Optimization of block-floating-point realizations for digital controllers with finite-word-length considerations

The closed-loop stability issue of finite-precision realizations was investigated for digital control-lers implemented in block-floating-point format. The controller coefficient perturbation was analyzed resultingfrom using finite word length (FWL) block-floating-point representation scheme. A block-floating-point FWL closed-loop stability measure was derived which considers both the dynamic range and precision. To facilitate the design of optimal finite-precision controller realizations, a computationally tractable block-floating-point FWL closed-loop stability measure was then introduced and the method of computing the value of this measure for a given controller realization was developed. The optimal controller realization is defined as the solution that maximizes the corresponding measure, and a numerical optimization approach was adopted to solve the resulting optimal realization problem. A numerical example was used to illustrate the design procedure and to compare the optimal controller realization with the initial realization.

水利水电库区漂浮污物智能化综合治理技术进展

开展水利水电库区漂浮污物智能化综合治理技术研究和应用是至关重要。笔者团队经过多年的研究攻关,探索出了一套“估漂—拦漂—清漂—用漂”一体化智能化综合治理技术。研究结合水文、气象大数据信息及库区环境状况,对水面漂浮污物的来量提前进行预判;分析了行业内拦漂技术的痛点和难点,研发了适应水流速度大、水位变幅高、防翻转、防沉没的拦漂系统,实现了不同工况下水面漂浮污物的高效拦截;采用多传感系统与人工智能相融合的新一代信息技术,攻克了水面漂浮污物强识别、防误判的关键技术,研制了水面漂浮污物智能识别、自动打捞的高效清污机器人系列产品;开发了将漂浮污物快速制成有机肥、生物质燃料的资源化利用设备,解决了水面漂浮污物上岸后无害化处理的难题。相关研究突破了水面漂浮污物智能化治理的多项关键技术,从漂浮污物来量估计、高效拦截、智能打捞、无害化处理及循环利用多个方向全面开展研究工作,构建了水面漂浮污物一体化的综合解决方案,为水利水电工程的安全运行起到了积极作用。

浮针介入出血性中风阳闭证的时机与方法探讨

出血性中风阳闭证早期康复介入的时间、方法及安全性目前处于探索阶段,以脑内出血停止时间为依据,康复介入时间采取个体化的原则,选择介入的最佳时机;以辨病与辨经,辨证与辨经为依据,定穴为络。阐述浮针可作为出血性中风阳闭证早期康复介入的有效手段。

在建浮式生产储油船非完整状态下起浮坐墩的可行性分析

以实际工程项目为例,全面考虑浮式生产储卸油装置(FPSO)未完工情况下的建造状态,结合以往经验,制定起浮坐墩各阶段实施方案,并采用有限元分析软件,分析FPSO在不同工况下的应力和变形,研究其在非完整状态下起浮坐墩的可行性。

基于混合基的类浮点可变点FFT处理器的ASIC实现

为了对数字信号处理领域中的核心算法快速傅里叶变换(FFT)进行加速,需要设计专门的FFT处理器。由于在数字信号处理领域经常使用不同点数的FFT,提出一种采用基2-基4混合基的点数可配置的FFT处理器实现方案。同时,为了提高运算精度且不增加硬件资源与实现复杂度,首次提出类浮点数据格式。该类浮点数据格式采用浮点数据的设计思想表示整数型数据,使得在运算过程中低位数据得到有效利用,提高了运算精度和数据的动态范围。实验结果表明,该类浮点FFT处理器比传统pipelined FFT处理器以及经典块浮点FFT处理器具有更优的PPA性能。与经典块浮点FFT进行精度比较,对于小数值输入数据二者精度一致,对于大数值输入数据,类浮点FFT处理器比块浮点FFT处理器有更高的精度,因此是实现FFT处理器的一种有效方案。

发挥河势水力作用 改进大型河道型水库清漂方式

大型水利工程库区清漂是常态任务。当前,三峡、丹江口等大型水利工程清漂主要利用人力船只在水面分散作业。大型工程漂浮物量大,水面环境复杂多变,人工打捞转运上岸各环节独立,管理困难,而且清漂措施对漂浮物运移规律适应不足,难以形成长期稳定效果。依据漂浮物特性规律发挥河道水力作用因势利导,水力一体拦导集收治理漂浮物,可避免在工程关键部位集漂清漂,减少人力机械操作,有利于提高安全性、实用性,解决大型河道型水库治漂短板难题。

