摘要：针对伺服电机驱动的连铸结晶器控制系统执行器输入饱和和状态受限问题,同时考虑系统存在负载扰动、参数摄动等不确定性问题,提出一种基于扩张状态观测器的跟踪误差预设性能反步控制策略.首先,针对执行器输入饱和问题,建立系统的数学模型;然后,采用一种线性扩张状态观测器实时观测系统时变负载扰动、参数摄动等不确定性,并对观测误差的收敛性进行分析;接着,针对伺服电机电流饱和与跟踪误差预设性能控制问题,通过引入辅助状态变量确保系统跟踪误差限定在允许范围内,设计基于扩张状态观测器的反步(Backstepping)控制器;最后,根据Lyapunov稳定性理论证明闭环系统的稳定性,并通过系统仿真验证所提出控制策略的有效性.

摘要：磁粒子成像是一种无创成像技术,通过检测磁粒子示踪剂磁化信号,表征其浓度分布图像。在实际检测中,检测线圈的感应信号包含激励磁场信号与磁性纳米粒子磁化信号。将激励信号从感应电压中去除,获取粒子信号是磁性粒子成像信号检测需要解决的关键问题。针对磁性纳米粒子成像信号检测中激励磁场耦合消除方法进行研究,设计平面梯度检测线圈,并提出迭代补偿控制方法,消除激励磁场耦合,实现磁性纳米粒子磁化信号检测。仿真计算与实验测量的结果表明,对于不同检测模型,所提出的检测方法均可以完成粒子信号检测。该方法获得的粒子信号的信噪比是原有信号消去检测方法的2.2倍,与滤波方法相比信噪比提高到1.3倍,激励磁场耦合衰减可达到34 dB。

摘要：在荧光引导的肿瘤手术治疗中,基于肿瘤偏酸性微环境而设计的超pH敏感(ultra-pH sensitive,UPS)荧光纳米探针具有实时、超高灵敏度和适用于多种肿瘤等多重优势,而受到广泛关注。超pH敏感探针在高pH环境下处于“OFF”状态,在低pH环境下转变成“ON”状态,发出强烈荧光,并可通过结构设计精确控制其pH转变点(transi‐tion pH point,pH_(t))。目前已报道的UPS纳米探针具有良好成像效果,然而由于肿瘤微酸环境的复杂性,尚不清楚UPS纳米探针的pH_(t)对其肿瘤成像效果的影响。在本研究中,通过调节UPS聚合物中疏水性嵌段的结构,分别合成pH_(t)为4.5、6.2、6.6和7.8的UPS纳米探针。动态光散射检测显示,合成的UPS纳米探针在“OFF”状态下具有良好的稳定性。透射电子显微镜检测表明,该纳米探针粒径均一且形态完整。体外的成像效果检测显示,其都能够较为灵敏地响应pH的变化,在环境pH<pH_(t)时被激活,发出强烈荧光。体内小动物活体成像结果表明,pH_(t)为6.2和6.6的两种超pH敏感纳米探针具有较好肿瘤成像效果。所有动物实验均经过北京大学医学部动物伦理委员会批准,严格遵循北京大学医学部实验动物福利规定。本研究筛选出具有良好成像效果的UPS纳米探针,并为其他肿瘤微环境响应型纳米探针的设计和筛选提供新的思路。

摘要：大规模水-风-光-储互补互济、打捆外送是促进新能源消纳的重要方式。如何应对风、光出力预测不确定性所诱发的运行风险,并满足特高压直流输电功率的平稳性,是当前多能互补调度研究的难点。为此,提出一种考虑输电功率平稳性的水-风-光-储互补日前鲁棒调度方法。首先,考虑风、光出力预测的不确定性,建立水-风-光-储互补多目标鲁棒优化调度模型。然后,研制双层嵌套优化框架对模型进行求解,其中,外层采用基于二维编码策略的智能算法优化系统输电功率;内层在给定输电功率下,通过判别系数和相对蓄水率联合确定梯级水电站间负荷分配策略与储能电站荷电状态。最后,以黄河上游清洁能源基地“青—豫”直流输电工程为例进行研究。结果表明,制订的发电计划能够满足输电功率的平稳性需求,互补运行后系统调峰性能提升13.3%~46%;相比于确定性优化调度,所提出的方法能够充分发挥梯级水电站和储能电站的灵活性,有效降低系统的弃电和失负荷风险。

摘要：理论分析了内部损耗、内量子效率对激光器输出功率的影响,并采用PICS3D软件对852 nm法布里-珀罗(FP)激光器进行综合优化设计。设计的器件具有小远场发散角、低内部损耗和高内量子效率等特点,并在大电流下能够实现稳定的高功率输出。实验制备了基横模852 nm FP激光器,内部损耗小于1 cm^(-1),快轴发散角为42.3°,慢轴发散角为5.6°,未镀膜情况下的单边输出功率为115 mW。理论分析结果和实验结果表明,在增加波导层的厚度同时对波导层非掺杂可以降低载流子导致的光的吸收,减小激光器内部损耗。通过增大上覆盖层AlGaAs材料中的Al组分和掺杂浓度,可以有效地抑制载流子泄漏,确保激光器实现高内量子效率。

