摘要：针对滑块动态特性引入的附加干扰力矩造成系统姿态抖动强烈的问题,开展变质心四旋翼无人机滑块参数设计与姿态/伺服双回路控制研究。通过建立双滑块变质心四旋翼无人机八自由度运动模型,明确了滑块的引入对系统的影响,给出了与滑块动态特性相关的各项附加干扰力矩;分析并设计了滑块的安装位置、质量以及行程等参数,降低滑块对系统的耦合与干扰;最后以滑块驱动力作为控制量,设计了姿态/伺服双回路动态滑模控制器,同时利用非线性扰动观测器对复合扰动进行估计和补偿,并进行了仿真试验。仿真结果表明,在考虑滑块动态特性的情况下,所设计的控制器能够实现对变质心四旋翼无人机的姿态控制,并具有良好的抗干扰性能与鲁棒性。

摘要：提出了一种变焦型双光路增强现实抬头显示光学系统,并利用矢量像差理论进行初始结构设计。该系统用两块图像生成单元搭建近光路和远光路,分别用于显示基础信息和交互信息,且远光路成像距离可在一定范围内进行连续调节,最终得到了一个眼盒大小为120 mm×60 mm、视场角分别为5°×1°和10°×5°、成像距离分别为2.5 m和10~20 m的双光路车载抬头显示系统。本研究为增强现实抬头显示系统提供了一种新的设计结构,提高了增强现实显示效果。

摘要：随着高速飞行器朝着更宽空域、更长时间和更高速度的方向发展,对飞行器的鼻锥、前缘和发动机燃烧室等关键结构的热防护性能提出了更加严苛的要求,发展在极端环境下使用的高性能热防护材料是当前的研究重点。超高温陶瓷复合材料具有优异的抗氧化烧蚀性能,是一类极具应用潜力的非烧蚀型热防护材料。然而,本征脆性问题限制了超高温陶瓷复合材料的工程化应用,需通过组分结构调控对其进行强韧化。同时,飞行器有效载荷提升也对超高温陶瓷复合材料提出了轻量化的要求。本文系统概述了超高温陶瓷复合材料近年来取得的主要研究进展,包括压力烧结、泥浆浸渍、前驱体浸渍裂解、反应熔渗、化学气相渗透/沉积与“固-液”组合工艺等制备方法,颗粒、晶须、软相物质、短切纤维和连续纤维等强韧化方法及其机制,抗氧化烧蚀性能与机理,以及轻量化设计等。讨论了超高温陶瓷复合材料组分、微结构和性能之间的关系,并指出了超高温陶瓷复合材料目前存在的挑战以及未来的发展趋势。

摘要：针对多通道一维光子晶体滤波器不易精确调谐的问题,设计了一种以BaTiO_(3)材料为缺陷层的光子晶体双通道滤波器,通过分别改变两层BaTiO_(3)的外置电压来调节材料的折射率,从而实现双通道频率精确调谐,并引入遗传算法提高调谐效率。模拟结果表明:遗传算法在保证透射峰的透射率大于78%的条件下,可以在400代左右的计算进程中给出符合滤波目标的调谐电压组合;利用传输矩阵计算得出的分布曲面与拟合调谐函数对遗传算法给出的电压数据进行验证,证明了遗传算法的准确性与高效性。所设计的滤波器也可通过调节空气层厚度,实现双通道在(S,L)、(E,C)和(C,L)等波段的跨越式调谐。遗传算法的引入使得所设计模型易于实现调谐程序的自动化,可为微纳米滤波器的设计与调谐应用提供一定的参考。

摘要：软体机器人在非结构化环境作业任务中极具潜力,但其驱动-结构一体化特性令结构设计问题颇具挑战性。相较于经验设计和仿生设计思路,拓扑优化方法从数学上实现了结构严密演化,可为设计问题提供新思路。本文聚焦于软体机器人拓扑优化设计的研究进展。首先,对软体机器人的变形行为与力交互特性两类基本设计问题进行简要描述,进而阐述拓扑优化思想以及主要的拓扑优化方法,然后列举各类软体驱动器的典型设计案例,最后系统概述软体机器人拓扑优化设计中存在的挑战与技术难点。

摘要：为推动35 kV高压直挂电池储能系统(battery energy storage system,BESS)的实际应用,系统研究了35 kV高压直挂BESS的主电路参数设计、控制策略及相关控制参数的设计方法;并在MATLAB/Simulink中搭建了35 kV/10 MW/10 MWh系统的仿真模型,以验证所提设计方法及控制策略的正确性。研究结果表明:35 kV高压直挂BESS单机容量大,功率响应速度快,可对内部电池簇进行主动荷电状态均衡及故障冗余控制,系统效率和可靠性更高,能适应未来新能源大规模发展需求。

