摘要：为了解决机器鱼在扰动下跟踪效率低的问题,本工作提出了一种抗扰动和自适应的误差约束控制方案。首先,通过设计虚拟控制输入,并利用积分环节更新了自适应视线制导律,消除了侧滑导致的运动位置偏离,增强了机器人的抗干扰能力。其次,通过构造机器鱼的偏航和浪涌自适应控制器,使神经网络函数拟合模型的不确定项和水流扰动,并用逼近值补偿系统的控制输入。这提升了机体的环境适应性。最后,利用障碍Lyapunov理论,机器鱼跟踪位置和角度的一致最终有界性被证明。通过模拟和实验,与经典制导方案相比,所提方案提高了机器鱼的跟踪效率和稳态性能,使机器鱼的位置误差收敛速率平均提升了14.57%。

摘要：本研究基于火焰蔓延量热仪(FPA),在不同辐射热流及样品厚度条件下,开展软质聚氨酯泡沫(FPUF)燃烧特性实验研究。结果表明,FPUF燃烧可分为三个阶段:阶段一主要为FPUF热解与甲苯二异氰酸酯(TDI)燃烧,阶段二主要为多元醇燃烧,阶段三主要为焦炭氧化。基于Box-Behnken设计方法建立质量响应模型,方差分析结果表明,模型对单个参数敏感性为:样品底面温度>辐射热流>样品厚度;多个参数敏感性为:样品底面温度×样品厚度>样品底面温度的平方>样品厚度的平方。

摘要：为更好地研究天线索网结构对展开态形面精度的影响机理,针对六棱柱模块化天线构型,提出一种六边形索网结构高精度几何设计方法。首先,根据支撑结构特点、工作波段及天线形面方程等参数,开展了天线索网构型设计,建立了形面精度与索长、索段等分数间的参数化模型,并基于机器人学齐次坐标变换理论,建立了考虑悬垂效应的边界节点数学模型;其次,以实际应用工程案例作为比较,对上述模型进行了验证,并在六棱柱单模块样机上对索网结构进行了实物研制,对误差进行了分析与研究;最后,开展了多参数影响分析,研究了展开口径、抛物面方程、网格密度等参数对形面精度的影响规律。研究结果表明:索段实测绝对误差均值约为4.9 mm,相对误差均值约为3.38%,实测值与理论值吻合良好;索网形面误差减小的趋势随着索段密度的增加相对变缓;采用增大反射面焦距、降低天线口径等方式可有效改善索网精度。该研究可为后续索网结构找形分析、形面精度调整及同类天线索网结构的研究等提供借鉴与参考。

摘要：为研究巡航状态下泵喷推进潜艇流场和声场的分布规律,本文基于分离涡模拟湍流模型进行全流域非定常数值计算,运用声学有限元方法预测流动诱导噪声。试验研究在循环水槽试验台进行,采用水听器和推力采集系统测试噪声和推力信息。结果表明:外流场对喷流流场的影响随航速的增加而减弱,泵喷内部存在流道堵塞现象;叶轮噪声为最主要的流体动力噪声源,其频谱特性与压力脉动的频谱特性相似;过流壁面噪声声压级在子午面呈偶极子分布,而喷流噪声在弧矢面分布有一定的均匀性,在子午面上沿喷流方向存在极大值。研究揭示了巡航状态下泵喷内部的复杂流动过程和各类流动诱导噪声分布规律,为高效低噪的泵喷推进器设计和性能优化提供了一定的理论基础和技术支持。

摘要：测试性设计是提高系统可靠性、安全性、维修性、保障性的重要前沿技术,决定了系统故障检测率和隔离率,直接影响系统的维护(测试)成本。系统测试性设计包含结构化设计、模型化设计、数据驱动设计等多种设计策略。其中,数据驱动设计于近年逐渐兴起并成为重要发展方向之一,该类方法通过对系统测试与故障之间的关系进行建模,依据测试结果进行故障推理,形成故障诊断方案。首先,简要回顾了系统测试性设计的发展历程;其次,重点介绍了测试性设计的研究进展,分析总结了结构化、模型化、数据驱动3类测试方案;然后,介绍了测试性诊断策略构建,根据测试方案中的建模方法确定诊断策略的构建技术,并总结归纳了每类技术的研究特点和适用性;最后,探讨了当前复杂系统测试性设计面临的挑战性问题和可能的未来研究方向。