摘要：中子辐射俘获反应在反应堆运行、核装置设计及核天体物理研究中起重要的作用.4πBaF_(2)探测装置有着高时间分辨能力、低中子灵敏度、高探测效率等优点,适合开展中子辐射俘获反应截面数据的测量.中国原子能科学研究院核数据重点实验室建立了伽马全吸收装置(Gamma total absorption facility,GTAF),该装置用28块六棱BaF_(2)晶体和12块五棱BaF_(2)晶体构成了外径25 cm,内径10 cm的球壳,覆盖了95.2%的立体角.利用GTAF在中国散裂中子源Back-n束线上,测量了197Au(n,γ)的反应截面数据.测量数据通过能量筛选、PSD方法、晶体多重性筛选进行了初步本底扣除,随后结合对^(nat)C及空样品的测量数据对本底进行了分析及扣除,获得了197Au俘获反应的产额,利用SAMMY程序拟合得到了^(197)Au在1—100 e V的共振能量、中子共振宽度和伽马共振宽度参数.实验测量结果与ENDF/B-VIII.0数据库符合良好,其共振参数存在一定差异,分析原因可能与GTAF能量分辨率、Back-n的中子能谱测量精度、以及实验本底扣除方法相关,这也是下一步工作的重点.

摘要：用多毛细管X射线透镜做光源的微区扫描型EDXRF仪器,围绕出射焦斑对称放置4~6个SDD探测器,设计软件控制X射线管、多个探测器、高精度移动平台,同时进行数据采集、信号同步和结果分析,从而开发完成NX-mapping高通量微区扫描型EDXRF仪器。由于多探测器的采用,该仪器的信号强度得到数倍的提升,且稳定性没有因为器件间的差异而变差,同等条件,同等用时的情况下,测试标准偏差降为单探测器时的不足40%。均匀样品2 mm×2 mm面扫描时,400个点的测试标准偏差与定点测试无差异,说明运动机构和控制算法表现优异,不会对测试结果产生影响。对于微区扫描仪器的焦斑尺寸,用“荧光刀口实验”的方法,对Fe,Ni和Mo元素进行了测试,测得三种元素的有效焦斑尺寸最小值分别为52.4,49.3和39.03μm,各元素有效焦斑尺寸随原子序数的增加而减小,这与多毛细管X射线透镜的设计原理相符;实验还发现了各元素焦斑有效尺寸在极小值处对高度变化较为敏感的规律,因此建议为了得到统一清晰的扫描图像,要保持样品表面的平整。最后用NX-mapping仪器对某单晶高温合金样品的Ni,Ta,W和Re元素进行扫描和分布分析,图像清晰,枝晶结构明显可辨,并且其中Ni∶Ka特征线强度高达220 kcps,明显高于普通的XRF测试。在NX-mapping微区扫描型EDXRF仪器中,由于多探测器的采用,信号强度高,测试精密度好,随之测试时间可以缩短,因此可以满足高通量测试的需求。

摘要：为保证航空相机在平流层空间热环境下稳定运行,对无载荷舱的航空相机进行热设计和验证。基于20 km海拔高度下相机外部的对流及辐射环境特点,采用一维对称平板测试法确定选取多层隔热组件作为相机蒙皮材料,选取聚氨酯泡沫作为隔热填充材料。对载荷相机进行热控系统设计,并利用有限元软件分析极端工况下相机的温度场分布,最终设计热控总功率为240 W,包含为相机镜头除霜预留的部分热控功率。低气压热平衡试验验证结果与仿真分析结果吻合良好;低温工况下热控功率约占总功率的70%,控温点的温度波动在±1℃以内,满足相机控温精度要求。

摘要：为提高海底地磁日变观测磁力仪布放、工作、回收的安全性,指导布放回收系统设计,开展磁力仪布放回收过程的动力学计算研究。借助仿真分析手段研究获得不同的缆绳类型、重力锚重量、浮球大小对布放回收过程的影响程度,由此设计了系统参数并进行仿真校核。仿真结果表明,海流、浮球尺寸和重力锚重量是布放回收重要的影响因素。所提的仿真计算方法可为海洋潜标布放回收的力学计算和设计提供参考。

摘要：为解决轨道交通供电负载频繁波动使得系统输出恒压困难的问题,提出了基于滑模控制和PI控制的双环控制策略.首先对原边建立离散时间动态模型、副边采用大信号模型分别进行建模;其次,基于系统建模设计双环控制策略,采用滑模控制控制电流内环、PI控制控制电压外环;最后,对设计的双环控制进行了实验验证.验证结果表明:恒压下进行70Ω和50Ω电阻切换时,电压变化约5%,并在15 ms左右恢复到稳定值,因此,在负载波动的条件下该控制策略能保证输出电压恒定和快的响应.