浮针联合常规针刺对痰瘀阻络型颈性眩晕患者症状及功能改善的临床研究

目的:探讨浮针联合常规针刺治疗方法,对痰瘀阻络型颈性眩晕患者临床症状以及功能的改善效果。方法:将2019年6月—2019年12月,112例痰瘀阻络型颈性眩晕患者按照随机数字表法分成为对照组与治疗组,各56例。对照组采用常规针刺进行治疗,治疗组给予浮针联合常规针刺进行治疗,对于两组患者接受治疗后的总有效率、治疗前后临床症状、功能评分以及椎-基底动脉收缩期血流速度和中医症候积分量表进行比较。结果:治疗组患者接受治疗后的总有效率98.21%(55/56),与对照组的76.79%(43/56),差异比较有统计学意义(P<0.05)。两组治疗前的症状和功能评分基本相同(P>0.05),治疗后治疗组的症状和功能评分与对照组相比改善效果更佳,差异有统计学意义(P<0.05)。两组治疗前的椎-基底动脉收缩期血流速度差异无统计学意义(P>0.05),治疗后治疗组的左椎动脉、右椎动脉以及基底动脉收缩期流速均高于对照组(P<0.05)。两组治疗前中医症候积分量表差异无统计学意义,治疗后治疗组中医症候积分量表与对照组相比较差异具有统计学意义(P<0.05)。结论:对痰瘀阻络型颈性眩晕患者行浮针联合常规针刺治疗,不仅改善了患者的眩晕症状和功能,同时还能够达到更加理想的治疗效果。

浮式柔性网阻拦系统对冲击小艇拦截性能分析

浮式柔性网阻拦系统作为一种物理防护设施,对舰船、港口设施和岛礁建设的安全保障发挥着至关重要的作用.阻拦网系统对冲击小艇的拦截过程是一种较为复杂的非线性瞬态响应过程,在小艇高速冲击防护单元时,构件局部会出现撕裂、变形等破坏和失效形式.为对浮式柔性网阻拦系统的拦截性能和结构完整性进行研究,基于任意拉格朗日-欧拉(arbitrary Lagrange-Eule,ALE)算法和对称罚函数接触算法,使用LS-DYNA软件对阻拦网系统拦截高速小艇的动态过程进行数值模拟.计算得到了阻拦网在冲击过程中结构变形破坏、能量转化、网体受力以及防护单元撞击深度等特征.同时考虑了小艇不同碰撞角度和碰撞高度对防护单元拦截效果的影响,分析总结出相应的变化规律.研究工作可为浮式柔性网阻拦系统优化设计和安装部署提供一定参考.

浮式板-网阻流装置周围流场特性研究

随着深远海渔业养殖工程的推进,如何通过装备设计来降低海流流速是大型网箱养殖向深远海发展的关键技术之一.文中提出一种新型板—网阻流装置,利用刚性板与柔性网衣对水流质点的阻滞效应,达到阻流效果.基于Realizable k-ε湍流控制方程,建立粘性流的三维数值水槽,采用含多孔介质的动量源项模拟水流与网衣的相互作用,对不同流速和网衣密实度条件下阻流装置的阻流效果进行了参数化分析.研究结果表明:在0.8~1.5 m/s流速范围内,随着流速的增加,阻流装置阻流效果逐渐降低,但总体阻流效率不低于35%;根据不同水深处测点流速变化可研究发现,网衣与刚性结构阻流效果较为接近,表明网衣能够有效进行阻流,同时增加网衣密实度,能够提高阻流装置阻流性能.

面向5G终端基带处理的高量化信噪比FFT加速器设计

针对第5代移动通信系统(5G)终端基带处理芯片的设计要求,本文提出一种基于新型块浮点(BFP)技术的快速傅里叶变换(FFT)加速器。为了降低FFT计算过程中的量化误差,本文实现了一种逐级迭代、动态调整共享指数的块浮点技术,并在此基础上,引入“银行家舍入规则”处理BFP尾数缩放过程中的舍入误差,进一步提高该加速器的整体精度。此外,为了实现5G基带连续FFT处理需求,本文还实现了一种无地址冲突的顺序访存机制。实验结果表明,该加速器从128点至4096点FFT处理的量化信噪比(SQNR)都超过75 dB,比未采用块浮点的方案高8~15 dB;与其他较优秀的设计相比,在高点数(2048点、4096点)上也有3 dB的优势。本文FFT加速器在TSMC 28 nm工艺库下综合显示,总面积为0.193 mm^(2),最高支持600 MHz时钟频率,计算4096点FFT平均功耗为16.3 mW。

锡槽底砖施工过程及要点

锡槽是浮法玻璃生产的三大热工设备之一,其施工的好坏直接关系到后期是否能顺利生产,而锡槽底砖施工又是整个锡槽本体施工中最为关键部分。从底砖的排布、胀缝的留设、螺柱的焊接到辅材的填充,每一步都极为关键,务必保证按规范实施。

流量控制闸板砖导流槽对浮法玻璃生产质量的影响

为提升浮法玻璃原片的成品率及品质,对比分析了带导流槽与不带导流槽的流量闸板砖对浮法玻璃生产过程中玻璃缺陷的影响,发现不带导流槽的流量闸板砖有助于减少产生于流道环节的玻璃缺陷。

