基于可拓相平面稳定域划分的Tube-MPC车辆稳定性控制

针对分布式四轮驱动电动车辆在极限工况下稳定性控制难题,考虑了横摆角速度、横纵向加速度等传感器噪声以及质心侧偏角估计误差的影响,提出了基于可拓理论的相平面稳定域划分方法以及自适应管道模型预测控制(ATMPC)算法,以快速量化车辆稳定性程度,并在满足跟踪精度的前提下保证车辆行驶的稳定性。所设计的车辆横摆稳定性控制系统采用分层设计架构,其中上层基于可拓理论,将车辆质心侧偏角-橫摆角速度相平面与可拓控制域相关联,并根据车辆实际状态判断可拓控制域并计算关联函数,实现了下层的管道模型预测控制(TubeMPC)控制目标权重与控制模式的决策;下层基于Tube-MPC对期望横摆角速度和质心侧偏角进行跟踪,实现附加横摆力矩的精准决策,之后采用轮胎负荷率优化方法进行横摆力矩的分配。通过CarSim与Simulink软件联合仿真,对所设计的控制策略进行仿真验证。结果表明,相较于常规MPC算法,所提出的控制架构与ATMPC控制策略能够有效提升车辆在极限工况下的行驶稳定性以及噪声干扰环境下的鲁棒性。

Techno-economic analysis of single U-tube and double U-tube heat exchangers in Chongqing area

On the basis of practical projects in Chongqing,the thermal performance of heat exchangers (single U-tube type and double U-tube type) of the ground-source heat pump (GSHP) system in the hot summer was obtained and analyzed. The data obtained from test could match with the result deduced from theoretical calculation. From the test results,the cooling capacity of double U-tube is 1.6 times that of single U-tube. Taking cost per depth per watt Clq as the evaluation standard,Clq of single U-tube is 4.69 RMB$/W,and Clq of double U-tube is 3.14 RMB$/W. The double U-tube heat exchangers usage should be prioritized.

Controlled Growth of Large-Area Aligned Single-Crystalline Organic Nanoribbon Arrays for Transistors and Light-Emitting Diodes Driving

Organic field-effect transistors(OFETs) based on organic micro-/nanocrystals have been widely reported with charge carrier mobility exceeding 1.0 cm^2V^(-1)s^(-1), demonstrating great potential for high-performance, low-cost organic electronic applications. However, fabrication of large-area organic micro-/nanocrystal arrays with consistent crystal growth direction has posed a significant technical challenge. Here, we describe a solution-processed dip-coating technique to grow large-area, aligned 9,10-bis(phenylethynyl) anthracene(BPEA) and 6,13-bis(triisopropylsilylethynyl) pentacene(TIPSPEN) single-crystalline nanoribbon arrays. The method is scalable to a 5 9 10 cm^2 wafer substrate, with around 60% of the wafer surface covered by aligned crystals. The quality of crystals can be easily controlled by tuning the dip-coating speed. Furthermore, OFETs based on well-aligned BPEA and TIPS-PEN single-crystalline nanoribbons were constructed.By optimizing channel lengths and using appropriate metallic electrodes, the BPEA and TIPS-PEN-based OFETs showed hole mobility exceeding 2.0 cm^2V^(-1)s^(-1)(average mobility 1.2 cm^2V^(-1)s^(-1)) and 3.0 cm^2V^(-1)s^(-1)(average mobility2.0 cm^2V^(-1)s^(-1)), respectively. They both have a high on/off ratio(I_(on)/I_(off))>10~9. The performance can well satisfy the requirements for light-emitting diodes driving.

Single Phase Induction Motor Drive with Restrained Speed and Torque Ripples Using Neural Network Predictive Controller

In industrial drives, electric motors are extensively utilized to impart motion control and induction motors are the most familiar drive at present due to its extensive performance characteristic similar with that of DC drives. Precise control of drives is the main attribute in industries to optimize the performance and to increase its production rate. In motion control, the major considerations are the torque and speed ripples. Design of controllers has become increasingly complex to such systems for better management of energy and raw materials to attain optimal performance. Meager parameter appraisal results are unsuitable, leading to unstable operation. The rapid intensification of digital computer revolutionizes to practice precise control and allows implementation of advanced control strategy to extremely multifaceted systems. To solve complex control problems, model predictive control is an authoritative scheme, which exploits an explicit model of the process to be controlled. This paper presents a predictive control strategy by a neural network predictive controller based single phase induction motor drive to minimize the speed and torque ripples. The proposed method exhibits better performance than the conventional controller and validity of the proposed method is verified by the simulation results using MATLAB software.

