摘要：为消除激光微细加工移动台中的机械摩擦,提出一种由三组子单元共同悬浮驱动的新型磁浮平台.首先,介绍平台结构及其工作原理,三组子单元具有相同的结构,由永磁体和电磁线圈构成;分析线圈对永磁体的作用力,并对磁悬浮平台能够实现稳定悬浮的平面范围进行讨论;其次,建立磁悬浮平台的平面内的动力学模型以及子单元位移与平台位移的变换方程;再者,基于分散控制策略,设计子单元系统相应的模糊PD (proportionalderivative)控制器;最后,搭建实物平台,并对其进行静态悬浮实验、步进响应实验、双轴组合工作实验.结果表明:该磁悬浮平台在±2 mm的平面范围内可忽略竖直方向的运动控制;在静态悬浮时,磁悬浮平台在x方向均方根误差仅为2.95μm,最大跟踪误差为11μm;同时磁悬浮平台具备4 mm的运动行程以及双轴组合工作能力.

摘要：近年来,激光诱导液体微射流技术以其热损伤小、精度高、微创等优点,在无针注射、神经外科等医学领域得到了广泛应用。本团队设计了以10.6μm CO_(2)激光器为激光光源的微射流装置,并探究了CO_(2)激光诱导液体微射流特性与激光强度、激光焦点位置与硒化锌镜片距离D的关系。采用不同弹性模量的琼脂糖凝胶模型作为人体模拟组织,评估了10.6μm CO_(2)激光诱导液体微射流在组织选择性切割方面的可行性。结果显示,射流流速与激光强度、D成正相关,且微射流对不同弹性模量的生物组织具有高度选择性,表明其在精准去除肿瘤且保留高弹性模量组织的应用方面具有一定的潜在价值。

摘要：针对路网交通流时空依赖上的高度复杂性以及数据污染的现实性,基于图神经网络构建一种新型时空融合交通流预测模型。考虑交通流数据中的缺失、异常与噪声,模型首先对数据进行特征重构与融合,在保持时序特性的前提下,以滑动时间窗口平滑交通流特征信息,做好数据准备。考虑交通流的实际有向性,主体模型采用正、反双路网络设计以分向学习交通流时空特征的有效表示。双路网络结构相同,以轻量有效的因果卷积作为模型的时序特征提取器,以多层自适应门控图卷积神经网络作为模型组件提取空间特征,实现信息的自适应聚合与传播,再通过纵向信息聚合层轻量化地实现不同局部视野下的信息融合,基于注意力有效权衡两路网络的信息贡献并将其聚合,建立双向自适应门控图卷积网络交通流预测模型。在真实交通流基准数据集PEMS03、PEMS04、PEMS07和PEMS08上进行模型的有效性验证,结果表明,所建模型在4个数据集上3个预测精度指标均优于基线模型。同时,相较于最先进的基线模型时空同步图卷积网络与时空融合图神经网络,所建模型能以数倍甚至数十倍比例的参数轻量化与低训练时间代价获得更高的预测精度。

摘要：研究基于参考图像的花卉线稿图的工笔效果上色问题.现有的基于参考图像的线稿图上色算法对工笔花卉画特有的色彩渐变的特点难以学习和模拟;此外通常还要求参考图像与线稿图具有相似的几何布局结构,这也限制了算法的适用性,故而直接采用现有算法难以实现线稿图的工笔效果上色.基于条件生成对抗网(conditional generative adversarial network,CGAN)框架,提出了一种将参考图像与线稿图进行语义匹配的花卉线稿图工笔效果上色算法RBSM-CGAN.该算法在网络结构设计方面,以U型网络(简称U-Net)为生成器基础,设计了2个附加子模块:1)语义定位子模块.该模块预训练了一个语义分割网络,以生成花卉线稿图的语义标签图,该标签图编码后作为自适应实例归一化的仿射参数引入到上色模型中,提升对不同语义区域的识别能力,进而提高颜色定位的准确性.2)颜色编码子模块.该模块提取参考图像的颜色特征,而后将该特征拼接到生成网络解码层的前3层,利用这种方式将颜色信息注入上色模型,与语义定位模块相配合加强算法对渐变色的学习和模拟.另外,算法在网络训练方面改变传统的“工笔花卉原作-花卉线稿图”数据对的训练方式,通过打乱原作的几何结构等摄动操作生成原作摄动图,采用“原作摄动图-花卉线稿图”数据对进行网络训练,降低了模型对原作空间几何结构的依赖性,提升了算法的适用性.实验结果表明:该算法对用户选择的参考图像的颜色语义具有正确的响应,所引入的“语义定位+颜色编码”的结构设计提升了对渐变色的模拟效果,实现了在不同参考图像指导下的花卉线稿图的工笔效果上色,可快速生成多样化的上色结果.

