摘要：氨基甲酸乙酯(ethyl carbamate,EC)是一种主要存在于发酵食品和酒精饮料中对人体有潜在致癌性的有害物质,EC水解酶能够有效地消减EC,但其存在异源表达量较低、乙醇耐受性较差等问题。该研究结合计算机辅助改造与基于机器学习的融合标签设计等手段对赖氨酸芽孢杆菌来源的EC水解酶进行改造及优化。首先利用PROSS计算程序改造EC水解酶提高其乙醇耐受性,其次基于支持向量机回归的机器学习模型设计促溶标签提高其可溶性表达。基于PROSS筛选获得了组合突变体S21E/H197Y/Q328C/P348I(EC4),其酶活力相较于野生型提高了1.55倍,20%(体积分数)乙醇条件下的相对酶活力较野生型提高了约2.56倍。进一步筛选了合适的短促溶标签获得可溶性表达提高最多的是SVM1-EC4,其酶活力约为野生型的1.82倍,15%(体积分数)乙醇下的相对酶活力是野生型的3.99倍,且在模拟酒样中水解EC效果是野生型的2.07倍。总之,计算与融合标签相结合对EC水解酶进行改造能够有效地提高其可溶性表达及乙醇耐受性,为其工业应用提供了一定的理论依据和技术基础。

摘要：为精确获得运动姿态下服装对运动员整体和局部关键部位的减阻效果,基于运动员冬季运动动态姿势的三维人体数据,合理构建人台硬质内壳与柔性皮肤层的结构,并结合空气动力学等方法设计薄膜压电传感器的置入点位,为人台搭建完整的传感系统,开发了一款冬季运动智能柔性人台,并对该柔性人台进行了实际的风洞测试。结果表明,该人台可实现多点压力信号实时同步采集,不仅可得到人体局部关键部位的具体阻力数据,还可模拟测试速滑运动员在运动情况下穿着不同材料或不同结构设计的竞赛服装的减阻效果,测试竞赛服装不同部位的减阻情况。智能人台发挥了柔性传感器在服装减阻结构设计中的应用价值,使服装减阻测试更为简单和精确。

摘要：“双碳”目标的实施加速了新型电力系统发展。然而,新型电力系统的转动惯量和调节能力逐渐难以适应复杂多变的负荷变化。因此,开发更高效、更快速的调频资源参与自动发电控制(automatic generation control,AGC)已成为刻不容缓之事。但是,不同调频机组之间的异质性显著,包括机组模型、容量和响应速度的差异,这对AGC提出了挑战。为了提升异质调频资源参与AGC的性能,该文提出了一种分布式协同AGC方法。首先,基于分布式固定时间一致性理论提出了一种分布式固定时间区域控制偏差(area control error,ACE)发掘算法。随后,各AGC机组根据获取的ACE信息设计独立的PI控制器参与频率调节。在ACE调节的最后阶段,根据各机组出力的标幺值,设计了分布式固定时间功率均分控制器,控制低速AGC机组承担更多的功率调整量,从而释放高速AGC机组的容量并为下一轮AGC服务做好准备。通过对包含5种不同调频单元的两区域电力系统进行仿真研究,验证了所提分布式协同AGC方法的性能。结果表明,所提方法可以有效地提高系统的调频性能,且能够在设计的时间内实现期望的有功功率分配。

摘要：为了研究煤矿地面环境与荷载耦合作用下钢筋混凝土(Reinforced Concrete,RC)柱的受压性能,设计制作了14根大偏压RC柱试件,对试件分别进行了0、2、4、6、8、10、12个试验周期的煤矿地面环境与荷载耦合作用,分析了大偏压RC柱在煤矿地面环境与荷载耦合作用下混凝土和钢筋的材料性能退化规律,探究了混凝土和钢筋的材料性能退化对柱受压性能的影响,给出了中、美、欧规范中煤矿地面环境与荷载耦合作用下矩形截面大偏心受压柱承载力计算的修正公式。研究结果表明:相比于单一的荷载作用,煤矿地面环境与荷载的耦合作用加剧了大偏压RC柱中混凝土和钢筋材料性能的退化;随着煤矿地面环境与荷载耦合作用时间的增加,大偏压RC柱混凝土的中性化深度线性增加但抗压强度逐渐降低,同时纵筋锈蚀率逐渐增加但屈服强度和极限强度线性降低,且纵筋屈服强度与锈蚀率呈负相关;煤矿地面环境与荷载耦合作用后RC大偏压柱承载力随作用时间的增加而降低,且屈服荷载和极限荷载均随纵筋锈蚀率增加而降低,通过引入煤矿地面环境与荷载耦合作用后混凝土和钢筋材料强度的退化系数,可以有效地修正中、美、欧规范中矩形截面大偏心受压柱承载力计算公式。

摘要：针对传统超声电机存在严重的摩擦磨损及难以长时间连续工作的问题,本文中基于声流原理设计了1种新型的非接触式超声电机.建立电机定子谐响应有限元分析模型,获得其工作频率及结构振型,并对悬浮间隙内的声流场进行建模,采用雷诺应力法求解声流场驱动力,分析不同激励电压下转子转速以及驱动力的变化规律.为验证模型的合理性,搭建试验测试系统并进行性能测试对比分析.结果表明,该电机在声流驱动下能够稳定地运转,转速随着电压的升高而单调上升,驱动电压为1430 V时,转子转速可以达到28 r/min.理论结果与试验结果具有较好的一致性,验证了模型的合理性.