Colorless WDM-PON Using Single Side Band Carrier Suppressed Signals Mitigating Carrier Rayleigh Backscattering

A new scheme is offered for minimizing carrier Rayleigh backscattering(CRB) in single feeder fiber based wavelength division multiplexed passive optical network(WDM-PON). The proposed scheme is based on single side band carrier suppressed(SSBCS) signal, both at network and receiver sides, used for the first time at optical line terminal(OLT) and optical network unit(ONU) sides. We use dual-drive Mach-zehnder modulator(DD-MZM) for generating SSB-CS signals, which decreases the expense per bit in full transmission. SSB-CS mitigates CRB, both at OLT and ONU sides, because of having no chance of reflections from the carrier. Since no extra dedicated RF or laser source is used at ONU side, we thus achieve cost effective colorless WDM-PON system. Suppressed signals from four channels, each of 10 Gbps, are multiplexed before injecting into the fiber span of 25 km at OLT. At ONU side, half of the downlink power is used for re-modulating the data signal. The simulation results show an errorfree transmission. Moreover, the detailed power budget calculations show that the proposed scheme can be sought out for splitting ratio up to 128. Hence it offers enough system's margin for unseen losses.

数据驱动的中温隔热陶瓷管件结构优化设计及性能评估

随着中温区电加热的电子产品和家电用品不断涌现,低成本的高效保温隔热材料研究日益成为热点。如何确保管路内部快速升温并避免外表温度大幅波动,有效提高能源利用率,是保温隔热材料领域的挑战。据此,本研究以低熔点玻璃助烧结的镁橄榄石、莫来石、珍珠岩和磷酸锌等复合物陶瓷为对象,从数据驱动的壁内多孔结构隔热管件优化设计出发,开展陶瓷隔热管件三维打印制造,通过显微结构和力学性能分析,并围绕管件的导热、隔热影响因素评估,系统考察了该类新型隔热管件的理化、力学和隔热性能及影响关系。结果表明,通过对沿管壁环绕的矩形大孔高度调控(400~1 200μm)、管腔内热源区的管壁倍增(1.2 mm×2 mm)以及有机微球造孔剂引入(~9%),同时通过烧结温度控制(700~750℃),可以显著改善热流出口区的温度水平(~20℃),并显著优于不锈钢真空隔热管的出口温度。研究结果表明,增材制造复合陶瓷管件具有优良的综合性能以及较低的原料成本,使得多孔陶瓷隔热管件在中温隔热领域具有广阔的应用前景。

船式拖拉机直线工作参数优选研究

为提高船式拖拉机驱动性能,以单轮叶为研究对象,结合离散元法搭建了仿真模型与土槽试验平台,分析单轮叶与土壤的直线作业机理。验证仿真模型的有效性后,从单轮叶与土壤作业过程出发,对单轮叶直线作业过程受力进行了分析,发现单轮叶推进力和支撑力均随着转过角度的增加呈现先增加后降低的趋势变化。以单轮叶推进力和扭矩作为评价指标,探究单轮叶工作参数对驱动性能的影响规律,通过多因素法得到最佳的工作参数组合。研究结果表明:最优工作参数组合为入土角度11°、入土深度147mm、前进速度1.6m/s,此时轮叶推进力为172.51N、扭矩为69.82N·m,优化后的单轮叶推进力提高了40.82N,扭矩下降了34.77N·m。土槽试验表明:优化后的单轮叶损耗功率降低明显,驱动性能得到了有效提高,结果为船式拖拉机工作参数选择提供了理论依据。

