The two-dimensional translational oscillator with rotational actuator (2D TORA) system is consist of an actuated eccentric ball and two unactuated translational platforms. As an extension of TORA system, the 2D TORA system is more general, which can be used to deal with translation vibrations. In this work, we present an adaptive control method for the 2D TORA system to tackle the parameter uncertainty problem. Proper estimations with effective adaptive update laws are introduced into the controller, which are proved to be effective. The objective of accurate positioning for the rotational ball is also achieved. Rigorous closed-loop stability analysis is provided by using Lyapunov stability theory. Also, simulation figure shows the satisfactory performance of the method.
为了有效地恢复多光谱图像每个波段的高频空间纹理,同时避免引入多余的高频信息导致光谱失真,提出了高频引导网络用于遥感图像融合.高频引导网络包含空间信息提取分支、光谱信息提取分支和引导恢复融合模块.空间信息提取分支使用编解码结构从全色图像中提取丰富的空间信息;光谱信息提取分支使用编解码结构并除去了所有的批标准化操作来保留更多的光谱信息;引导恢复融合模块利用光谱信息生成多个具有光谱保真的初步结果,与此同时利用空间信息生成具有引导作用的热图,最后通过热图选择合适的初步结果生成高空间分辨率多光谱图像.在IKONOS和QuickBird数据上与多种类型的算法进行对比实验,高频引导网络在多种客观评价指标上获得了最优结果.从视觉角度分析,高频引导网络生成的融合图像每个波段具有清晰的空间纹理且没有引入多余的高频空间纹理.
燃烧型空气加热器是开展地面试验时模拟高空来流的重要设备,一般采用同轴喷注燃烧方式.为满足设计总温1 200K的甲烷空气加热器正常运行的要求,本文开展了单元同轴喷嘴点火/稳焰的研究,分析了氧浓度、喷嘴构型对燃烧稳定性和燃烧效率的影响,并结合数值模拟获得燃烧室温度分布以及流场结构,对比甲烷/富氧空气与甲烷/氧气燃烧特性的异同.研究结果表明:直口型喷嘴出口壁厚较大,产生更大的稳焰回流区,为甲烷燃烧提供持续稳定的点火源,燃烧效率最高为99.98%;氧浓度对燃烧稳定性影响较大,随着氧浓度的降低,燃烧稳定性下降,当氧浓度低于39%时,燃烧室内不能形成稳定的火焰;甲烷/富氧空气燃烧依靠喷嘴出口回流区稳定火焰,喷嘴构型不会影响火焰稳定位置.
工业机器人的定位精度是衡量机器人性能的一个重要指标,但由于工业机器人实际运动学参数值与名义值之间存在差异,在实际应用中不可避免产生定位误差.虽然工业机器人通常具有较高的重复定位精度,但是绝对定位精度一般无法满足高精度制造业的要求.因此,提升工业机器人的绝对定位精度具有一定的工程意义.为了提高工业机器人的绝对定位精度,提出一种基于径向基神经网络的工业机器人定位误差补偿方法,建立了工业机器人末端执行器的名义位置和实际误差之间的映射关系,同时使用粒子群优化算法优化神经网络形参数以提升网络模型精度.利用神经网络在指定工作空间中构建工业机器人定位误差场,通过预偏置指令位置的方式进行工业机器人定位误差补偿.仿真结果表明,所提方法能有效地提高工业机器人的绝对定位精度.
研究了幂律流体在部分填充多孔介质平板通道内的流动特性,通过边界层动量积分法求解了Brink-man-Darcy流动模型的动量方程,得到了幂律流体在部分填充多孔介质平板通道内的无量纲速度分布.计算分析发现,未填充多孔介质区域的无量纲速度和速度峰值随填充厚度的减小先增大后减小,填充厚度较厚时:随达西数与幂律指数的减小而增大;随着填充厚度减小,达西数对速度峰值的影响减弱,速度峰值随幂律指数的减小而减小.
