摘要：针对非同轴两轮机器人平衡控制算法设计过程中,机器人动力学建模不精准导致控制器设计困难的问题,提出一种基于小批量梯度下降法的极大似然估计参数辨识方法。首先,用欧拉-拉格朗日方法建立两轮机器人动力学模型;然后,根据激励轨迹用极大似然估计方法进行动力学模型参数辨识;最后,用辨识参数和三维软件计算参数分别设计线性二次型调节器平衡控制算法,提升机器人倾角的控制精度。实验结果表明,该方法得到的动力学模型与真实模型的拟合度达到92.5%,基于此方法设计的控制器平衡控制效果显著,在静态和动态下均具有良好的平衡性能。

摘要：随着宽禁带(Wide band gap,WBG)功率半导体器件的不断发展,目前高电压功率器件的电压等级已经可以达到20 kV,这给高电压功率器件封装的电气可靠性带来了新的挑战。高电压功率器件封装内部“三相点”处极易发生电场集中从而引起局部放电导致器件封装绝缘失效。非线性电导涂层(Field-dependent conductivity,FDC)材料被认为是解决这一问题的关键。虽然非线性电导涂层材料已经成为高电压封装的重要解决方案,但是非线性电导涂层材料的制备方案对其性能的影响尚不明确。为了制备并设计出性能更为优异的非线性电导涂层材料,通过有限元仿真和试验,分析了非线性电导涂层材料制备的三大必备要素基体材料、掺杂颗粒、涂层厚度对非线性电导涂层材料成型性、耐温性、绝缘耐压性、涂层结合强度以及其热-机械应力等性能的影响。通过分析非线性涂层材料制备方案对材料几个重要性能的影响规律,本研究可为优异和高可靠性的非线性电导涂层材料的设计和制备提供指导和方案。

摘要：在“双碳”背景下,采用水电解技术制备绿色可持续的氢能源来替代化石能源逐渐成为研究热点.目前,成熟的电解制氢技术均以纯水为原料.但是,由于淡水资源危机的加剧,直接电解海水制氢成为很有前景的替代方案.然而,由于海水自身的特性,如低电导率及复杂的盐分组成,导致了电极腐蚀、催化剂中毒、活性位点阻塞等问题,大大增加了直接电解海水制氢的难度.因此,本文针对直接电解海水制氢技术面临的挑战进行了深入探讨,并系统梳理了近期报道中提出的解决策略与工作进展.首先,阐述了通过掺杂改性、缺陷构造以及界面工程等手段优化电催化剂性能的方法,旨在提升催化剂的活性和选择性,使其在低电导率的环境中仍能高效催化析氢和析氧反应.其次,讨论了在电极表面构建耐腐蚀层或离子阻挡层的技术,以有效抵御海水中的腐蚀性离子对电极材料的侵蚀,以延长其使用寿命.此外,还介绍了通过设计特定的电极结构,创造出有利于电化学反应局部环境的方案,促进离子传输并抑制竞争反应的发生.这些工作揭示了通过合理设计电催化剂、优化电极结构和构建有效的防护层,有望克服海水特性所带来的催化障碍,推动直接电解海水制氢技术向商业化迈进.本文最后对该领域的发展前景进行了分析和展望,以期为直接电解海水制氢催化剂的设计提供参考,为全球能源转型和“双碳”目标的达成提供有力支撑.

摘要：合成生物学以生命科学为基础,辅以工程化思维,融合了物理学、化学、计算机科学等学科知识,旨在改造、设计、构建新型的生物体系.维生素B_(12)作为横跨医学、化学和生物学三学科的“明星小分子”,近百年来一直备受研究人员的重视,其生物制造在合成生物学发展的推动下不断创新.本文探讨了自1926年维生素B_(12)小分子被发现至今的重要研究成果和内容,其中囊括在早期医学、化学研究时期,维生素B_(12)相关研究的重要诺奖级成果;天然合成维生素B_(12)菌株挖掘、催化途径解析及遗传工具开发;人工重组合成维生素B_(12)菌株和体系的构建及优化等重要内容.聚焦近30年来,合成生物学系统研究方法的提出和推进对维生素B_(12)生物制造有显著促进作用.这些进展推动了维生素B_(12)从简单的天然菌种“制造”过程走向更具设计性、智能化的人工菌种与人工体系的“智造”过程转变.此外,维生素B_(12)复杂的天然合成途径成为经典的研究范本,为合成生物学发展提供了优秀的经典案例,与合成生物学的发展结下“不解之缘”.