基于多通道交叉注意力融合的三维目标检测算法

针对现有单阶段三维目标检测算法对点云下采样特征利用方式单一、特征对长程上下文信息的聚合程度无法满足算法性能提升需求的问题,本文提出了基于多通道交叉注意力融合的单阶段三维目标检测算法。首先,设计通道交叉注意力模块用于融合下采样特征,可基于交叉注意力机制在通道层面上增强多尺度特征对不同感受野下长程空间信息的表达能力;然后,提出级联特征激励模块,结合原始下采样特征对通道交叉注意力加权特征进行级联激励,提升算法对关键空间特征的学习能力。在公共自动驾驶数据集KITTI上进行了大量实验并与主流算法对比,本文算法作为单阶段目标检测算法,在车辆类别3个难度级别上的检测准确率分别为91.34%、79.85%和75.98%,较基线算法分别提升了4.83%、3.26%和3.32%。实验结果证明了本文算法及所提模块在三维目标检测任务上的有效性和先进性。

基于RAA-CRISPR/Cas12a技术的桃成分单管一体化快速检测方法

通过设计特异性的桃重组酶介导的等温扩增(recombinase-aided amplification,RAA)和CRISPR RNA(crRNA)引物,建立RAA技术结合CRISPR/Cas12a系统的单管一体化桃成分快速检测方法,并分析该方法的特异性、灵敏度和检出限,同时对市售样品进行检测。结果显示,该方法不依赖大型仪器设备,在30 min内即可完成桃成分的快速检测;与其他常见水果物种之间无交叉污染,表现出良好的特异性;该方法的灵敏度为1.0×10-1 ng/μL;检出限为1%;通过对20份市售样品检测,结果显示本方法与实时聚合酶链式反应法检测结果一致。因此,本研究建立的RAA-CRISPR/Cas12a单管一体化桃成分快速检测方法具有特异性好、灵敏度高的优点,为桃成分快速检测提供了一种新的技术。

单点系泊液滑环驱动臂设计与验证

驱动臂是驱动液滑环与浮式生产储油轮(floating production storage and offloading,FPSO)之间发生相对转动的重要连接组件,避免连接传递偏心荷载引发密封失效是该装置的设计关键。依托南海奋进号FPSO液滑环的国产化项目,本文设计了一种多点铰接形式的柔性连接驱动臂,通过有限元分析校核了驱动臂设计结构的静态强度和疲劳强度。通过开展驱动臂的动态摇摆与旋转试验,验证了往复摆动工况下驱动臂的驱动功能与载荷传递性能,为FPSO单点系泊液滑环的国产化提供了重要参考。

内皮细胞特异性骨形态发生蛋白2对血管新生的影响:生物信息学分析和实验验证

背景:血管新生是心血管疾病的主要干预靶点,骨形态发生蛋白2具有调控血管新生作用,但内皮细胞特异性骨形态发生蛋白2对血管新生的调控作用不清楚。目的:探讨内皮细胞特异性骨形态发生蛋白2对血管新生的影响。方法:(1)生物信息学分析:通过Panglao DB公共基因表达数据库单细胞转录组荟萃分析观察骨形态发生蛋白2细胞群表达丰度和定位。血管新生小鼠和内皮(心内膜)过表达骨形态发生蛋白2小鼠转录组测序数据集探索内皮细胞骨形态发生蛋白2对血管新生信号通路的调控作用。(2)体内实验验证:建立小鼠后肢缺血模型,对比模型小鼠患侧与健侧缺血后肢7,14和21 d血流灌注情况,免疫荧光和免疫组织化学染色评估小鼠骨形态发生蛋白2和CD31的表达定位情况。(3)体外实验验证:体外培养人脐静脉内皮细胞,分为对照组、缺氧组和骨形态发生蛋白2抑制剂(Noggin蛋白)干预组,培养24 h,观察各组内皮细胞血管新生情况。结果与结论:(1)内皮细胞是表达骨形态发生蛋白2的重要细胞亚群,在血管新生内皮细胞和骨形态发生蛋白2过表达内皮细胞转录组再分析均发现骨形态发生蛋白2表达明显升高,血管新生通路明显激活。(2)缺血7 d小鼠新生血管周围骨形态发生蛋白2阳性血管明显增加(P<0.05),缺血2周骨形态发生蛋白2阳性血管明显减少(P<0.001)。(3)体外培养人脐静脉内皮细胞,缺氧干预后,内皮细胞迁移能力和血管出芽明显增加,血管新生因子血管内皮生长因子和血小板衍生生长因子的表达明显升高,Noggin明显减少了缺氧诱导的内皮细胞血管新生(P<0.001),并下调血管内皮生长因子和血小板衍生生长因子的表达(P<0.01)。(4)结果证实,内皮细胞特异性骨形态发生蛋白2具有调控血管新生作用,靶向性内皮细胞骨形态发生蛋白2可望改善血管新生。