摘要：正交异性钢桥面板疲劳开裂显著影响钢桥的服役性能,其加固处治问题是工程界近年来高度关注的热点问题。对钢桥面板结构疲劳开裂加固处治的发展状况进行了分析总结,重点剖析了加固处治的关键问题和未来发展方向。结果表明:多开裂模式是钢桥面板结构疲劳问题的基本属性,加固处治方法的适用性和强化效应与开裂模式、裂纹扩展特性、裂纹长度等因素密切相关;以装配式加固处治法为代表的多类加固处治方法,通过加固件与开裂结构形成协同受力体系改变裂纹局部区域的受力特性,从而实现性能强化和延寿,加固体系中含有既有疲劳裂纹和已有一定损伤累积的未开裂模式,引入装配件或局部补强将产生新的疲劳易损部位和开裂模式,其疲劳开裂模式相较于加固前更多样、更复杂;加固前各开裂模式的损伤状态、加固体系的受力特性与开裂模式、及其剩余寿命预测等关键问题,是钢桥面板结构疲劳开裂加固处治研究的重要基础;在役钢桥面板结构的实际损伤状态评估及损伤重构方法、加固体系的剩余寿命预测和基于加固体系剩余寿命的加固设计是迫切需要解决的重要研究课题;基于功能材料的加固处治新方法和重度疲劳开裂的综合加固处治法是亟待突破的重要研究课题。

摘要：针对固定翼无人机纵向控制的高性能需求,提出一种控制系统性能优化结构.该结构包括一个使系统稳定的标称控制器和一个参与性能优化的增量式控制器.控制系统增量式的实现不会改变原有的控制系统,而是仅对标称控制系统做控制输入的补偿与控制性能的优化.基于Q学习理论进行增量式控制器设计,针对状态信息完全可获得的系统,设计一种基于状态反馈的增量式Q学习算法.当状态信息不能完全获得时,利用系统输入、输出和参考信号数据,设计一种基于输出反馈的增量式Q学习算法.两种增量式控制器均是在数据驱动环境下自适应学习增量式控制律,无需提前知道系统动力学模型以及标称控制器的控制增益.此外,证明了增量式Q学习方法在满足持续激励条件的激励噪声下,对Q函数贝尔曼方程的求解没有偏差.最后,通过对F-16飞行器纵向模型实例的仿真验证该方法的有效性.

摘要：载人潜水器在深海复杂恶劣的环境中运行,容易受到外部环境干扰和推进器故障的困扰,本文将干扰特性指标与基于推力分配的主动容错控制方法相结合,提出了一种新的主动容错控制方法.首先,建立了载人潜水器系统的数学模型;其次,设计非线性干扰观测器估计系统所受的集总干扰,并设计无推进器故障时的控制器;然后,针对推进器故障问题,引入权重矩阵进行推力分配以保护故障推进器,并设计了干扰特性指标表示干扰的性质对跟踪误差和推力损失的影响;在此基础上,给出了一种基于干扰特性指标与推力分配的新型容错控制方法,李雅普诺夫方法保证了该控制算法的理论稳定性;最后,通过数值仿真,验证所设计的控制方法的优越性.其优越性主要体现在:能够利用可用干扰与补偿有害干扰,并将可用的干扰能量用于补偿故障推进器的推力缺失.

摘要：为有效应对大容积中、轻型装甲目标,提升破甲战斗部综合毁伤能力,本文设计了一种基于爆压耦合约束原理的双锥药型罩,通过小锥角上锥与大锥角下锥的配合,兼顾侵彻深度与扩孔直径。设计了双锥药型罩的射流模拟方案,通过靶场实验结果与数值模拟结果对比,得出了穿深和孔径数值仿真结果误差分别为4.8%、8.1%,验证了数值模拟方案的可靠性。通过正交试验,探究了药型罩罩高比、装药高度与装药直径比和壁厚对射流成型参数的影响规律,并进行了侵彻分析,结果表明:基于爆压耦合约束原理的双锥药型罩可以保持射流的侵彻深度,提升射流的扩孔能力;探究了罩高比、装药高径比、壁厚3个因素对射流头部速度与断裂时间的影响趋势。其中药型罩壁厚、罩高比不会对射流头部速度与断裂时间产生明显影响关系,装药高径比增加使得射流断裂时间提前,射流头部速度增加。最后,通过大量数值模拟确定了装药高径比对射流头部速度、断裂时间的影响曲线,并根据曲线结果,优化了双锥药型罩的结构和炸高,使得药型罩侵彻深度增加23%,穿孔孔径增加了35%。

摘要：针对油菜联合收获旋风分离清选装置损失率较高、清洁率有待提升的问题,研制了具有导流、二次沉降作用的导流式双筒旋风分离清选装置。通过分析计算确定了旋风分离筒结构参数,基于静力学和运动学分析了油菜籽粒在导流式旋风分离筒内部气流场中的迁移过程,建立了清选筒内油菜籽粒运动微分方程组,确定了外张型无轴螺旋叶片和二次沉降筒的结构参数范围,明确了影响旋风分离清选装置清选性能的主要因素,计算流体力学(CFD)和离散元法(DEM)耦合模型验证了所设计结构的合理性,并对导流式双筒旋风分离清选装置内部气流速度进行了验证。采用单因素试验与二次旋转正交组合试验研究了清选装置喂入量、抛扬机转速、吸杂风机转速对旋风分离清选装置清选性能的影响,并构建了油菜籽粒清洁率、损失率与清选装置喂入量、抛扬机转速、吸杂风机转速的回归方程,通过优化得出了最佳参数组合。试验结果表明:喂入量为0.6~1.0 kg/s,抛扬机转速为550~750 r/min,吸杂风机转速为1400~1800 r/min时,清选性能较好。最佳参数组合如下喂入量为0.71 kg/s、抛扬机转速为616 r/min、吸杂风机转速为1667 r/min;田间试验表明:旋风分离清选装置清洁率为92.39%,损失率为4.80%。