摘要：在微电极点阵(Micro-Electrode-Dot-Array,MEDA)生物芯片外包生产的过程中,未受保护的芯片设计知识产权容易遭受盗窃或过度生产攻击.本文提出一种基于逻辑加密的微电极点阵生物芯片的知识产权保护方案,称为MEDAguard,该方案使用生化协议中的废液滴和输入液滴构成逻辑加密模块,实现对生化协议的锁定,从而保护生化协议在外包生产过程中不被窃取.针对破解密钥最常用的暴力攻击法,提出一种安全性评价指标,用于评估生成的生化试剂是否符合浓度标准.采用多组仿真实验模拟攻击者对MEDAguard实施暴力攻击,实验结果表明MEDAguard能够有效地抵抗暴力攻击.

摘要：对假交替单胞菌JMUZ2的κ-卡拉胶酶进行理性设计,以获得热稳定性提高的突变酶。用PoPMuSiC在线分析工具对假交替单胞菌κ-卡拉胶酶进行分析,筛选了10个单点突变体。利用定点突变获得突变酶基因,并对突变酶进行诱导表达、纯化及性质鉴定,筛选出酶比活力不降低且热稳定性提高的突变体K155A。热稳定性分析表明,在50、55℃和60℃分别处理40 min,突变酶残余酶活力分别是野生型酶的1.8、2.7倍和4.5倍。酶的结构及分子动力学模拟分析表明,酶分子疏水相互作用和结构刚性的增强是K155A突变体热稳定性提高的可能原因。通过理性设计获得假交替单胞菌κ-卡拉胶酶热稳定性提高的突变体K155A,对改善酶的性质、扩大κ-卡拉胶酶的应用范围以及κ-卡拉胶酶结构与功能关系研究具有重要意义。

摘要：双层管结构是深海油气输运最为有效的方式之一。本文建立深海J型铺设双层管整体力学模型,充分考虑内外管耦合连接以及外管与海床土的动力相互作用,通过对比验证数值模型的有效性;在深海环境随机波浪、海流和铺管船运动共同作用下进行J型铺设双层管整体动力响应分析,得到双层管外管和内管的动力响应特性,进一步探究扶正器刚度、外管和内管径厚比对双层管受力与变形响应的影响。结果表明:扶正器刚度的增大导致外管与内管张力响应幅值比值显著增大,外管和内管径厚比对相应张力、弯矩、应力和应变响应幅值的比值也有较大影响。分析结果可为深海J型铺设双层管设计与施工提供理论依据。

摘要：空间机器人在捕获卫星操作过程中会发生剧烈碰撞,若不对其脆弱的关节进行保护,则可能造成空间机器人的损坏.为此在空间机器人关节电机与机械臂之间加入一种弹簧阻尼机构,该机构不仅可以在碰撞过程中缓冲、吸收冲击能量,而且可以通过设计与之配合的柔顺策略实现混合体系统的镇定控制.首先,针对捕获前的双臂空间机器人开环系统与目标卫星系统,分别利用Lagrange法与Newton-Euler法建立分体系统动力学模型;结合动量定理、速度约束、闭链几何约束及牛顿第三定律,导出捕获后的闭链混合体系统动力学模型,并计算冲击效应与碰撞力;然后,针对混合体系统的控制问题,提出一种配合弹簧阻尼机构的积分终端滑模控制方案,通过灰狼优化算法对滑模控制器的参数进行优化,实现混合体系统快速、稳定的镇定控制;最后,利用Lyapunov定理证明系统的稳定性,并通过数值仿真验证缓冲机构的抗冲击性能与柔顺策略的有效性.

摘要：在无网格动力分析中,除了无网格形函数本身构造复杂引入的计算成本,还需要逐步递推求解每个时间步的动力响应,因而计算效率较为低下.本文通过研究无网格离散数据与机器学习训练样本、无网格动力分析递推计算过程与循环卷积神经网络序列信息传递模式之间的本征联系,构建了与无网格法相匹配的循环卷积神经网络设计方法,进而提出了一种无网格动力分析的循环卷积神经网络代理模型.该模型充分融合了无网格离散模型节点布置灵活的优点,同时无网格法能够提供具有泛化特征的高精度数值样本,增强循环卷积神经网络的泛化性和适用性.此外,循环卷积神经网络代理模型特有的循环模块历史记忆特性使其可以有效地处理序列信息,在保证精度的前提下加速无网格动力分析计算过程.文中通过系列算例验证了所提出的无网格动力分析的循环卷积神经网络代理模型的精度和效率.

摘要：生物柴油是一种清洁的可再生能源,是应对温室效应、环境污染、能源短缺等问题最有潜力的发展方向之一。第二代生物柴油是油脂与氢气(H_(2))进行加氢转化反应制得的与传统石化柴油组成类似的烃类混合物,除具有绿色环保、十六烷值高、可再生等优点外,还具有低温流动性好、含氧量低、稳定性高、热值高等特点,可与石化柴油无比例限制地混合使用。系统总结了近年来油脂催化加氢转化制备第二代生物柴油方面的研究进展,包括加氢转化机理、催化剂活性相、催化剂载体和加氢转化工艺四个方面,着重介绍高效加氢转化催化剂的设计和开发。此外,还分析了油脂催化加氢转化制备第二代生物柴油领域所面临的机遇和挑战,并对未来的发展方向进行了展望。