦合的反馈项在平均方程中并不出现。根据罗斯-霍尔维茨判据发现,没有反馈控制时该系统的零解总是不稳定的,而通过调整反馈增益或反馈时滞就可以很容易地使零解稳定。反馈时滞对周期解振幅的影响呈现周期性,反馈增益或时滞发生变化时,周期解振幅的变化会表现出鞍结分岔现象;同时基于MATLAB软件的数值计算结果验证了该理论分析的正确性。

硅微z轴谐振陀螺仪负电刚度效应分析及实验验证

介绍了在开环工作状态下硅微z轴谐振陀螺仪由于加工工艺缺陷所导致的误差机理。为减小陀螺仪初始电容差和抑制正交耦合误差,提出了一种闭环控制检测策略。重点分析了其力矩反馈器的电刚度效应并给出其线性数学模型表示式。通过对硅微z轴陀螺仪敏感模态的反馈力与谐振频率的关系分析,间接得出了在敏感方向上电负刚度与力矩器所施电压的内在联系,并在实验上进一步验证电刚度效应。这将为下一步闭环控制方案的设计奠定重要基础。

基于质点—弹簧体模型与改进欧拉算法的力反馈

基于SensAble公司的PHANTOM力反馈设备,以肝脏组织为对象,对虚拟手术仿真中软组织的形变和触觉反馈进行研究。考虑虚拟手术仿真对精度和实时性的要求,采用基于四面体的质点—弹簧体模型构建肝脏组织物理模型,较好地反映了肝脏形变的体特征,增加了模拟的真实感;传统的模型中通常采用线弹性弹簧,但考虑到软组织形变时的黏弹特性,采用弹簧和阻尼器并联的Kelvin黏弹性力学模型模拟肝脏组织的生物力学特征,力图提高形变仿真的准确性。由于光滑的触觉反馈对实时性有更高要求,为进一步提高计算效率,提出一种改进的欧拉算法,仿真结果表明,帧速大于1000HZ,满足虚拟手术实时性需要。