摘要：随着大面积气体电子倍增器——时间投影室探测器的不断发展,其对读出电子学的密度和集成度要求越来越高。基于180 nm的CMOS工艺设计完成了一款10 bit、20 MSPS的逐次逼近寄存器型模数转换器原型芯片。利用该芯片结合模拟前端模块和数字信号处理器,可实现全数字化的前端读出专用集成电路用于GEM-TPC的读出。该ADC主要由DAC模块、动态比较器模块、异步时钟生成模块和SAR逻辑模块构成。仿真结果表明,输入信号频率为1.836 MHz时,ENOB为8.61 bit,内核功耗约为3.3 mW/Ch。

摘要：随着信号交叉口的非机动车流量激增,非机动车通过交叉口时的膨胀特性也进一步凸显。针对该现象所带来的冲突问题,在分析非机动车膨胀特性的基础上,提出信号交叉口直行非机动车冲突风险实时评估方法。选取天津市4个典型城市交叉口,通过视频分析软件,获取非机动车的行驶行为数据,分析膨胀特性下直行非机动车行驶行为特征。在此基础上,通过K-means聚类分析将直行非机动车的行驶区域划分为释放区、膨胀区和汇入区这3个区域。构建以直行非机动车不同行驶区域为一级指标,不同区域内的行驶行为特征为二级指标的信号交叉口直行非机动车冲突风险评价体系,提出基于改进熵权法的非机动车冲突风险熵计算方法。以天津市围堤道交叉口为例进行风险评估,结果表明,其冲突风险主要集中于车辆超车与并行行为频发的地带,风险点变化和分布与车辆膨胀过程中风险变化趋势一致,可以为信号交叉口非机动车冲突风险研究提供一定的参考。

摘要：压电催化技术是一种新兴的催化方法,能够有效地将清洁、丰富的机械能(如水流动能、潮汐能和风能)转化为化学能,在化学催化领域展现出显著潜力,为环境修复和能源管理提供可持续的解决方案.金属钛酸盐因其良好的压电响应、环保特性和成本效益,在压电催化领域备受关注.然而,压电催化活性的不足限制了其实际应用.为克服这一挑战,提高机械能响应效率和减少能量转换过程中的损失成为关键.研究人员通常从两个核心策略出发:一是优化压电性能,二是调控载流子传输.深入理解这些策略在提高压电催化活性中的核心作用,对于设计高效压电催化剂并推动压电催化技术发展具有重要意义.本文系统地总结了金属钛酸盐的分类、合成方法和设计策略.首先,根据其在压电催化中的应用,将金属钛酸盐分为单金属钙钛矿钛酸盐、多金属钙钛矿钛酸盐和层状类钙钛矿钛酸盐,并从结构角度揭示了其压电特性的起源.其次,概述了金属钛酸盐的主要制备方法,包括水热法、固态反应法、熔盐法和静电纺丝法,并从提升催化性能角度比较了它们的优缺点.在金属钛酸盐的设计策略部分,探讨了构建准同型相界、应变工程、居里点控制、外场诱导极化和定向晶体生长等方法对改善压电性能的可行性.特别是,构建准同型相界和采用外场诱导极化,可以分别降低极化旋转的能垒和诱导宏观极化,在提升金属钛酸盐压电催化性能方面表现出显著效果.此外,还强调了助催化剂负载、碳材修饰和半导体异质结构在促进载流子分离中的重要作用.其中,空间分离的助剂修饰能够较大程度地提高载流子的分离效率,进而显著增强压电催化性能.最后,本文对基于金属钛酸盐的压电催化剂的技术发展进行了展望,旨在推动压电催化剂的合理设计和实际应用.具体建议包括:(1)规范压电催化性能评价体系,以实现不同系统间催化剂性能的统一、合理评价;(2)综合评估影响压电催化的因素,寻求最优解,并加强多种策略的耦合设计;(3)加强有限元模拟和密度泛函理论等理论支撑,开发应用原位技术,以深入探究压电效应在催化过程中的具体贡献,加深对压电催化机理的理解;(4)发展基于低速搅拌、水冲洗、机械刷等微弱动力的压电催化技术,并设计对低频机械能敏感的新型催化剂,以适应自然界的能量条件;(5)研究宏观支撑的压电催化剂设计,以提高在应力条件下的稳定性,同时增强可持续利用性;(6)耦合其他先进的氧化工艺,以加速活性物质的生产.综上,本文聚焦环境修复和能源应用,深入分析了从压电特性改善和载流子运输调节两个角度出发的多种策略在提升金属钛酸盐压电催化性能中的关键作用,并对该领域的未来发展趋势和面临的挑战进行了展望.本文旨在为高效压电催化剂的设计提供参考和借鉴.

摘要：提出了一种具有固定时间收敛特性的微分几何制导律设计方法。首先,提出一种新的固定时间收敛误差动力学方法的控制参数选择机制,将控制参数从4个缩减为3个,并给出更为准确的误差收敛时间上界。其次,针对固定目标打击制导问题,基于古典微分几何曲线原理,将固定时间收敛误差动力学方法拓展至弧长域,提出固定路程收敛微分几何制导律设计方法。然后,分别针对碰撞角控制制导和飞行路程控制制导问题,设计了相应的固定路程收敛微分几何制导律。最后,通过数值仿真,对所提方法的有效性进行了验证。