预应力FRP加固技术在建筑加固中得到了广泛应用,但由于加固构件在破坏前变形能力不足,而其承载能力在钢筋屈服后仍具有较高的增长,所以仅以变形延性系数评价此类加固构件的安全储备显然并不全面,因此,寻求合理的评价指标就显得尤为重要.为解决这一问题,提出了用安全储备指标来评价这类构件安全性的理念,并进行了定性分析与定量预测,基于双折线假设建立了安全储备指标的预测模型.研究表明:等效安全储备指标Keq与传统的延性系数相比可以更为全面的分析加固构件的安全储备情况,通过对计算值和模拟值进行对比,发现该模型具有较好的准确度,因此加固工程中,可以基于目标安全储备指标完成FRP加固面积的计算.
城市路网生长模型是取得其高度非线性行为和动态进化规律,进一步提升交通管理水平实现和谐宜居家园的基础,复杂网络理论为其提供一种新方法.在采用叶脉生长模型计算各区新增节点数基础上,提出"先确定可使用土地范围,再根据距离阈值确定新增候选节点,然后基于距离成本改进竞争机制保留优胜节点"的节点生成规则;增加中介中心性约束优化连接概率函数,调整路段连接机制;选择中介中心性累计概率分布曲线斜率为路网形态结构评价指标,基于方向和度双重约束最小生成树和贪婪三角网建立改进的城市路网生长模型.以邯郸市为例的应用表明:本方法能克服模型建立时的土地利用和各区发展不均衡问题,模拟路网与实际形态结构一致,网络复杂性指标相对误差小于7%,路网动态演化规律和进化机理得到较好映射,为城市路网规划提供决策支持.
利用工业废弃物铁尾矿制备脱硝催化剂是实现其资源化利用的有效途径.本文利用碱熔改性铁尾矿与低温等离子体技术结合,研究其催化转化NO的性能.实验结果显示:KOH与铁尾矿质量比为1、焙烧温度为450℃条件下制备的改性铁尾矿效果最佳;优选条件下,反应器中添加碱熔改性铁尾矿后NO转化率最高可达88.0%,比空载、未改性铁尾矿和焙烧处理铁尾矿的转化率分别提高了42.0%、24.5%、14.7%,同时抑制了O2 对NO转化的负面作用;X射线衍射(XRD)、比表面与孔隙度分析(BET)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)及X射线光电子能谱(XPS)等表征分析揭示,碱熔改性降低了铁尾矿的结晶度,增大了铁尾矿的比表面积和孔体积,增加了其表面吸附位点和吸附活性氧含量,从而有效提高等离子体环境中铁尾矿的催化活性.
为优化SNCR-SCR(Selective Non-Catalytic Reduction-Selective Catalytic Reduction,SNCR-SCR)联合脱硝过程中还原剂的分布并满足工业锅炉日趋严格的NOx排放要求,本研究基于计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD),对一台40 MW链条炉中的SNCR-SCR联合脱硝过程进行模拟.结果显示:SNCR脱硝系统喷枪高度设置在计算域上锅炉1.2 m处,侧墙设置4支喷枪时,炉内还原剂分布较均匀;SNCR-SCR联合脱硝系统位于炉顶处竖直安装2支补氨喷枪,喷枪间距为0.81 m时补充还原剂与烟气混合程度较好;在补氨喷枪氨氮摩尔比(NSR)小于1.0时增大氨氮比可大幅提高SNCR-SCR脱硝效率,脱硝效率可达83.33%,氨逃逸为3.1 mg/m3;增大氨氮比(>1.0)对提高脱硝效率作用不大,相反会大幅增大氨逃逸.
传统的单节点条纹投影三维测量系统由于相机的视场限制,只能恢复目标有限区域的三维形貌.针对此问题,研究了基于立体标靶的标定技术,并研制了多节点三维测量系统,有效解决物体自身遮挡以及视角有限的问题.多节点测量系统进行实物测量时,各测量节点可恢复不同角度的三维形貌.利用迭代最近点(Iterative Closest Point,ICP)算法对各节点数据进行拼接可获得同一个坐标系中的完整形貌,需要将不同节点间形貌数据的空间关系作为迭代初值,因而对系统内部参数以及各节点间外部参数的标定是测量的必要环节.传统的平面标定板很难同时满足不同视角相机的成像需求,因而本文构建由2个平面组成的立体标靶进行标定,其上均匀分布规格已知的标识点,平面连接处用图案标识,以区分左右面.立体标靶实现了多节点同时标定,改善了视角受限的问题,同时改进了ICP算法以提高选择对应点的容错率.实验结果表明,采用本文所提出的技术,最大测量误差为0.053 mm,可实现被测物多视角的准确测量.