非单频声场中耦合双泡振动特性研究

利用Keller-Miksis方程,计算了初始半径分别为2、5μm的耦合气泡在非单频声场中气泡半径、次Bjerknes力的变化规律.计算结果表明,非单频驱动声场中耦合双泡的半径、次Bjerknes力与驱动声压幅值、声压幅值之比、驱动频率有关.当声压幅值比、驱动频率一定时,驱动声压越大,最大膨胀半径越大、次Bjerknes力越大;驱动声压、驱动频率一定时,声压幅值比越大,最大膨胀半径越大、次Bjerknes力越大;当驱动声压的振幅、声压幅值比一定时,驱动频率越大,最大膨胀半径越小、次Bjerknes力越小.

基于盲源分离和机器学习的光伏并网逆变器故障诊断

针对光伏并网逆变器单个开关管发生开路故障不易察觉的问题,提出了一种基于盲源分离和机器学习的诊断方法。首先,采用FastICA算法实现单个开关管开路故障的判定;其次,提取旋转电流在时域和频域下的特征值;最后,以旋转电流特征值为输入、逆变器工作状态编码为输出进行机器学习模型训练,并对模型进行交叉验证。仿真实验结果表明,该方法的开路故障诊断准确率较高。

几种屏蔽材料的中子屏蔽性能实验研究

先进固态模块化可移动式反应堆核电系统的发展和新型固态燃料的应用,对中子屏蔽材料类型、设备质量和设计紧凑程度都提出了更高的要求。针对设备轻量化的需求,定制特殊尺寸的屏蔽材料装填筒,以粉末松散填充的方式制备了碳化硼、氢化钛和氢化锆三种屏蔽测试材料,置于单管中子射线检测系统中进行屏蔽实验和数据采集。基于蒙特卡洛的粒子输运模拟程序(RMC)模拟^(241)Am-Be中子源系统下的中子屏蔽,并对其进行数据拟合。实验结果表明,碳化硼材料在屏蔽实验中性能显著优于氢化钛和氢化锆,蒙特卡洛模拟得到的数据与单管中子射线检测系统得到的实验数据拟合程度较高。该研究建立的计算、实验及对比验证方法能够用于指导新型中子屏蔽材料的性能研究。

盾构机主驱动单唇形密封圈密封性能研究

以典型工况下盾构机主驱动单唇形密封圈为研究对象,利用单轴拉伸试验得到密封圈丁腈橡胶材料的应力-应变曲线,确定Yeoh三阶模型的材料参数;建立单唇形密封圈的二维轴对称有限元模型,研究介质压力、压差、摩擦因数和温度对其密封性能的影响规律。研究表明:介质压力主要影响最大接触应力,随着介质压力的增加,最大接触应力呈线性增加;介质压差主要影响最大接触应力和接触长度,随着介质压差的增加,最大接触应力先线性增加然后基本保持不变,而接触长度呈非线性增加;温度变化对密封性能的影响可以忽略;在考虑的工况条件下,单唇形密封圈唇口与旋转轴接触处产生的最大接触应力始终大于介质压力,密封性能良好。

单电机线驱动多指柔性外骨骼机械手设计

为使外骨骼机械手的作用更加柔顺、灵活、轻量和低成本,设计了一款基于柔索传递驱动的外骨骼手,整手有10条驱动线,只采用了1台伺服电机做动力源(单驱),通过传动结构和电磁线圈的通断产生的止停作用,使单一动力源的运动输出能合理分配给5根手指的驱动线,并实时控制每根手指上的两条驱动线,生成符合要求的行程运动,缩减了外骨骼手动力装置的体积和重量,降低了生产成本。