摘要：半导体基光催化是减少对化石燃料的依赖和解决环境污染问题的有前景的策略之一.在光催化有机污染物降解领域,硫化物材料备受关注.其中,In_(2)S_(3)催化剂因展现较好的催化活性及经济可行性,而被认为是光催化降解的理想催化剂之一.然而,采用传统煅烧法制备的In_(2)S_(3)催化剂由于比表面积小,暴露的活性位点有限,进而限制了其催化活性的进一步提升.因此,制备具有较大比表面积和多活性位点的In_(2)S_(3)基催化剂,对于推动光催化降解有机污染物领域的发展具有重要的意义.本文通过构建分级多孔结构的光催化剂,以增强材料的光吸收性能并优化光生载流子的迁移和分离,从而提升光催化降解有机污染物的性能.利用In基金属有机骨架(MOFs)作为自我牺牲模板,通过硫化制备了包括空心纳米管、微管、中空球和十二面体在内的多种分级In_(2)S_(3)光催化剂.分级多孔结构不仅增强了入射光的多次折射和反射,还提供了更大的表面积,从而提高了光生载流子的光利用率和相分离效率.实验结果表明,这些材料的光催化效率远高于块状和商用In_(2)S_(3).通过X射线光电子能谱、X射线衍射等手段验证了不同形貌分级多孔In_(2)S_(3)材料的成功制备.紫外-可见漫反射光谱结果表明,所有催化剂均可吸收部分可见光,结合莫特肖特基曲线和XPS价带谱结果,说明催化剂的导带、价带位置均满足光催化降解有机污染物的要求.光致发光光谱、光电流强度曲线和电化学阻抗曲线等研究表明,分级多孔结构有效促进了光生载流子的分离和迁移.光催化降解罗丹明B(RhB)和四环素(TC)性能评价结果表明,与块状和商用In_(2)S_(3)相比,具有分级多孔结构的In_(2)S_(3)材料表现出更好的光催化降解活性.其中,空心In_(2)S_(3)纳米管(HNTs)具有最佳的光催化性能,在光照1.5和2 h后,In_(2)S_(3)-HNT可以去除约50%的TC和95%的RhB,其RhB的降解速率分别是块状和商业In_(2)S_(3)的135.6倍和446.9倍,TC的降解速率分别是块状和商业级In_(2)S_(3)的7.8倍和36.5倍.电子顺磁共振和自由基捕获实验结果表明,在光催化降解过程中,空穴、超氧自由基以及单线态氧是主要的活性物种.特别是,当In_(2)S_(3)-HNT受到光照时,其独特的分级多孔结构使得光生电子和空穴对能够有效分离,这使得In_(2)S_(3)-HNT可以积累更多的活性氧自由基,从而显著提升了其光催化降解有机污染物的性能.综上,本文采用新型自牺牲模板法,制备了金属有机框架衍生In_(2)S_(3)多级孔结构纳米材料.通过精准调控In_(2)S_(3)催化剂的形貌,有效提升了光催化降解有机污染物性能.该方法在高效光催化剂的制备上展现了显著潜力,为设计高性能的光催化降解材料提供参考.

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%。

摘要：基于扩展等几何方法和一阶壳体剪切变形理论建立了含裂纹缺陷的功能梯度预扭壳结构的非线性振动控制方程。控制方程中考虑了预扭壳结构的预扭角度及几何非线性,应用扩展等几何方法,采用反映位移变化的富集函数来描述裂纹的位置及长度,一方面可以提高计算精度,另一方面可以避免在裂纹处的网格加密,提高计算效率。采用了直接迭代法求解非线性振动控制方程。通过与现有文献结果对比,证明了本文方法的正确性和稳定性。在此基础上,探究裂纹对功能梯度预扭壳结构非线性振动频率的影响,研究了预扭角度、裂纹位置及长度和材料的功能梯度指数等参数对预扭壳非线性振动特性的影响规律。

