摘要：皮瓣移植是临床上治疗皮肤破损创面的一种常用手段,目前常采用样布描记法确定皮瓣形状.由于创面的表面形态复杂,获得的皮瓣轮廓精度低,术后愈合效果差.为此,提出一种基于变形能的皮肤创面展开方法.首先,应用层次值对创面模型进行层次划分,将创面形态学展开至平面;然后,引入有限单元法,赋予创面网格模型中的三角单元以材料属性,定义单元由空间展开至平面产生的变形能,模拟皮瓣在覆盖创面时可能发生的变形;最后,根据变形能优化调整展开形状实现对皮瓣形状的区域优化与术前设计.选取十几例复杂创面模型进行展开分析的结果表明,所提方法优化后的面积误差可缩小至5.63%以内,且变形能向最小稳定值收敛.

摘要：视觉感知过程源于对象自身的大范围拓扑性质,而场景对象发生运动状态变化时,其所在空间的大范围拓扑关系也将随之改变。为探索大范围拓扑性质和运动性质同时改变时人眼视觉的认知优先特性,基于虚拟现实技术及眼动跟踪技术,通过构建虚拟驾驶及眼动轨迹分析实验平台,结合拓扑复杂度和空间拓扑关系概念分别探讨二维和三维空间中人眼视知觉对物体运动的认知特性。在此基础上,采用响应面分析方法设计场景中自变量因子的随机实验数值,通过可视化方法对比多组认知场景的无感反馈眼动监测结果。实验结果表明,在Tobii眼动仪采集的545个眼动数据中,发生在运动物体上的数据有516个,相比于物体自身属性的大范围拓扑性质变化,人眼视知觉过程更优先识别物体运动的大范围空间拓扑关系变化。该运动认知优先特性为可靠人工智能驾驶中的视觉注视预测技术提供了新的研究思路,同时验证了所提实验分析方法的有效性。

摘要：为实现感应电能传输(inductivepowertransfer,IPT)系统在负载变化下的恒定电压和高效电能输出,提出一种基于线性自抗扰控制(linear active disturbance rejection control,LADRC)的恒压输出和基于阻抗匹配技术的最大效率跟踪的复合控制方法。首先,分析LCC-S型IPT系统的参数与效率、输出功率的关系,通过参数优化设计使最优效率达到最大化;然后,在副边采用基于Buck-Boost电路的阻抗匹配技术以实现最大效率跟踪,同时在原边设计一阶LADRC对输出电压进行闭环控制,并给出控制器参数选取规则,所提复合控制方法保证效率和电压2个控制回路之间的解耦运行;最后,搭建实验平台对理论分析进行验证。实验结果表明,当负载电阻从满载到轻载变化时,所提系统可以实现恒压输出,整体效率保持在85.7%,与比例积分控制相比,LADRC对负载扰动和参考电压扰动具有更好的输出电压动态调节作用。

摘要：书法笔画能够产生丰富的主观意象,中国传统绘画也有类似的审美现象.于是,在古代的书画论著中,有大量关于笔画观感的记载,往往是将笔画引出的各种丰富拟物化意象进行描述.目前由于书法通常被归入艺术学研究的范畴,书法理论研究中还极少引入数理建模和科学实验的方法,因此对于笔画的意象空间还鲜有采取测量及实证的科学方法,还未能对其建立数理模型.本文设计了两项实验,用以探索书法笔画的意象空间.在第一项实验中,引入实验美学中常用的审美测量方法,选取了书法家写的15个“一”字作为测试样品,并选用21种拟物化感知维度,设计了视觉模拟量表,招募了252名普通群众对它们进行意象感受评测实验.然后,对数据进行主成分分析,展现出笔画“一”的意象空间的特征:其一,它的前二维占据主导,主轴对应于书法理论中探讨最多的“质与妍”的风格倾向问题、副主轴对应于“真与草”的书风倾向问题;其二,它的第三、四维的分布情况也不可忽略,其具体的意义有待进一步解释;其三,不同形态的笔画分布于该空间的不同位置,不同的感知维度对应于从空间原点出发的不同方向.基于第一项实验,设计了可视化方案,直观展现该意向空间中占主导的前二维的结构特征.第二项实验让测试者对实验一中的15个笔画样品评价其两两之间的主观差异.该实验结果经多维缩放分析,与实验一的结果互为支撑.不仅验证了书法理论中有关书风和书体的观点,还为关于“笔法”的审美感知实证研究提供了一种可拓展的数理模型和实验框架.