摘要：参数振动广泛存在于多物理场耦合的微机电系统中。为研究静电驱动微镜系统中存在的参数共振非线性动力学问题,以一类静电梳齿驱动微镜为例,通过七次多项式拟合梳齿电容变化并建立微镜动力学模型,研究不同因素下系统的参数共振响应变化。研究了静态下微镜结构参数变化对扭转角度的影响规律;应用多尺度法分析了谐振状态下系统参数对共振幅值变化的影响规律并对系统参数共振进行了数值验证;最后利用Runge-Kutta法对系统亚谐参数共振的稳定性进行了分析与验证。研究表明:微镜系统存在亚谐参数共振,激励电压、电容拟合参数等因素会影响系统共振幅值;阻尼可以改变系统不稳定区域,提高失稳阈值,影响系统亚谐参数共振发生。

摘要：为防止地震中的落梁破坏,国内外桥梁抗震规范均要求桥梁采用防落梁装置,但对于防落梁装置的限位和防落梁效果却鲜有研究。本文以采用纵向阻挡型防落梁装置的梁桥为背景,开展阻挡型防落梁装置的限位和防落梁效果研究。介绍了纵向阻挡型防落梁装置的工作原理。在此基础上,针对一座五跨简支梁桥,考虑混凝土挡块这一典型纵向阻挡型防落梁装置的非线性力学行为及其与下部结构的碰撞效应,研究在不同的地震动强度下挡块的限位和防落效果,分析、比较了挡块强度、间隙以及设置橡胶垫对于限位和防落梁效果的影响。研究表明:纵向阻挡型装置的防落梁效果与其自身强度、初始间隙密切相关,同时也受地震动强度的影响;合理的装置强度和初始间隙有利于减小碰撞力或碰撞次数,降低落梁风险,并将桥墩损伤控制在理想范围内;在防落梁装置和下部结构的碰撞接触面设置缓冲橡胶垫可有效减小碰撞力和桥墩损伤。

摘要：近年来,无人机调度受到了学者们的日益关注.本研究提出了考虑无人机站的车辆路径规划问题,以总成本最低为目标函数,考虑了包裹的最晚送达时间、无人机的数量限制和最长可持续飞行时间等约束条件.针对该问题本研究首先构建了一类基于弧的原问题模型.随后,使用Dantzig-Wolfe分解,将原问题模型分解为基于路径的限制主问题模型和卡车子问题模型以及无人机子问题模型,并设计了分支定价算法进行求解,以获得全局最优解.大量的数值实验结果表明分支定价算法在求解时间和求解质量上均优于主流商业求解器.此外,本研究发现卡车的行驶成本在总成本中占据较高比例.同时,相对于无人机的数量和无人机与卡车的速度比而言,无人机可访问的顾客的比例对总成本有显著影响.因此,扩大无人机的适用范围,可以有效地降低总成本.

摘要：针对多类型异构终端广泛接入造成虚拟电厂(VPP)网络攻击接口激增致使传统安全防护方法难以抵御网络内部攻击的能力,无法实现终端持续高可靠接入的问题,本文提出一种基于私有链的VPP异构接入终端轻量级信任评价方法,实现VPP异构终端安全、准确和高效的信任评价.首先,通过研究各类异构接入终端交互特性,建立面向VPP各类异构终端的虚拟映射机制,提出基于信息熵的VPP异构终端多因素信任评价方法,综合考虑终端通信行为、数据质量和传输速率3种信任因素,采用信息熵对各类信任值进行融合加权计算,避免信任权重的主观分配,提升VPP异构终端信任评价精度;其次,提出一种基于私有链的海量异构终端信任参数共识方法,设计全节点共识验证机制实现对上链信任参数进行可靠性筛选,有效验证信任参数上链的合法性与真实性,并采用Merkle山脉逐层构建信任参数根哈希值,改进传统私有链区块结构,降低信任参数存储和计算复杂度,实现信任参数的轻量化存储与计算.最后,构建了包含风电场、光伏、储能以及各类异构终端的10 kV虚拟电厂接入终端信任评价仿真算例.仿真结果表明,较现有信任评估方法,本文所提方法可有效抵御诽谤、ON-OFF等网络内部攻击,实现了异构终端安全、精准和轻量的信任评价.

摘要：针对低照度图像目标检测的挑战,提出一种端到端检测方法FDLIE-YOLO。首先,设计频域处理模块FDPB(Frequency Domain Processing Block),采用傅里叶变换提取全局信息,从而获取估计幅度分量,利用其与亮度的正相关关系,提升低光照图像质量,进而构建频域低照度图像增强网络FDLIENet(Frequency Domain Low-light Image Enhancement Network)。然后,使用YOLOv8n进行目标检测,通过联合损失实现图像增强与目标检测的端到端训练。该损失引入马氏距离的幅度差异损失,以精准调整图像幅度,并用MPDIoU(Minimum Point Distance based IoU)损失取代YOLOv8n原有的回归损失,提高检测准确性。实验结果显示,FDLIENet在低照度环境下的图像增强表现显著,在LOLReal和ExDark数据集上的PSNR、SSIM和NIQE指标分别达到23.18 dB、0.858和3.98;FDLIEYOLO在ExDark数据集,平均精度均值mAP为80.6%,较当前主流端到端检测方法提高了1.1%~1.6%,且实时性好。

摘要：针对航天器地面微重力方法中无法抑制惯性力影响的问题,设计了一种零刚度机构主动补偿系统。建立了系统冗余驱动的动力学模型,提出了一种自适应的力/位混合控制方法,研究了未加干扰、系统干扰以及不同控制方法对比下控制器的性能。仿真结果表明:力/位混合控制方法可以平稳度过危险时段,并将重力补偿误差控制在1.5%以内,使系统具有很高的重力补偿精度。