摘要：铜(Cu)因具有很好的CO结合能而被认为是目前可将CO_(2)电还原为乙酸、乙醇等多碳产物的重要催化材料.虽然Cu基催化剂表现出较好的还原活性,但产物的低选择性制约了其大规模商业化应用.因此,迫切需要开发高选择性、低成本的Cu基催化剂.研究表明,具有分散Cu-N活性位点的Cu基单原子催化剂是理想的CO_(2)电化学还原反应(CO_(2)RR)催化剂,但仍然存在着与反应关键中间体结合能较高的难题.当前研究多聚焦在诱导单原子的电子配位环境或催化剂的载体结构缺陷,关于二者之间的协同作用研究较少.本文通过简单的水热法与氢溢流策略制备了Cu单原子负载的高氧空位UIO66催化剂.X射线光电子能谱和高角度环形暗场扫描透射电子显微镜结果表明,Cu物种以高度分散的单原子形式存在.采用X射线吸收精细结构谱和X射线光电子能谱(XPS)的N 1s能级研究了Cu原子的电子和配位结构,证明了Cu-N键的存在.此外,相较于未经过H_(2)二次处理的Cu SAs/UIO材料和未负载Cu单原子的UIO-H_(2)材料,Cu SAs/UIO-H_(2)样品在电子顺磁光谱中观察到更加明显的氧空位信号,XPS谱的O 1s能级、傅里叶变换红外光谱(FTIR)表征结果均表明大量氧空位的存在,从而证明成功制备了Cu单原子负载的高氧空位UIO66催化剂(Cu SAs/UIO-H_(2)).反应测试结果表明,高氧空位掺杂UIO66耦合Cu-N位点后表现较好的CO_(2)RR性能,在-0.66 V(***)的低电位下对于C_(2)液相产物实现了58.62%的法拉第效率,高于大多数已报道的Cu基催化剂结果.其中,乙醇的法拉第效率达46.28%,是UIO66-NH_(2),Cu SAs/UIO的9.61倍和2.78倍.经过12 h的稳定性测试后,乙醇仍然能够维持46%的法拉第效率,且反应后催化剂形貌和晶体结构几乎未发生改变,表明催化剂具有较高的稳定性和实际应用前景.为进一步分析反应机理,利用原位FTIR技术检测*CHO,*OCCHO和*CH_(3)CH_(2)O等重要反应中间体的形成,从而确定CO_(2)RR产乙醇的反应路径,并通过密度泛函理论分析了溶剂化效应的影响,验证了Cu单原子与大量氧空位协同作用下易于诱导关键中间体*HCCOH的生成,提出了大量氧空位的存在降低了CO_(2)RR产乙醇的反应能垒的理念,并分析计算CO_(2)RR产乙醇和产乙烯两条路径的能垒,讨论Cu SAs/UIO-H_(2)催化剂具有高乙醇选择性的原因.综上所述,Cu基单原子与氧空位协同是提高电催化剂CO_(2)RR活性的有效策略,具有良好的应用前景.本文为在原子尺度上设计高性能Cu单原子催化剂提供了一种新思路.

摘要：保润剂材料内部含有大量亲水基团,能够增加或长期保持物质的含水量,在医疗保健、食品、化妆品和药品等领域应用广泛.壳聚糖分子具有可生物降解、无毒及抗菌等多种优点,是一种高性能的保润剂.然而,其链中存在多个氢键,这种氢键密堆积结构导致水分子无法储存在颗粒内部,严重削弱了材料的吸水和储水能力.本文采用共价偶联方法,使苯甲酸与壳聚糖发生脱水聚合反应.疏水性苯基结构单元能够将亲水性的柔性链进行柱撑,从而形成水分子的存储空间.基于这种独特的设计,制得材料的比表面积比原来的壳聚糖提高了9倍多,吸水能力也相应提高了3倍多.安全性测试结果表明,小鼠在口服壳聚糖基多孔保润剂后,蛋白质水平均无明显变化,证实了壳聚糖基多孔保润剂没有生物毒性.将壳聚糖多孔保润材料均匀分布在试纸上后,试纸的失水量比商用丙二醇分布的试纸减少了20%.