摘要：为合理评价全可再生能源多能互补系统,提出了计及可再生能源资源禀赋的综合评价指标体系。首先,设计了仅用可再生能源进行供能的全可再生能源多能互补系统,包括系统结构、设备配置和运行策略;其次,根据指标构建原则建立了包含资源禀赋(含资源储量和特性)等在内的综合评价指标体系;再次,针对引入的资源禀赋指标,采用层次分析法(analytic hierarchy process,AHP)-熵权-优劣解距离法(technique for order preference by similarity to ideal solution,TOPSIS)组合法对系统进行综合评价。最后,根据地区气候差异选取5个代表性城市进行算例分析。分析结果表明,可再生能源资源禀赋与系统评价结果存在正相关性,资源禀赋指标的加入使得评价结果更加合理可靠,验证了所提评价体系的有效性;而所用评价方法不仅能有效地处理含资源禀赋在内的各项指标,还能使评价结果更具区分度,可为可再生能源多能互补系统优化配置等提供决策依据。

摘要：阻尼器优化布置是结构减震设计过程中的重要环节,通常需要通过多次动力响应计算来完成。为此,提出了一种通过结构静力分析确定阻尼器合理布置位置的方法,并能够快速计算出优化方案的附加阻尼比。将该方法应用于一栋位于日本东京都新宿区29层钢结构建筑的减震加固设计中,分析了该建筑的强震观测系统在日本“311地震”中采集到的部分楼层加速度时程数据,并基于分析结果验证了所建立的非线性数值分析模型的可靠性。采用所提方法对结构进行减震加固,得到双向共64个阻尼器的优化布置方案及其附加阻尼比,并通过动力方法对结果进行了验证。同时针对长周期及长持时特性的地震波,对减震结构进行动力弹塑性时程分析,评估其抗震性能。分析结果表明:减震优化方案的减震效果明显,结构整体地震反应和构件损伤较非减震方案都大大减小;减震优化方案有效改善了高层钢结构楼层变形不均匀的情况,层间位移角均满足小于1/100的性能要求;通过减震优化后大部分钢支撑和钢梁的塑性率都降低至小于1。

摘要：随着移动自组织网络的发展以及为了更加便捷地监测和探索水下环境,水下无线传感器网络开始出现并逐渐受到研究人员的重视.水下无线传感器网络可广泛应用于海洋环境监测、资源开采、水下生物研究、海难搜救等诸多水下场景.与传统的无线传感器网络不同,通常,水下无线传感器网络中存在锚定节点和移动节点两种类型的节点,并且由于水声通信的不规则性和水下环境的复杂性,这些给水下无线传感器网络数据传输带来了很多挑战,如节点移动规律复杂、未来链接不确定等.因此,设计合理的水下无线传感器网络消息转发算法,将有助于提高水下数据的传输效率.针对水下无线传感器网络的网络结构特性,利用链接预测方法来预测未来链接情况,特别引入了时空共同邻居指标来分析节点间链接在时空双重维度上的关联.此外,还针对锚定节点通信范围大、计算能力强的特点,使其扮演边缘计算节点角色,来进一步改善链接预测结果.最后,依据链接预测结果为待转发消息选择合适的下一跳节点.仿真实验结果表明:在消息转发副本数限定的情况下,所提算法能够提高消息投递率,缩短消息转发时延.

摘要：为了实现同时为多目标提供燃气工质的目的,设计了一种大长径比多喷孔燃气发生器。开展了不同主装药量的燃烧试验,得到了沿轴向分布的多组燃气喷孔同步开启的结果,验证了结构设计的合理性和可靠性,并分析了压力沿轴向的分布规律。基于内弹道理论,建立了燃气发生器工作过程的内弹道数理模型,结果表明模拟值与试验值吻合较好,压力误差不超过2.3%,燃气喷孔响应时间误差不超过6.1%,计算模型准确有效。在此基础上,研究了装药量和结构尺寸对压力的影响。然后,分析了燃气喷孔同步开启规律。发现燃气喷孔响应时间和打开时间随主装药量增加而减短,关系符合一阶指数衰减函数。拟合建立了燃气喷孔响应时间和打开时间的数学模型,拟合优度大于0.98。

摘要：船舶操纵系统是自主船舶的重要组成部分,其可靠性直接关系到船舶的安全作业。论文以自主船舶操纵系统为研究对象,将GO法与贝叶斯法相结合建立可靠性分析模型。通过定量推理方法确认该系统的薄弱环节是燃料供给系统和冷却系统,并对软、硬件的共因失效进行了分析。还对操纵系统设备和失效数据区间进行了敏感性分析。分析结果可为船舶操纵系统的冗余设计提供依据,以提高自主船舶的可靠度。

摘要：永磁电机具有效率高、功率密度高、控制灵活的特点,研究永磁电机及其驱动系统的容错技术有利于提升其在电动汽车、新能源发电和航空电力作动系统等领域的应用潜力。对近年来永磁电机驱动系统容错技术领域的研究成果和最新进展进行归纳和总结:系统地将容错电机本体分为"冗余拓扑"设计和"结构优化"设计来进行归纳总结;将容错算法归纳为"基于电流矢量重构技术"和"基于电压矢量重构技术"来进行类比分析;三相和多相逆变器系统容错技术;位置/速度传感器和电流传感器故障容错方案,包括冗余传感器和无传感观测器技术。最后,指出目前容错技术存在的主要问题以及未来发展方向,为永磁电机及其驱动系统容错技术研究工作的进一步开展提供了参考。