一种防止盾构管片上浮的管片邻接块

文章提出了一种抵抗管片上浮的管片邻接块,管片上设置注浆孔一、注浆孔二与凹槽,凹槽内设置密闭、折叠的橡胶袋,橡胶袋上设置注浆嘴,注浆嘴嵌入注浆孔二中;管片邻接块未使用前将橡胶袋压缩、折叠、固定于凹槽中。管片拼装结束后,对管片邻接块的橡胶袋内注入速凝、早强浆液,在管片脱离盾尾时橡胶袋内浆液的凝结强度达到其设计强度,使管片与外部岩土层相互产生荷载传递,减少或杜绝了管片脱离盾尾时管片上浮现象的发生,为从源头解决管片上浮问题提供了新思路。

小麦免耕播种机浮动支撑式防堵装置

针对我国华北一年两熟区秸秆量大,根茬粗,免耕播种机开沟器前易产生壅堵,影响机具通过性能和播种质量等问题,设计了一种浮动支撑式防堵装置,阐述了其工作原理,设计了主要工作部件,确定了其结构参数,并进行了田间性能试验。试验结果表明:安装有浮动支撑式防堵装置的小麦免耕播种机通过性能良好,符合农艺要求;与带状旋耕防堵装置相比,土壤扰动量减少约25%,油耗降低约7.04%。

基于有支撑切割原理的免耕防堵装置有限元分析

在我国华北一年两熟区保护性耕作地块进行播种作业时,关键是在保证防堵性能的前提下,降低能耗,提高播种性能。而有支撑切割作业时,由于外力的支撑作用,所需的切割力变小,从而能够降低能耗。以有支撑切割装置——浮动支撑式防堵装置为研究对象,采用ANSYS软件分别对其关键部件切割直刀和支撑板进行有限元静强度分析。切割直刀和支撑板承受载荷分别为切割秸秆和土壤的阻力、土壤和秸秆的支撑力,通过建立有限元模型,求解得到切割直刀和支撑板的应力分布图。结果表明,切割直刀的应力主要集中在孔心右侧x大于零区域和孔心至转折处区域,最大等效应力为2 151.2 Pa;支撑板的应力主要集中在圆弧板区域及平板靠近圆弧板的一端,最大等效应力为3.77×105Pa。田间试验表明,作业效果良好,作业过程中,切割直刀应力集中区未发生折弯,支撑板应力集中区没有发生变形。

新型平衡式变量叶片泵

考虑实际中汽车在高速行驶时,液压动力转向系统所产生的液压助力作用会随之加大问题,提出了一种在专利技术基础上的,含有浮动块的新型平衡式变量叶片泵,该泵应用在汽车转向助力泵等工况。同时介绍了新型泵的结构和工作原理,对浮动块进行受力分析,建立数学模型,并对泵在液压转向系统的流量变化动态仿真。结果表明该泵的动态流量特性曲线能够适应汽车转向助力的需要,是一种较有应用前景的新型叶片泵。

地铁振动衰减特性研究

首先建立隧道-土体有限元模型，分析了1～80Hz的振动在距隧道中心170m范围内振动速度和加速度的衰减特性．将轮轨动力耦合分析获得的不同地铁轨道作用在道床上的动荷载作为有限元分析模型中的作用力，计算分析了不同轨道结构地段的地表振动传播特性，结果表明：在50m范围内浮置板减振效果明显，在50m以上轨道减振形式对地面振动影响不明显．

基于FPGA的高速实时FFT处理器设计

为满足机器人敏感皮肤实时信号处理的要求,系统采用FPGA来实现快速傅里叶变换(FFT)算法。本文在分析了基-2FFT算法的基础上,采用同步流水线结构,利用现场可编程门阵列(FPGA)完成256点16位复数点FFT。实验结果表明,使用FPGA实现FFT具有很好的实时性,能满足机器人敏感皮肤实时信号处理的要求。

地震作用下浮放物体运动状态研究

为了研究地震作用下浮放物体的运动状态,将浮放物体简化为木制块体,共设计了9个试件,围绕可能发生的滑移、滑移-摇摆以及摇摆(倾覆)3种运动状态,考虑宽高比、地震波的卓越频率、体型大小、形状以及质心高度等因素的影响,采用振动台试验和数值模拟相结合的研究方法,对浮放物体的运动状态进行了系统性的研究。结果表明:浮放物体的宽高比不同时,宽高比越大,试件越稳定,而宽高比相同时,长方体试件比圆柱体试件更稳定;浮放物体的运动响应随地震波卓越频率的增大而减弱;体型的变化对浮放物体的滑移量无影响,摇摆角随体型的增大而减小;降低质心高度能够增加浮放物体的稳定性,可有效保护浮放物体;有限元模拟与试验拟合较好,可有效模拟浮放物体在水平地震作用下的滑移、滑移-摇摆以及摇摆(倾覆)响应。

高性能并行FFT处理器的设计与实现

提出一种高性能并行快速傅里叶变换(FFT)处理器的设计方案,采用4个蝶形单元进行并行处理,利用改进的无冲突操作数地址映射方式,保证每个周期同时读取和写入16个数据。给出该处理器的FPGA实现,性能评测结果表明,与其他FFT处理器相比,该并行FFT处理器的性能较优,能满足实际应用需求。