单洞双线盾构隧道中隔墙顶部节点形式与力学性能研究

为探究单洞双线盾构隧道中隔墙合适的顶部节点形式及各节点形式的力学性能,总结现有工程中隔墙顶部节点形式,并对各节点形式提出简化模型,采用理论方法对简化模型力学性能进行分析,并利用数值模型验证简化模型的合理性及各节点形式的力学性能与适用范围,得到如下结论:1)螺栓配合角钢或连接件的方式更适合于全预制中隔墙;2)所提出的简化模型具有较好的参考性,可应用于中隔墙顶部节点的初步设计;3)顶部采用连接件可形成协调受力,提高顶部节点受力性能,建议今后单洞双线盾构隧道中隔墙顶部节点采用该形式。此外,竖向铰支座模型受力形式合理,今后工程可基于该模型进行实践探索。

自动驾驶技术的未来:单车智能和智能车路协同

随着全球交通拥堵和安全问题的日益突出,自动驾驶技术的广泛应用被认为是解决这些问题的重要途径,单车智能技术(SAD)和智能车路协同系统(i-VICS)是当前自动驾驶领域的两大研究热点。本文阐述了单车智能和车路协同系统的基本概念和关键技术,讨论了单车智能中的感知定位、决策规划和控制执行技术,以及车路协同系统中的协同感知定位、协同通信和分级云控技术,并回顾了不同技术的研究成果;总结了中、美、德、日对自动驾驶技术路线的发展选择,并讨论了不同技术所带来的商业性产业链变革;剖析了单车智能和车路协同所面临的技术挑战,以及自动驾驶技术所面临的社会与法律挑战,并以此展望未来的发展方向,为自动驾驶技术的创新和应用提供参考。

Safe Motion Planning and Control Framework for Automated Vehicles with Zonotopic TRMPC

Model mismatches can cause multi-dimensional uncertainties for the receding horizon control strategies of automated vehicles(AVs).The uncertainties may lead to potentially hazardous behaviors when the AV tracks ideal trajectories that are individually optimized by the AV's planning layer.To address this issue,this study proposes a safe motion planning and control(SMPAC)framework for AVs.For the control layer,a dynamic model including multi-dimensional uncertainties is established.A zonotopic tube-based robust model predictive control scheme is proposed to constrain the uncertain system in a bounded minimum robust positive invariant set.A flexible tube with varying cross-sections is constructed to reduce the controller conservatism.For the planning layer,a concept of safety sets,representing the geometric boundaries of the ego vehicle and obstacles under uncertainties,is proposed.The safety sets provide the basis for the subsequent evaluation and ranking of the generated trajectories.An efficient collision avoidance algorithm decides the desired trajectory through the intersection detection of the safety sets between the ego vehicle and obstacles.A numerical simulation and hardware-in-the-loop experiment validate the effectiveness and real-time performance of the SMPAC.The result of two driving scenarios indicates that the SMPAC can guarantee the safety of automated driving under multi-dimensional uncertainties.

基于体表标志定位急诊单引流管双靶点治疗丘脑出血破入脑室伴脑积水

目的 探讨颞部体表定位急诊单引流管双靶点丘脑血肿脑室引流术在丘脑出血破入脑室伴脑积水治疗中的应用价值。方法 回顾性选择丘脑出血破入脑室伴脑积水患者223例,其中包括采取颞部体表定位急诊单引流管双靶点丘脑血肿脑室引流术的研究组115例,以及先行急诊脑室外引流,病情稳定后再行立体定向丘脑血肿引流术的对照组108例。对比2组患者术后并发症及治疗效果的差异,评价颞部体表定位单引流管双靶点丘脑血肿脑室引流术在丘脑出血破入脑室伴脑积水治疗中的应用价值。结果研究组与对照组丘脑术后再出血率(5.2%vs.4.7%)、血肿清除率(87.5%±7.3%vs.90.2%±8.5%)、死亡率(13.9%vs.15.7%)比较差异无统计学意义(P>0.05)。研究组与对照组带管时间、术后颅内感染、分流依赖型脑积水、治疗有效、预后良好分别为(75.5±18.4)h、3.5%、19.1%、53.9%、51.3%与(130.8±22.9)h、13.9%、35.1%、38.7%、38.0%,2组比较差异有统计学意义(P<0.05)。结论 急诊颞部体表定位单引流管双靶点丘脑血肿脑室引流术治疗丘脑出血破入脑室伴脑积水,手术安全可靠,可改善患者预后。