帕金森病(PD)是第二大神经退行性疾病,其致病机制与黑质(SN)中的多巴胺神经元严重丢失、α-突触核蛋白的大量积累有关.钾(K+)通道在中枢神经系统中广泛分布,在调节细胞兴奋性、突触传递和神经递质的释放中起关键作用.大量文献表明PD发生与K+通道功能异常密切相关,PD也被认为是离子通道疾病.近年来的研究显示,干预K+通道可以显著影响PD患者的运动和非运动障碍.本文对K+通道在PD中的作用进行了综述,总结并讨论了干预K+通道在PD治疗中的影响,为PD的预防和治疗提供新思路.
为探究区域水资源可持续利用状况,整合了水资源约束指标和水资源生态足迹模型,对承德市水资源利用均衡性和影响因素进行了分析.结果表明:81.82%的区县水资源压力在40%～105%,面临很高的压力水平;地下水污染风险空间差异显著,双桥区最大,是隆化的4.75倍.人均水资源生态足迹稳中有降,呈现轻度生态赤字.在水资源利用均衡性上,万元GDP水资源生态足迹呈减小趋势,水资源利用效率提高;经济因素对水资源生态足迹具有促进作用,而技术因素有抑制作用.通过对比,承德市水资源状况在京津冀地区较好,但稍劣于黄河沿线省区,远劣于川渝地区;通过对标川渝各县2015年水资源利用格局,得出承德市境内兴隆县、宽城县和丰宁县较为适宜页岩气开发.
供热系统通常通过调节热力站二次供水温度来满足热用户的需求.为了准确的获得二次供水温度的预测值,通过相关性分析和偏自相关分析确定预测模型的特征集;采用在线序列极限学习机(OS-ELM)、多元线性回归(MLR)、BP神经网络(BP)、支持向量回归(SVR)和极限学习机(ELM)模型进行短期二次供水温度的预测.对天津市某热力站的应用结果表明:预测特征集为室外温度和前28h的历史二次供水温度数据;在训练样本容量较少和跨供暖季应用两种情况下,OS-ELM预测精度均最高,MAPE值分别为1.55%和0.47%.
为了解决白洋淀内源污染问题,对淀区沉水植物进行适时收割十分有必要,因此,考察了沉水植物机械收割对淀区水质及富营养化状态的影响,并定量分析了沉水植物收割对淀区水体所贡献的氮、磷削减量,为白洋淀水草收割提供理论指导与数据支持.结果表明,植物机械收割会对淀区水体造成一定程度的扰动,致使水体浊度增加,并且水体溶解氧浓度平均降低1.78～3.61 mg·L-1.但是,与处于植物生长期和衰亡期的淀区水域相比,经过植物生长末期收割的水域其有机物、总氮、氨氮、总磷平均浓度分别减少了28.0%～35.3%、55.8%～69.1%、25.0%～33.3%、50.0%～90.9%,说明通过收割将植物残体带出水体,可有效避免植物衰亡腐解向水体中释放有机物和氮磷等污染物,以叶绿素a、总磷、总氮为代表的营养状态指数也分别下降了81.8%～87.3%、17.3%～31.4%、17.6%～42.6%,水体富营养化程度从轻度/中度富营养降到贫/中营养,且每收割1t沉水植物所贡献的淀区氮削减量为39.4～49.6 kg、磷削减量为2.30～3.18 kg.
因致病菌耐药性导致的感染性死亡已严重危及世界公共卫生,迫切需要克服致病菌产生耐药性的抗菌材料.共轭聚合物(CPs)是由许多发光单元通过共价键组成的大分子化合物,优异的光学特性使其在光动力抗菌化学疗法(PACT)和光热疗法(PTT)方面具有显著优势.共轭聚合物材料,如水溶性共轭聚合物(WSCPs)、纳米颗粒(CPNs)及其他复合材料,具有体积小、生物相容性好等优势,在抗菌方面表现出显著应用价值.因此,本文总结了近年来CPs及其衍生材料基于光疗在对抗细菌耐药性方面的研究.同时讨论了CPs材料的现状、面临的挑战并对未来克服细菌耐药性产生的策略进行展望.
臭氧浓度的预测对于大气环境治理、空气质量改善等起到了重要的作用.本文提出了一种交互差分时空LSTM网络预测模型(ST-IDN)来挖掘臭氧浓度历史数据的时间相关性和空间相关性,并成功将其应用到网格化臭氧浓度数据预测上.在该模型中,首先交互模块(IC)可以通过一系列的卷积操作来捕捉短期上下文信息,其次层融合模块(LF)可以融合不同层的空间信息来获得上一时刻丰富的空间信息,最后差分时空LSTM模块(DSTM)将捕捉到的时间信息和空间信息进行统一建模实现臭氧浓度预测.所构建模型分别与卷积LSTM网络(ConvLSTM)、预测循环神经网络(PredRNN)以及Memory in Mem-ory网络(MIM)模型在河北省气象局提供的臭氧浓度数据上进行了对比分析,ST-IDN模型的平均绝对误差分别降低了19.836%、12.924%、7.506%.实验结果表明,所提出的模型能够提高臭氧浓度的预测精度.
二维过渡金属碳化物、氮化物或碳氮化物(MXene)具有高电子传导率、可调的带隙结构、较大的比表面积,被广泛用于光催化领域.本文综述了MXene基光催化复合材料在能源与环境方面的研究进展,着重介绍了MXene基复合材料在光催化产氢、还原CO2、降解污染物这3个方面新的合成策略、形态、结构和机理.并阐述了MXene基复合材料的合成策略、组分、形态、结构与其光催化性能之间的构效关系.最后,对提升该类复合材料在光催化领域中的应用需要进一步开展的研究提出了思考并进行了展望.
电池流道结构对电池性能有直接影响,有必要对电池流道结构进行研究.在质子交换膜燃料电池流道内放置堵块可以增强反应气体的传质进而增强电池性能,但不同堵块对电池性能影响不同.采用数值模拟的方法,建立了三维、稳态的单直流道质子交换膜燃料电池数值模型.对阴极流道内放置不同堵塞率堵块的质子交换膜燃料电池进行研究,重点分析堵块产生的二次流对电池性能的影响.研究发现在流道内放置堵块产生的二次流可以增强电池性能,堵块堵塞率为0.8时电池净功率最大.反应气体在流道内受到堵块扰流作用,在堵块后方产生二次流增强了反应气体传质是电池性能增强的主要原因.
风电叶片的表面处理是其制造过程中的重要步骤.磨削力是影响表面质量、打磨效率和磨削温度的主要因素,目前普通砂轮磨削力在理论和实验上都得到很大的发展.针对基于风电叶片表面处理的杯型砂轮磨削理论模型研究,利用未变形临界磨削深度分析材料的去除方式,提出了一种杯型砂轮高速精磨的磨削机理.通过运动学分析提出了打磨的未变形接触长度,并根据实验测得有效磨粒数推导瞬时打磨深度,利用正态函数得到的活动磨粒数建立了揭示磨削力与输入变量之间关系的磨削力模型.实验结果有力地证明了磨削力模型的正确性.表明了理论力模型可以用于估计磨削力,提高表面质量和打磨效率,对工程实践选择合理的打磨参数具有指导意义.
条纹投影测量方法具有无接触、测量精度较高、分辨率高等优点,是最可靠的三维测量方法技术之一.而系统标定的精度决定了测量数据的精度上限,是三维测量中至关重要的环节,所以本文分析比较了条纹投影测量系统已有的主要标定方法,包括有:反向投影法、三角关系建模法、隐式拟合法和神经网络法.从误差积累、系统搭建严格程度、操作复杂度、是否需要精密辅助装置、是否考虑镜头畸变以及测量精度等方面进行了对比分析,得出每种方法的优缺点及应用,并以精度相对较高的相位匹配标定法、多项式标定法和平面拟合标定法3种方法为例进行对比实验,综合方法特征与实验结果,得出标定方法选择依据:需要高精度测量应选择多项式拟合法,需要操作灵活应选择相位匹配法,同时对精度和灵活性有需求,应选择平面拟合标定法,对此类技术面向不同需求时选择适当的方法进行系统标定具有一定的应用价值.
